謝立棟 朱炯 楊甜甜 馬晴晴

（徐州工程學(xué)院 江蘇徐州 221018）

地鐵與輕軌課程是土木工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)選修課，隨著大城市交通矛盾日漸突出，該門(mén)課程在培養(yǎng)計(jì)劃中的地位逐漸提高，但教學(xué)效果卻不理想，開(kāi)展教學(xué)改革與實(shí)踐十分必要[1]。地鐵是一個(gè)系統(tǒng)工程，知識(shí)點(diǎn)涉及很多學(xué)科領(lǐng)域，比如交通量統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)、車(chē)輛選型、通信信號(hào)、牽引供電等，上述知識(shí)點(diǎn)雖不是課程教學(xué)重點(diǎn)，但作為地鐵系統(tǒng)不可或缺重要組成部分，了解上述知識(shí)點(diǎn)是學(xué)會(huì)弄通土木部分知識(shí)點(diǎn)必備條件[2-3]。高波提倡課內(nèi)教學(xué)專(zhuān)注于線路規(guī)劃、車(chē)站建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工三部分，其他內(nèi)容學(xué)生課外自學(xué)[4],歐爾峰對(duì)上述三部分內(nèi)容在理論教學(xué)之后，還進(jìn)行專(zhuān)題設(shè)計(jì)[5]。劉衛(wèi)豐總結(jié)該門(mén)課程特點(diǎn)是基礎(chǔ)知識(shí)多、實(shí)踐性強(qiáng)、內(nèi)容的離散性和知識(shí)面的系統(tǒng)性，采用課前認(rèn)知實(shí)習(xí)、課堂講授、課外實(shí)踐、中期小型設(shè)計(jì)的教學(xué)方式[6]。龍百畫(huà)分析了車(chē)輛選型對(duì)地鐵建設(shè)及運(yùn)營(yíng)影響[7]，顏喜林強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)應(yīng)包含地鐵系統(tǒng)的七大組成部分，不能僅限于建筑與線路部分[8]。在實(shí)踐教學(xué)部分，謝立棟采用學(xué)生熟悉的校園內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)比擬分析地鐵換乘車(chē)站建筑構(gòu)造[9]，采用“切香蕉”實(shí)驗(yàn)展示地鐵曲線地段盾構(gòu)管片環(huán)構(gòu)造[10]，使得教學(xué)難點(diǎn)可操作化具體化。總結(jié)該門(mén)課程教學(xué)過(guò)程發(fā)現(xiàn)：對(duì)跨學(xué)科部分知識(shí)點(diǎn)重視不夠，不能將這部分知識(shí)點(diǎn)放在地鐵系統(tǒng)整體中進(jìn)行講解；課程教學(xué)主線不夠清晰，教學(xué)重點(diǎn)，教學(xué)中心尚待明確；實(shí)踐教學(xué)部分欠缺，部分實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與其他課程存在重復(fù)性問(wèn)題。

本文制作教學(xué)資源庫(kù)供學(xué)生自學(xué)跨學(xué)科部分知識(shí)點(diǎn)，總結(jié)該門(mén)課程知識(shí)點(diǎn)的四個(gè)特性；以線網(wǎng)規(guī)劃為主線，將課程全部知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)；以線路設(shè)計(jì)、車(chē)站建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為教學(xué)重點(diǎn)，以施工技術(shù)為教學(xué)中心；以FLAC3d 有限差分軟件開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工仿真部分的實(shí)踐教學(xué)。其他院?？梢試L試本文教學(xué)方法，檢驗(yàn)教學(xué)效果，為完善該教學(xué)方法提供經(jīng)驗(yàn)積累。

1 課程知識(shí)資源庫(kù)

地鐵輕軌課程知識(shí)點(diǎn)數(shù)量多且跨學(xué)科，主體土木部分知識(shí)點(diǎn)僅占少部分，占絕大部分的跨學(xué)科知識(shí)點(diǎn)是為學(xué)習(xí)土木知識(shí)點(diǎn)提供輔助服務(wù)作用。以學(xué)生為中心的教學(xué)，教師要主動(dòng)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)素材，這些素材必需滿足專(zhuān)業(yè)性和淺顯性，學(xué)生課后能夠輕松學(xué)懂。土木專(zhuān)業(yè)學(xué)生通過(guò)自學(xué)資源庫(kù)對(duì)跨學(xué)科知識(shí)點(diǎn)掌握到能夠支撐學(xué)習(xí)土木部分知識(shí)點(diǎn)即滿足要求，不用達(dá)到很高的專(zhuān)業(yè)水平。通過(guò)教師和每級(jí)學(xué)生逐年積累，在每級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，不斷替換無(wú)效素材，增補(bǔ)有效素材，課程知識(shí)資源庫(kù)逐漸豐滿完善，資源庫(kù)見(jiàn)表1。

