土木工程专业地下工程方向课程改革与实践

土木工程专业地下工程方向课程改革与实践

2011-12-282:17:36

论文代写

作者：高新强韩现民刘志春

摘要：本文结合地下工程实际需要提出了地下工程课程改革、实验教学和教学资源建设的改革措施，通过课程改革形成了石家庄铁道大学土木工程学院（以下简称“本校”）土木工程专业地下工程方向课程的特色。关键词：土木工程；地下工程；课程改革；课程特色基金项目：本项目受到河北省高等教育教学改革研究项目［项目编号：103025］的资助。本校土木工程专业地下工程方向设置时间较长，已有近60年的建设发展历史，形成了现代隧道建设人才需要的新型培养模式。地下工程与现场工程实际结合紧密［1］，实践性强，因此从这一特点出发进行地下工程方向的课程改革。一、课程创新性改革本校地下工程方向课程教学改革遵循“基础扎实、知识系统、注重实践”的基本教学思路。1紧跟我国隧道及地下工程建设的发展，进行课程教学内容与体系改革地下工程方向是本校学科优势最突出的专业方向之一。多年来适应国内外快速发展的建设形势不断更新修订教材，地下结构设计理论与世界同类教材保持一致，不断吸收国外掘进机、盾构等机械化隧道施工新技术，及时补充已处国际领先地位的国内矿山法、浅埋暗挖法隧道施工新技术，使地下工程的教学内容一直保持先进。编写的隧道工程教材1995年和1998年版均被列为铁道部高等院校统编教材，2005年新编隧道工程教材被列为“十一五”国家重点教材，2007年再版。在教学实践中，重视并长期保持的设计与施工并重、理论密切联系实际，强调能解决施工中传统的技术问题。为适应特长隧道和城市地铁日益增多的需要，在课程体系中增加了隧道超前地质预报，城市轨道交通规划、设计、运营管理等课程，扩大专业知识面和学生适应能力。2教学手段改革——典型工程案例教学针对本课程内容丰富、实践性强、新内容不断出现的特点，在传统课堂教学基础上形成了完整的多媒体课件、系列工程录像资料、典型工程案例分析。典型工程案例教学的改革为本课程改革的重点。目前地下工程设计与施工中工程类比经验占有重要地位，不同设计与施工方法和技术的针对性强、适用性也较强，工程经验教训对类似工程的借鉴与指导性非常强，因此在教学过程中除教师需要概括、归纳和总结外，案例教学更能使学生对教学内容易接受，容易理解。充分利用地下工程系教师参与的多项隧道工程研究与建设经验，以及毕业生参与了多项隧道建设项目的便利条件，收集了大量工程案例，并进行了分析加工、充实到地下工程教学典型工程案例中，做到了隧道工程、地下铁道、爆破工程等课程各部分内容均有典型工程案例分析，应用于课堂教学，取得了良好的教学效果。仅《地下铁道》课程典型工程案例就包括：线路规划与设计（郑州市、天津市城市轨道交通规划案例及东京、北京、上海的轨道交通比较案例），沉管隧道设计与施工（上海外环黄浦江水下隧道、广州黄沙至芳村珠江水下隧道）等。通过计算理论理解互动案例，对比分析国内外地层荷载压力理论现状与适应性，介绍新的研究思路与观点；对比分析地面结构和地下结构地震荷载计算现状与适应性，介绍地下结构抗震设计中存在的问题；思考隧道结构温度伸缩缝等设计中的问题。通过施工方法理解互动案例，观看典型工程施工录像教学法，增加学生感性认识，拓宽学生盾构、沉埋、浅埋暗挖变形控制等新工法知识面。典型工程录像：《乌鞘岭隧道施工技术录像》《南京软流塑地层建筑物下地铁施工技术录像》《广州地铁复合式盾构施工技术录像》《盾构隧道施工原理及方法录像》等在网站上上网。3实践教学改革完善了地下工程相关课程设计、毕业设计，结合实际工程中的技术问题，真刀真枪地研究解决方案，充分利用与地铁管理和施工单位多年协作的关系，扩大深化实习内容，强化学生实践能力。