劉禮標

[摘要]樁基工程是巖土工程方向?qū)I(yè)最重要的專業(yè)課程之一，為保證樁基工程課程的教學建設及人才培養(yǎng)能適應新形勢，改變傳統(tǒng)的教學方式以提高教學質(zhì)量和增強學生學習效果是非常必要的。教學過程中分別對教材選取、學生興趣、考核方式、課程設計和教學手段等方面進行改革，為了培養(yǎng)學生的工程應用能力，教學過程中緊密結合現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范及其標準、工程分析中常用的數(shù)值模擬手段進行教授。通過教學改革，最終旨在培養(yǎng)具備樁基工程建設一定科研能力和實驗實踐技能的高級工程技術人才。

[關鍵詞]樁基工程 教學改革 數(shù)值計算

[中圖分類號]TU317 [文獻標識碼]A

一、前言

隨著我國交通建設的大力發(fā)展和現(xiàn)代科學技術的進步，橋梁建設數(shù)量大幅提高，截至2012年底，我國公路橋梁數(shù)量高達71.34萬座、3662.78萬米，至2020年還將新建橋梁近15萬座，而樁基礎作為橋梁工程主要的基礎類型，全球每年使用樁基1.5億根，全國每年樁基使用越千萬根，因此樁基計算理論得到了完善和發(fā)展，同時也帶來了大量的樁土問題及經(jīng)驗教訓。急要解決樁基工程中遇到的問題，需要一批具有理論扎實、實踐結合和一定科研能力的樁基工程專業(yè)技術人才，這對目前高等院校巖土工程專業(yè)教學提出更嚴格要求，因此為保證樁基工程課程的教學建設及人才培養(yǎng)能適應新形勢，突出工程背景，教學模式亟待改革。

樁基工程是隧道及巖土工程方向?qū)I(yè)最重要的專業(yè)課程之一，旨在培養(yǎng)具備樁基工程建設一定科研能力和實驗實踐技能的高級工程技術人才。該課程需要先修課程高等數(shù)學、土力學與地基基礎、材料力學、結構力學、彈性力學和工程地質(zhì)學等基礎課程后才能開課，因此課程一般在第七學期開設，而此時學生面臨雙選會和考研復習等事情，往往出勤率較低和聽課積極性不高，導致學習效果較差，因此改變傳統(tǒng)的教學方式以提高教學質(zhì)量和增強學生學習效果是非常必要的。

二、教學改革思索

（一）積極調(diào)動學生學習興趣

該課程由于在大四開設，學生面臨的工作和考研等壓力，能否積極主動調(diào)動學生學習興趣，改變傳統(tǒng)的被動學習為主動引導式學習，對教學效果具有重要的影響性。以往專業(yè)課學習前，學生對課程的主要內(nèi)容結構及其應用前景不夠了解，容易導致學習上的盲目性，以及學好該課程對以后工作或讀研的重要意義，因此在第一次課程時使學生了解到樁基工程與自己未來職業(yè)規(guī)劃密切相關，從而引導提高學生的學習氛圍。如在為學生介紹樁基工程的發(fā)展前景時，作者引用了國家公路網(wǎng)建設規(guī)劃“十一五末全國公路總里程400.8萬公里，比十五末增66.3萬公里；高速公路7.4萬公里，世界第二，等級公路330.5萬公里，比十五增19%；全國公路橋梁65.8萬座，30483km，比十五末增32.15萬座15736km，增51%；特大橋2051座3470km，大橋49489座11670km”，而樁基礎作為橋梁的主要的基礎類型，從事樁基工程工作和學好該課程將大有作為。

（二）結合專業(yè)發(fā)展精選教材

首先，應結合樁基工程的發(fā)展需求，以及學生對樁基工程知識接觸很少甚至從未接觸等特點，選取的教材要使學生通俗易懂，教學內(nèi)容不僅應包括樁基工程的基本理論知識，同時要符合樁基發(fā)展需求，充分體現(xiàn)長樁、超長樁的研究成果，重點突出實驗實踐性教學，要在知識覆蓋面體現(xiàn)全、深、廣，不斷完善樁基工程的教學內(nèi)容，保證學生在樁基工程的專業(yè)技能和獲取最新研究成果；其次，應結合國內(nèi)不同行業(yè)最新規(guī)范，如《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范JTGD63-2007》、《建筑樁基技術規(guī)范 JGJ94-2008》、《地基基礎設計規(guī)范GB50007-2002》等行業(yè)規(guī)范，體現(xiàn)各規(guī)范的異同點，做到理論知識與具體行業(yè)接軌，培養(yǎng)出直接適應工作和科研能力的優(yōu)秀人才。

