“地震工程学”课程改革与实践探析

赵金帅，温修春 （江苏大学土木工程与力学学院，江苏 镇江 212013）

1 引言

在全球地震灾害频发、土木类工程抗震能力普遍偏低、地震震害严重的大环境背景下，“地震工程学”在众多本科生培养课程中越来越受到重视。目前，“地震工程学”课程在本科教学中占有重要地位，是江苏大学土木工程专业的一门重要专业课程，也是最具特色和代表性的课程之一，其教学目标是培养学生掌握地震动活动规律，了解规则和不规则结构构件的几何特征、工程受力特性及其震害现象，合理掌握设计土木工程（房屋建筑工程、地铁工程、桥梁工程、水电工程）的抗震设防措施。

“地震工程学”是土木工程与地震工程等学科相结合而衍生出来的一门重要学科分支，是土木工程与自然环境协调、可持续发展背景下岩土工程学科的延伸与发展，属于土木工程专业课程。本课程通过课堂教学，使学生了解自然灾变诱发及人类活动引起的地震灾害问题，应用岩土工程的原理和方法解决工程开发建设中的地震破坏问题，使学生深入工程与自然对立统一关系，培养学生的家国情怀和建造百年工程的使命感[1～2]。

2 土木专业本科生的培养目标

江苏大学土木工程专业是为了我国社会主义现代化建设的需要而培养德、智、体、美全面发展的中坚力量。其主旨是培养一大批能够掌握土木工程学科的基本原理和专业知识，具有较强的实践创新能力和沟通能力、良好的国际视野和团队合作精神，同时经过工程师基本训练后，具备扎实的基础理论和丰富的专业知识，能够从事房屋建筑、道路、桥梁等专业领域的勘察、设计、施工、管理、技术开发以及研究等工作的高级工程技术人才。通过本课程的学习，旨在培养学生以下方面的专业知识基础和技能。

课程目标1：根据土木工程专业特色和优势，指导学生了解土木工程建筑、桥梁、隧道工程等在地震灾害中的破坏形式和危害性，深度挖掘土木工程抗震的重要性和现实意义，培养学生的社会责任感。

课程目标2：掌握地震动活动特性及其规律性，了解土木工程在地震灾害中常见的破坏形式，具备预判工程潜在失稳破坏的能力。

课程目标3：掌握地震抗震设防和防震减灾的目标和措施，通过对抗震知识和法律法规的学习，使学生具备设计工程抗震设防的能力。

3 “地震工程学”课程教学过程中存在的问题

地震工程学课程的学习是在土力学、地质力学、基础工程等基础性知识的前提下学习的，其教学内容涉及地震类型、地震动参数、震源机制、抗震设防理念等。可以认为，地震工程的知识点较多且难度较大，但课时相对较少，使得土木工程专业教师在实际教学过程中存在许多难点和不足[3]，主要概括为以下几点。

3.1 较多知识点和较少课时之间的矛盾

随着安全意识及抗震设防观念的逐渐加深，土木工程专业开设了“地震工程学”课程，但课时数量略显不足，只有16个学时。在这么短的学时内，很难将地震的成因、地震活动规律及机制等特性讲解透彻，也很难全面介绍抗震设防理念在土木工程专业中的应用，如桥梁工程、生命线工程和地下空间工程等的防震减灾方法和措施等。因此在实际教学过程中，由于学时少、教学内容多，导致学生难以消化和理解地震破坏的机理，难以掌握土木工程设计和施工过程中的抗震设计方法，从而导致学生在规划设计某一具体工程时，不能充分考虑抗震设防理念。

3.2 教学方式陈旧

当前教学以PPT结合板书的形式开展，具有一定的教学意义，但对于一些较为复杂的岩层破裂诱发地震的演化机理或土木工程抗震设防措施，仅仅依靠一些简单的图片或流程图，很难保障学生有效掌握地震知识点，更谈不上将抗震设防理念熟练地运用到工程设计当中。其次，地震工程的课程特点是与工程实践联系紧密，工程实践性强，并且其中的各个知识点看起来相互独立，实则密切结合，相互影响。因此，通过传统的课堂讲授形式已经不能满足新时代下土木工程抗震知识的教学需求。

3.3 学生对最新的抗震设防安全规范知之甚少

由于地震工程学课程教学内容繁多，课堂教学时间有限，且取消了课程设计环节。因此，在实际教学过程中，专业教师不得不加快教学进度，一方面导致学生难以消化地震工程学的专业知识，另一方面使学生难以掌握现代化房屋建筑及其他土木工程领域的抗震设计要求，以及最新的技术、方案、科研进展等。

4 “地震工程学”课程建设的几点思考

土木工程学生地震知识缺乏，针对上述实际教学过程中存在的问题，迫切需要教师结合“地震工程学”这门专业课程的特点及培养要求，从教学内容、实践性教学方法等方面进行探索与改革，引导学生在掌握理论知识的基础上，提高动手能力，使其成为一名合格的专业型人才。

