“新工科”背景下交通类地基基础课程的特色教学体系构建

戴轩 蔡靖 李岳

【摘要】地基基础类课程是土木工程专业的核心课与基础课，而交通类地基基础课程有其自身的特点。针对现有教学体系与教学内容缺乏行业特色、教学内容陈旧的问题，从学生应掌握的知识结构能力出发，提出了体系交通特色的地基基础课程体系。从引入行业规范、引入行业工程案例、加强习题工程背景三个方面改革了教学内容。同时，在“新工科”建设背景下，分析了传统工科课程与新技术、新方法、新手段的结合模式与讲授结合点，从而为培养具备较强创新能力与工程分析能力的交通人才提供参考。

【关键词】新工科  交通基础设施  机场工程  地基基础

【基金项目】中国交通教育研究会教育科学研究课题（JTYB20-133）;中国民航大学C2级教改项目（CAUC-2021-C2-018）。

【中图分类号】G642;U491-4【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）42-0011-02

一、绪论

在与交通基础设施的建设、运行、维护相关专业（如土木工程、交通工程）的授课体系中，地基基础类课程是其重要组成部分。交通工程领域的地基与基础工程由其自身特点，在工程实践过程中，根据行业内部经验往往具备很多行业特色的设计理论、设计方法、施工技术[1]。传统土木工程专业的地基基础类课程（如基础工程、地基处理、基坑支护），其课堂内容、授课方法、课堂案例、习题背景均针对房屋建筑工程，与交通类基础设施有较大差异，因此亟需对课堂授课内容、理论方法、案例介绍等进行教学综合改革，使得学生所学、教师所讲、案例所思、规范所用均能与学生的就业与未来发展具有较强契合程度。

“新工科”人才培养模式的提出，对传统土木工程专业的教学内容与教学方法提出了挑战。中国民航大学土木工程专业为针对于机场工程建设，具有行业鲜明特色的专业[2]，随着“四型机场”理念的提出，机场工程领域对于人才的要求也越来越高。培养一批了解新兴技术、具备创新能量、紧跟信息化工程发展的卓越人才势在必行[3-4]。此外，打通交通工程与土木工程的壁垒，培养既具备综合管理能量、又具备工程能力的交通领域特别是机场领域高端人才也为本校人才培养的使命。

为此，本文立足新工科人才培养，首先提出了反映交通运输工程学科特色和特点的地基基础类课程体系，在此基础上，结合“新工科”学科交叉要求与新技术，提出地基基础类课程“新工科”授课内容改革路径。

二、交通类地基基础课程的特色教学体系构建

传统地基基础类课程如《基础工程》《地基处理》均是针对房屋建筑而开设的，因此教材中的分析理论、设计方法、分析案例、工程背景均来源于房屋建筑领域，而针对交通类院校开设的地基基础类课程，应充分考虑行业特点，进行具体改革与新型教学体系构建。为此重构了交通类地基基础的课程体系如图1所示，在教学实践中从课程内容和学生接受程度方面进行了系统整理与总结，所提出的教学框架中，以《地基处理》课程为核心，其前序课程为工程勘察、工程地质学、工程材料、土力学，这也是传统土木工程院校几乎均开设的课程，通过《地基处理》这门课程，可以做到非常合理的衔接，在授课过程中，教师的引导与知识的过渡较为重要。

对于《地基处理》课程，应使学生从枯燥的地基处理方法记忆中解放出来，从概念入手，将地基处理方法总结为“挖、换、压、夯、挤、拌、喷”七字口诀，同时在教学特色方面，体现机场工程特点的教学内容十分重要。对于地基处理的后续课程，则是交通类人才培养的专业核心课程，如机场场道工程、路基路面工程、桥梁工程，那么就要求地基处理课程在讲授时，对于后续课程做好充分铺垫，例如针对机场场道施工，重点讲解场道修建中地基处理常用的强夯法、排水固结法、换土垫层法、不良地基等内容。机场工程由于施工场地面积大，对于地基处理方法有特别的要求，而房屋建筑常用的复合地基方法，如水泥土搅拌桩等应用不多，因此教师在授课时应注重突出重点。

