国家精品课程“地下建筑结构”的建设探析

摘要：国家精品课程建设是学校教学的基本建设，是提高教学质量的根本保证措施之一。本文以国家精品课程“地下建筑结构”为饲，阐述了国家精品课程建设的背景、教学方法与手段、评价以及实践教学，以期对高校土木工程国家精品课程的建设进行深入探讨。

关键词：国家精品课程　土木工程　高等教育

中图分类号：G64　文献标识码：A　文章编号：1673-9795(2012)02(a)-0049-02

国家精品课程建设自2003年以来已经走过近8年的历程。其总量已经达到了相当的规模，几乎覆盖了所有学科大类和不同学校类型，并逐步实现了优质教学资源的网络共享。国家精品课程的建设，有力地促进了我国强势学科教学资源的网络化、规范化，但究竟如何去建设一门国家级的精品课程始终是各学科面临的一项重大挑战，迫切需要了解是否达到了国家精品课程建设的目的、实施办法与步骤，本文将结合自身国家精品课程建设体会，以国家精品课程“地下建筑结构”为例，阐述如何建设土木工程专业的国家级精品课程。

1　地下建筑结构国家精品课程建设的背景及内涵

同济大学地下建筑学科专业是1952年院系调整后，以孙钧教授(中国科学院院士)为学科带头人的老一辈教授们创立的。《地下建筑结构》一直是该学科专业的本科生主干课程，曾培育了一批又一批活跃在我国隧道及地下建筑工程领域的学术和工程精英。该课程的标志性教材是1979年同济大学和其他全国兄弟院校合编的《岩石地下建筑结构》和《土层地下建筑结构》，在国内曾产生重要影响。自2000年起，同济大学地下建筑学科专业成为土木工程本科专业的一个重要方向，相应的教材也因专业建设需要急待更新和调整。

同时，随着国民经济的飞速发展，土木工程业迎来了难得的发展机遇，城市向地下拓展已成为一种必然的选择，地下空间的开发也进入了一个新的高潮。例如城市地铁、高速公路和高速铁路隧道工程、轨道交通工程、高层建筑基础、大型桥梁基础、水电和能源地下工程等，将隧道及地下建筑工程的发展推向了一个更高、更新的舞台。长期以来，本学科专业一直使用早期教材，其中相当一部分教材内容陈旧，作为支撑地下建筑工程设计和施工主干课程的《地下建筑结构》的课程建设明显不能适应本学科发展的需要，已制约了地下建筑学科方向的纵深发展。

为此，我们在原有教材的基础上，充分吸纳当今隧道及地下建筑工程领域的最新发展理论和方法，于2000年编写了适用于土木工程专业教学需要的新讲义《地下建筑结构》，并通过连续六年的教学实践，于2005年由中国建筑工业出版社出版了《地下建筑结构》教材(朱合华教授、张子新教授等主编、杨林德教授主审)。该教材在沿袭原有教材的主要内容基础上，做了如下的内容更新：(1)按照目前地下结构设计的理念，增加了可靠度方法、新奥法等现代设计方法；(2)摒弃了原有教材中过时的结构型式，增加了如连拱隧道等新的结构型式；(3)减少结构力学繁杂公式，强调数值计算方法的作用。

目前，《地下建筑结构》已是上海市和国家精品课程。在建设过程中，采用多媒体等综合手段，首先，发挥“多”媒体的特长，利用文字、图形、图像、视频、动画、音乐和语音等多种信息充分刺激学生的各个感觉器官，使教学内容真实化、趣味化和多样化，有利于加深学生对内容的理解与掌握，充分调动学生的学习兴趣，达到最佳的学习效果。其次，教师与学生的关系发生变化，教师不再是知识的灌输者而成为学生学习的指导者和学习成果的评估者，将有更多的精力致力于教学方法和教学软件的研究与开发，而学生则可自控学习，成为学习的主导者，学习效果将更好。

《地下建筑结构》虽是同济大学土木工程本科教育的主干课程，但与国外著名大学教材有一定的差别，不能满足国际化办学的需要。随着中国加入世贸组织，中国的建筑业与外界的交流日趋增多，并逐步与国际接轨。现在跨国公司在华投资不断增加，对于国际型人才的需求也不断增加，客观上推动了中国高校的教育改革。多年来同济大学土木类留学生的数量也在不断增加，对地下建筑课程教学提出了国际化英文教学的要求。自2005年开始，该课程在张子新教授主持下率先开设了双语教学和全英语教学，所使用的教材为其自主编写的英文教材，该教材为国家“十一五”和“十二五”地下建筑结构方向唯一的英文教材，2009年由中国建筑工业出版社出版。从多年来开设双语课程和全英语课程的效果看，课堂教学采用双语或全英语教授，作业和考试、及课程设计等均要求应用英文作答，学生反映良好，既提高了专业英语的应用能力，又获取了专业知识，有利于培养具有国际视野和国际交流能力的专门人才。2地下建筑结构国家精品课程的定位

