《岩土工程》课程实践教学方法探讨

汪东林,何贤才，吕秋玲

（安徽建筑大学 土木工程学院，安徽 合肥 230022）

1 引言

岩土工程为结构工程体系与工程地质学知识体系的交叉性学科，在工程建设过程中涉及面十分广泛.中国大百科全书定义为：“土木工程的一个分支，以工程地质学、岩石力学、土力学与基础工程为理论基础，涉及岩石和土的利用、整治和改造的一门技术科学.”

在各类工程建设过程中，如工业和民用建筑、桥梁和隧道工程、道路工程、水利水电工程、地下结构和港口工程等，都不可避免涉及到与岩土工程相关的问题.可见，岩土工程是土木工程最广泛的边缘学科，它与土木工程所有领域的知识都相关[1].

伴随着社会发展和科技进步，在工程建设实践过程中，面临的岩土工程课题越来越多、越来越复杂，这需要培养出实践能力突出、具有创新能力的岩土工程专业人才，即指在岩土工程方面能够提出新观念、新概念、新材料、新理论、新技术、新工艺等，并能将其付诸实施，在岩土工程领域取得新成果的工程技术人员.

2 《岩土工程》课程特点

岩土工程是多学科相互交叉、相互渗透的极其复杂的学科.《岩土工程》课程所覆盖的知识体系非常庞大，与理论力学、材料力学、土力学、岩石力学、地下水动力学、勘察技术、工程地质学、弹塑性力学、结构力学等许多学科密切相关；教学内容也非常丰富，《岩土工程》课程教学大纲要求，教学内容包括岩土体力学特性、实验方法、岩土工程勘察、地基基础、深基坑工程、边坡工程、隧道工程、爆破工程、原位测试技术、土工聚合物等.这要求学生在学习《岩土工程》课程前，要有较为深厚的力学理论基础和相关专业知识；对于授课老师也提出更高的要求，不仅需要老师储备的知识体系广泛，而且能够合理安排教学时间和计划，把握学生学习进度和对知识掌握程度.

《岩土工程》课程研究主体为岩土体.土体为三相非连续介质，其工程力学性质与土体含水量、饱和度、密实度、应力历史、矿物成分、粒度大小等多因素密切相关；岩土体地层呈现非均匀性和各项异性，岩土工程边界条件难以确定；岩土力学性质易受到时间因素和外界环境等影响；岩土体室内试验和现场试验受到测试方法和手段限制，使得岩土工程设计参数具有不确定性.导致在岩土工程设计和施工过程中，计算假定、计算方法和计算参数与实际情况差别较大，需要工程技术人员根据理论知识和工程经验来判断，可以说岩土工程是土木工程学科中最复杂、难度最大的学科之一[2,3].

岩土工程所涉及领域主要包括地基基础、深基坑工程、路基工程、边坡工程、隧道工程、地下结构和地下管线工程.这类工程共同特点是具有复杂性和强烈隐蔽性，工程事故发生预兆不明显，一旦出现工程事故，将导致严重经济损失和安全事故.例如地基基础为建筑物根基，承受上部结构荷载，对上部结构起着决定性作用,一旦地基基础发生破坏，将导致这个建筑物的安全；近年来，随着城市地下空间的开发利用，城市地铁建设得到飞速发展，然而大量安全事故不断发生，造成严重经济损失和人员伤亡，引起了工程界和教育界专业人士高度重视[4].

近年来,随着我国城市建设的飞速开展和科学技术不断进步，在岩土工程领域中新型建筑材料、勘察技术手段、计算方法、施工工艺等不断涌现[5].例如城市地下工程中，随着信息化技术发展，三维数字化技术在城市地铁建设中得到应用，能够将水文地质数据、地下结构变形和受力监测数据、盾构施工工程中施工信息等全部数字化后进行数据库统一管理，保障了工程安全、快速施工[6].而在课堂教学中，只对于常规的监测技术进行叙述,课程内容偏于陈旧,教学内容的更新程度远落后于本学科的发展.

3 教学方法探讨

《岩土工程》具有知识体系庞大、教学内容多、难度大、实践性高、知识更新速度快等特点.在当前岩土工程技术飞速发展阶段，为培养实践能力强、具有创新能力的岩土工程师，这就需转变教学观念,强化《岩土工程》实践教学、激发学生的学习兴趣,笔者在提高学生学习兴趣，加强实践教学手段等方面进行了如下几点探索与实践.

3.1 加强实验教学

实验教学是岩土工程课程中连接理论教学和工程实践的重要环节.通过实验教学能够提高学生学习兴趣，对相关的理论知识有着直接的认识，从而能够理解和掌握理论知识，实验教学在培养学生提出问题、分析问题和解决实际工程问题的能力方面发挥着重要作用，是培养岩土工程人才创造性思维能力、创新实验能力和科技研究能力的重要保障.

岩土工程专业属于多学科相互交叉和融合的综合性学科，其实践性和实用性很强.这要求学生对知识的掌握不能仅仅停留在理论上，还需要将理论知识灵活运用到工程实践中去.因此实验室建设尤显重要，实验教学要贯穿整个岩土工程课程的学习过程.

让学生在校期间就能熟悉岩土工程领域各种基础和先进仪器设备操作方法和基本原理.实验教学要跟上岩土工程领域的最新技术发展,在实验设备、实验手段和方法方面要不断创新和更新,使实验室成为学生获取新知识、培养创新能力的基地.例如，土木工程学院地下结构实验室建立了长9.2m×宽5.2m×深3m隧道模型试验系统,能在复杂试验条件下模拟隧道开挖过程，并动态监测支护结构内力和地层变形.通过实验性教学展示或让学生直接参与模型实验，能让学生对新实验技术方法和新施工工艺有着更为直观和具体的认识[7].

