“地下建筑结构”课程案例资源库建设与应用

［摘 要］ 案例式教学是实现新工科背景下人才培养目标的重要方法，而高质量的课程案例资源库建设与应用是案例式教学成功的关键。以“地下建筑结构”课程为例，首先，详细分析了该课程常规教学方法存在的关键问题，提出采用案例式教学解决现有教学方法的问题；其次，介绍了课程案例资源库由国内延伸到国际，由专业扩展至行业，由静态转变为动态的课程案例资源库建设思路、方法和应用途径；最后，基于课程教学实际情况，总结了灵活应用案例资源库，从专业能力培养、课程思政、创新创业教育等方面支撑专业人才培养目标达成的具体实践应用。

［关键词］ 新工科教育；案例教学；课程资源

［基金项目］ 2021年度南京工业大学高等教育教学改革研究项目“‘地下建筑结构’课程资源库动态化国际化建设与应用”（20210164）；2021年度南京工业大学高等教育教学改革研究项目“新工科背景下城市地下空间工程专业土力学案例教学探索”（20210163）；2021年度南京工业大学高等教育教学改革研究项目“功能型党支部引领下的师生共创人才培养模式”（20210019）；2021年度江苏省教育厅高等教育教学改革研究课题“功能型党支部引领下的师生共创人才培养模式”（2021JSJG388）

［作者简介］ 申志福（1988—），男，四川绵阳人，博士，南京工业大学交通运输工程学院副教授，主要从事岩土与地下工程教学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）41-0118-04 ［收稿日期］ 2023-08-01

在新工科教育背景下，人才培养更加注重实践能力、创新能力和国际竞争力的提升，以适应社会对高素质复合型、创新型人才的需求。在高等教育中，除传统的教材外，形式多样、内容丰富的课程资源库是实现新工科教育人才培养目标的重要基础资源。我国课程资源库的研究起步于20世纪90年代，北京大学高利明［1］在国内较早引入了资源库的概念，是指按照一定的技术标准和规范建立，为学生学习、教师教学及科学研究服务的共享式资源仓库［2］。郭杰［3］介绍了建立优质核心课程教学资源库，加大学生自主学习的力度，提高资源利用率的成功实践。吴静［4］介绍了大数据背景下土木工程专业教学资源库的建设，还指出应考虑各种教学资源的优势和特点，并结合精品课程、智慧教学平台、线上线下混合式教学等教学形式提高教学效能和教学质量，推动课程教学改革。而近年来，随着“金课”建设的推进，对于传统课堂或者基于在线学习的翻转课堂，将专业教育与课程思政、劳动教育、创新创业教育无缝融合成为课程资源建设的重要内容，而其中的案例式教学所需的案例资源库成为核心的建设内容［5-7］。

本文以“地下建筑结构”课程为例，介绍该课程对案例式教学的急切需求，笔者开展的案例教学资源库建设情况，以及案例资源库的应用方法。

一、案例式教学的必要性

近年来，我国城市地下空间开发利用发展迅速，地下空间正向更深、更大、更复杂方向发展。与地下空间土建相关的人才培养专业包括城市地下空间工程专业及土木工程专业中的地下工程方向。“地下建筑结构”课程是专业核心课程，着重介绍地下建筑结构设计的基础理论以及地下工程主要结构形式的设计和计算方法。“地下建筑结构”课程的理论性和实践性都非常强，但传统的教学方式多注重理论知识的“填鸭式”讲授，对学生在工程实践中灵活应用知识解决复杂工程问题的能力培养明显成为教学短板，常规教学存在以下关键问题。

（一）学生对工程结构与周边环境的关系理解不深刻

地下建筑结构周边环境一般非常复杂，既有复杂的岩土体和地下水环境，也有周边的其他地面、地下建筑物，地下结构的设计方案必须兼顾周围工程环境的安全。而传统教学示例或图示为学生呈现的一般是单体结构，且省略周围复杂的工程环境，无疑给学生以“周围环境不需考虑”的错觉，为学生后续的工程实践留下了知识和能力的空白。

（二）学生对结构的建造方法理解不充分

地下结构的施工工法、工艺多样，受工程环境约束非常明显，不同类型结构的建造方法对结构的受力与变形过程影响非常大。传统的教学中多注重讲解完整结构的分析与设计方法，而对结构形成过程中的特定受力模式和不利设计状况讲解甚少，使得学生在毕业后的工程实践中无法准确地把握地下建筑结构在建筑过程中的动态变化过程和相应的风险演化过程。