《基础工程》课程为与《地基处理》课程紧密联系的专业课程，传统基础工程课程以讲授房屋建筑的独立基础、桩基础内容居多，然而在交通类院校讲解时，既要讲授普通房屋建筑的基础设计方法，又要讲授交通基础设施常见的基础形式，如沉井基础为桥梁工程常见基础形式，应作为突出内容给予讲解;再如对于桥梁桩基础[5]，其设计方法亦与房建基础有很多不同。具体来讲，交通类特色地基基础课程的内容改革考虑如下几个方面：

（1）引入行业规范。在课程内容方面，针对具体工程特点，引入《民用机场岩土工程设计规范》《民用机场高填方工程技术规范》《公路桥涵地基与基础设计规范》等规定的交通基础设施的基础设计方法，以便与学生毕业后的实际工作有很好的衔接。

（2）引入行业工程案例，如在讲解桩基础、沉井基础时，引入苏通长江公路大桥案例;讲解强夯法时，引入大兴机场、天府机场强夯案例;讲解排水固结法时，引入关西国际机场、澳门机场、大连新机场相关工程案例。

（3）加强习题工程背景，对于常规计算题，基于情景教学理念，充分描述工程背景，特别是行业内重大工程背景，让学生以第一人称沉浸式体验工程技术、设计情景，增强学生处理工程问题的能力。

三、体现“新工科”的教学内容提升

随着信息技术的兴起，目前在地基基础类工程实践中，涌现出很多前沿技术，均体现了多学科交叉的特点（包括知识点内部交叉和与其他学科交叉）。然而目前的教材中的技术仍为传统地基处理、基础工程相关技术，学生如不能接触最新的研究热点与地基处理技术，则在工作中很容易与工程实践脱钩，同时也难以对本专业拥有认同感。

在传统工科的授课过程中，将学科交叉的应用、背景、成果讲授给学生，激发学生的创造性和科研兴趣，是培养新型复合型人才的有利手段。以地基处理技术为例，亟需引入“新工科”相关内容扩展课程内容，如图2所示。例如，将地基处理技术与物联网相结合形成的智能夯实、智慧施工;与生物技术结合形成的微生物加固技术;与人工智能算法相结合形成的智能决策系统;与能源工程向结合形成的能源桩、能源地基处理[6]等等。

当然，在有限的上课时间中，深入讲解其他学科是不可能的也是不现实的，教师可在课程中将学科交叉的点体现出来，并留给学生思考空间，大部分相关学科的主干知识以第二课堂、第三课堂的形式提供給学生素材，由学生根据兴趣主动学习。

四、结语

民航类院校土木工程专业的支撑学科既有土木工程学科又包含交通运输工程学科，且往往以交通运输工程学科为主，而从学缘结构上本专业的教师具备土木工程学科背景居多，这就要求教师在上课中主动谋求变化、积极面对改革，真正实现以学生为中心，实现“授课内容围着学生发展转、讲课方法围着行业需求转”，打造“金课”、淘汰“水课”、同时使得“金课”的成色不断翻新，充分拥抱移动互联网、工业革命4.0带来的变革，真正融入新一代工业技术为传统工程行业带来的改变，才能够为支撑我国交通强国建设提供合格的人才。

参考文献：

[1]戴轩，霍海峰，蔡靖.基于“雨课堂”的机场工程特色“地基处理”课程教学改革探索[J].科教文汇（下旬刊）， 2020（10）：84-85.

[2]戴轩，霍海峰.“新工科”视域下的地基基础类课程建设探索[J].教育教学论坛，2020（29）：80-81.

[3]赵淑丽，孙建恒，王军林，等.新工科土木工程专业实践教学改革研究——以混凝土结构设计类实践课程为例[J].河北农业大学学报（农林教育版），2018，20（2）：31-34.

[4]冯燕博，万晓慧，胡浩.“新工科”背景下应用型大学土木工程专业人才培养模式研究——以重庆文理学院为例[J].产业与科技论坛， 2018，17（9）：202-203.

[5]王彬力.高陡边坡下桥梁桩基受力与防护设计探析[J].公路工程， 2018，43（1）：159-164.

[6]邓岳保，王天园，孔纲强.考虑温度效应的饱和土地基固结理论[J].岩土工程学报， 2019（10）：1-8.

作者简介：

戴轩（1988年-），男，讲师，博士，研究方向为岩土与机场工程。