在“隧道及地下工程结构设计计算”课程设计中，要求学生在任课教师指导下，完成一种形式的隧道结构的荷载计算与组合，结构建模和计算结果分析，引导学生将地下结构设计原理、计算方法知识融会、贯通，学会大型计算软件使用，培养学生地下结构设计计算能力。现场认识实习的做法是：利用学校在隧道及地下工程管理、设计、施工单位校友多、协作项目多的便利条件，在第二、第三、第四学年的短学期就近安排3～5天分散与集中相结合的现场参观，深入了解设计与施工各主要环节，让学生与工程技术人员与现场工人充分接触、交谈、讨论，增加学生感性认识，拓宽地下工程工法知识面，增强学生学习兴趣。开设了《地下工程试验与量测》课程，进行室内模型试验和现场监控量测等的训练，培养学生动手能力，奠定地下工程现场监测试验技术基础，适应隧道的“隧道信息化设计与施工”［2］的要求。二、教学资源建设改革1.实验室建设本校加强了地下工程试验室建设，具有符合开出基本试验要求的全部设备。例如，岩石材料性能试验系统、隧道模型试验系统、隧道现场试验与测试试验系统及超前地质预报系统等，在配合教学的试验过程中起到了很好的作用。地下工程试验室原为铁道部重点实验室，现为河北省重点实验室。设备总值达2000多万元，各项实验设备先进、配套、齐全，是本校隧道及地下工程专业方向科学研究及高层次人才培养的重要基地。能够进行地下工程的教学实验与各种科研试验，也可进行大规模的现场测试。多组研究性的开放试验，学生可自主选择其中的一组或两组，独立完成。2.多媒体教学条件建设地下工程与工程所处的工程地质、水文地质条件关系密切，工程地质与水文地质条件是千变万化的，因此隧道与地下工程系列课程具有很强的实践性，而绝大多数学生的工程实践知识相对薄弱，课程教学中加强学生对工程的直观认识是非常必要的。地下工程系教师分组研制开发了利用文本、图形、图像、动画及声音等媒体的多门课程（隧道工程、地下铁道、工程爆破、隧道力学等）的多媒体课件，课件设计力求科学性、交互性及通用性，教师教学时可根据需要对教学内容进行选择，实现了随时方便的切换及重现等操作。多媒体课件的应用使地下工程系列课程的授课内容更加丰富、形象和生动，极大地激发了学生的求知欲望，对授课内容的理解更加扎实，提高了教学效率，取得了良好的教学效果。3.网络教学资源建设网络试验教学资源建设结合土木工程仿真实验室建设进行，组建了由1台曙光天湖4000高性能计算机、9台曙光天阔工作站和96台微机组成的土木工程仿真分析实验室。配置了网络版的大型结构分析软件ANSYS、MIDAS和FLAC等，完全满足了本科学生对地下结构进行结构分析的需要。网络教学资源建设的主要内容包括：①隧道及地下工程主干课程的课程简介、教学大纲、试验大纲、电子课件、电子教案、电子教材、习题集、全程课程录像等，已在本校精品课程网站上上网。②典型工程案例分析，典型工程录像上网。③学校多媒体教学中心负责本课程多媒体教学的播控和网络教学的技术保障工作。④任何一个校园网用户均可访问国内外共享资源，为网络教学提供了保障。三、课程改革效果通过多年的课程改革，主要取得了以下成果：①形成“理论与实践并重，强调隧道工程施工技术”的课程特色，隧道工程结构设计与施工技术并重，重视长大、浅埋地层施工技术中的环境控制技术和“施工艺术”。②教学内容保持新颖，教学中吸纳近年来科研、设计和施工新成果，适时介绍新理念、新技术和新方法，扩大学生视野，掌握专业动向。③学生知识全面。通过系统教学和不断丰富补充的案例教学，使学生具有全面的专业知识和对现场实际的了解。参考文献：［1］孙明磊，朱正国.“隧道工程”课程教学改革与实践［J］.教师，2009(10):60—61.［2］高新强，仇文革，关宝树.新