专业学位研究生地基处理新技术教学案例库建设与应用

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　　摘要：案例教学是衔接工程类专业学位研究生理论教学与工程实践能力培养的重要手段。通过对专业学位研究生教育对案例教学的需求特点分析，构建了集真实性、典型性和互动性的案例库基本架构，建设了《地基处理新技术》案例库并应用于专业学位研究生教学，探讨了案例库的建设方法和应用特点，为专业学位研究生案例教学提供参考。
　　关键词：专业学位；研究生教育；案例库；案例教学
　　中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）05-0047-03
　　一、前言
　　专业学位研究生教育是我国研究生培养多元化结构的重要组成部分，旨在培养能够适应不同职业或不同行业实际工作需求的应用型高级专门人才，培养目标侧重于实践能力和应用能力培养，以满足特定行业的需求，具有注重实践与应用型的培养特色[1]。我国在基础设施建设、城市化方面的高速发展对工程技术类人才的需求也提出了更高的要求。工程硕士属于专业硕士学位的一种，是工程类专业学位。工程硕士中的建筑与土木工程领域专业学位研究生培養目标是要培养土木工程领域技术需求的应用型、复合型、高层次专门人才。
　　建筑与土木工程领域专业学位研究生教育突出的特点之一就在于其十分强调对工程实践能力的要求。工程硕士培养要求研究生必须要参加一年的工程实践，但是因为在此之前的课程教学通常更加偏重理论，大多数研究生在实践过程中会感觉到理论知识与工程实际脱节，很多学的理论知识用不上或不知道怎么用，解决具体复杂工程技术问题无从入手，感觉知识储备不足。这一问题存在的关键在于专业学位研究生课程教学的理论联系实际不够，解决这一问题单靠教师在课堂上举几个工程实例泛泛而谈显然是不够的，而系统、真实和典型的工程案例库教学与理论教学相结合是非常有效的教学手段。
　　专业学位研究生培养重心在于专业实践能力。培养目标的不同也对培养手段与方法提出了新的需求。在继续发挥传统教学模式优势的基础上开展案例教学，已被越来越多的人接受。国家教育主管部门也高度重视案例教学在专业学位研究生培养中的作用，大力推进专业学位研究生教学案例库建设。2015年我国教育部发文明确要求各高校要加强专业学位研究生案例教学，要开发和形成一大批基于真实情境、符合案例教学要求、与国际接轨的高质量教学案例。国内一些教育工作者对案例库的建设与实践也进行了有益的探索：梁越等[2]提出了教师引导、学生自主学习和案例教学三者相结合的新教学方法；尚家杰等[3]提出了“五步法”案例使用教学模式；孙建渊等[4]构建了管理系统、教学内容以及拓展功能三大功能层面组成的专业学位研究生案例库系统架构。但是，因为前期积累薄弱，目前国内能够直接应用于专业学位研究生教育的成体系高质量的案例库还不多。我国以培养工程一线人才为目的的工程硕士培养当中，国外的工程案例也因规范、标准与国内的巨大差异难以直接引入。因此，在工程硕士培养体系中，迫切需要建设基于真实情境、注重理论与实践相结合的案例库。如何建设和应用这些符合案例教学要求、与国际接轨的高质量教学案例库，提升专业学位研究生实践和应用能力是值得探讨的重要问题。
　　本文以建筑与土木工程领域专业学位研究生课程《地基处理新技术》的案例库建设与应用为例，通过对建筑与土木工程领域专业学位研究生教育对案例教学的需求特点分析，探讨专业学位案例库建设的思路、方法和教学应用。
　　二、课程特点与案例教学需求分析
　　《地基处理新技术》是一门实践性非常强的课程，涉及地基处理新技术的发展，对具体工程的地质条件分析和地基处理方法的选型、设计、优化、检测等环节，与实际工程联系紧密，不仅对理论知识要求高，对工程分析能力以及工程经验同样有较高的要求。在教学过程中需要结合诸多实际工程案例进行剖析、讲解，才能满足培养高水平、高素质专业学位研究生的实际需求。利用工程案例进行工程硕士的专业教学，根据教学内容和教学目标的需要，围绕一个或几个实际工程问题展开描述、分析与讨论，可以提高学生分析问题和解决问题的能力，特别是在实际工程背景下如何解决具体问题的能力。