4.1 三维可视化讲解地震工程基础知识

学生进行地表建筑物及地下空间工程设计时，未充分考虑潜在的地震荷载冲击破坏，体现出土木工程专业学生的抗震意识不强。究其原因是学生未能充分理解并掌握地震工程学的相关知识点。基于此，本课程采用多媒体教学，克服传统教学只是平面展示地震知识的缺点，创新性的引入三维可视化技术，直观地展示地震知识点。如讲解地面波的传播机理时，教师绘制地面体波和面波的三维动态传播模型，这样学生就可以直观地看到各类波形是如何在岩土介质内传播，有助于其深入理解透彻各类波形的传播机理及对工程影响的表现形式。

除了三维展示地震工程基础知识外，本课程还综合采用随堂提问、课堂讨论等教学方法，活跃课堂学习氛围，开拓学习思路，发挥学生在教学环节中的主体作用，力求学生学好地震工程学课程。此外，每章后还会布置适量复习思考题，供学生理解教学内容，加深对地震工程学课程的理解，形成考虑工程抗震设防的思考习惯。

4.2 课程教学融入课程思政，树立学生的家国使命感和大国工匠责任心

高等教育的培养目的，归根到底是能够培养为祖国效力的专业人才。“科学没有国界，但科学家有国界”。本课程旨在通过讲述地震参数的演化规律，引导学生认识地震的孕育机理，进而应用于具体的土木工程设计中，培养社会主义“大国工匠”，引导学生成为新时代具有使命感的土木工程专业工程师。改革开放以来，我们党始终践行可持续发展的理念，这是造福当代及后世的伟大政策。因此，除了培养学生专业知识外，本课程还立足于培养学生能认识和理解地震工程学在土木工程中起到的重要作用，能够深入思考地震工程防灾减灾理念，对环境保护及人文安全方面的重要意义。培养学生能够评价土木工程专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响，并理解应承担的责任。

最后，通过讲述中国建国后的地震工程相关预测预警成功案例，为国家减少了数以亿计的财产损伤，并保障了人民群众的生命安全，进而培养学生的专业兴趣和使命感，感受“大国工程”的伟大意义，树立学生的民族自豪感。

4.3 课程教学中结合抗震设计规范要求

现有的地震工程学课程教学方法仍是以教材为主，结合抗震设计规范。学生在开展毕业设计时，制定工程方案也未充分考虑抗震设计的规范要求[4]。如何将课堂上的教学内容与抗震规范相结合，培养学生的抗震设计理念和意识，是目前地震工程学课程教师亟待解决的关键问题。作者认为可从以下几个方面入手。

改变以往教学过程中以教材为主要参考资料，而较少以《规范》为参考资料的传统教学方式，通过对《规范》的讲解说明，可以让学生在理解课堂教学知识的同时，进一步熟悉《规范》规定的原因以及依据，对学生深入掌握该部分内容非常有利。例如，在讲解建筑结构抗震相关章节时，应紧密结合《建筑抗震设计规范》（GB50011-2019），即注重建筑抗震专业术语、知识框架、工程设计等理论体系的阐述，注重用基本理论知识来指导工程实践，以期加强对学生工程抗震设计能力的培养。

突出对学生综合能力的培养，注重培养学生的实践动手能力。本课程注重培养学生的理论与实践的衔接能力，最重要的是培养学生解决工程问题的能力[5]。除了讲解专业知识外，还应将理论密切结合工程实践，使学生翱翔在最新研究成果的科技海洋中。以最新地震灾害及工程抗震技术研究为背景和依据，引入了抗震设计方法与技术的最新成果，使学生及时掌握学科前沿知识。理论和工程实践密切相结合，突出教学特色。在学习中掌握了抗震规范的基本要求，并懂得了规范的查阅和使用方法，学生在着手设计某一具体工程时，就可以全面考虑工程的建筑、结构及抗震要求，进而保障工程的安全稳定性，显著提高工程的生命安全周期。

5 结语

土木工程学科发展的趋势必然会和其他学科交叉融合、相互促进，共同促进基础学科研究上升一个新台阶。复杂地震荷载作用下房屋建筑工程、桥梁工程、隧道工程及其他地下工程的变形失效行为及抗震设防设计，必将成为土木工程领域不可避免而又必须解决的问题。“地震工程学”作为我校土木学科本科生的一门专业核心课程，内容涵盖了学科发展的多个热点方向，对本科生人才培养目标支撑性强，在本科生学习中具有相当的必要性和重要性，同样在学生以后的工作岗位中具有重要的应用价值。积极探索本课程先进的教学理念和科学教学内容，传递为国为民的课程思政精神，因地制宜研究易于学生掌握知识点的教学方法等，对培养高素质、有能力、有责任感的创新型土木工程专业人才，具有非常重要的意义。