基础工程课程教学的改革探求

一、教学内容改革

（一）教材存在的问题

原来土木工程专业招生分工民建、岩土、桥隧、防灾减灾等方向，各大高校按照学科特色，教学有所侧重。随着高等教育体制改革，现在教育强调宽口径、厚基础，基础工程理论课教学由原来的48学时减少到32学时，但是实际教学内容并没有减少，加上知识更新，实际教学内容反而更多了。笔者根据求学、教课、工程实践，发现基础工程教学内容存在下列问题：

（1）教材知识面相对较窄，不能及时参阅主要现行规范进行修改及引入新的基础工程设计理论与技术。尤其是改革开放以来，我国基础设施建设进入白热化阶段，如三峡工程、南水北调、西气东输、青藏铁路等一批生命线工程诞生了大量新的理论与方法，但是课本中却很少见到这些内容。

（2）教材编写出现两个极端，要么越编越厚，所有的规范、工程实例都罗列进去，冲淡了中心思想；要么越编越薄，一些经典公式只有结论，如弹性地基上梁的分析。

（3）学时过少。由表1知，我国同济大学等高校授课45学时，美国德州大学（奥斯汀）42学时，显然西北农林科技大学32学时偏少，出现了教学内容增多与课时减少之间的矛盾[3]。这种现象在全国高校中都比较普遍，应该引起相关高校的高度关注。新课改要求压缩学时，但像基础工程这样的主干课程学时不宜再减少，否则无法完成教学大纲要求。

（4）部分课本为了节省纸张，字号太小，图纸与表格太少。有很多内容可以选用相应图纸或实物照片来表达，简单明了，文字叙述很麻烦，而且经常词不达意。

（5）教材中经常需要罗列一些规范条目，建议每条另起一行，醒目且便于记忆，不要都放在一起。

（二）优选教材

教材是教学内容的根本，是学生获取知识的主要途径。针对上述问题，学校教研室选取教材的主要依据是：（1）教材内容具有系统性、连贯性，规定学时与教学学时近似一致。（2）融入最新主要规范。（3）原理阐述清楚，图文并茂，思考题与习题难易适中。通过反复比较，最终确定为赵明华的《基础工程》。因为学时有限，教材中的内容还应该结合专业特色适当精简，突出重点。地基勘察、特殊土地基与特殊基础、地基处理等内容在土木工程地质、土力学、岩体力学等课程中有所介绍，所以此处略讲，重点是浅基础、桩基、基坑设计理论与施工方法。

二、教学方法改革

（一）倡导概念教学

一般而言，科学概念是客观事物的本质特征与共同属性在人脑中的反映，是人们观察、实验与思考的结果，是一种抽象。大学生虽然具有了基本的学习方法与思维方式，但是往往由于极少参与生产实践，短时间内难以理解生产过程中一些简单概念。所以，教师在讲解过程中必须讲明白科学概念的定义、内涵和外延。因为一般人们的学习要经历4个过程：（1）领会：知道有这么回事，大致了解；（2）运用：凭借基本理解，把所学的公式、术语、概念、定理等用于解决一些理论问题或者实际生产、生活问题；（3）完善：完全理解定义本身，内涵，并且理论联系实际在解决问题中懂得概念的外延；（4）拓展：灵活运用，能够具体问题具体分析。根据基础工程课程特点，笔者建议从3个方面实施概念教学：（1）增加实例，加强学生感性认识。人们头脑中能够形成一个概念，通常是感性认识的结果。大学在学习这门课程之前，往往对若干事物存在前概念。

其中一些基于生活直觉的前概念，往往会干扰人们接受新事物。所以，教师应该尽可能多地介绍自己的生产、生活经验，填补学生的感性认识盲区，使学生尽快进入课程学习环境中来。（2）加强观察实验。观察实验是学生获取感性认识的重要渠道，讲师在演示实验时，要利用丰富的教学语言打动学生，使科学概念与实物联系起来，避免空对空。

