地下工程监测技术支架式教学的支架搭建

—以地铁区间盾构隧道工程地表沉降监测为例

张自光   

（安徽建筑大学 安徽 合肥 230601）

   摘要：支架搭建是支架式教学中最为关键的一步。论文在对支架式教学基本原理深入剖析的基础上，依托“地下工程监测技术”课程教学实例，采用范例讲解、问题分析、视频播放、图表讲解等支架形式，完成了支架式课堂教学激发学习兴趣、营造学习情境、促进学习迁移三个方面的支架搭建工作，并绘制了教学支架搭建图。为深入研究支架式学习提供了样本范例支持。

关键词：支架式教学、最近发展区、支架搭建、监测技术

 Support construction for underground engineering monitoring technology support teaching

A Case Study on Surface Settlement Monitoring of Shield Tunnel in Subway Section

 Zhang Ziguang

 Abstract: scaffold construction is the most important step in scaffold teaching. On the basis of deeply analyzing the basic principles of scaffolding teaching and relying on the teaching examples of "underground engineering monitoring technology" course, this paper adopts the scaffold forms of example explanation, problem analysis, video play, chart explanation and so on, and completes the scaffold construction work of three aspects: stimulating learning interest, creating learning situation and promoting learning transfer, and draws the drawing of teaching scaffold construction. provides sample paradigm support for in-depth study of scaffold learning.

随着教学理论的不断发展，强调以学生为中心，利用情境、协作、会话等学习环境要素，充分发挥学生的积极性、主动性和独立探索精神，达到使学生有效地实现对所学知识意义构建的目的的支架式教学日益受到众多研究者的青睐^[1-7]。

支架（Scaffold）又称脚手架，原是建筑行业的术语，指建造楼房时施予的暂时性支持，楼房建好后即予以拆除。Wood，Bruner等人^[8]最先采用了这个术语用来描述同行或有成就的人在另外一个人的学习过程中所施予的有效支持。Pressly等人将“支架”定义为根据学生的需要为他们提供帮助，并在他们能力增长时撤去帮助。张丽萍^[9]对学习支架搭设时机进行了系统的阐述。杜军^[10]对脚手架搭建应注意的事项进行了说明。闫寒冰^[11]对学习支架的作用、搭设原则及支架形式进行了阐述。

“地下工程监测技术”是城市地下空间工程专业一门重要的专业课，具有实践性强、针对性强、综合性强的鲜明特征。本文依托地下工程监测技术教学实例，采用范例讲解、问题分析、视频播放、图表讲解等支架形式，完成了支架式课堂教学激发学习兴趣、营造学习情境、促进学习迁移三个方面的支架搭建工作，并绘制了教学支架搭建图。为深入研究支架式学习提供了样本范例支持。

一、支架式教学基本理论

支架式教学是指教师根据学生的既有知识水平，为帮助学生理解和掌握新知识提供一种围绕关键概念而展开的框架结构体系，然后围绕该体系不断提供相应的线索和提示，一步一步搭建学生的学习支架，引导学生沿着学习支架一步一步向上攀登；学生通过对规则和假设的不断创造，积极主动地建构富有意义的理解，不断提高知识迁移的能力，逐步成为一名独立的学习者。

支架式教学的理论基础主要来自于前苏联著名心理学家Vygotsky提出的“最邻近发展区”理论。最邻近发展区指学生可以独立解决问题时的实际发展水平和在教师指导下才能够解决问题时的潜在发展水平之间的距离。最邻近发展区存在于学生的认识水平处于已知与未知、能够胜任与不能胜任之间，是学生需要学习支架的帮助才能够得以完成的区域。学习支架的作用在于帮助学生顺利穿越最邻近发展区。通过支架的帮助，管理学习的任务逐渐由教师逐步转移给学生本人，完成学习过程的内化，当学生有能力顺利穿越最邻近发展区时，支架撤离。支架式教学支架的作用如图1所示。

图1 支架式教学支架作用示意图

二、地下工程监测技术支架式教学的支架搭建

（一） 地下工程监测技术课程特征

“地下工程监测技术”是城市地下空间工程专业一门重要的专业课，主要讲授明挖法、盖挖法、盾构法及矿山法城市地下工程支护结构、周边环境及周围岩土体监测项目的关键概念、基本程序及相关行业规范等。课程教学目标是培养学生的具有严谨的科学思维和实践能力，使学生初步具备从事地下工程监测的从业能力。该课程具有实践性强、针对性强、综合性强的鲜明特征。

