隧道工程教學(xué)體系改革方法探索

鮑先凱+張春梅+王英浩+劉欣宇+崔廣芹

[摘 要]要對隧道工程教學(xué)體系進行改革，應(yīng)該針對隧道工程課程的特點和教學(xué)中存在的一些問題，在總結(jié)以往教學(xué)和實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對教學(xué)方法、考核方法、理論與實踐的關(guān)系及教學(xué)與科研的關(guān)系等制訂改革方案并付之于教學(xué)實踐中。事實證明，這些改革方法對提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量方法可行并具有積極的現(xiàn)實意義。

[關(guān)鍵詞]隧道工程;教學(xué)改革;教學(xué)方法;教學(xué)目標

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）11-0095-03

伴隨著新一輪高速鐵路的建設(shè)以及城市地鐵的大規(guī)模發(fā)展，我國已成為世界隧道大國，已運營鐵路隧道總長度已達世界之最。在這種情況下，出現(xiàn)了越來越多地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道及地下工程，這必然需要有大量理論基礎(chǔ)扎實、實踐經(jīng)驗豐富的專業(yè)技術(shù)人員。[1]在此背景下，內(nèi)蒙古科技大學(xué)土木工程專業(yè)下開設(shè)了巖土與地下工程專業(yè)方向，其中隧道工程課程是巖土與地下方向的專業(yè)必修課程。隧道工程是一門綜合性、實踐性極強的專業(yè)技術(shù)課，對培養(yǎng)土木工程技術(shù)人才具有至關(guān)重要的意義，而傳統(tǒng)的教學(xué)方法與手段由于諸多原因的限制已經(jīng)不能滿足現(xiàn)行工程實踐的需要。所以，如何調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性，如何提高教學(xué)質(zhì)量，是目前教學(xué)面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。

一、課程特色與改革的必要性

（一）課程特色

隧道工程是一門涉及工程地質(zhì)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)、高等數(shù)學(xué)和巖石力學(xué)等知識的課程，課程涉及學(xué)科領(lǐng)域多，內(nèi)容廣泛，交叉性強，也是一門將理論與實踐高度結(jié)合的課程。該課程要系統(tǒng)講授隧道工程的勘察、設(shè)計、施工與運營管理等方面的理論、方法與相關(guān)知識。如在采用荷載-結(jié)構(gòu)法進行隧道結(jié)構(gòu)計算時，就會涉及結(jié)構(gòu)力學(xué)、巖土力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)等學(xué)科的知識。所以說隧道工程所包含的內(nèi)容龐雜，結(jié)構(gòu)體系松散、涉及學(xué)科領(lǐng)域多，內(nèi)容廣泛。同時，隧道工程又是一門基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用緊密結(jié)合的專業(yè)課程，課程內(nèi)容較多，公式復(fù)雜難懂?；A(chǔ)理論涉及隧道勘察、圍巖分級、圍巖壓力及襯砌結(jié)構(gòu)計算等內(nèi)容，襯砌結(jié)構(gòu)是一種超靜定結(jié)構(gòu)[2]，在利用力法方程計算時公式較為復(fù)雜、難懂。另一方面，該課程又具有較強的實踐性。例如：隧道施工技術(shù)中有新奧法施工、傳統(tǒng)的礦山法施工、TBM機法等各種施工方法，這些方法實踐性強，需要學(xué)生到工地實習(xí)參觀后才能真正的理解和掌握，單憑上課的理論教學(xué)，學(xué)生理解困難，不易掌握。

（二）改革的必要性

結(jié)合我校多年的教學(xué)情況來看，隧道工程課程主要存在以下一些問題：

1.教學(xué)形式、方法落后，課堂氣氛沉悶

隧道工程傳統(tǒng)的教學(xué)手段只能依靠教科書、黑板、圖片及流程圖等形式，采用的教學(xué)手段就是教師黑板演示加口述表達。單純依靠教師的講解，學(xué)生理解依賴于自己的想象，有時候理解起來很困難，還會產(chǎn)生誤解。[3]這就導(dǎo)致了學(xué)生總覺得上課枯燥、索然無味，經(jīng)常出現(xiàn)課堂氣氛沉悶、無聊，學(xué)生上課玩手機、睡覺等情況，這直接導(dǎo)致了上課效果不佳的結(jié)果。

2.實踐與理論存在脫節(jié)的現(xiàn)象

隧道工程是一門理論和工程應(yīng)用結(jié)合非常緊密的課程，因此學(xué)生要做到理論學(xué)習(xí)和工程實踐緊密結(jié)合[4]，如在講授隧道的各種明洞、洞門、襯砌形式、施工及監(jiān)測方法等知識時，由于缺少實踐的機會，光憑教師的課堂講授，學(xué)生有時就是搞不清楚各種明洞、洞門的形式，更弄不清楚各種明洞、洞門的適用條件。隧道施工工藝復(fù)雜、作業(yè)條件艱苦、作業(yè)面狹小、噪音大、粉塵多，所以施工單位為了安全，不愿意接收學(xué)生實習(xí)，這也使得學(xué)生不能全面了解工程的建設(shè)過程，也不能形成系統(tǒng)深刻的工程印象，造成學(xué)生不能將理論知識運用到工程實踐中，理論與實踐嚴重脫節(jié)。

