一、从人文历史解读概念原理，体会哲理智慧力学中经常采用严谨的语句来阐明概念和原理，而学生一般对于逻辑性强、叙述繁而冗长的概念容易产生断章取义或者片面的理解，无法把握概念的本质特征。针对教学中的这些难点，若将一些概念还原到它的历史出处，放在人文这个背景下进行解读，会起到一种展开、简化的作用，并能引起学生的注意力，增强学习的信心。例如问到土木专业的学生对土木工程的解释，大多数学生会谈到中国古建筑大多以土木为材，从成语“大兴土木”中可见一斑。中国古建筑中一脉相承的土木情结，形成了迥异于西方石构建筑的显著特色［4］。中国古建筑为何喜用土与木为材呢，从地理、技术原因引导学生想到文化的层面。看到“土”、“木”学生们很容易想到五行的“金、木、水、火、土”，土具中心地位，土的位置一旦确定，上下四方便会秩序井然。［5］土的颜色为黄色，代表大地。无论什么建筑，都要建在土地上。“皮之不存，毛将焉附”，因而地基的选取与建造都是最重要的，而地基在力学中的简化模型就是约束，减少体系自由度的装置，以保持结构几何不变。五行中的木代表东方，这个方位是太阳升起的地方，其代表色是青色，代表植物。建筑物以土为材，象征建筑物扎根于大地，从土地吸取有益于人类的地气，更好地造福人类。再从《易经》的五行相生相克来讲:木生火，火生土，木克土。土木材料的一大缺憾便是防火性差［6］，这也是中国古建筑遗留与欧洲相比较少的原因。材料是建筑结构的物质基础，不同的材料有不同的物理及视觉性质［7］，材料的力学性质必须符合结构中传递各种荷载而形成的受力关系，而这种关系就是我们力学中研究的核心。强度是力学中最重要最基本的概念之一，任何材料都有强度，做人也有强度，例如人的道德底线。稳定性的概念也体现出为人的态度，杆件失稳表现出的三种状态即稳定平衡、不稳定平衡和中性平衡不正是体现了威武不能屈、屈于困难、随遇而安的三种人生态度?［8］引用唐诗“春潮带雨晚来急，野渡无人舟自横”，可形象又真实地描绘在河中荡漾的小船，要处于一个稳定的平衡位置，它总要横在河中。［9］1唐代冯延己的词“风乍起，吹皱一池春水”从力学角度来看，是一副流动不稳定性的画面，描述了风突然吹向平静的池面，引起细小波浪的过程。［9］39－43分析《材料力学》中动荷系数的影响因素时，对于水平冲击的动荷系数［10］，当静位移st增大，动荷系数Kd减小，从而降低冲击载荷和冲击应力。用古语的“柔能制刚”则形象地表述了这个原理:静位移大表示构件柔软，因而能更多地吸收冲击时的能量，再举汽车的安全气囊、桥墩的橡胶护舷为例，学生的认识就能触类旁通了。还有一些以科学家命名的公式如泊松比、胡克定律、莫尔圆与欧拉公式等，理论讲完后可简单介绍科学家个人的成长过程，以及与同时代的科学家群体及相互间研究的关系和研究流派，从而引出概念或某个力学原理的发展和完善的历史。讲述技术发展史，有助于人们完善技术本身。［11］例如弯曲正应力的研究历史［12］、扭转理论的研究历史［13］、强度理论的百年历史［14］，很多力学史研究者都在这方面做了大量工作可供我们力学教师参考。力学是一门既古老又成熟的学科，深入挖掘蕴藏其中的人文历史，可让学生从中准确地把握概念的本质和原理的应用范围，培养学生的创新精神与社会责任感。

　　二、从建筑史探寻力学模型来源，感受建筑艺术在教学中，经常发现学生迷惑于力学模型的来源以及简化过程，小到计算简图中的约束，大到整个结构体系。教师需要帮助学生主动将理论模型与现实世界中的结构对接起来，实际结构是多种多样的，人们要想严格地考虑每个结构的全部细节及各部分之间的相互作用来进行分析计算，是不现实的，必须有意识地略去一些次要因素，采用简化的图形来代替实际结构，于是就得到了结构的计算简图，计算简图为结构的分析奠定了基础。翻开建筑史，我们不难发现，力学中的众多模型都是来源于建筑，而建筑与力学的发展一直是如影随形的。阅读建筑是了解一种文化最好的方式，歌德说:建筑是凝固的音乐。在现代人的印象中:建筑师是属于艺术家范畴的，可工程师却脱离不了作技术的泥瓦匠的影子。但设计再巧妙的房子建不出来或建出来不能经久耐用，是没有价值的，建筑的艺术性往往与结构和构造技术巧妙的结合在一起［15］。以下几个力学模型，都是取自于建筑学发展历史中代表性的实例。

　　(一)框架结构框架结构的内力求解是《结构力学》的一大重点，回顾人类的建筑史，最早的框架结构来自于英国索尔兹伯里以北的巨石阵(Stonehenge)［16］8，约建于公元前3100年左右，这个用两竖一横的三块石头搭出来的结构在自然界中毫无先例可言，可以说是整个人类建筑的象征。最著名的框架结构是位于雅典卫城的帕特农(Parthenon)神庙，建于公元前477年，是古希腊建筑艺术的纪念碑［16］39－41。我国早在六千年前就已经建造了木框架结构房屋，主要采用木柱、木梁构成房屋的框架，屋顶与房檐的重量通过梁架传递到立柱上，墙壁只起隔断的作用，而不是承担房屋重量的结构部分［17］。1996年2月3日我国的丽江地区发生了7级大地震，古城内土木构造的老民宅、老店铺虽然墙壁倒了，建筑构架依然挺立，使得古城的重建得以短期内完成并保持了原有的风貌。这种“墙倒屋不塌”的现象，主要得益于木构件都由榫卯连接，受到猛烈冲击时富有韧性，不至于发生断裂［18］［19］。因此，在地震中木结构房屋更抗震，也更便于灾后的恢复。尽管木框架房屋不再是当今建筑的主流，但这种科学技术需要我们进一步研究与继承，不能让它消失。

　　(二)中外柱式在学习压杆稳定时，对于受压杆件，最常见的就是顶天立地的柱子。室外的柱子，它总是立于正门前列最重要的部分，在室内也是空间最突出的部分。古埃及开创了以石料作为建筑梁柱等基本构件的建筑形式，古希腊的3种柱式:多立克式、爱奥尼式、科林斯式，构成了古希腊建筑的精髓［16］33－35。古罗马建筑直接继承并大大推进了古希腊建筑成就，例如闻名于世的古罗马角斗场中，自下而上各层采用不同的柱式结构，使这么一个庞然大物从视觉上感到重量的依次递减，稳定又活泼。学生们在欣赏形式美的同时，可适时抛出问题，引导学生思考柱式中的力学:柱子的受力特点与变形特点，柱长与截面的尺寸关系、长细比等，中外古典柱式造型上的差异，探讨柱子如此设计的力学原理。当时的中外工匠并不知道稳定理论，完全是根据材料的实际状态和审美需求来建造房屋［20］。列举这些人类发展历史中具有重大影响的实例，可以使学生在认识建筑、认识世界的过程中建立力学的概念，增加其文化品位。

　　《土木工程材料》作为土木工程的专业基础课，具有知识面宽，专业性强的特点。我校多年的教学情况表明，在课堂教学中，老师只是照本宣科的讲授建筑材料的基本性质，学生不爱听。其主要原因在于《土木工程材料》是一门实践性非常强的课程，文字语言的表述代替不了直接的感官认识。因此，让学生更多的看到、甚至接触到材料本身，看到这些建筑材料在实际工程中是如何应用的，成为了教学中不可缺少的一环。但由于理论教学的限制，学生不可能“走出去”，那老师只剩下一个办法，就是“请进来”。随着网络视频资源的日益丰富，笔者近年来积累了许多相关视频教材，并在《土木工程材料》课程教学中进行了大胆使用。结果表明，视频教材选用得当，能够起参巩固理论、深化记忆、指导实践、开拓思维的效果。