（二） 激发学生学习兴趣的支架搭建

大学生尤其是工科学生一般具有较强的好奇心和逻辑思维能力，具备一般认识论、方法论等基本的认识结构和知识储备。地铁区间盾构隧道地表沉降监测课程课堂教学首先从“是什么—为什么—怎么做——边界条件”等学生易于理解和接受的一般认识论入手，通过3～5min的教学视频播放并结合工程具体案例解析，作为一步步激发学习学习兴趣的支架，逐步完成对地表沉降监测等定义、目的、方法、频率和周期、控制值及管控措施等逻辑关系相关学习内容进行讲授，如图2所示。

图2 激发学习兴趣教学支架

（三） 营造学生学习情境的支架搭建

借助多媒体、网络等手段，积极营造生动形象、过程直观的课堂学习情境，有利于充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性，启迪学习思维，开发学习智力。在课堂教学过程中，根据讲述内容将学习积极引入特定的学习问题情境，是提高教学效果的重要途经。

地铁区间盾构法隧道工程地表沉降监测课堂教学主要内容的讲授，以地表沉降监测程序中的逻辑关系为基础，结合地铁区间暗挖隧道地表沉降监测具体案例，采用视频播放、图片讲解、表格解析等手段，一步一步搭建营造学生学习情境的支架，逐步完成对地铁区间暗挖地表沉降监测中关键概念的充实和具体化，如地铁区间盾构法隧道工程地表沉降监测频率含义的讲授，如图3、表1所示。学习情境的营造，以地表沉降监测程序中的逻辑关系作为学生新的实际发展水平，结合地铁区间暗挖隧道地表沉降监测具体案例，采用视频播放、图片讲解、表格解析等手段，对地铁区间暗挖地表沉降监测中的关键概念进行充实和具体化，如图3所示。

图3 创设学习情境教学支架

现以地铁区间盾构法隧道工程地表沉降监测频率相关内容的讲授为例进行说明。首先通过视频播放使学生对盾构隧道掘进有直观形象的认识（见图4），然后结合图片对盾构隧道工程地表沉降监测点与开挖面之间的相对位置几何管线进行解析（见图5），最后结合表格所对监测频率进行详细讲授（见表1）。

图4 教学视频

图5 教学图片

表1 地铁区间盾构法隧道工程地表沉降监测频率^[12]

注：D 为盾构法隧道开挖直径（m），L 为开挖面至监测点或监测断面的水平距离（m）。

（四） 促进学生学习迁移的支架搭建

地下工程监测技术各监测项目具有大致相同的内在逻辑关系进行，基本都是围绕“监测定义—监测目的—监测方法—监测频率—监测控制指标”这一线索展开，尤其是地表沉降与建筑物沉降、管线沉降、桩（墙）顶沉降等都是竖向位移监测，其监测仪器和监测方法大致相同，区别仅在于监测频率及相应的控制值。因而特别适合地表沉降与建筑物沉降等其他竖向监测项目进行对比分析，培养学生的学习迁移能力，一步一步引导学生进行独立学习、独立探索（如图6所示）。

图6 促进学习迁移教学支架

参考文献：

[1] 高艳.谈建构主义学习理论指导下的支架式教学——以化学教学为例[J].中国成人教育,2013(18):162-164.

[2] 陈继贞,李波.“支架式”教学在生物学教学中的应用[J].中国成人教育,2010(03):150-151.

[3] 祁光颖.现代教育技术下的大学英语支架式教学探索[J].中国成人教育,2009(10):130-131.

[4] 雷钢.支架式教学在计算机网络实验教学中的应用[J].中国成人教育,2007(09):165-166.

[5] 吴继卫,顾相伶,崔淑芹,王景和,董平轩,吕超.以学生为中心的支架式教学在微生物学课程中的实践与思考[J].微生物学通报:1-8[2020-02-28].https://doi.org/10.13344/j.microbiol.china.190847；

[6] 王彩云,刘加明.基于支架式教学的案例研究——以“太阳视运动图的判读”为例[J].地理教学,2019(24):55-58.

[7] 裘奕嘉,曹梅娟.支架式教学在护理教学中的应用现状[J].护理研究,2018,32(24):3831-3833.

[8] Wood, D, Bruner, J. S, Ross, G. Role of tutoring in problem solving [J]. Journal of Child Psychology and Psychiatry and Allied Disciplines. 1976，(17), 89-100.

[9] 张丽萍.支架式教学模式在应用型学校教学中的应用[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2013,26(12):106-108.

[10] 杜军.“支架式”教学应重视“脚手架”的搭建[J].教育理论与实践,2005(14):51-53.

[11] 闫寒冰.信息化教学的学习支架研究[J].中国电化教育,2003(11):18-21.

[12] 城市轨道交通工程监测技术规范（GB50911—2013）[J].北京：中国建筑工业出版社，2013.

［作者简介］ 张自光（1980-），男，安徽蒙城人，安徽建筑大学土木工程学院，工学博士，讲师，研究方向：城市地下空间开发的教学和科研工作。