3.2 鼓励学生参加大学生科技创新基金项目

创新是推动社会和科技发展的动力源泉，创新能力培养一直是大学生教育的重要目标.而具有创新思维和能力的大学生才能适应岩土工程发展需要.在工作岗位上勇于创新，针对不同的工程特点，在设计和施工阶段提出新的设计方法和施工工艺，创造新的施工工法和专利.

为了促进学校教学和科研良性互动，使学生勇于创新、敢于创新和学会创新，学校每年抽出部分资金组织学生申报大学生科技创新基金项目.每个基金项目组由一位专业老师和三到五名学生组成，在老师悉心指导下，学生利用课余时间通过收集整理资料、开展土工试验和理论分析等形式开展具有一定创新意义的科学研究活动，通过基金项目实施来提高大学生的创新精神和创新能力.

岩土工程专业教师应结合专业课程教学内容和特点，积极引导和鼓励本专业学生申报大学生科技创新基金项目.在指导教师帮助下，四名学生开展了《饱和软土流变特性试验研究》课题研究，开展了土体在不同含水量情况下土体流变参数研究，并根据试验数据，开展蠕变曲线的规律研究.学生通过该基金项目的实施，懂得了在图书馆和数据库查阅国内外文献，根据项目研究需要来开展室内试验方案设计、试验数据分析和处理，并形成最终研究报告.通过项目实施，激发了学生学习岩土工程课程的学习兴趣,而且培养了学生动手实践能力和创新思想.

3.3 成立科研兴趣小组，参与教师科研课题

培养学生对科研的兴趣是提高大学生创新能力的最为有效途径.在学生尝试开展科研过程中，不断发现问题，激发对《岩土工程》课程的爱好，让学生主动去学习，达到提高教学效果目的.笔者尝试着在08级土木工程专业地下方向班级成立了3个科研兴趣小组，分别为施工监测小组、数值计算小组和试验分析小组.积极引导学生参与到教师的科研课题中去，培养学生科研和创新能力.例如，在合肥市“深基坑桩锚联合支护技术研究”课题中,课题组吸收了这3个科研兴趣小组正式参与到项目中，真正分配实际科研任务给同学完成，在教师悉心指导下，3个科研兴趣小组较好地完成了部分施工现场监测、室内土工试验和理论分析计算等任务.在参与科研项目过程中，学生通过工程实际问题的分析和解决，不仅提高了专业理论水平，还积累了较为丰富的工程实践经验.

3.4 立足专业特色，开展暑期“三下乡”社会实践活动

在全国大学生“三下乡”社会实践活动中，土木工程学院应立足专业特色和农村发展需求来开展实践活动，学院结合专业特色和实际工作情况，积极响应，为安徽美好乡村建设服务.在2012年暑假，土木工程学院开展了“关注民生，关注热点，关注自然灾害”的社会实践主题，在专业老师带领下成立“三下乡”社会实践队，分为巢湖分队和绩溪县分队.在专业教师带领下，巢湖分队来到凤凰山和马家山等开展了地质调查工作，并绘制了调查点的断层和地层分布特征；绩溪县分队来到山体隧道等施工现场，并在山体滑坡和隧道施工过程中稳定性等方面展开研究.2013年学校开展了服务地方的“万名大学生服务美好乡村建设”暑期社会实践活动，发挥学校学科专业优势，组成“美好乡村规划调研团、美好乡村社会调查团、美好乡村建设服务团”三大重点团队，服务安徽省美好乡村建设.土木学院美好乡村规划调研团在实践活动中立足专业特色，深入安徽省霍邱县集镇、龙潭镇等8个乡镇，为农村提供美好乡村远景规划、基础设施建设、生态环境综合治理、地震监测、古建筑保护等专业服务.调查成果将以报告形式反馈给当地政府部门，服务于安徽省美好乡村建设.

4 结束语

随着我国土木建设的蓬勃发展，在建设过程中各种新型结构和施工方法不断涌现，岩土工程课程本身和教学方面发展也出现新的特点，这需要学校培养实践性强、具有创新能力的岩土工程人才.针对岩土工程课程特点，初步探讨了加强实验教学、鼓励学生申报大学生科技创新基金、成立科研兴趣小组和立足专业特色开展实践活动等途径来激发学生学习兴趣，提高学生解决工程实际问题的能力.

〔1〕汤康民,彭胤宗.岩土工程[M].武汉:武汉理工出版社,2001.

〔2〕Fredlund D G, Rahadjo H.Soil mechanics for unsaturated soils[M].New York:John Wiley and Sons,1993.

〔3〕龚晓南.21世纪岩土工程发展展望 [J].岩土工程学报,2000,22(2):238-242.

〔4〕钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M].北京:水利电力出版社,1996.

〔5〕龚晓南.21世纪岩土工程发展展望 [J].岩土工程学报,2000,22(2):238-242.

〔6〕王卫东,朱合华,李耀良.城市岩土工程与新技术[J].地下空间与工程学报,2011,7(s1):1275-1291.

〔7〕丁克伟,汪东林.《地下建筑结构》课程特点与大学生创新能力培养[J].东南大学学报(哲学社会科学版),2012(14):52-54.