　　视频在表现物体的动态和细节方面具有文字、图片等媒体无法比拟的优势，其丰富的色彩和动画效果，再加之音频的使用，往往可以将抽象的概念具体化、简单化、直观化。

　　笔者在讲授液体的表面张力的概念时就给学生播放了视频教材“液体的表面张力”及“表面张力及表面活性剂”。视频教材的编制者匠心独运，先展示了荷叶上的露珠、水龙头下的水滴，散落的水银珠等生活中常见的现象，对抽象复杂的液体表面张力现象作了简单明了的阐述，然后辅以趣味实验“水面浮针”，引入表面张力之课题。再以肥皂膜试验阐述张力的存在，结合实验阐述液体表面张力的成因，建立表面张力的基本概念，即“液体表面层分子间存在的引力”。为印证液体表面张力的确存在及说明表面活性剂的作用，视频还展示了铁丝制成的几何体肥皂膜形成；牙膏水驱散水面上的火柴棍；牙膏水驱动水面上的锡纸船；等密度酒精中悬浮的油滴；肥皂驱动的小船等。实验现象生动直观，帮助学生迅速建立了感性认识、理解了概念、掌握了知识点、开拓了思维。

　　视频通过声、色、画、光等手段，能够有效的营造教学内容所需的氛围，创设情境，给学生建造出强烈的真实感和现场感。

　　如在“水玻璃”的应用中，笔者就播放了一段新闻视频。该视频讲述了在日本福岛核电站事故中，水玻璃是如何被用作堵漏的材料，来封堵一号机组的渗漏点的。视频虽然短，但看过视频后，学生对水玻璃具有快硬早强的性质深入脑海。

　　又如，在“粉煤灰”的应用中，笔者播放了两段视频。第一段视频中，电厂排放出的粉煤灰作为工业废料，污染大气、毁坏良田、毒害牲畜、破坏水源。第二段视频中，粉煤灰被用作高速公路的路基，不仅变废为宝，而且在节约工程造价的同时提高了工程质量，达到了一举多赢的效果。通过这两段关于粉煤灰的视频，同学们不仅知道了粉煤灰的性质、用途，更对“环境保护”的理念有了更高的认识。

　　土木过程材料试验，用语言描述起来往往生硬枯燥，适时采用相关的视频进行教学，能迅速凝聚学生注意力、活跃课堂气氛，使人记忆犹新，过目不忘。

　　《土木工程材料》在讲到粗集料的筛分试验时，从选材开始，直至粗集料过筛，都有一套严格的试验程序。对于筛查的次数、时间都有严格的标准。比如，选材使用的是四分法，教材没说，而视频就交代清楚了，为什么要用四分法、怎样做。再如，“手筛”这个工序，教材就没说怎样筛，而视频就交代清楚了“要盖上筛盖”，直到每分钟“筛出量不大于多少”。

　　在混凝土的相关试验中，如混凝土拌合物的坍落度、混凝土的立方体抗压强度试验、混凝土的抗拉强度试验，需要现场拌合混凝土。由于要拌合水泥，整个过程浮尘很大，学生多不愿意待在附近，往往站的很远，根本不知道试验时怎样进行的。老师在一旁干的起劲，大汗淋漓的忙了一个上午，学生还是啥都不会。而有了视频教材，教学效果就大不一样了。学生坐在教室里，整个试验过程一目了然。并且教学视频可以把需要二十几天的试验过程浓缩在二十分钟的时间里，同传统的板书相比，视频播放节省了大量的板书时间，方便快速，其教学容量一般是传统课堂容量的2―3倍，大大增加了教学的信息量，提高了学习效率。

　　总之，现代教育技术的不断发展，使课堂教学呈现出了多元化的趋势。作为课堂教学的多媒体元素之一，视频课件(视频教材)融合了大量的图、文、声、像诸元素，在制作者的精心编制下，其形象直观的特点必然给教学带来一场革命。由此可见，理论课教学中适当地融入视频课件(视频教材)，能有效地帮助学生快乐学习。灵活运用视频课件，不但能帮助老师攻克课堂教学难点，还能帮助学生学会复杂的实验技术，对学生试验技能的提高和基础理论的形成具有十分重要的作用。

　　[2] 罗路生．如何走出化学课堂教学运用多媒体的误区[j]．考试周刊，2008。11．

　　基础工程是研究基础或包含基础的地下结构设计、施工的一门应用科学，也叫做基础工程学[1-2]。基础工程是上部结构工程的一部分，也是下部地基基础工程的一部分。本质上讲，它是土力学理论的延续与应用，是土木工程、水利工程等专业的必修课。这门课程涉及工程地质学、岩土力学、材料力学、弹性力学、结构力学、钢筋混凝土结构等专业课程，同时涉及了各种现行规范，综合性、理论性、实践性很强。另外，随着科学技术的飞速发展，这一领域出现了许多新理论、新技术、新材料，知识更新很快。以传统教学方法为基础，考虑授课内容、授课对象变化，以及兼顾时展特征，如何做好教学工作，值得深思。为了实现教学目标，让学生真正掌握知识，并且付诸实践，必须不断进行教学改革探索。

　　原来土木工程专业招生分工民建、岩土、桥隧、防灾减灾等方向，各大高校按照学科特色，教学有所侧重。随着高等教育体制改革，现在教育强调宽口径、厚基础，基础工程理论课教学由原来的48学时减少到32学时，但是实际教学内容并没有减少，加上知识更新，实际教学内容反而更多了。

　　笔者根据求学、教课、工程实践，发现基础工程教学内容存在下列问题：（1）教材知识面相对较窄，不能及时参阅主要现行规范进行修改及引入新的基础工程设计理论与技术。尤其是改革开放以来，我国基础设施建设进入白热化阶段，如三峡工程、南水北调、西气东输、青藏铁路等一批生命线工程诞生了大量新的理论与方法，但是课本中却很少见到这些内容。（2）教材编写出现两个极端，要么越编越厚，所有的规范、工程实例都罗列进去，冲淡了中心思想；要么越编越薄，一些经典公式只有结论，如弹性地基上梁的分析。（3）学时过少。由表1知，我国同济大学等高校授课45学时，美国德州大学（奥斯汀）42学时，显然西北农林科技大学32学时偏少，出现了教学内容增多与课时减少之间的矛盾[3]。这种现象在全国高校中都比较普遍，应该引起相关高校的高度关注。新课改要求压缩学时，但像基础工程这样的主干课程学时不宜再减少，否则无法完成教学大纲要求。（4）部分课本为了节省纸张，字号太小，图纸与表格太少。有很多内容可以选用相应图纸或实物照片来表达，简单明了，文字叙述很麻烦，而且经常词不达意。（5）教材中经常需要罗列一些规范条目，建议每条另起一行，醒目且便于记忆，不要都放在一起。

　　教材是教学内容的根本，是学生获取知识的主要途径。针对上述问题，学校教研室选取教材的主要依据是：（1）教材内容具有系统性、连贯性，规定学时与教学学时近似一致。（2）融入最新主要规范。（3）原理阐述清楚，图文并茂，思考题与习题难易适中。通过反复比较，最终确定为赵明华的《基础工程》。

　　因为学时有限，教材中的内容还应该结合专业特色适当精简，突出重点。地基勘察、特殊土地基与特殊基础、地基处理等内容在土木工程地质、土力学、岩体力学等课程中有所介绍，所以此处略讲，重点是浅基础、桩基、基坑设计理论与施工方法。