　　完善的课程案例库是开展案例教学的基本保证，是推动专业学位研究生培养模式改革的重要物质基础。专业学位研究生的培养强调实践能力的培养，案例教学是以学生为中心，以案例为基础，通过呈现案例情境，将理论与实践紧密结合，引导学生发现问题、分析问题、解决问题，从而掌握理论、形成观点、提高能力的一种教学方式。
　　三、案例库建设方法
　　1.案例库建设思路。图1是地基处理新技术案例库建设的技术路线。
　　（1）素材收集与筛选。工程案例库的基础是工程资料素材，但绝不是简单地将工程项目的设计图纸、检测报告以及科研项目报告原封不动地组合，而是要将这些素材根据理论教学内容，教学进度认真加以编排和再创造，润色修改，使之符合课堂教学规律与特点。素材筛选的标准是必须具备典型性、真实性、完整性，注重地基处理新技术的体现，以及新老技术的对比。（2）知识点提炼与素材整合。通过直接收集设计图纸文件、检测和监测数据，采集工程施工现场图片、视频等，获得大量第一手资料，或者通过文献、书籍阅读及网络浏览，搜集国内外大型地基处理工程案例资料，如大型古建筑地基托换与加固，真空联合超载预压处理等现场图片及相关资料，进行归类整理和二次加工。结合地基处理工程典型问题和难点问题，如深厚软黏土地基处理、不均匀地基处理、可液化地基处理、既有建筑地基托换与加固处理等问题进行专题讨论和案例讲解分析，实现案例教学和启发式教学，提高学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力。（3）案例剖析。运用地基处理相关原理与设计理论及规范对具体工程进行深入剖析，紧密结合对应课程专题中的理论知识进行提炼升级，形成既便于课堂应用又适于学生自主学习的工程案例库。（4）编制案例库。结合构建的“地基处理工程案例库”对各技术专题进行相应思考题和案例补充，根据学科发展对课程内容进行部分更新和调整，优化课程内容，并充分发挥多媒体的优势，集文字、照片、影像、图纸为一体，形成一套背景、决策、设计、评价过程完整翔实的工程案例库课件。案例库形式为PPT课件，以多媒体课件的形式予以展现，课件做到文字、图片、表格、动画、视频相结合，辅以工程资料的PDF文档及CAD电子图纸等。 　　2.案例库的基本架构与内容。（1）案例库基本信息。案例库基本信息用于明确教学目标、应课程内容的知识点以及分析该案例所需要的相关理论，给出案例分析的逻辑路径，提炼并扼要介绍案例分析中的关键知识点、能力点，提供教师需要掌握的案例进展性、背景性信息等，方便教师根据课程内容进展从案例库中选择合适的案例用于同步案例教学。（2）工程概况。描述案例工程的背景信息、工程特点。该部分内容也是体现工程真实性的重要信息。对于个别涉及工程参建方不宜公开信息的，在保证真实的基础上还需要进行特征化处理。（3）地质条件。提供尽量完整的岩土工程勘察资料，对地层情况、水文地质条件进行综合研判。（4）地基处理方案比选。地基处理方案选型是案例库中最能够体现综合知识运用能力的地方。在很多案例中，方案比选往往是非平衡的，可获得的素材大多侧重于已经实际实施的方案，这就需要我们在案例库编制时，客观地补充甚至提出对比方案。通过工程类比、分析计算或者数值模拟，来凸显各比选方案的结果差异或抉择上的困难。（5）设计与施工。设计图纸、计算书、检测报告、科研报告等丰富的工程案例库建设素材，为地基处理工程案例库建设奠定了良好的基础。但案例库建设绝不是将这些素材打包堆积，而是必须根据课程知识目标要求，进行素材提炼、整合和二次加工。形成一套符合前文案例库结构特征的教学课件。（6）效果分析。地基处理前后的检测、监测指标变化，地基处理现场监测与结果分析评价。（7）案例总结与讨论。总结案例中的工程特点、决定方案的控制性因素，实施过程中的困难与不可控因素。客观评价工程的成败，讨论取得的经验与教训。提出几个值得思考的问题。
　　地基处理新技术案例库由12个独立案例组成，涉及排水固结、动力加固、碎石桩复合地基、水泥土桩复合地基、CFG桩复合地基、刚性桩复合地基、桩网复合地基、加筋土地基、注浆技术、托换技术、纠偏技术、地基处理组合创新技术等。