（3）引导学生多参与实践：任何理论或科学概念本身，必然来自于实践。教师应该引导学生多参与实践，只有通过实践，学生才能真正理解概念的内涵与外延，才能真正理论联系实际解决问题，才能把所学知识用活。基础工程课程内容繁多，加之涉及大量的公式，学生们往往感觉无从下手。为了减轻学生负担，笔者尝试概念教学，取得了一些成果。比如，连续基础内力计算、结构设计相对难学，在讲解柱下条形基础之前，要阐述明白地基—基础—上部结构共同作用的概念，以及Winkler地基模型、弹性半无限空间地基模型、有限压缩层地基模型等基本地基模型。静定分析法与倒梁法不考虑共同作用，仅仅考虑静力平衡，而弹性地基梁法则考虑了地基—基础的相互作用。柱下十字交叉基础只不过是双向条形基础，筏板基础只不过是基底面积增大的独立基础或条基。

（二）结合多媒体网络教学

传统教学方法是用板书，比较适合数理逻辑方面要求较高的课程，如高等数学中微积分公式的推演等。但是基础工程是一门专业课，更加强调实践应用，强调感性认识。目前，教学大纲规定的课时很少，利用多媒体网络等，图文并茂，同时刺激学生多种感觉器官，能够达到很好的教学效果。在教学过程中，可以精选一些案例，如教师本人参与的一些地基基础工程科研资料，做成电子课件。必要时，可以做一些动画过程，如地基基础的破坏，地基处理过程，或者放映一些地基处理、基础施工的录像，可以把漫长的现场施工过程浓缩在几十分钟之内，能够让学生有身临其境的感觉，便于学生消化吸收。另外，现在网络技术普及了，可以把一些课件、备课资料、视频等资料上传到校园网，把第一课堂做广义延伸，便于学生及时复习，巩固课堂知识。

不过，具体使用多媒体网络等工具，应该注意以下问题：（1）教师过分依赖多媒体，板书极少。多媒体课件放映速度很快，比较适合具象的事物，如基础类型、材料、埋深，减轻不均匀沉降的措施，地基—基础—上部结构的共同作用，地基处理等。板书比较适合抽象的事物，如基础设计的力学原理与数学公式的推演等。二者应该互相结合，互相补充。（2）教学语言与手势不够丰富。教学过程中，应该加强备课，不能以多媒体、网络等工具代替教学语言与手势，照本宣科更不可取。讲解过程中，可以适当穿插一些亲身项目经历，培养学生的学习兴趣，调动其积极性，让其能够主动求知求学。

（三）野外实习，重视实践教学

笔者曾经就岩土工程专业讨论过理论与实践的关系[4]，清华大学李广信教授甚至提出，有志于从事岩土工程和岩土力学工作的青年学者们应当走一条什么样的研究道路，才能不浪费自己的才华和精力，从而在此学科中作出自己的贡献[5]。李老师的话是中肯的，也是非常严肃的。任何理论都来源于实践，实践是检验真理的唯一标准。基础工程作为一门综合性与实践性很强的专业课，必须让学生尽可能地参与一些实践活动。

相对于理论教学而言，实践教学是教学过程中最薄弱的环节，存在以下一些问题：（1）实践基地是流动的，杨凌远离大城市，基本建设强度中等偏下。两节课的实践教学往往就近处理，很难看到大型基坑开挖支护、大型桩基施工场景。目前的实践教学条件是有限的，学生的感性认识不强。（2）实践教学时间很短，学校安排了两节课的认识实习，国内还有很多学校根本没有实习机会。（3）实践教学组织管理制度不完善，没有切实可行的考核办法，教师学生态度上不重视。由于各方面的因素，特别是在基础工程实践教学过程中，难以做到以学生为主体，导致学生走马观花，没有达到实习目的。