　　一般而言，科学概念是客观事物的本质特征与共同属性在人脑中的反映，是人们观察、实验与思考的结果，是一种抽象。大学生虽然具有了基本的学习方法与思维方式，但是往往由于极少参与生产实践，短时间内难以理解生产过程中一些简单概念。所以，教师在讲解过程中必须讲明白科学概念的定义、内涵和外延。因为一般人们的学习要经历4个过程：（1）领会：知道有这么回

　　事，大致了解；（2）运用：凭借基本理解，把所学的公式、术语、概念、定理等用于解决一些理论问题或者实际生产、生活问题；（3）完善：完全理解定义本身，内涵，并且理论联系实际在解决问题中懂得概念的外延；（4）拓展：灵活运用，能够具体问题具体分析。

　　根据基础工程课程特点，笔者建议从3个方面实施概念教学：（1）增加实例，加强学生感性认识。人们头脑中能够形成一个概念，通常是感性认识的结果。大学在学习这门课程之前，往往对若干事物存在前概念。其中一些基于生活直觉的前概念，往往会干扰人们接受新事物。所以，教师应该尽可能多地介绍自己的生产、生活经验，填补学生的感性认识盲区，使学生尽快进入课程学习环境中来。（2）加强观察实验。观察实验是学生获取感性认识的重要渠道，讲师在演示实验时，要利用丰富的教学语言打动学生，使科学概念与实物联系起来，避免空对空。（3）引导学生多参与实践：任何理论或科学概念本身，必然来自于实践。教师应该引导学生多参与实践，只有通过实践，学生才能真正理解概念的内涵与外延，才能真正理论联系实际解决问题，才能把所学知识用活。

　　基础工程课程内容繁多，加之涉及大量的公式，学生们往往感觉无从下手。为了减轻学生负担，笔者尝试概念教学，取得了一些成果。比如，连续基础内力计算、结构设计相对难学，在讲解柱下条形基础之前，要阐述明白地基―基础―上部结构共同作用的概念，以及Winkler地基模型、弹性半无限空间地基模型、有限压缩层地基模型等基本地基模型。静定分析法与倒梁法不考虑共同作用，仅仅考虑静力平衡，而弹性地基梁法则考虑了地基―基础的相互作用。柱下十字交叉基础只不过是双向条形基础，筏板基础只不过是基底面积增大的独立基础或条基。所以，以基本概念为出发点，逐层递进，依次类推，而不要把精力都放在繁琐的公式推导上，这样能够起到事半功倍的效果。即，介绍清楚基本概念，让学生在头脑中形成知识网络，培养学生知识迁移的能力，而不要孤立地进行“满堂灌”或“填鸭式”教育。

　　传统教学方法是用板书，比较适合数理逻辑方面要求较高的课程，如高等数学中微积分公式的推演等。但是基础工程是一门专业课，更加强调实践应用，强调感性认识。目前，教学大纲规定的课时很少，利用多媒体网络等，图文并茂，同时刺激学生多种感觉器官，能够达到很好的教学效果。在教学过程中，可以精选一些案例，如教师本人参与的一些地基基础工程科研资料，做成电子课件。必要时，可以做一些动画过程，如地基基础的破坏，地基处理过程，或者放映一些地基处理、基础施工的录像，可以把漫长的现场施工过程浓缩在几十分钟之内，能够让学生有身临其境的感觉，便于学生消化吸收。另外，现在网络技术普及了，可以把一些课件、备课资料、视频等资料上传到校园网，把第一课堂做广义延伸，便于学生及时复习，巩固课堂知识。

　　不过，具体使用多媒体网络等工具，应该注意以下问题：（1）教师过分依赖多媒体，板书极少。多媒体课件放映速度很快，比较适合具象的事物，如基础类型、材料、埋深，减轻不均匀沉降的措施，地基―基础―上部结构的共同作用，地基处理等。板书比较适合抽象的事物，如基础设计的力学原理与数学公式的推演等。二者应该互相结合，互相补充。（2）教学语言与手势不够丰富。教学过程中，应该加强备课，不能以多媒体、网络等工具代替教学语言与手势，照本宣科更不可取。讲解过程中，可以适当穿插一些亲身项目经历，培养学生的学习兴趣，调动其积极性，让其能够主动求知求学。（3）PPT制作要简明扼要，传达清晰的思想，背景不要搞得花里胡哨，最好用单一颜色。字体和图形颜色最好不要超过两种。字号大小要适当，多用图表，少用文字。适当做一些动画，不要整篇都是动画，让人眼花缭乱，学生不容易把握主题。

　　笔者曾经就岩土工程专业讨论过理论与实践的关系[4]，清华大学李广信教授甚至提出，有志于从事岩土工程和岩土力学工作的青年学者们应当走一条什么样的研究道路，才能不浪费自己的才华和精力，从而在此学科中作出自己的贡献[5]。李老师的话是中肯的，也是非常严肃的。任何理论都来源于实践，实践是检验真理的唯一标准。基础工程作为一门综合性与实践性很强的专业课，必须让学生尽可能地参与一些实践活动。

　　相对于理论教学而言，实践教学是教学过程中最薄弱的环节，存在以下一些问题：（1）实践基地是流动的，杨凌远离大城市，基本建设强度中等偏下。两节课的实践教学往往就近处理，很难看到大型基坑开挖支护、大型桩基施工场景。目前的实践教学条件是有限的，学生的感性认识不强。（2）实践教学时间很短，学校安排了两节课的认识实习，国内还有很多学校根本没有实习机会。（3）实践教学组织管理制度不完善，没有切实可行的考核办法，教师学生态度上不重视。由于各方面的因素，特别是在基础工程实践教学过程中，难以做到以学生为主体，导致学生走马观花，没有达到实习目的。（4）部分教师缺乏现场工作经验。改革开放以来，我国高等教育大量扩招，本科生、硕士、博士招生规模逐年递增，但是培养质量有一定程度下降。尤其是研究生培养过程中，很多研究生怕吃苦，不愿意下实验室，也不愿意上工地，更愿意坐在电脑前编制一些程序，结果书本上谈得头头是道，可是实际上却解决不了什么问题。建议这样的教师应该多实习，多补补课。

　　基础工程实际上是土力学与地基基础工程中的第三个序列，强调基础设计与施工，强调知识融合与实际应用，强调学生解决实际问题的能力。我国幅员辽阔，岩土水种类很多，地质环境非常复杂，即使相同的上部结构，基础结构与形式也不可能完全相同。应该让学生认识到，基础工程是一门半经验半科学的课程，必须掌握好基本原理，具体情况具体分析。总之，应该让学生尽可能多地接触一些工程实际，培养学生的实践能力，使学生对基础工程这门课程有一个全面、正确、合理的认识。

　　实践教学是高等教育中培养学生工程素质与科学素养的一个重要环节，在培养学生动手能力、独立思考与解决实际问题方面具有无法替代的作用[6]。课程设计，实际上也是一个重要的实践教学环节，同时也很好地巩固了理论知识。当前教育实行的是大土木教育，所以基础工程课本涵盖内容相对比较广泛：地基勘察，浅基础、连续基础、桩基础设计，基坑工程，地基处理，抗震基础等。但是实际上各大高校有所侧重，所以建议高校应该结合实际办学特色，选用某一章节作为课程设计内容。