（三）加強實驗、實踐性教學

在教學過程中，聯(lián)絡相關施工單位組織學生參觀施工現(xiàn)場和認識實習，并獨立提交較高水平的時間和認識報告，是目前樁基工程教學與實踐緊密結合的主要途徑。由于樁基施工過程復雜、工序多（包括開挖、鋼筋籠制作、混凝土澆筑等）、施工方法多等特點，簡單通過幾次實習僅能看到工程的某個局部或某道工序，很難整體了解各施工方法和施工工序，因此，有必要通過模型實驗擴展學生對樁基工程的整體了解。如重慶交通大學在結構實驗室制作了模型樁試驗，見圖1～2。充分利用實踐認識和實驗教學，使學生的實踐能力和工程認知能力才能充分提高，實踐教學真正達到預期效果。

圖1：模型樁布置圖

圖2：4.5D樁距模型群樁成樁圖

（四）引入數(shù)值計算可視化教學

樁基工程的承載力確定是樁基工程設計和施工最為關注的問題。理解樁基工程豎向荷載、水平荷載作用下單樁和群樁承載力計算及其荷載傳遞機理等問題是需要學生對所學的基礎理論知識有深刻的理解，然而僅靠教師口頭教授和解釋其承載力確定方法和荷載傳遞機理將難以讓學生掌握相關理論由于影響樁基承載力和荷載傳遞機理因素較多，包括土質(zhì)情況、樁徑、樁長、樁土剛度比和群樁布置形式等，為了讓學生更加深刻理解各因素的影響規(guī)律，利用數(shù)值模擬計算對樁基承載力和荷載傳遞機理進行研究，不僅簡單易懂、適用性強、操作簡單和可重復性，而且能彌補實驗的不足和觀察到更多的信息。

（五）課程考核形式的多元化

為考查學生一學期對樁基工程所學知識的掌握程度，課程教學過程中和結束后需以一定方式對每位學生考核。由于樁基工程課程隸屬工程科學且極富應用實踐性的特點，考核不應簡單以期末試卷為單一評判形式。結合實際教學體會與經(jīng)驗，作者認為綜合考核應由3部分組成：（1）課堂表現(xiàn)和平時作業(yè)（占30%）。主要考查學生出勤率、聽課表現(xiàn)（提問與回答問題），及課后作業(yè)完成情況；（2）期末理論考試（占40%）。傳統(tǒng)的期末筆試形式仍占考核的主體，建議在試題的設計上，既考查學生對樁基基本原理與知識點的掌握，又考查其對工程實際問題的分析、解決能力；（3）綜合技能考核（占30%）。主要目的是對學生創(chuàng)新能力、思考能力、學習技能和動手能力等方面的考查，如要求學生查閱最新研究成果；學習相應行業(yè)規(guī)范及技術標準；具體設計圖紙的分析、計算及報告編寫；論文寫作及實習心得等。

（六）實行課程設計“一人一題”

由于樁基工程屬于工程科學，具有實踐性強、理論要求高等特點，要使學生對樁基有整體了解和知識梳理，課程設計是可行和有效的方法。目前課程設計往往是采用小組討論或多人一題的形式，不乏大致很多學生相互抄襲的現(xiàn)象，因此推行課程設計改革，實行1人1題，題目覆蓋了設計、研究、實驗等；設計內(nèi)容緊密結合科研生產(chǎn)，結構分析與計算，實行手工與計算機輔助相結合；實行了課程設計題目和教師資格審查制度、中期質(zhì)量檢查制度，解決了多人1題、內(nèi)容雷同互相抄襲等問題，加強了課程設計過程管理問題，完善了課程設計質(zhì)量保障體系，使學生的綜合能力大大提高.

三、結論

為了適應我國橋梁、高層建筑等基礎工程的發(fā)展，急需培養(yǎng)具備樁基工程建設一定科研能力和實驗實踐技能的高級工程技術人才，結合工程試樁、室內(nèi)模型試驗、數(shù)值模擬和有關工程設計與施工規(guī)范，對樁基工程課程講授方式進行改革，主要包括：教材選取必須符合國家現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范，以適應行業(yè)發(fā)展需要；充分體現(xiàn)現(xiàn)場試驗和室內(nèi)試驗的研究成果，以培養(yǎng)具有一定科研能力和實踐實踐技能的人才；引入數(shù)值模擬教學方法，培養(yǎng)學生獨立通過數(shù)值模擬軟件進行分析問題、解決問題的能力。通過樁基工程課程的教學改革，培養(yǎng)出適應行業(yè)發(fā)展需求、科研能力和工程應用能力等多方面發(fā)展的卓越工程師。

[參考文獻]

[1]JGJ94-2008，建筑樁基技術規(guī)范[S].

[2]JTGD63-2007，公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范[S].

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[4]王成.樁基計算理論及實例[M].成都：西南交通大學出版社，2011.

[5]張忠苗.樁基工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

（作者單位：重慶交通大學土木建筑學院 重慶）