表1 課程知識(shí)資源庫(kù)

以前關(guān)于如何學(xué)習(xí)這部分跨學(xué)科知識(shí)群，一直沒(méi)有好的對(duì)策，而這部分知識(shí)群對(duì)輔助主體知識(shí)學(xué)習(xí)的作用又是不可欠缺的，對(duì)這部分知識(shí)點(diǎn)采用教師課堂講授，由于內(nèi)容非常淺顯且跨學(xué)科，耗費(fèi)學(xué)時(shí)、性價(jià)比低沒(méi)有獲得感導(dǎo)致學(xué)生興趣不高，現(xiàn)在采用學(xué)生根據(jù)個(gè)體實(shí)際情況進(jìn)行選擇性自學(xué)方式。本文提出的方法，供其他院校參考試行。

2 課程內(nèi)容剖析

地鐵與輕軌課程教學(xué)內(nèi)容存在下列特點(diǎn)：一是跨學(xué)科特點(diǎn)，涉及土木、交通、機(jī)械、電力、信號(hào)、環(huán)境等，這部分知識(shí)點(diǎn)多、雜，但要求不高，通過(guò)學(xué)生自學(xué)課程知識(shí)資源庫(kù),問(wèn)題即可解決。二是系統(tǒng)整體性特點(diǎn)，必須把某些知識(shí)點(diǎn)放在系統(tǒng)里來(lái)學(xué)習(xí)，才能真正掌握，如圖1 所示，脫離整體單獨(dú)講局部，教學(xué)效果很差。三是交叉重復(fù)性特點(diǎn)，很多知識(shí)點(diǎn)在其他課程中出現(xiàn)，學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)容易出現(xiàn)懈怠思想，教師要避免做重復(fù)教學(xué)的無(wú)用功，對(duì)這部分知識(shí)點(diǎn)要找出差異，完善特征教學(xué)。比如列車(chē)類(lèi)型、列車(chē)編組數(shù)量對(duì)線路各種設(shè)計(jì)參數(shù)的影響；牽引供電方式、施工方法等對(duì)限界的影響。四是工程實(shí)踐性特點(diǎn)，如果采用純粹的理論講解，枯燥且不深入；發(fā)動(dòng)學(xué)生到期刊論文里找各知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的工程案例，同時(shí)再結(jié)合授課教師自己的工程背景，經(jīng)過(guò)多輪教學(xué)過(guò)程累積，實(shí)踐性案例會(huì)逐漸精粹精準(zhǔn)。

圖1 課程知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)性

表2 匯總了該門(mén)課程主要教學(xué)內(nèi)容及其教學(xué)策略。教師將該門(mén)課程這些特點(diǎn)告之學(xué)生，與學(xué)生一起共同探討每種特征知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)方法，學(xué)生能夠高效率地學(xué)習(xí)該門(mén)課程。該門(mén)課程以線網(wǎng)總體規(guī)劃為主線，隨著線路條數(shù)增加，線網(wǎng)結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜，為使系統(tǒng)整體效率最高，需要考慮地鐵系統(tǒng)各組成部分，比如線網(wǎng)結(jié)構(gòu)、車(chē)輛基地規(guī)劃、供電站設(shè)置、車(chē)輛選型、聯(lián)絡(luò)線設(shè)置等，這體現(xiàn)了該門(mén)課程跨學(xué)科特點(diǎn)，要求學(xué)生寬基礎(chǔ)，學(xué)生按照表1 內(nèi)容進(jìn)行課后自學(xué)即可實(shí)現(xiàn)上述目的。具體某條線路上的車(chē)站建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、區(qū)間線路設(shè)計(jì)、線路之間的換乘車(chē)站設(shè)計(jì)是該門(mén)課程的主體和重點(diǎn)內(nèi)容，應(yīng)結(jié)合具體工程實(shí)例給學(xué)生講解這部分知識(shí)，這體現(xiàn)了該門(mén)課程系統(tǒng)整體性特點(diǎn)和工程實(shí)踐性強(qiáng)特點(diǎn)。從地鐵系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)營(yíng)維護(hù)的整個(gè)周期看，施工是中心；從學(xué)生就業(yè)去向看，從事施工的學(xué)生比例最高，所以施工技術(shù)部分是這門(mén)課程教學(xué)中心，這部分內(nèi)容具有交叉重復(fù)性特點(diǎn)和工程實(shí)踐性強(qiáng)特點(diǎn)。