　　目前，课程设计中存在一些问题：（1）只会对着书本照葫芦画瓢，硬性计算，不查阅规范，或者规范略微变动，不知公式含义。（2）不理解设计背景与要解决的实际问题，不去对比分析经济、技术、环境指标。（3）不能把地质资料与设计资料结合起来分析。（4）基础设计不符合行业规范要求。（5）基础选型与构造配筋舍简求繁，图纸乱七八糟，错误百出。类似这些问题暴露出学生没有理解地基基础设计的基本原理、复杂公式的字母含义，缺乏对主要现行规范的理解，以及缺乏解决实际问题的能力。

　　为了搞好课程设计，巩固理论知识，需要采取若干措施：（1）可以安排新教师与经验丰富的老教师一起合

　　作课程设计，发挥老教师“传、帮、带”的模范作用。（2）缺乏实践经验的教师寒暑假多到工地实习，提高自身能力。（3）课程设计宜安排在课程结束后1―2周，不要安排到第二学期或集中到大四，时间一长，学生都忘记了。（4）课程设计实际上是对理论课的系统回顾与应用，教师应该交代清楚设计涉及的理论知识，阐明基本原理。（5）对于学生课程设计中遇到的问题，即时答疑。

　　基础工程与其他专业课相比，差别很大。这门课程不仅理论性很强，而且涉及实验、野外认识实习、课程设计等内容，综合性与实践性也很强。所以，应该进行全程考核。一些高校虽然开设了基础工程这门课程，或缺乏实验仪器，或缺乏师资，往往只有理论课教学，显然这是远远不够的。要严格要求学生，不送人情分。现在虽然进行了教学体制改革，仍然存在很多不合理的地方，有些教师为了获得评教高分，对一些学生睁一只眼，闭一只眼，往往考试或课程设计不合格的学生也蒙混过关了。结果学生一参加工作，到了现场什么也不会干。这样做，其实不是帮学生，而是害学生。教师、学生都应该认识到这一点，切实从我做起，从自身小事做起，各负其责，认真完成本职工作。

　　基础工程教学要实行全程考核。期末总成绩包含平时成绩（考勤、实验、作业）与期末考试成绩；实践成绩包含考勤、野外实习表现、课程设计成绩。教育的根本目的在于培养学生动手操作能力，培养学生独立思考与解决实际问题的能力，所以教学必须重视过程，而不能简单地看结果了事。当前，受社会不良习气的影响，部分教师学生都很浮躁，功利主义在大学蔓延开来，背离了大学培养人才、追求真理、社会服务、文化传承的本质与初衷。

　　第一，基础工程是土木工程专业的一门主干课，综合性、理论性、实践性都很强。教材知识面相对较窄，建议引入主要的现行规范，融入改革开放以来我国在基础设施建设方面取得的新理论、新技术、新方法，阐述清楚基础工程涉及的基本原理、方法，适当增加学时，优选教材，优化教学内容，做到教学过程突出重点，便于学生掌握。

　　第二，基础工程是一门半理论半经验的学科，与土力学一脉相承，涉及概念很多，力学原理与数学计算相对繁琐，是学生学习感到困难最主要的原因。在教学过程中，建议倡导概念教学，让学生在头脑中形成知识网络，不要死记硬背；建议采取板书结合多媒体网络教学，各取所长，尤其要重视野外实习、课程设计等环节，做到全程考核，激发学生的求知欲，激励学生自学，培养学生独立思考，解决实际问题的能力。

　　中图分类号：G6423文献标志码：A文章编号：10052909（2016）03005906作为对我国现有工程教育模式的重大创新和突破，“卓越工程师教育培养计划”是要培养和造就一大批能适应和支撑产业发展，具有创新能力和国际竞争力的卓越工程师[1]。卓越工程师培养，关键在于培养学生提出问题的勇气和解决问题能力[2]，如清华大学电路原理课程通过研究型教学，启发学生思考，引导学生发现问题，培养解决问题的能力[3]。然而如何在土木工程专业课教学中培养上述能力，亟需进一步教学改革研究。

　　土木工程专业涉及规范众多，并且规范不断更新勘误，专业课教材中与之相关的内容，由于不能及时修改存在不同程度的错误。如果教师没有指出教材中的错误，将会导致学生概念混淆乃至认识错误。因此，在不断加强教师自身专业素质的前提下，鼓励学生发现课本或规范中存在的错误，不但可以消除其负面影响，而且还可以加深学生对课本知识的理解和认识，实现学生对专业知识的容错，培养学生发现问题的能力，进而启发学生积极思考，塑造学生批判性思维，并成为具有独立思考能力的个体。在容错和启发的基础上，学生对专业课程有了较为深刻的认识，此时教师可通过设计多门课程知识复合工程问题，进一步帮助学生融会贯通上述知识，从而提高教学质量，培养能满足社会发展需求的土木工程卓越工程师。

　　作为土木工程专业本科教学的核心主干课程，桥梁工程系列课程非常有必要进行相应教学方法研究和探索。针对我校本科生的认知特点，在桥梁工程系列课程中开展容错、启发、贯通的教学方法，在夯实基础的同时，强调发现问题和解决问题能力的培养。

　　课本上的错误大致可以分为3类：一类是印刷错误，该类错误比较好识别，不易引起歧义，如混凝土最小保护层厚度从20 mm印刷成了15 mm；第二类是概念错误，如“设计基准期”和“设计使用年限”两个概念混淆；第三类是计算方法错误，如桥梁工程中活载剪力计算。第二类错误和第三类错误比较难发现，会对学生学习造成不利影响。

　　在教学中可通过以下3种方法实现对课本及规范中模糊、错误和矛盾知识点的容错：首先，建议同门课程由多位教师主讲，定期讨论，并经常参加该课程的全国性学术会议，从而使授课教师对课本和规范中存在的错误有清晰的认识。其次，鼓励学生以批判的眼光，发现课本中存在的问题。最后，与实践相结合，实时检验课本及规范的准确性。笔者结合如下3个实例，具体说明如何在桥梁工程系列课程教学中实现容错。

　　关于结构可靠性的最新国家标准为GB 50153―2008《工程结构可靠性设计统一标准》，在“术语、符号”一章中，对“设计基准期”和“设计使用年限”给出了定义：“设计基准期”指为确定可变作用等的取值而选用的时间参数，“设计使用年限”指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限[4]。结构的可靠性是指结构在规定时间内，在规定的条件下完成预定功能的能力，其中规定时间应该是“设计使用年限”。

　　然而目前，不少混凝土结构系列课程相关教材（尤其是公路桥梁专业）存在“设计基准期”和“设计使用年限”混淆的情况。例如，《结构设计原理》第25页指出，可靠度概念中的“规定时间”即“设计基准期”[5]。《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》第40页指出，“规定时间”是分析结构可靠度时考虑各项基本变量与时间的关系所选用的设计基准期[6]。事实上，依据给出的术语定义，“规定时间”应该是“设计使用年限”。之所以存在这种概念上的混淆，其根源在于GB 50153―92《工程结构可靠性设计统一标准》的1.0.5条规定：“结构在规定的时间内，在规定的条件下，对完成其预定功能应具有足够的可靠度，可靠度一般可用概率度量。确定结构可靠度及其有关设计参数时，应结合结构使用期选定适当的设计基准期作为结构可靠度设计所依据的时间参数。”[7]也就是说，在这个标准中，并没有明确“设计基准期”和“设计使用年限”这两个概念，而规定各个行业（如公路、铁路、水利等）的可靠度设计统一标准均以此为依据制定，因此导致了目前桥梁工程系列课程相关教材中均认为“规定时间”是指“设计基准期”。

　　目前JTG D62―2004《公路桥涵及预应力混凝土结构设计规范》中把边长比等于2作为区分四边支承板是单向板还是双向板的界限值[9]，这个区分界限是由德国学者Marcus H提出，并根据十字交叉梁的简化模型进行分析确定[10]，如图1所示。然而上述理论存在如下问题。