同济大学的办学定位为综合性、研究型、国际化，人才的培养也必然与此目标相适应。同济大学土木工程专业一直是传统的强势学科，将其发展为国际一流的学科是我们的既定目标。本科教育是立校之本，本专业培养具有面向未来国家建设需要，适应未来科技进步，德智体全面发展，掌握土木工程学科的相关原理和知识，获得工程9币良好训练，基础理论扎实、专业知识宽厚、实践能力强，能胜任一般土木工程项目设计、施工、管理，具有继续学习能力、创新能力、国际视野和领导意识的高级专门人才。隧道及地下建筑工程作为土木工程专业(国家级重点一级学科)的重要组成部分，生源来自全国各地，学生质量普遍较高，一般高出当地一本分数线100分左右。本课程是土木工程的专业骨干课程之一，属设计性课程，其总体目标是培养创新意识强、理论基础扎实、实践能力强的复合型国际化人才。

该课程的具体目标就是要通过对地下建筑结构相关理论和知识的学习，掌握岩层和土层介质中的常用地下建筑结构设计步骤和方法，巩固和加深所学的地下结构计算方法及相关的理论知识。要求达到：

(1)掌握地下建筑结构设计的荩本概念和一般原则；

(2)掌握地下建筑结构设计理论和常用的数值方法；

(3)掌握地下建筑结构的设计方法；

(4)掌握地下建筑结构设计的荷载计算、计算简图选取、内力分析、配筋构造。

该课程的重点为：地下建筑结构的荷载的确定方法，它与上部结构有本质上的差别；地下建筑结构的设计理论和计算方法；地下建筑结构的可靠度理论；以及地下结构计算方法与具体地下结构形式的结合；各种形式地下结构的相互作用计算与分析。

该课程的难点主要体现在地下结构修建在岩石介质或土层介质及水体中，其荷载模式与地面结构差异很大，也很难确定；地下结构的计算方法与地面结构相比不是很成熟，许多方面有待改进；地下结构所面临的学科领域非常广泛，实践性也很强，这在教学中需要学生首先建立起地下结构的工程概念，对缺乏实际工程背景的本科生

还是有相当难度的。

针对上述的重点和难点，教师重点是首先让学生首先建立地下建筑结构的概念，搞清地下建筑与地面结构的区别和联系，然后通过工程参观、工程实录录像的观看、多媒体辅助教学手段的运用以及必要的讨论课等综合方法解决。该课程非常注重理论与工程实践的结合，在实践环节的课程设计中，一般均为针对实际工程的设计题目，通过设计使学生理解地下建筑结构的概念，加深理论与实际的结合。

3　地下建筑结构国家精品课程的实践教学

在实践环节中，该课程采取了如下方法：

(1)通过结合实际的课程设计，培养学生的地下结构兴趣，理解地下结构与介质相互作用的原理和概念；

(2)结合实际工程的录像、图片进行讲解，带领学生实际参观、分组讨论，给出具体题目实际模拟的方法进行实践性教学；

(3)结合实际的地下建筑结构，通过模型制作加深学生对地下建筑结构概念的理解。

实践环节中课程设计的内容为“地铁软土隧道结构设计”和“山岭隧道结构的断面设计”，学生可根据自己的兴趣选择其一进行课程设计工作。通过对地下建筑结构工程的设计，学生应初步掌握隧道等常用地下建筑结构设计的步骤和方法，巩固和加深所学的地下建筑结构计算方法及相关的理论知识，达到理论联系实际，解决实际工程问题的目标。多年来的教学实践表明，课程设计对学生起到了很好的运用知识和解决实际问题的能力，得到了学生较高的评价和肯定。课程设计一般安排两周的时间，采取集中教学、集中设计评解和集中讨论的方式，编写专门的课程设计指导手册，对课程设计说明书、图纸等提出符合国内和国际惯例的要求。课程设计的目标是在地下建筑结构课程系统学习基础上，培养学生实际的计算和分析能力以及对地下建筑结构设计理论和计算方法的理解，巩固所学的专业知识，培养学生的设计创新能力。

实践课的组织形式为教师集中讲解设计的基本要求和注意事项，学生集中进行课程设计，教师定时为学生进行指导，指导方法分为普遍问题集中解决、个别问题单独指导及分组讨论等多种方式进行。学生与教师的联系交流也可通过网络信息平台等进行。

