淺談典型案例在地下工程教學中的作用

潘 銳

（1.安徽建筑大學土木工程學院，安徽合肥230601；2.建筑結構與地下工程安徽省重點實驗室，安徽合肥230601）

地下工程主要由兩個大方向組成，一是城市地下空間工程專業，以隧道為主體，主要服務國家基礎建設方向；一是采礦工程專業，以煤礦為主體，主要服務國家能源戰略方向。兩個專業看似相互獨立，實際上聯系非常緊密，學生畢業后無論是工作還是轉向另一專業繼續深造的例子都較多，特別是采礦工程專業的學生在畢業后轉向隧道建設方向的比例近些年逐步提高。然而在這兩個專業的教學過程中，相互之間的專業知識涉及很少，因此，選擇能夠結合兩個專業的典型工程案例進行相關教學的補充與拓展，有助于學生構建地下工程專業知識體系。

1 典型案例的選取

地下工程典型案例的選取，主要考慮以下三點：（1）案例來源于國家基礎建設工程，學生接觸相關信息相對容易，對相應工程的作用及影響有直觀的感性認識，有利于思政教育；（2）授課專業教師應當具有較為豐富的現場實踐經驗，尤其是能參與校企合作的科研課題中，這樣有利于理論聯系實際；（3）案例應當既能突出課程的核心知識點，又能體現出相關專業的交叉與聯系。

以中鐵四局四公司承建的西北高速鐵路網-太（原）焦（作）高鐵控制性工程-皇后嶺隧道為例，該隧道下穿煤層采空區，如圖1所示，屬于采礦和地下空間的交叉典型案例，非常適用于相應專業的知識貫通和拓展教學。

圖1 下穿采空區隧道地質剖面圖

2 典型案例的教學發散作用

典型案例的教學發散作用，主要體現在通過案例引出兩個專業的核心知識點，教學的主體過程呈平行式，講解思路如圖2所示。

圖2 典型案例發散教學思路

第一步引入我國基礎建設發展現狀以及相應的國家政策，同時結合學生所學專業存在的困難，激發學生的學習興趣；第二步展示典型案例，在介紹具體工程概況的過程中發散出所涉及的采礦工程和隧道工程，闡述兩個專業在該工程中的作用與影響；第三步平行講解核心知識，這一步是授課的重點，先行講授本專業核心知識，如隧道工程，可從巖體分級開始，層層遞進到開挖方式、支護形式以及監測評價，通過現場監測數據或者圖片等素材引出采空區影響下隧道圍巖穩定變化情況，點出與常規條件下的不同，在此基礎上再進行采礦工程核心知識點的講解，從采空區與隧道位置關系依次遞進至采區設計、開采工藝、支護形式以及巖層運動；第四步總結兩個專業的核心知識，這一步以學生為主角，從典型案例進行知識點的串聯。

3 典型案例的教學聚集作用

典型案例的教學聚集作用主要體現在通過案例引出兩個專業的交叉影響部分，教學的主體過程呈集中式，講解思路如圖3所示。

第一步在講述案例工程的基礎上，提出采空區對隧道施工的影響；第二步講授采空區巖層運動對隧道開挖的影響，這一步是聚集作用的重點，巖層運動影響采空區底板與隧道之間圍巖應力的分布，隧道開挖以及支護反作用于圍巖應力的分布，是兩個專業的核心知識相互作用的交叉地帶；第三步匯總與拓展兩個專業的核心知識，這一步與平行式教學不同，先鞏固核心知識，后掌握輔助知識，有助于學生建立先主干、后枝葉的知識體系，最后與學生共同構建思維導圖，完成教學聚集作用的落點。

圖3 典型案例聚集教學思路

4 典型案例的教學反饋及評價

安徽建筑大學僅開設城市地下空間工程專業，未開設采礦工程，因此選擇2017級大三專業課“地下建筑施工”作為教學實驗。在以典型案例發散與聚集為核心的前提下，教學流程如下。

（1）工程背景（提出問題）。提前給學生發布相關學習資料，附加施工方法視頻，學生可先行觀看，總體上有感性認識。

（2）典型案例（突出核心）。結合國家基礎建設大背景，以典型工程案例為主，介紹相關施工方法的主要應用領域，激發學生的學習興趣，引導學生思考。

（3）核心知識梳理（平行式）。以典型案例施工方法的流程為主線，平行式逐個介紹各個環節的基本知識，并提出需要注意的關鍵點。

（4）重點、難點詳解。在學生掌握核心知識的基礎上，把專業重點、難點提出來，通過“提問→思考→回答→更正→提問”的循環方式，加深學生對知識點的理解，為下一步靈活運用打下基礎。

（5）核心知識梳理（集中式）。以前面知識點為基礎，以教師講解為主，引導學生討論為輔，講述典型案例的基本流程和重、難點所在。

（6）知識點總結（交互式問答）。總結相關知識點，采用“教師對學生提問、回答”、“學生對學生提問、回答”兩種方式，全面梳理知識點。

（7）思考題、開放題。結合學生自身情況，開展知識點的應用思考，進行教學拓展與思維導圖訓練。

本次教學實踐共4個課時，對50名學生進行了教學效果統計，結果如圖4所示。除少數學生反映教學內容過多外，教學效果整體良好，后期將針對學生反饋的問題進行改進。至于采礦工程專業，后續會與安徽理工大學教師合作，進行教學實踐，在此不再贅述。

圖4 典型案例教學反饋統計