　　（1）以十字交叉梁代替整块板，其计算模型是简化的，而实际荷载作用下，板受周边约束，使得其挠度和弯矩值比简化模型计算结果小。

　　（2）等效到十字交叉梁上的荷载并非均布荷载，靠近板带端部的荷载大，在中心处的荷载小。

　　已有研究结果表明[11]：长宽比为3时，沿短跨方向传递的荷载已达到82%以上，且不论固定边弯矩还是跨中弯矩均已趋近于稳定，已完全呈现出单向的受力性能，按单向板进行计算完全可行、可靠。GB 50010―2010《混凝土结构设计规范》中已把边长比等于3作为四边支承板区分单向板或双向板的界限[12]。

　　公路桥梁的可变作用主要包括汽车荷载和人群荷载等，可以通过求解荷载横向分布系数，然后运用工程力学的方法，具体计算主梁上的可变作用效应。汽车荷载作用效应的一般计算公式为

　　式中：S汽为所求截面弯矩或剪力；（1+μ）为汽车荷载冲击系数；ξ为多车道桥涵汽车荷载横向折减系数；Pk、qk分别为车道集中荷载、均布荷载标准值；m1、yk分别为Pk位置对应的荷载横向分布系数和内力影响线、yk分别为qk影响线面积中心位置对应的荷载横向分布系数和影响线面积。

　　当计算支点截面处或靠近支点截面处的剪力时，需考虑梁端区域内荷载横向分布系数变化所产生的影响，计算公式为

　　式中：Q′汽为由式（1）按不变的跨中截面荷载横向分布系数mc计算的剪力值；ΔQ汽为考虑荷载横向分布系数变化而引起的剪力增（减）值。

　　对于ΔQ汽，目前的桥梁工程相关教材均按照图2（a）所示的力学计算模型和式（3）计算[8]。

　　式中：a为荷载横向分布系数m过渡段长度；y-为m变化区段附加三角形荷载重心位置对应的内力影响线坐标值。

　　现课本中采用的支点剪力效应力学模型计算思路如下：由于靠近右端支点处的内力影响线坐标值较小，忽略了该侧支点附近荷载横向分布系数变化对内力的影响，计算过程中需针对不同的a，插值求解y-，计算过程繁琐。

　　而实际上，从图中可知，两侧支点附近荷载横向分布系数变化区段的两个附加三角形荷载重心位置对应的内力影响线（b）的计算模型，式（3）可简化为式（4），计算不但简便，结果也更为精确，建议桥梁工程相关教材采用。

　　通过以上分析，针对这类涉及多个规范的基本概念教学，由于错误比较隐蔽，需要为学生指明错误所在。对于计算方法的错误，只有完全透彻理解该知识点，才能做出正确的判断。

　　随着工程问题的不断涌现，常会出现很多看似熟悉，但却很难通过课本和规范进行快速准确解释的概念。例如，近年来由于超载导致多起桥梁倒塌事故，超载亦成为媒体多次提到的热门词汇，引起了包括土木工程专业学生及社会人士的关注。教师应结合课程实际情况，启发学生关注超载的科学定义及判定方法，为学生学习结构相关知识提供帮助。下面以2个实例说明如何启发学生思考。

　　相关规范及教材中，定义了车道荷载和车辆荷载，分别用于桥梁结构的整体计算和局部计算，并未明确汽车荷载超载定义。首先启发学生思考是不是作用在桥上的车辆荷载总重大于车道荷载的总重就是超载呢？很快有学生发现不能通过上述方法判断超载。教师进一步启发学生思考，提出了两个判定汽车荷载超载的基本原则：（1）作用在桥梁整体结构上的汽车荷载效应大于车道荷载产生的荷载效应，即在桥梁结构中，汽车荷载产生的内力包络图（包括弯、拉、剪、扭各种内力）超出了车道荷载产生的内力包络图；（2）作用在桥梁局部结构上（如桥面板、桥台和涵洞等）的汽车荷载效应大于标准车辆荷载产生的荷载效应。

　　根据上述两个原则，以单车道简支梁桥为例，判定汽车荷载超载的计算方法如图3和图4所示。

　　图3用于计算比较汽车荷载与车道荷载在简支梁桥中产生的跨中弯矩，当车道荷载产生的跨中弯矩效应小于汽车荷载产生的跨中弯矩效应时，则判定该汽车荷载超载。图4中，当标准车辆荷载在每米板宽上产生的弯矩或剪力效应小于相应汽车荷载产生的弯矩或剪力效应时，亦可判定为超载。

　　在教学中，通过对汽车荷载超载定义，促进了学生对车道荷载和车辆荷载等课程知识点的掌握。

　　传统教材对单向板和双向板的定义局限在四边支承板或固结板，可以进一步启发学生思考，两边支承板或固结板，能否定义单向板和双向板。

　　针对以上问题，引导学生采用塑性铰线来判断是单向板还是双向板。在图5中，对于两边支承板或固结板，正塑性铰线只有一条，荷载只往一个方向传递，因此不论长宽比多少皆为单向板。同样，对于三边支承板或固结板，有没有单向板和双向板的区别呢？为什么？从图5中可以看出，对于三边、四边支承板或固结板，由于正塑性铰线有三条或五条，力没有往一个方向传递，可能是双向板。

　　带着上述疑问，进一步引导学生利用虚功原理来加深对单向板和双向板的认识。根据虚功原理，外力所做的功等于内力所做的功。设任一条塑性铰线的长度为l，单位长度塑性铰线承受弯矩为m，塑性铰线转角为θ，弯矩内功U可表示为

　　对于图5中的三种支承板或固结板，建议采用较大面积区域产生塑性铰线时产生的弯矩内功与较小面积区域弯矩内功的比值，来判定该板为单向板还是双向板，从另一方面加深对知识的认识。

　　在容错和启发的基础上，学生对课程有了较为深刻的认识，此时，教师可通过设计多门课程知识的复合问题，进一步帮助学生融会贯通上述知识，从而提高教学质量。笔者从以下3个知识点说明如何帮助学生实现多门课程知识贯通。

　　GB 50009―2012《建筑结构荷载规范》规定了基本组合、标准组合、频遇组合和准永久组合[13]，而JTG D60―2004《公路桥涵设计通用规范》规定了三种荷载组合[14]，包括基本组合、短期效应组合和长期效应组合，其中《建筑结构荷载规范》中的频遇组合和准永久组合分别对应《公路桥涵设计通用规范》短期组合和长期组合。在桥梁工程中，由于施工及预应力的作用，需要对构件进行应力计算，其实质上是构件的强度计算，是对构件承载力计算的补充。在《公路桥涵设计通用规范》设计规范中，应力计算采用何种荷载组合未做明确规定。

　　道路桥梁《结构设计原理》相关教材在论述应力验算例题时，未对标准组合中的人群荷载乘以相应的组合系数，如式（6）所示：

　　通过比较《建筑结构荷载规范》、《混凝土结构设计规范》和《公路桥涵及预应力混凝土结构设计规范》，实际上，应力计算宜采用标准组合

　　上述问题的解决是基于对跨课程相关规范的全面认识，因此要求学生对所学知识融会贯通，否则很难发现类似错误。

　　预拱度根据普通钢筋混凝土结构、部分和全预应力混凝土结构三者的受力特点不同而分别设置。

　　《公路桥涵及预应力混凝土结构设计规范》规定：当由作用（或荷载）短期效应组合并考虑作用长期效应影响产生的长期挠度不超过l/1 600（l为计算跨径）时，可不设预拱度，当不符合上述规定时则应设预拱度。钢筋混凝土受弯构件预拱度值按结构自重1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和：