3.教學(xué)與科研脫節(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，一些新的設(shè)計理念、新的施工技術(shù)不斷應(yīng)用在隧道工程的建設(shè)中，要想搞好教學(xué)工作，教師必須進行適當(dāng)?shù)目蒲谢顒樱私饪萍及l(fā)展的前沿動態(tài)，以保證知識結(jié)構(gòu)的更新和教材內(nèi)容的發(fā)展。教學(xué)與科研是對立統(tǒng)一，相互依賴、相輔相成，不可分割的。[5] [6]一個出色的教育工作者，也應(yīng)該是一個好的科研工作者。教學(xué)中的基礎(chǔ)理論知識是學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，科學(xué)研究是把理論知識應(yīng)用到工程實踐中，來解決工程中不斷出現(xiàn)的新問題和新挑戰(zhàn)。如果教學(xué)與科研不能有機結(jié)合，學(xué)生沒有接觸科學(xué)研究的機會，其將永遠不會獲得解決問題的能力，這也達不到人才培養(yǎng)的目標。

4.考核方式單一，不能培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能

考試是考查學(xué)生掌握知識的一種手段，能夠評定教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。然而，傳統(tǒng)的考試方法也存在著一些問題，隧道工程課對學(xué)生的考核長期以來都是以閉卷考試為主，有的學(xué)生記憶力較好，考前搞突擊復(fù)習(xí)，但是對知識理解和掌握不是十分牢固。學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)專業(yè)知識的過程，也是其他技能如表達能力、分析問題、解決問題能力培養(yǎng)的過程。

二、教學(xué)改革與實踐的思考

為了改變目前這種狀況，培養(yǎng)出符合工程實際需要的人才，我們在教學(xué)體系的構(gòu)建、教學(xué)方法手段、考核方式等方面進行了改革。希望提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。

（一）多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合、互動教學(xué)

隧道工程是一門實踐性很強的專業(yè)課，既涉及基礎(chǔ)理論計，又涉及施工工藝等實踐性很強的專業(yè)知識。由于傳統(tǒng)板書形式單一、信息量小，學(xué)生不能直觀、生動的理解課程內(nèi)容，而先進的多媒體教學(xué)可以使授課內(nèi)容更加生動形象[7]，這不但激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也使得學(xué)生理解和掌握知識變得相對容易，提高了教學(xué)效率。但是兩種教學(xué)手段都具有各自的優(yōu)缺點，所以在教學(xué)的過程中，我校教師采用多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的措施，適合采用板書的內(nèi)容絕不使用多媒體。如在講解隧道襯砌受力計算部分時，由于公式推導(dǎo)多，所以采用板書的方式，一步一步推導(dǎo)，易于學(xué)生理解。在講解隧道洞門、明洞、洞身結(jié)構(gòu)、施工工藝等部分內(nèi)容時，采用多媒體課件和適當(dāng)?shù)匿浵裥问剑瑢W(xué)生在圖像、動畫、聲音相結(jié)合的教學(xué)中，很容易掌握和理解所學(xué)的知識，使學(xué)習(xí)變得輕松愉悅，有助于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同，兩種教學(xué)手段可有機結(jié)合，取長補短，這能提高教學(xué)效率和質(zhì)量，起到事半功倍的效果。

學(xué)生是教學(xué)活動的主體，所以在教學(xué)活動中我們要積極引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。這是我們教學(xué)工作的重要理念。在這個理念的指導(dǎo)下，經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，我們逐步形成了一套討論式、互動式的教學(xué)方法。在課堂上提出問題，給學(xué)生留出思考和討論的時間，這種方式有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲望，培養(yǎng)了學(xué)生的聯(lián)想能力和發(fā)散思維，提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。[8]如在將要講到隧道結(jié)構(gòu)計算這一部分內(nèi)容時，筆者就要求學(xué)生課下先預(yù)習(xí)這部分內(nèi)容以及結(jié)構(gòu)力學(xué)中有關(guān)力法方程方面的知識，在下一次上課時找學(xué)生說出結(jié)構(gòu)計算的思路以及具體的求解過程。學(xué)生有的在紙上畫，有的在討論，課堂氣氛非?；钴S，然后筆者稍加講解與引導(dǎo)，學(xué)生就弄懂了這部分內(nèi)容，教學(xué)效果非常好。所以在課堂上應(yīng)該多與學(xué)生互動，多鼓勵學(xué)生回答問題，這樣也有利于學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（二）加強理論教學(xué)與工程實踐的結(jié)合，讓學(xué)生走進施工現(xiàn)場