（三）学生对复杂地下工程结构的分析能力不足

实际的地下建筑结构因受周边工程环境、建造方法、工期等多重因素制约，其结构形式往往较为复杂，且需采用大量的细节设计以便与周围其他地上或地下结构衔接，或避让临近地下障碍物。而教科书中分章节介绍的各类地下结构，其形式一般较为简单，理论教学中多注重结构断面的分析，向学生呈现的多是结构示意图、简图、杆件模型图，与实际工程差别较大，使得学生难以将对简单结构的分析迁移到对复杂结构的分析上，理论学习与工程实践应用有较大差别。

（四）学生无法准确解读工程图纸，更难以通过工程图纸表达设计意图

地下建筑结构的设计成果表现为工程图纸，工程问题越复杂，设计成果的图纸化表达也越复杂。传统教学中多采用简单的平面示意图传达结构信息，对结构尺寸变化、细部构造、非标准构造等讲解甚少，对周围结构的图示化表达更少，也少有讲解如何通过图示准确、简洁地表达设计意图，使得学生无法从多个视角下的平面图中准确地重构出实际结构的形态。

为解决上述实际教学问题，南京工业大学“地下建筑结构”课程团队提出采用案例式教学为传统教学注入新的内容资源，激发课堂研讨活力。在“地下建筑结构”课程教学实践中，教师利用真实案例材料，创造特定学习情境，激励学生通过分析、讨论、反思等方式有意识地将所学知识灵活应用于解决案例问题，促进学生深度参与分析实际工程问题，使学生在这个过程中获得能力锻炼和素养提高。

在案例式教学中，教师的首要角色是案例教学的设计者，即要求教师甄选出丰富的案例资源，分门别类整理归纳，以特定的教学目标为依据遴选组织案例材料，设计学生接触、消化、反思案例的路径和教学活动。因此，丰富而紧扣时代性的案例资源是高水平课程教学的保障，也是专业教育持续改进的重要支撑，更是提升学生专业职业能力、拓展学生职业视野、促进创新创业教育的力量源泉。

二、课程案例资源库的建设

在案例式教学广泛受到重视并被大量运用的今天，对案例资源的搜集整理也变得非常重要。长期以来，“地下建筑结构”课程团队不断扩展课程案例资源库，以更加全面地涵盖国内和国际地下空间开发结构设计案例、行业数据、多媒体资料、互动性BIM模型等高质量资料，确保结构类型多、配套资料全、国内外案例丰富，实现了课程资源国际化、多样化。

在“互联网+”教育的时代背景下，案例的快速采集成为可能。课程团队建立了基于专业学会或行业协会网站更新与内容推送、科技文献更新、网络定期搜索相结合的课程案例资源三级动态更新机制，不断补充新资源、沉淀经典资源、融入生成性资源，每期课程中力求反映当前全球城市地下空间开发利用与结构类型发展最新动态。

以专业网站资源为例，国内外的行业企业、学会协会、专业期刊、行业门户、会议论坛活动等网站都是工程案例资源的重要来源。国内网站如隧道网开辟了“工程技术”“工程案例”“工程设备”“工艺工法”等栏目，专门系统归纳隧道行业的各类实践成果，该网站收录有期刊论文、技术专著、标准、规范、工程档案、书讯等众多资料，网站还持续更新报道全球范围内的重大工程项目进展，图、文、视频资料非常丰富，且时效性极强，是教师搜集整理案例资料的“宝库”，也是学生自主学习的资料来源。

再如基于大型企业、专业社群的微信公众号推文形成案例采集途径，有助于学生高效利用碎片化时间，引导学生形成随时学习的习惯，纠正学生频繁查看社交媒体或者玩游戏的习惯，助力学生在简单、轻松的氛围下拓展专业知识面，提高时间利用率，引发学生持续思考，有效拓展课堂外的学习资源，提高学习效率。

三、案例资源库的应用

为更好应用案例资源库，首先形成了基于多标签分类的课程信息化资源管理机制，以支撑资源的便利检索、灵活组合、多维应用，随后开发了基于关键字检索的课程资源智能推荐系统。该系统能支持学生自主延伸式研学，教师思政教育资源整合，教师劳动教育资源整合，关联课程教学资源输出等多维度应用。具体而言，对案例资源库的应用可以从专业能力培养、课程思政、创新创业教育三个方面着手。