　　对于部分预应力混凝土结构，当由预加应力产生的长期上拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时可不设预拱度；当预加应力产生的长期上拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时应设预拱度，预拱度值按该项荷载的挠度值与预加应力长期上拱值之差：

　　对于全预应力混凝土结构有M0/Ms>

　　1，由M0和Ms产生的竖向挠度之间存在如下关系：

　　ηθ，Ms是对于荷载短期效应组合计算挠度时考虑长期效应的增长系数，ηθ，Ms1，则式（10）成立，进一步式（9）中Δ1

　　对于预应力混凝土构件，《混凝土结构设计规范》（以下简称《砼规》）和《公路桥涵及预应力混凝土结构设计规范》（以下简称《桥规》）均要求进行施工阶段和使用阶段应力计算，应力计算是对承载能力极限状态计算的补充。目前各教材上应力计算公式五花八门，经常使学生在学习时产生混淆。

　　在《砼规》2010中，明确指出对于普通钢筋混凝土结构，采用荷载的准永久值组合计算挠度，而对于预应力混凝土结构则采用频遇值计算。在《桥规》中，无论是预应力混凝土结构还是普通钢筋混凝土结构均采用荷载的短期组合，即频遇值组合。

　　由于两种规范计算方法有矛盾，因此，在教学中需要引导学生查阅更多的文献，了解该规范条文在不同行业应用的来龙去脉，在此基础上，比较上述计算方法的优缺点。

　　第1个问题：当预应力钢筋应力为σpe时，为什么需要加一个力使其重心处混凝土应力恢复为零？这个问题需要联系材料力学中的相关内容才能得到解释。具体而言，只有当截面应力恢复到零后，在多个力的作用下，才可以使用叠加原理。

　　第2个问题：为什么σpe和σp0对混凝土作用相互抵消，但二者大小不等，方向相反？因为弹性压缩产生的预应力损失是可恢复的。

　　第3个问题：弹性压缩的预应力损失的定义和计算。在《砼规》中，混凝土弹性压缩引起的预应力损失不包括在σl中，而在《桥规》中，混凝土弹性压缩引起的预应力损失为σl4，包括在整个预应力损失σl中。具体的σp0和σpe计算表达式如表1所示。表1《砼规》和《桥规》中σpe和σp0计算表达式σpeσp0先张法-砼规σpe=σcon-σl-αEσpcσp0=σcon-σl后张法-砼规σpe=σcon-σlσp0=σcon-σl+αEσpc先张法-桥规σpe=σcon-σlσp0=σcon-σl+σl4后张法-桥规σpe=σcon-σlσp0=σcon-σl+αEσpc上述计算公式中，《砼规》由于将混凝土弹性压缩排除在预应力损失σl之外，概念清楚。而在《桥规》中，由于混凝土弹性压缩引起的预应力损失为σl4，对于先张法σl4，即是αEσpc，因此σp0计算公式无异议。对于后张法，当分批张拉时，σl4不为零，因此，σp0算出来的结果偏小，建议将考虑σp0的计算公式调整为式（11），从而和《砼规》一致。

　　在截面应力恢复到零的状态后，在应力计算中，偏心受压可以等效为轴心受压和受弯的叠加。在《砼规》中具体公式如表2所示，《桥规》中公式类似。

　　σl5As-σ′5A′s总之，以实现卓越土木工程师培养为目标，开展容错、启发、贯通的桥梁工程系列课程教学方法改革，可以不断加深学生对土木工程专业知识的理解和认识，帮助学生实现多学科知识的融会贯通。

　　[1]林健. 面向“卓越工程师”培养的课程体系和教学内容改革[J]. 高等工程教育研究，2011（5）：1-9.

　　[2]邵辉， 龚方红， 徐萍，等. 工程应用型创新人才教育培养活动的思考与实践[J]. 中国高等教育， 2010（9）：88-90.

　　[3]于歆杰， 陆文娟， 王树民. 专业基础课中的研究型教学[J].高等教育工程， 2006（1）：118-121.

　　[6]张树仁. 钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理[M]. 北京：人民交通出版社，2005.

　　[11]李传才， 向贤华， 张欣. 混凝土结构单向板与双向板区分界限的研究[J].土木工程学报， 2006（3）：62-67.

　　土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、开云 开云体育军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。土木工程的重要程度是根据其用途决定的，不同用途的建筑物发生破坏后所引起的生命财产损失是不一样的。土木工程在规定的设计使用年限内应满足安全性与持久性的功能要求。

　　安全性是指土木工程在正常施工和正常使用的条件下，能承受可能出现的各种作用；在设计规定的强烈地震、爆炸、车辆撞击等偶然事件发生时和发生后，仍能保持必需的整体稳定性，即结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。

　　持久性是指土木工程在一般的使用和维护条件下，具有持久性能，即在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。例如，结构材料不致出现影响功能的损坏，钢筋混凝土构件的钢筋不致因保护层过薄或裂缝过宽而锈蚀等。

　　由于勘察设计阶段的原因造成的安全性与持久性事故，主要因为结构没有足够的承载能力，导致土木工程倒塌。但绝大多数的差错并非是设计人员的主观故意造成的，出现这样的事故，首先往往都是因为设计人员的水平不够，或者调查研究不细，缺乏设计经验等原因。在现有土木工程建设中，或多或少都会存在偷工减料，工程转包的现象，这样就为工程埋下了隐患。

　　首先，土木工程只重视项目建设，轻视日常的维修、保养；重视建设资金投入，轻视维修资金设置，一些工程由于长年的失修，最终导致结构破坏。其次，设计、施工、保养等技术不配套，过渡的依赖于技术规范，缺乏详尽的技术标准，最后，土木工程项目局限于现有的标准，缺乏对标准的修订，不能与时俱进。

　　目前土木工程的设计规范所规定的设计方法，土木工程安全的可靠度即为“规定荷载”作用下的强度保证度，既不反映不同设计规范的荷载标准的差异，也不体现工程整体的差别。相对的，设计规范中的可靠度只是对土木工程结构的构件而言，而构件的安全性很大程度取决于荷载的取值，设计的时候安全系数是与荷载取值相关的。

　　土木工程结构，最重要的一项性质就是具有整体牢固性，它是保证建筑牢固的基本保障。整体的牢固性是结构出现了破坏，但不至于导致大范围连续破坏的能力，保证建筑物整体牢固性的关键在于设计和施工，整体的牢固性主要依靠结构能有良好的延性和必要的冗余度，用来应对因人为或灾害荷载导致的灾难后果，可以减轻灾害损失。

　　在土木工程设计与施工过程中，主要把建筑结构强度作为硬性要求，而对于环境因素下的耐久性要求则相对考虑较少一些。比如混凝土结构因钢筋的锈蚀或混凝土被腐蚀导致的安全事故，其严重的程度已经远远大于因结构构件承载力所带来的破坏，所以这个问题必须要引起格外重视。

　　土木工程使用过程中，必须进行定期的检查和维护，对发现的问题及时采取措施加以防范。对于重要的工程，我国尚无必须进行安全监测的法规，而在基础设工程上，有重新建，轻维修的倾向，这样不利于工程寿命和效益。因此，文章建议对公共基础设施和公共建筑物在试用期间应采取强制性的安全检测，根据需要加大工程维修费的比例。为此，需要制定法规，编制技术标准与监管体制。

　　4.1在设计的过程中，应当优选行业内优秀的设计单位进行设计。选择资质高且经验丰富的设计单位作为设计主体。这样的设计企业往往具备丰富的经验和先进的设计设备，同时专业人员的素质也相对较高。因此，在设计中可以很好的提高设计质量，可为了结构设计的安全性保驾护航。