在教學(xué)的過程中加強案例分析教學(xué)，針對工程實例組織學(xué)生分組討論，上網(wǎng)查找。[9]大家在課堂上各抒己見，在討論中弄清楚了原來不懂的知識，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且更不容易忘記，最重要的是他們對知識有了更清晰的認識和對自己更加充滿了信心，增加了學(xué)生對即將從事行業(yè)的了解。

為進一步加強學(xué)生的實踐能力，學(xué)校利用暑假時間（2個月左右）安排學(xué)生到工地實習(xí)。在施工現(xiàn)場觀摩學(xué)習(xí)的過程中，教師不但要求學(xué)生要親身參與施工的整個過程，同時還要請工程技術(shù)人員給學(xué)生講解工程的設(shè)計、施工的詳細情況，保證每個學(xué)生都得到切實的指導(dǎo)。學(xué)生在現(xiàn)場可以觀看到鉆進炮眼、充填炸藥、形成斷面、架立鋼筋網(wǎng)片、錨桿的錨固、噴射混凝土、綁扎鋼筋、架立模板、灌注混凝土等施工過程。通過實習(xí)，學(xué)生加深了對基礎(chǔ)知識的理解和掌握，更了解了工程現(xiàn)場的整個施工工藝。

（二）教學(xué)與科研緊密結(jié)合

教師通過參加相關(guān)科研活動和科研項目，不但豐富了自己的專業(yè)知識，獲得最新、最先進的科學(xué)知識和實踐技能，而且更加加深了對本專業(yè)的理解和認識。隨著教師學(xué)術(shù)水平的提高，教師在教學(xué)過程中思路更加開闊，及時將國內(nèi)外隧道工程設(shè)計與施工的新技術(shù)、新成果充實到教學(xué)中，更新了教學(xué)內(nèi)容。同時也能使學(xué)生更加了解學(xué)科發(fā)展的趨勢，及時掌握當(dāng)前隧道工程建設(shè)中新技術(shù)和新的發(fā)展動態(tài)，拓寬了學(xué)生的知識面，培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生的科研意識和創(chuàng)新能力。[10]所以說教學(xué)與科研相互結(jié)合，科研成果支持教學(xué)改革，教學(xué)活動促進科研的發(fā)展，實現(xiàn)教學(xué)與科研互動，使教師與學(xué)生在教與學(xué)中共同提高知識水平和研究能力。

（四）改革考核方式，加強學(xué)生綜合技能的培養(yǎng)

過去，隧道工程課程的考試通常采用完全閉卷的形式，重點放在學(xué)生對力學(xué)、施工方法等知識的理解和掌握上，而考查學(xué)生解決實際工程問題能力的試題較少。近年來，隨著國家提出的素質(zhì)教育教學(xué)改革的深入，針對傳統(tǒng)考試方法不利于素質(zhì)教育的種種弊端，各高校在考試方面進行了大量的改革與探索。變應(yīng)試教育為素質(zhì)教育，注重考核學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和解決實際問題能力，鼓勵學(xué)生通過多種渠道獲得知識，這對改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和思維方式具有舉足輕重的作用。在考核方式上，改變了過去卷面分數(shù)占100%的考核方法，注重平時考核，包括平時出勤率、課堂分組討論表現(xiàn)和小論文、作業(yè)完成情況等（占總成績的20%），雖然比重不大，但能起到督促學(xué)生的作用;平時給學(xué)生布置大作業(yè)或教學(xué)論文（占總成績的30%），這有利于鼓勵學(xué)生上網(wǎng)查資料或通過工程實踐經(jīng)驗解決問題增加實踐環(huán)節(jié)的考核;另外就是閉卷考核（占總成績的50%）。這種多種考核方式的組合，促進了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解、培養(yǎng)了學(xué)生綜合應(yīng)用能力和解決問題的能力，達到了教學(xué)的目的。

三、結(jié)語

經(jīng)過幾年的教學(xué)改革實踐，我們在教學(xué)手段方法、教學(xué)內(nèi)容、考核方式、學(xué)生能力培養(yǎng)、教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效果的提高方面取得了一定的成績，學(xué)生對課程的滿意度達到95%以上。課程考試通過率也由原來的80%左右提高到了95%以上。這些教學(xué)改革的成果既是對我們教學(xué)工作的肯定，也將促使我們將改革不斷深入下去。但是，教學(xué)改革是一個動態(tài)的過程，隨著隧道工程技術(shù)的不斷發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容與課程體系應(yīng)該隨之不斷改革，教學(xué)方法與教學(xué)手段也應(yīng)及時調(diào)整。今后，在教學(xué)工作中還需要不斷地根據(jù)教學(xué)中出現(xiàn)的新問題、新情況，大膽地改革與探索，不斷總結(jié)與完善，全面提高教學(xué)質(zhì)量。只有這樣，才能為社會培養(yǎng)出大批具有較高綜合素質(zhì)的專業(yè)人才。

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[責(zé)任編輯：劉鳳華]