课程设计结束后，教师将选择不同学生的地下建筑结构设计作品进行点评，以增强学生对该课程的深入理解。

4　地下建筑结构国家精品课程的教学方法、手段及评价

本课程的教学采用了传统教学方法、网络多媒体教学方法和创新教学相结合的方式进行。例如通过网络多媒体辅助教学演示系统，使教学图、文、声并茂，并可配合师生方便、高效地进行课堂或交互式远程教育。岩石地下建筑结构和土层地下建筑结构网络多媒体教学演示系统可为学生提供重大典型工程的结构设计形式、施工方法，使学生有实际融人工程实际的感觉，而避免以往的空洞和乏味，激发学生的兴趣和创造力。例如，课上所提供的上海长江隧道和台湾雪山隧道的施工全过程实录，使学生对隧道结构的不同施工工艺、方法有了深入了解。

课堂上的教学适当采用了讲授和学生分组讨论学习的交互式形式，调动学生的积极性、使其融入到课堂的环境中，而不是仅仅的被动听课，形成现代教学的新模式。增加学生现场和实践方面的教学，充实、更新和完善教学内容，创新教学模式等。

此外，该课程在教学手段上，针对地下建筑结构的特点，开发和制作了不同地下建筑结构的教学模型，例如隧道开挖方法模型、基坑围护结构模型等，使学生对地下建筑结构有一个直观的认识，以利于对地下建筑的特点和知识的掌握，培养学生的创新能力和实际工作能力，增强学生对地下结构本质特征的认识；在教学效果的考核上，采取了多种形式相结合，注重学生对所学知识的理解和应用能力的培养。

近三年来《地下建筑结构》的教学得到了校内外专家的好评，校内督导组对于板书教学，建议多使用多媒体教学和板书相结合的手段。在校外该课程也获得了很好的声誉，例如：华南理工大学、上海交通大学、清华大学相关学科的教授给予了很高的评价，国内相关专业的大学，例如：中国矿业大学、上海大学、重庆大学、武汉大学、华南理工大学、北京工业大学、安徽理工大学、福州大学、贵州大学、中南大学、上海理工大学曾索取我们的教学大纲、教学PPT和要求等，并给予较高评价。

该课程在学生中也得到了较好的评价，近年来地下建筑结构的学生成绩基本呈正态分布，具体情况如图1所示。

从学生的评价结果看，总体评价为“优”，例如，2003年至2004年第二学期的学生评价汇总结果表明，在所抽查的48名学生中，回收有效问卷42份，对教师的教学态度、上课率、讲课思路和内容、启发学生创新思维、教材及习题等多方面进行考核，总体的评价“优”的百分比为86％；2007年至2009年第二学期对200名学生抽样调查，总体评“优”百分比为9l％，评“良”百分比为7％。校内督导组专家的评价总体均为“优”；对教学录像资料和PPT课件的评价也比较高，到目前为止国内至少已有国内其他院校5人要求有偿使用教学录像，10人次以上要求使用我们的PPT课件，我们均为对方提供了无偿使用的版权允许。

近年来，同济大学土木工程专业地下建筑方向的毕业生在全国各地的岗位上总体上获得了很高的评价和肯定。同济大学教学理论知识的传授和工程实际相结合的模式，对于实践性很强的土木工程来讲，起到了非常关键的作用。

5　结语

地下建筑结构课程是土木工程专业的代表性课程之一，具有自身的特色，主要体现在：

(1)具有使不同介质中(岩体和土体)的地下建筑结构教学方法一体化的自身特点，并使学生通过网络教学技术对地下建筑结构的特色和发展具有更深的理解，需要多方位开发学生的潜力和创造力；

(2)双语和全英语教学使该课程向纵身发展，有利于专业国际化的教学，有力于国际交流和国际化学生的培养；

(3)集多种教学模式和现代教学手段于一身，使本课程的教学上升一个台阶，产生了较深远的教学效果；

(4)该课程正在逐步走向全国，面向世界，培养国际学生和国际化视野的复合型人才。

本课程也有其不足和需要改进的方面，首先本课程是专业课程，涉及的知识面较广，包括高等数学、工程力学、岩土力学等，对与本课程相关的知识点需要一个巩固过程，有待需要与前置课程和相关内容实现铰按，对学生和教师均提出了较高的要求；其次地下建筑结构多媒体材料库和典型实际工程的录像有待进一步充实、完善和及时更新。

推荐访问： 探析 建筑结构 精品课程 地下 国家

---