　　4.2 在设计中，应该结合相关的设计理论，同时结合土木工程结构，进行实践性的设计，即对一些概念性设计做比较深入的了解，并保持设计思路清晰。当前概念结构设计已经成为了保证结构安全性的主要设计思想。例如在对材料进行选择时，进行全面的安全性评价，同时利用精确的计算对概念设计进行验算，以获得较为稳妥的结构模式，提高建筑整体的安全性。

　　4.3由于设计文件的说明对基层员工在施工中有很大的帮助，因此尽量对设计文件进行说明。

　　设计文件的细节说明是指导施工人员进行施工操作的重要提示内容，因为施工人员的素质差异较大，设计者应当注重对这些说明的表述质量，既简单又准确。尤其是在较为复杂的设计中更应当对每一个环节具体设计思路和操作方法加以说明，以此保证在施工中结构的安全性与设计的安全预期方向一致。

　　4.4 在设计中，应当系统性的全面把握整个工程的结构，设计要做到准确无误，对整个结构设计项目进行细化，将设计的项目和内容进行细致划分，逐一对设计的子项目进行完善和审核，这是为了保证在设计中不遗漏任何项目和计算内容。设计事故多由设计中对某个项目或参数漏算而导致整结构的安全性下降，所以在设计中应当对整个过程进行细致而严格的管理、监控、审核，确保设计项目完整准确。

　　其设计之间相互衔接，每个结构之间都有必然的相互关联，牵一发而动全身。某个结构因为施工条件限制而需要改变，其影响的不只是此结构的施工工艺和安全性能，更会影响到与之相互关联的结构性能。所以保证结构设计的安全性时，应对施工中可能出现的问题认真分析，采用多方案思路，尽量提供柔性设计，适应现场的施工条件，既要减少变更也应适应某些变更，将影响范围控制在最小。

　　土木工程安全性与持久性是结构可靠的标志，总称为结构的可靠性。结构可靠性的定义是，土木工程结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的能力。但在各种随机因素的影响下，结构完成的能力不能事先确定，只能用概率来描述。为此，我们引入结构可靠度的概念，即结构在规定时间内，在规定条件下，完成预定功能的概率。在这里，规定时间指设计使用年限；规定条件指正常设计、正常施工、正常使用和正常维护，不包括错误设计、错误施工和违反技术规程的使用情况；预定功能指结构的安全性、适用性和耐久性。结构的可靠度是结构可靠性的概率度量，即对结构可靠性的定量描述。结构可靠度与结构使用年限长短有关。现行的设计规范以结构的设计使用年限为计算结构可靠度的时间基准。应当注意，结构的设计使用年限虽与结构使用寿命有联系，但不等同。当结构的使用年限超过设计使用年限后，并不意味着结构就要报废，但其可靠度将逐渐降低。

　　土木工程的安全性和持久性的问题，重要程度不言而喻，值得我们深入探讨和研究。我们应完善国家及有关研究部门制定的相关规定，应加强各方面质量和标准的检测，在安全及持久性等方面的投入更高的研发经费与人才技术的支持，完善技术标准与管理体制，完善土建工程使用阶段的检测与维护，强化持久性和使用寿命的意识，用科学的手段把握土木工程的安全性和持久性的相关问题。

　　[1]杨琴.土木工程建筑的安全性与耐久性研究[J].建筑学研究前沿，2012（10）.

　　[2]葛天文.浅析土建结构工程的安全性与耐久性[J].建筑施工，2007（14）.

　　[3]侯立强.土建结构工程的耐久性探析[J].产业与科技论坛，2011,10（1）.

　　有幸参加“教师发展在线”网络培训学习，首先我感到这种学习方式非常好，本身就是一种创新。充分利用了现代化网络条件，让学员能够独立自主的选择需要学习的课程，同时学员可根据自己的时间灵活安排学习时间。感谢教育部全国高校教师网络培训中心对多种专业的教师进行培训学习的精心组织和安排。通过两个多月的学习，我的收获主要在以下几个方面。

　　“土木工程概论”这门课涵盖的工程类别很多，诸如房屋建筑工程、道路工程、铁路工程、岩土与地下工程、飞机场工程、水利工程、给水排水工程、土木工程施工、土木工程材料、土木工程勘察和计算机在土木工程中的应用等等，自然要求任课教师必须具备非常宽广的知识面，比如教师除了应该从宏观上懂得各类工程的技术特点，还应该懂得土木工程专业的培养目标：适应社会主义现代化建设需要，德智体全面发展，掌握土木工程学科的基本理论和基本知识，获得土木工程师基本训练的，具有创新精神的高级技术人才。毕业生能从事土木工程的设计、施工与管理工作，具有初步的工程项目规划和研究开发能力。

　　“土木工程概论”课程是新生入学以后接触到的第一门专业课，在整个课程体系中起着十分重要的引导作用，即把学生引进土木工程领域的大门里，使学生了解并热爱这个专业，在尚未开始学习专业课程之前就使学生建立土木工程的专业荣誉感，并初步尝试今后有关课程的学习方法。其教学目的是使学生了解土木工程的发展历史和土木工程所涉及的科学技术，为后续专业课的学习提供必要的基础知识，为培养适应社会发展需要的高素质创新型工程技术人才奠定一定的基础。

　　作为一种科普性的概论课程，在大土木这个学科领域中所发挥的承前启后的作用是不可估量的。土木工程的专业知识只是一方面，一个全面发展的教师还应懂得科学与技术的关系、科学技术与工程的关系、土木工程与社会的关系、土木工程的发展历史与现代土木工程科学技术的关系。教师还应该明确土木工程专业技术与相关专业技术的关系、教学与科研的关系、教书与育人的关系、教的创造性与学的主动性之间的关系。在具体的教学科研工作中，教师还应该学会处理和学会把握理论知识与实践训练的关系、知识能力与技能素质的关系、严谨求实的态度与灵活运用的关系以及工程技术与人文科学之间的关系等等。

　　通过学习，我进一步体会到做一名合格的土木工程专业的教师应该具有的五个基本素质，概括地说就是：①本学科的基本素质；②相关学科的基本素质；③教育理论的基本素质；④科技人文的基本素质；⑤教学方法的基本素质。在培养人才、科学研究、服务社会等方面，一个称职的高校教师应当掌握的五种方法是：①科研与教学统一的方法；②学科与工程结合的方法；③理论与实际联系的方法；④科技与人文交叉的方法；⑤一专与多能兼顾的方法。教学是教师的最基本的工作之一，搞好课堂教学的两个留（把教的创造性留给教师，把学的主动性留给学生）是处理好教师的主导性与学生的主体性之间关系的指导思想。以上所述教师的基本素质不是空洞的罗列，课程教学的效果还与教学管理机制紧密相关。比如：“土木工程概论”的理论课讲授最好是与学生的认识实习结合起来，宏观的概论讲解最好是与工程技术的专题讲座结合起来，纯理论的文字图片最好是与周围的工程实物结合起来，单调的工程建造技术最好是与人文科学和社会的发展结合起来。

　　学习兴趣是学生对学习活动对象的一种积极态度和特殊的认识倾向，这种倾向是在一种好奇心驱动下积极探求某种事物或现象的心理倾向，往往有一种喜欢、愉快和满意的情感体验。兴趣可以使学习的注意力集中，思想活跃，增强克服困难的意志。学习兴趣无疑是学生获得知识、发展智力的动力，也是发明创造的源泉。【1】教师在讲课时注意激发学生的学习兴趣也是教师应具备的基本素质之一。除了诙谐的语言、风趣的语句以外，在讲课时引入著名的工程案例或近期影响较大的工程事故帮助学生了解导致事故发生的原因，学会如何在以后的工作中避免类似事件的发生。比如： 通过展开对比萨斜塔现象（ 由于地基不均匀沉陷导致塔体不断倾斜） 、杭州地铁施工时发生的塌陷事故（ 私自修改地铁路线，导致沉陷的发生） 、上海一商住楼的突然倒塌的事故（ 施工方法不当导致） 等工程案例的讨论，加深学生对地基沉陷及其造成后果严重性的认识。在讲解抗震章节的内容时，可通过回顾“5·12”汶川大地震，让学生通过惨烈的教训真正意识到抗震对建筑安全的重要性。在讲解高层建筑章节时，可以结合2010 年上海高层大火工程案例让学生意识高层建筑防火的重要性，进而增强其严谨的工程观念。【2】