　　四、案例库特点与应用
　　1.案例库的特点。首先案例要源于工程实际，应是复杂环境中真實工程的反映。项目组教师将积极参与工程实践和科研项目，把实际工程项目和科研项目提炼为教学案例，注重与国际接轨，汲取国外工程案例教学的经验，引入国外地基处理工程实例。其次要认真编制工程案例，工程案例库不是简单地将工程项目的设计图纸、检测报告以及科研项目实验报告原封不动地组合，而是要将这些素材根据理论教学内容，教学进度认真加以编排和再创造，润色修改，使之符合课堂教学规律与特点。（1）全部基于真实工程，涉及地质条件分析、地基处理方案比选、施工图设计、施工过程、地基处理效果评价等环节，不同案例各有侧重，重点突出。（2）既有国内重大工程，也有国际重大工程案例，案例既具有典型性又与国际接轨。（3）每个案例均提炼涉及的知识点、关键要点、理论依据与分析、分析思路、案例知识点，最后有案例总结与讨论，紧密贴和理论教学内容又密切联系工程实际，既便于教师课堂应用又适于学生自主学习。
　　2.案例库的应用。地基处理工程案例库中的部分案例在我校工程硕士专业学位研究生课程《地基处理新技术》中已经应用了3年以上，并根据工程技术发展和以往教学反馈情况进行了动态扩充、改进和完善。工程案例的讨论式学习是该案例库应用于教学的主要形式。在每次理论课教学后预留1课时用于案例学习讨论，由教师对工程案例PPT进行讲解，利用工程案例进行工程硕士的专业地基处理新技术理论教学的补充强化，根据教学内容和教学目标的需要围绕一个或几个实际工程问题展开描述、分析与讨论。
　　结合构建的案例库，增设课程案例教学模块，激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习和独立思考的能力。从而调动专业学位研究生学习“地基处理新技术”课程的积极性与主动性，提升课堂教学效果和效率，将理论知识学时与实践应用紧密结合，强化建筑与土木工程领域专业学位研究生解决复杂工程问题的能力。在讨论案例时，学生了解到真正的工程师会面临的复杂境地和艰难抉择，不但加深了知识理解，而且掌握了应用技能，有助于训练和提高学生在复杂环境下解决实际工程问题的能力和决策能力[5]。通过工程案例的讨论式学习，学生在学习过程中以实际工程案例为分析研究对象，通过案例分析讨论和决策收集相关信息，提供和评估备选地基处理方案，选择和解释设计施工过程，总结该工程案例所获得的经验与技术要点，并根据学生的互动讨论进行交流和学习效果评价。
　　五、结语
　　在课堂教学中，借助案例库开展学习、剖析、讨论，形成理论学习、情景式认知、思考讨论与互动提高的教学模式，使专业学位研究生的专业课教育真正做到理论联系实际。通过地基处理新技术案例库应用于教学，提高了专业学位研究生分析问题和解决问题的能力，特别是在实际工程背景下如何解决具体问题的能力。通过工程案例的讨论式学习，学生在学习过程中以实际工程案例为分析研究对象，通过案例分析、讨论和决策评估备选方案，评价实施结果与得失。在讨论案例时，学生能够切身体会到作为一名工程师在面对具体、复杂的条件下如何进行艰难的抉择和面临的风险，不仅加深了对理论知识的理解，而且强化了专业学位研究生在复杂条件下解决实际工程问题的能力和决策能力，建立起工程硕士应有的职业担当与责任意识。
　　参考文献：
　　[1]赵岩，朱爱军.科学学位与专业学位研究生培养模式比较研究[J].高等农业教育，2012，（6）：73-76
　　[2]梁越，王俊杰.地基处理新技术研究生课堂教学模式研究[J].高等建筑教育，2015，24（2）：44-46.
　　[3]尚家杰，刘宏新，郭丽峰，等.专业学位研究生有限元工程结构分析案例教学研究与实践[J].高等农业教育，2017，304（4）：105-109.
　　[4]孙建渊，涂坤凯.专业学位研究生案例库全过程建设研究[J].教育探索，2016，（12）：76-79.
　　[5]林健.注重卓越工程教育本质创新工程人才培养模式[J].中国高等教育，2011，（6）：19-21.
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