（一）专业能力培养

教学案例的首要价值落脚于学生的专业能力培养。通过大量的工程案例分析，帮助学生全面掌握和理解地下建筑结构的主要形式、适用条件和优缺点，能根据地下空间所处的工程环境，基于结构功能和施工方法调研并提出多种结构方案，进行方案比选，获得有效的方案论证结论。具体而言，课程案例教学内容的设定均对应相关的工程问题和需求，明确相关的行业范畴和专业属性；课程资源具有明确的实践属性，以实际工程案例为依托，注重在真实项目案例场景中描绘理论和方法的应用场景。

（二）思政育人

全球正经历地下空间开发与利用的高速发展阶段，大型复杂艰险工程不断推进，一线技术人员展现出可贵的攻坚克难品质，这些都构成了“地下建筑结构”课程专业内容和思政元素的不竭之源。基于广泛的行业实践，“地下建筑结构”课程思政内容供给充分，从汇总行业最新发展成果、介绍著名专业人物、解读成功工程案例、剖析工程伦理失范案例、深化创新创业实践教育等方面挖掘思政元素，建立了思政教育资源动态更新机制，实现了资源的丰富性、广泛性和时代性。课程思政资源来自本行业一线工程实践，是广大技术人员勇担重任、勤于探索、锤炼能力过程中自然凝结的优秀精神品质的彰显。思政元素与专业知识、实践活动紧密融合，内在地将知识传授、能力培养与价值塑造融为一体。具体从以下六个方面梳理利用案例资源库：（1）培养创新创业精神，培育双创素养；（2）培养大国工匠精神，厚植爱国主义情怀；（3）筑牢工程伦理，强化道德与技术双重担当；（4）树立技术与制度自信，坚定理想信念；（5）培养因地制宜工程思维，践行辩证唯物主义世界观和方法论；（6）贯彻新发展理念，强化城市地下空间开发生态观。具体内容包括解读地下空间开发与利用行业快速迭代的技术案例，赞颂敢想敢为的创新创业精神；分享业内顶级专家和普通工作者的职业经历，弘扬精益求精、爱岗敬业的大国工匠精神；剖析重大工程事故，切实培养学生工程伦理道德判断力和决策力，强化社会责任感；解读我国重大地下空间工程成功案例，提升学生技术自信与制度自信；融会地下结构共性与因地制宜个性、荷载外因与抗力内因等哲学元素，锻炼学生自觉、灵活运用辩证唯物主义世界观和方法论的能力；融合结构设计、地下空间生态功能与城市新发展理念，强化新发展理念和生态文明观。例如，沉管隧道是跨海交通设施的关键组成部分，其建造技术是交通强国战略实现的重要支撑；在《沉管隧道结构》一章中详细介绍了港珠澳大桥沉管隧道段的重大工程成就，剖析了该项目中地下结构技术创新对推动经济社会发展的重要贡献，借此勉励学生树立为中华民族伟大复兴勇于争先、担当作为的大国工匠精神，促进学生树立正确的人生观和价值观。

（三）创新创业教育

城市地下空间开发和利用同时面临盘活存量、提升城市韧性以及避免大拆大建的巨大需求和严峻挑战。地下建筑结构全寿命周期的低碳建设和运维技术创新正成为建筑企业行稳致远的活力源泉。课程紧密结合行业前沿和市场需求，充分利用产教融合的优势，面向现实和前沿，以工程实践加深理论基础，以创新训练提升实践能力，构建产教融合型教学设计模型，将创新创业资源充分融入课程教学和实践中，主要体现在以下几个方面：（1）课程内容上不断丰富和更新合作企业在地下建筑结构新工艺、新技术、新装备的应用案例，增强理论与实践的结合，加深对创新价值的认识；（2）基于实际项目的真实应用场景，挖掘和充实课程案例的创新创业教育要素，在课程案例教学中渗透创新思维、方法和技能；（3）课程团队具有大学教师和企业负责人的双重身份，既了解创新的核心要素，也熟悉创业的逻辑规则，是一支真正意义的产教融合、“双师型”团队，因而能够更加深刻地挖掘课程资源的创新创业教育价值；（4）教学方法上，采用线上线下相结合的教学方法，以传统线下纸质教材配合微课、慕课等线上学习资源，构建产教融合型教学资源体系与教学方式；充分发挥地下空间工程旺盛技术需求优势，激发学生创新思维和创业动力；开发提问式、启发式以及实验演示等教学方法的应用场景，将丰富的课程资源和互动的教学方法相结合，真正提高科学教学质量。