基于科教产融合的基坑边坡工程教学改革

摘  要：结合当前国家政策方针，探索以教学支持科研/生产，科研/生产反哺教学的教学模式，建立科教产相融合的基坑边坡工程教学体系，激发研究生的学习兴趣，旨在培养具有创新能力和解决工程实践能力的研究生，发挥教学引领和示范作用。

关键词：基坑边坡工程；科教融合；产教融合；教学改革；教学体系

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）11-0133-04

Abstract： Combined with the current national policies and guidelines， this paper explores the teaching mode of teaching supporting scientific research， production and scientific research and production back feeding teaching. The study establishes a teaching system of Foundation Pit Slope Engineering integrating science， education and production， stimulates the learning interest of postgraduates， aims to cultivate postgraduates with innovation ability and engineering practice ability， and gives play to the role of teaching guidance and demonstration.

Keywords： Foundation Pit Slope Engineering; integration of science and education; integration of industry and education; teaching reform; teaching system

进入21世纪以来，教育事业的发展成为了推动全球各行各业发展的关键，在很大程度上，教育事业的先进性决定了科学技术水平的先进性。教育事业发展的同时也带来了诸多问题，其中教育事业人才培养机制、创新机制与产业发展之间的不平衡便是诸多问题中的一个典型。根据国家知识产权局公布的《2018年专利统计年报》来看，目前国内外专利申请均呈现递增趋势，但国外专利的申请者大多属于公司，而国内专利申请者则主要集中于高校，并且国内所申请的专利中能够投入到实际生产和使用的专利所占比例较小。这一现象，反映了我国教育事业的人才培养供给侧和产业需求侧在很多方面不能完全适应，各方面水平不一致[1]，因此推进教育事业同生产实践相结合，让教育事业的成果深入融合到生产实际中去，成为了目前教育事业发展的新方向，促进科研链、教育链和产业链的有机衔接和有效融合是国家教育发展的重要方向，深入贯彻和落实科教融合，使得教育事业成果得到充分应用成为了目前高校教育的主要任务，各高校也应该尽快推进科教融合，加快科教融合的步伐[2]。

我国疆域辽阔，国土面积较大，同时人口也众多，尤其是随着近年来城市化步伐加快，诸多城市出现了土地资源紧张，用地匮乏的现象，尤其是北京、深圳、上海和广州等发达地区，土地资源的匮乏致使土地价格昂贵。为充分利用现有的土地资源，尽可能地缓解城市用地压力，绝大部分城市地产开发商选择建造高层、超高层建筑，以使城市能够接纳更多的人口；与此同时，地下空间也被逐渐开发，地下商场、地下超市、地下车库和地铁等地下建筑物或构筑物也逐渐兴起。地下构筑物或建筑物兴起的同时，也带来了新的问题，其中最主要的问题之一就是基坑边坡的稳定性。基坑边坡稳定与否，关系着地下构筑物或建筑物的发展及地下空间的利用程度。

水文地质条件的复杂性，使得基坑边坡稳定性的评估及防治措施开展困难，这也成为了基坑边坡工程发展的制约因素。目前国内高校已经先后开设了基坑边坡工程课程，力图让学生掌握更多有关于基坑边坡工程的理论知识，为国家基坑边坡工程的发展贡献力量。而基坑边坡工程作为一门涵盖了理论计算与分析、基坑稳定性评价与评估和基坑施工与变形监测等多方面的工程类学科，囊括了基坑边坡工程从设计到施工，再到监测维护的全过程[3]，是土木工程专业、水利水电工程专业等诸多学科主要的一门课程，也是土木类硕士学习的重点科目。通过基坑边坡工程这一门课程，让学生能够熟练地掌握基坑边坡有关的理论知识，进而培养学生解决基坑边坡实际问题的能力，是目前高校的首要目标。

但由于技术条件、设备受限等原因，高校教师在基坑边坡工程课程的实际教学过程中主要以书本上的知识体系为主，并且缺乏实践课程的安排，使得基坑边坡工程这一课程与现场实践存在较重的脱节，学生没有亲身参与到现场实践中，无法发现施工现场所存在的问题，因此也没有办法提出创新性的想法，缺乏创新意识。因此，如何让基坑边坡工程理论与现场实际更好地结合，如何构建基坑边坡工程课程教学与现场实际工程之间的桥梁，成为了目前高校基坑边坡工程教学研究的重点。

一  建立基坑边坡工程科教产融合机制

（一）  建立科教产融合平台

目前大部分课程教育模式采用的是以理论教育为主的教育模式，这种单一的教学模式容易导致学生缺乏创新能力、动手实践能力和应变能力，因此进行教学模式改革迫在眉睫。打破传统“课堂为主，实验为辅，课后作业为补充”的课堂教学模式，贯彻国家政策方针，多方合作搭建以教学为中心，科研和生产为辅（即课堂教学为主，科研实验和生产实践为辅）的科教产融合平台（图1），实现科研、教学和企业三方良性互动，打造教学为科研和企业输送人才，科研和企业反作用于教学的模式，同时利用信息技术建立线上拓展平台，加强专业知识和实际案例的分享和学习，致力于培养有创新能力的全面型人才。

中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院（以下简称“我院”）基坑边坡工程教师团队建立了“科研实验室+课堂教学+企业合作基地+线上拓展平台”多方合作的科教产融合教学模式。除去课堂授课，教师可以利用线上拓展平台分享基坑边坡工程的前沿理论、技术和发展趋势等相关内容，让学习不再局限于课堂，拓宽学习场所，提高研究生理论知识储备。课后，研究生可以利用线上拓展平台了解和学习一些特别的案例，汲取相关经验。同时在线上拓展平台开辟交流讨论区，为研究生提供交流探讨问题的场所，支持研究生对遇到的问题进行分享、讨论，集思广益。此外，将基坑边坡工程教学与科研实验室、企业基地等结合起来，形成多方合作的教学体系。利用科研实验室进行基坑边坡相关实验，让学生亲身参与到实验的整个过程中，如在实验室进行深基坑土钉墙相似模型实验，研究土钉墙的工作特性，同时教师带领学生到企业基地开展实训，将所学知识应用到实际工程当中，做到学以致用。