表2 課程主要教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)策略

3 專(zhuān)題設(shè)計(jì)實(shí)踐

本課程實(shí)踐性強(qiáng)，設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容多，主要有線路設(shè)計(jì)、車(chē)站建筑設(shè)計(jì)、車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程仿真計(jì)算與施工組織設(shè)計(jì)等。實(shí)踐性操作缺失或者不到位，很多內(nèi)容和概念只能勉強(qiáng)接受，無(wú)法實(shí)現(xiàn)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍；然而要求學(xué)生全部操作這門(mén)課程涉及的所有實(shí)踐內(nèi)容，從時(shí)間、精力到技術(shù)難度上講，都是不現(xiàn)實(shí)的。根據(jù)這門(mén)課程知識(shí)點(diǎn)交叉重復(fù)性特點(diǎn)：線路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程已鍛煉線路設(shè)計(jì)能力，房屋建筑學(xué)課程已鍛煉車(chē)站建筑設(shè)計(jì)能力，土木工程施工課程已鍛煉施工組織設(shè)計(jì)能力，本門(mén)課程應(yīng)專(zhuān)注于車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程仿真計(jì)算兩部分內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)上述目的，可供選擇通用軟件種類(lèi)較多，軟件選擇的合理性直接決定了實(shí)踐鍛煉目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)。在軟件選擇過(guò)程中，既要考慮學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)與時(shí)間精力，又要兼顧主流知識(shí)載體行業(yè)背景，本文選擇FLAC3d 軟件進(jìn)行上述兩部分內(nèi)容的實(shí)踐鍛煉，主要原因如下：該軟件自帶的很多例題資源與上述實(shí)踐內(nèi)容接近，本科生在教師指導(dǎo)下，將例題資源稍加改進(jìn)便可實(shí)現(xiàn)上述實(shí)踐意圖，這對(duì)于研究能力尚未得到鍛煉的本科生來(lái)言是可行的；再者學(xué)生課后閱讀的期刊案例文獻(xiàn)主要都是采用FLAC3d 軟件進(jìn)行施工仿真分析，學(xué)生掌握了該軟件的基本操作功能后，對(duì)期刊文獻(xiàn)記載的工程結(jié)果的理解能力快速提高，形成了一個(gè)暢通的學(xué)習(xí)知識(shí)到運(yùn)用知識(shí)到再學(xué)習(xí)知識(shí)到再運(yùn)用知識(shí)的良性閉路循環(huán)。學(xué)生不僅可以自己操作簡(jiǎn)單理想化的工程實(shí)例，更可以接受大量的專(zhuān)業(yè)人士操作的復(fù)雜真實(shí)的工程實(shí)例的研究成果。

專(zhuān)題設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)歷來(lái)是該門(mén)課程薄弱環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)處于該門(mén)課程知識(shí)運(yùn)用階段，其質(zhì)量得到保證之后，該門(mén)課程的教學(xué)目的才能真正實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

以學(xué)生為中心教學(xué)就是教師為學(xué)生更高效地學(xué)習(xí)提供服務(wù)，針對(duì)知識(shí)點(diǎn)的跨學(xué)科特點(diǎn)、系統(tǒng)整體性特點(diǎn)，要求土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生掌握該系統(tǒng)所有知識(shí)點(diǎn)沒(méi)有必要也不現(xiàn)實(shí)，為了使學(xué)生學(xué)好地鐵系統(tǒng)中土建部分設(shè)計(jì)與施工知識(shí)點(diǎn)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行全面學(xué)習(xí)又十分必要，這就出現(xiàn)了矛盾問(wèn)題。解決問(wèn)題策略是采用自建課程資源庫(kù),學(xué)生根據(jù)個(gè)體實(shí)際情況選擇性自學(xué),學(xué)生對(duì)地鐵系統(tǒng)粗略全面了解后，再對(duì)與土建設(shè)計(jì)與施工密切相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)學(xué)習(xí)。

針對(duì)與其他課程知識(shí)點(diǎn)存在交叉重復(fù)性特點(diǎn)，既要教師避免做重復(fù)教學(xué)的無(wú)用功，又要學(xué)生避免出現(xiàn)懈怠思想，對(duì)這部分知識(shí)點(diǎn)要進(jìn)行相似點(diǎn)歸納，找出差異，完善特征教學(xué)，講出這些知識(shí)點(diǎn)地鐵與輕軌的課程特色。

針對(duì)課程實(shí)踐性強(qiáng)特點(diǎn)，采用FLAC3d 軟件對(duì)課程特有的車(chē)站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程仿真計(jì)算進(jìn)行實(shí)踐，達(dá)到學(xué)生不僅可以自己操作簡(jiǎn)單理想化的工程實(shí)例，更可以接受大量的專(zhuān)業(yè)人士操作的復(fù)雜真實(shí)的工程實(shí)例的研究成果。