　　本次学了叶志明老师、姚文娟老师给我留下了深刻印象以外，还有范钦珊老师、蔡克勇老师、龚绍文老师、卢德馨老师、赵洪老师等所作的长篇讲座【3】也都给我留下了深刻的难忘的印象，这些老教师的示范使我受到的教育主要是在教学理念、教学方法和教师的思维方式方面，他们超高的学术造诣、丰富的教学经验和许多充满哲理的话语深深地镌刻在我的心中，是我终身学习的榜样。

　　通过本次学习，我更加认识到“教师发展在线”网络培训的根本目的是提升教师的能力。教师的要反映教师如何掌握知识、运用知识、传授知识和培养人才的一种技能，教师的能力也可以通过培养人才的效率来体现。以下浅谈我对教师职业和能力的理解。

　　《地下工程》作为土木工程专业道路桥梁方向的一门专业必修课，不仅在土木工程类院校的教学和课题研究中占有非常重要的地位，对于高速公路山岭隧道建设的管理、施工、设计、监理也显得尤为重要[1]。通过本学期以来近半年的学习，此课程分别从隧道的勘察、设计，围岩压力，钻爆发、盾构法施工等领让我们对地下工程有了由感性到理性的认识。

　　其中，新奥法由于在国内各大隧道工程施工中被广泛应用，自然而然地成为了自始至终贯穿于课程的重点内容。

　　新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称。原文是New Austria Tunneling Method简写为NAIM。与法国称为的收敛—约束法或有些国家所称的动态观测设计施工方法的基本原则相一致。[2]传统的矿山法施工,为地下隧道暗挖施工技术奠定了基础。上世纪60年代,喷射混凝土和锚杆技术的出现,使得新奥地利施工法得以被提出。新奥法的基本观点是把岩体视为连续介质，在粘、弹、塑性理论指导下，根据在围岩体中开挖隧道后，从围岩产生变形到破坏有一个时间效应，通过适时构筑柔性、薄层且能与围岩紧贴的初期支护结构来保护围岩的天然承载力，变围岩体本身为支护结构的主要组成部分，使围岩与支护结构共同形成坚固的承载圈，从而形成长期稳定的支护结构。[3]其核心内容是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测加监控来指导地下工程的设计与施工。

　　事实证明,在铁路隧道设计施工中采用新奥法,可节省大量木材,改善施工条件,也为大型施工机械化作业提供了条件。但就目前情况看，隧道施工中还经常出现塌方现象，这充分说明对新奥法的使用还掌握得不好。[4]

　　(1)隧道的承载部分主要是围岩;尽可能不破坏围岩强度;极力防止围岩松动;

　　(3)适时进行衬砌;衬砌要薄,以防止产生弯矩;用钢筋网、锚杆加强衬砌而不要增加厚度;

　　常用在I一11类硬岩中,利于组织大型机械化作业,提高施工速度,可采用深孔爆破。

　　长台阶法一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨,施工中上、下部可配属同类型较大型机械平行作业或交替作业。在短隧道或工一n类硬岩长隧道可一次将上半断面挖通后,再挖下半断面。当施工干扰少,机械配套,测量较简单,可进行单项作业。

　　短台阶法上台阶长度小于5倍洞跨,但大于1一1.5倍洞跨,适用于W一V类围岩,可缩短仰拱封闭时间,改善初期支护受力条件,但上台阶施工干扰较大。

　　超短台阶法上台阶仅超前3m-5m,断面闭合较快。此法多用于机械化程度不高的各类围岩地段,当遇软弱围岩时需慎重考虑,必要时采用辅助施工措施稳定开挖工作面以保证施工安全。

　　台阶分部开挖法(环形开挖留核心法)适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段。核心土支挡开挖工作面,利于及时施作拱部初期支护,增强开挖工作面稳定。在拱保护下开挖核心土,安全性好,一般环形开挖进尺为0.sm~1.Om左右,不宜过长,上下台阶可用单臂掘进机开挖。上下台阶距离在洞跨10m左右时取一倍洞跨,洞跨为sm左右时可取2倍洞跨;

　　单侧壁导坑法适合于围岩较差、跨度大、地表沉陷难于控制时。此法单侧壁导坑超前,中部和另一侧断面采用正台阶法施工,故兼有正台阶法和双侧导坑法的优点,且洞跨可随机械设备和施工条件决定;

　　双侧壁导坑法适用于浅埋大跨度隧道,地表下沉量要求严格,围岩条件特别差时配合辅助施工方法安全可靠,但是速度慢、造价高。采用台阶法施工时,下半断面的落底和封闭应在上部断面初期支护基本稳定后进行。新奥法施工应根据地质和施工机具条件,尽量采用对围岩扰动少的开挖支护方法。开云 开云体育[5]

　　首先,新奥法需要进行专业的爆破设计,涉及到炮眼的布置及深度,还有每次所要装的药量,若设计不合理则有可能在放炮的过程中扰乱周围围岩的性状,造成开挖面过大即超挖或者会造成大面积欠挖。[6]

　　其次与断面(即掌子面或齐头)测量放样也有很大关系,若施工中测量控制不好,往往也会给施工带来麻烦或是超挖或是欠挖。

　　再次在开挖放炮、出渣后需要一段时间来进行人工初喷(即初期支护),造成工序循环间隔时间长。虽然新奥法在施工过程中还存在一些缺点,但是与传统的施工方法相比,还是先进了不少,相信随着科学技术的不断发展以及广大一线技术工人和科学工作者的努力,新奥法一定能不断得到完善,在祖国的基础建设中发挥重要作用。

　　通过对《地下工程》的课程学习和总结，得出以下结论：新奥法是在总结前人的隧道工程经验后提出的一套隧道设计、施工新技术。它是以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，将经验、量测和理论相结合，形成的一种隧道工程新概念和方法。新奥法作为一种概念提出来，确实是正确的，但是在应用上却不能僵化，如果生搬硬套新奥法中的某些施工技术，施工措施，不去理解新奥法这一概念的真谛而导致施工中的失败，是在所难免的。一般情况下，使用新奥法，都离不开控制爆破、锚喷支护与变形观测这三种手段。在地下工程开挖中，新奥法这一概念在我国已被广泛接受，但其施工方法是建立在钻爆法基础上，它更适用于较坚硬的岩层，对松软、破碎或粘结强度较差的地层，根据实际情况及时修改设计，改变施工方法，从而达到安全经济的目的。虽然新奥法在施工过程中还存在一些缺点,但是与传统的施工方法相比,还是先进了不少,相信随着科学技术的不断发展以及广大一线技术工人和科学工作者的努力,新奥法一定能不断得到完善,在祖国的基础建设中发挥重要作用。

　　［1］贾仁辉，王成.隧道工程（第三版）[M].重庆：重庆大学出版社,2013.

　　［2］杨哲峰，高勇.地下隧道新奥法施工综述[J].水利规划与设计,2003, 21(4);40-48.

　　［4］代高飞，应 松，夏才初等.高速公路隧道新奥法施工监控量测［J］．重庆大学学报:自然科学版，2004，27(2): 132－135．开云 开云体育官网开云 开云体育官网