（二）  融合科教产内容，拓展学习维度

深入开展教学研究，根据基坑边坡工程的课程内容，选取相关的科研成果和工程实践，进行教学资源更新，完善基坑边坡工程课件，形成科教产相融合的新课件。持续更新和完善课程教学资源，保证课程内容与时俱进，紧跟科研发展前沿，引入先进的知识和技术，既能够让学生在学习的过程中接触到前沿的技术，又能够与时俱进地开展课堂教学，完善学生知识体系。

积极拓宽教学维度，实施多维度的基坑边坡工程课程教学（图2）。将课堂知识学习与实验研究学习、工程实践学习相结合，鼓励学生进行自主学习，线上、线下两种方式结合，开展教学活动，做到教学不局限于课堂、走出课堂，形成多维度的基坑边坡工程学习体系。此外，在教学过程中强化研究生实践环节，要求学生参加科研项目和工程设计施工，利用所学基坑边坡工程知识进行设计和实践。安排学生到施工场地进行实地实习，让学生能够更加清晰直接地接触基坑边坡工程的施工技术和围护技术，并撰写实习报告，或者以授课教师进行的基坑边坡项目为背景，让学生自主设计施工方案，在动手实践的过程中加深对知识的理解，在这个过程中培养研究生的实践设计能力和创新思维。

在讲授基坑边坡工程的过程中，我院教师结合课题组项目——北京凯莱大酒店深基坑工程，结合该项目对基坑边坡工程的理论计算、分析方法和围护技术等内容进行讲解。课程结束后，安排学生到施工地进行实习、参与施工和开展校内实验，设计施工方案，形成了“课堂学习+实验研究学习+工程实践学习”的多维度的学习体系。这种学习模式使学生能够更好地理解并掌握专业核心知识，同时也培养了研究生的科研创新能力和动手实践能力。

（三）  建立科教产融合教学团队

优质的师资力量是保证教学质量和提升学生学术水平的关键点，在高校进行教学的过程中，如何建设高质量的教学梯队是关键点，依托学院的教学项目，联合科研实验室、学院和企业进行教师人才建设与培养，组建高素质、高质量的基坑边坡工程教学团队[4-5]。打造多维度、多层次的基坑边坡工程教师团队（图3）。

我院基坑边坡工程教师团队包含来自不同背景的教师——高校专业教师、实验室教师、科研学者、企业高级工程师（以下简称“企业高工”）及博士研究生（以下简称“博士生”），有针对性培养研究生。我院坚持引入高质量、高水平基坑边坡工程教学人才；聘请行业专家学者和企业高工兼职，对新加入的教师进行培训，同时为学生和教师开展知识讲座和交流会等活动[6]。我院教师结合手中的科研项目研究对基坑边坡工程专业知识进行课堂教授，对研究生的专业知识进行指导；实验室教师指导学生开展科研活动，指导研究生进行科研实验，同时安排博士生采取“一对一”或“一对多”的模式，对研究生进行科研指导，这种做法既能够让研究生参与到博士生的科研项目中，提前接触科研项目和科研实验，提高研究生的参与度，也能够解决博士生实验人手不足的困境，还能够检验研究生的学习效果，培养其动手实践能力和科研创新能力。邀请基坑边坡科研学者和企业高工来校举行讲座，分享其在科研和施工过程中的经验，对研究生在进行基坑边坡实验和实际施工过程中遇到的困难和存在的问题进行探讨，并给出相关建议。同时，研究生在开展实训时，企业高工对研究生的生产实践进行一对一指导，形成了科教产三方融合的基坑边坡工程教学团队。

（四）  研究新型课程教学方法及考核模式

1  创新基坑边坡工程课程教学方法

21世纪是信息技术的时代，各种新兴技术层出不穷，传统单一的教学手段和教学方法已经不能满足目前所需的教学效果，传统单一的教学技术已经难以吸引现在的学生，因此必须及时更新教学手段和教学方法，改善课堂氛围，激发学生的学习兴趣。

基坑边坡工程的课堂教学方法也必须紧跟时代步伐，改变传统单一的PPT教学模式，引入新兴教学手段和教学方法。充分利用多媒体技术、专业微视频和实践基地现场教学等手段开展教学，将课堂与科研和生产结合起来开展教学，实现教学手段和教学内容多元化，将理论知识更加直观地展示给学生，保证理论知识与实际科研和工程紧密联系，不脱离实际，培养社会所需人才。如利用微视频对基坑边坡工程的整个施工过程进行展示，让学生能够更加直观地理解整个过程；制作动画来对基坑边坡的受力和失稳过程进行讲解；等等。而且，新兴的教学方法符合当下学生的学习习惯，能够让学生集中注意力，改善课堂氛围，让理论知识变得简单易懂，从而提高学生的学习兴趣，激发学生的学习欲望，培养出有创新思维和实践能力的研究生。

2  创新基坑边坡工程考核模式

随着社会的快速发展，对于人才的培养要求也越来越趋向于全面化，简单地培养理论知识丰富的学生已经不能满足社会的需求，因此继续采用传统单一的考核模式已经不能有效地检验出研究生学习效果，必须改变传统的考核手段，紧跟时代要求，更新考核方法。