（4）部分教师缺乏现场工作经验。改革开放以来，我国高等教育大量扩招，本科生、硕士、博士招生规模逐年递增，但是培养质量有一定程度下降。尤其是研究生培养过程中，很多研究生怕吃苦，不愿意下实验室，也不愿意上工地，更愿意坐在电脑前编制一些程序，结果书本上谈得头头是道，可是实际上却解决不了什么问题。建议这样的教师应该多实习，多补补课。基础工程实际上是土力学与地基基础工程中的第三个序列，强调基础设计与施工，强调知识融合与实际应用，强调学生解决实际问题的能力。我国幅员辽阔，岩土水种类很多，地质环境非常复杂，即使相同的上部结构，基础结构与形式也不可能完全相同。应该让学生认识到，基础工程是一门半经验半科学的课程，必须掌握好基本原理，具体情况具体分析。总之，应该让学生尽可能多地接触一些工程实际，培养学生的实践能力，使学生对基础工程这门课程有一个全面、正确、合理的认识。

（四）课程设计，强调理论应用

实践教学是高等教育中培养学生工程素质与科学素养的一个重要环节，在培养学生动手能力、独立思考与解决实际问题方面具有无法替代的作用[6]。课程设计，实际上也是一个重要的实践教学环节，同时也很好地巩固了理论知识。当前教育实行的是大土木教育，所以基础工程课本涵盖内容相对比较广泛：地基勘察，浅基础、连续基础、桩基础设计，基坑工程，地基处理，抗震基础等。但是实际上各大高校有所侧重，所以建议高校应该结合实际办学特色，选用某一章节作为课程设计内容。目前，课程设计中存在一些问题：（1）只会对着书本照葫芦画瓢，硬性计算，不查阅规范，或者规范略微变动，不知公式含义。（2）不理解设计背景与要解决的实际问题，不去对比分析经济、技术、环境指标。

（3）不能把地质资料与设计资料结合起来分析。（4）基础设计不符合行业规范要求。（5）基础选型与构造配筋舍简求繁，图纸乱七八糟，错误百出。类似这些问题暴露出学生没有理解地基基础设计的基本原理、复杂公式的字母含义，缺乏对主要现行规范的理解，以及缺乏解决实际问题的能力。为了搞好课程设计，巩固理论知识，需要采取若干措施：（1）可以安排新教师与经验丰富的老教师一起合作课程设计，发挥老教师“传、帮、带”的模范作用。（2）缺乏实践经验的教师寒暑假多到工地实习，提高自身能力。（3）课程设计宜安排在课程结束后1—2周，不要安排到第二学期或集中到大四，时间一长，学生都忘记了。（4）课程设计实际上是对理论课的系统回顾与应用，教师应该交代清楚设计涉及的理论知识，阐明基本原理。（5）对于学生课程设计中遇到的问题，即时答疑。

（五）全程考核，夯实基础知识

基础工程与其他专业课相比，差别很大。这门课程不仅理论性很强，而且涉及实验、野外认识实习、课程设计等内容，综合性与实践性也很强。所以，应该进行全程考核。一些高校虽然开设了基础工程这门课程，或缺乏实验仪器，或缺乏师资，往往只有理论课教学，显然这是远远不够的。要严格要求学生，不送人情分。现在虽然进行了教学体制改革，仍然存在很多不合理的地方，有些教师为了获得评教高分，对一些学生睁一只眼，闭一只眼，往往考试或课程设计不合格的学生也蒙混过关了。

三、结论

第一，基础工程是土木工程专业的一门主干课，综合性、理论性、实践性都很强。教材知识面相对较窄，建议引入主要的现行规范，融入改革开放以来我国在基础设施建设方面取得的新理论、新技术、新方法，阐述清楚基础工程涉及的基本原理、方法，适当增加学时，优选教材，优化教学内容，做到教学过程突出重点，便于学生掌握。第二，基础工程是一门半理论半经验的学科，与土力学一脉相承，涉及概念很多，力学原理与数学计算相对繁琐，是学生学习感到困难最主要的原因。在教学过程中，建议倡导概念教学，让学生在头脑中形成知识网络，不要死记硬背；建议采取板书结合多媒体网络教学，各取所长，尤其要重视野外实习、课程设计等环节，做到全程考核，激发学生的求知欲，激励学生自学，培养学生独立思考，解决实际问题的能力。

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