适应新时代要求的隧道工程课程教学改革探索

方  勇¹，杨  宇²，王士民¹，蒋雅君¹  

（1.西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 610031；2.成都航空职业技术学院 马克思主义学院，四川 成都 610100）

［摘  要］隧道工程是土木工程一级学科大类的一个重要分支，课程理论知识广而深，应用性及实践性较强，涉及交叉专业多且更新较快。在当前新时代指导思想的指引下，隧道工程专业创新型人才的培养需要打破传统教学模式，开创新的教学思路和教学方法。针对目前我国高等教育建设发展的新形势，结合新时代背景下的技术革新、隧道工程的课程特点、当下交通隧道领域的发展需求及笔者多年的教学与授课经验，对隧道工程教学方法及教学改革等方面进行探讨，提出了一系列推动隧道工程教学质量进一步改善的建议。

［关键词］隧道工程；教学模式；教学改革；人才培养

［基金项目］2020年度西南交通大学教改项目“依托轨道交通优势学科，探索学科交叉、跨界融合的研究生培养新模式”（YJG4-2020-Z001）。

［作者简介］方  勇（1981-），男，四川达州人，工学博士，西南交通大学土木工程学院教授，博士生导师，主要从事隧道工程研究；杨  宇（1979-），女，四川成都人，法学硕士，成都航空职业技术学院马克思主义学院讲师，主要从事思想政治理论课程研究；王士民（1978-），男，河北涿州人，工学博士，西南交通大学土木工程学院教授，博士生导师，主要从事隧道工程研究。

［中图分类号］G642.0 ［文献标识码］A  

在交通强国战略的引领下，我国基础设施建设又迎来了新的快速发展期，大量的公路、铁路及地铁等交通隧道工程建成并投入运营。随之而来的是对我国高等教育中隧道工程专业的教学方法与教学模式提出了新的要求。关于隧道工程课程教学方式的探索，国内众多高校学者做出了大量有益的尝试与分析^[1-5]。施成华^[6]总结了传统教学方法存在的弊端与不足，探讨了互动式教学方式的实施过程及策略。李晓龙等^[7]从提高“隧道工程”课程教学效果的角度出发，结合自身的教学经历，分析提出了提高隧道工程教学品质的方法和途径。王迎超等^[8]针对“隧道工程”课程讲授过程中存在的典型问题，给出了相应的改革思路和改进方案。徐前卫等^[9]从不同角度提出了提高教学质量与效果的教学模式和教学方法。孔海陵等^[10]以盐城工学院城市地下空间专业隧道工程课程为研究背景，总结了教学过程中存在的不足，提出了分模块的教学模式以及高校与企业合作教学的实践探索方向。本文以隧道工程的课程特点、现状与存在的问题为出发点，结合自身多年的教学经验及学科领悟，为推动隧道工程教学质量进一步改善提出一些更为适用的教学与教育改革建议。

一、隧道工程课程特点分析

笔者根据多年隧道工程科研及教学经验，将其特点总结如下：

第一，隧道工程课程涵盖理论知识广而深，涉及岩土（石）力学、工程地质学、建筑结构、建筑材料等多门专业基础课；学科综合性较强，既包含工程勘察、断面设计、隧道施工，又包含围岩、地质、爆破、材料、机械、智能、运营管理和维护等；课程知识点繁多，既有基本概念和理论，又有施工工艺和方法。学生需要将这些专业基础课融会贯通、综合应用，才能真正掌握隧道工程这门课程。

第二，隧道工程课程涉及到诸多行业规范、规程及标准。行业规范一直是本科生学习和掌握的难点，这些规范标准晦涩难懂，理解起来有较大的难度，如果授课教师没有较高的知识储备和传授能力，很难将这些规范标准内容与教科书上的内容有机的结合起来，也就难以达到满意的培养隧道工程人才的教学目标。

第三，隧道工程课程涉及多个应用领域，包括公路、铁路、地铁、水工、市政等，各种类型的隧道之间具有一定的独立性，需要用联系和系统的观点去总结归纳和学习分析。加上隧道工程多修建在地下或崇山峻岭中，其可视化程度严重不足，这给学生的学习和深入理解带来了诸多挑战，学生大多只是在抽象地被动接受知识与经验，缺乏直观地感受与认知。

第四，隧道工程课程教学与授课老师专业知识和工程经验的积累密不可分。隧道工程本身是一门工程实践性非常强的课程，这就要求授课老师熟悉大量的隧道工程实践，才可以做到理论与实际相结合，把课堂上的知识与实际工程中存在的特点与问题对应起来，增强隧道工程专业技术学生对本行业的认知能力，授课老师涉猎范围不仅有深度还要有广度，专业知识和工程经验要达到一定的积累水平，方能完成隧道工程的教学任务。。

第五，隧道工程施工方法和技术更新较快，而课程教材相关内容更新滞后。隧道工程本身是一门以施工为主体的学问，施工技术的更新尤为重要，这就要求授课老师与时俱进，积极获取最新的施工进展和施工动态，针对教材上没有的新技术、新方法、新工艺、新理念进行介绍与讲解。

二、隧道工程课程现状及问题分析

当下隧道工程课程现状及问题进行总结和分析，主要包括如下四个方面：

第一，隧道埋置在岩土体中，学生对隧道工程本身缺乏直观的认识和感受，对隧道工程方面的基础知识背景和概念难以理解。目前，很多隧道工程课程只是局限在课堂上，这很容易造成学生在隧道工程理论和实践学习中没有浓厚的兴趣、积极性不高，对隧道工程的理解浮于表面，一定程度上得靠自己的想象，理解不透彻，进而导致学习效果不理想。

第二，当前，隧道工程教学内容与现场实际情况结合较少，然而，伴随国内外隧道工程的大范围施工建设，施工技术、方法、工艺等也都在不断更新，而新技术必然会带动产生新的施工理念，如果没有到现场实习的机会是很难把握最新的施工动态，必然会与工程实际相脱节。因此，需要针对当前的课堂外的实践教学进行改革，从而实现隧道工程专业技术知识与工程实际产学研的真正融合和发展。

第三，部分教师授课的模式采用传统固化的“PPT+板书”机械式教学，授课内容局限于课本和PPT，对于实际工程案例的分析较少，课程本身枯燥乏味，不能激起学生学习的兴趣和积极性，在课堂教学中对学生的启发不够，学生能够参与其中的机会不多，课堂内失去了智慧和活力，这并不符合新工科建设理念，智能多样化和立体化的教学模式更是新时代教学方法值得采纳的改革方向，以期更好地激发学生内心对于隧道工程知识的渴望。

第四，传统授课方式的一个主要特点是教师讲、学生听与记，师生之间、学生与学生之间缺少互动交流，同样会造成教学相对枯燥乏味，学生靠死记硬背消化知识，并不能做到学与思并用，教学效果相对较差。许多学生过度依赖于网络教学资源，忽视了真实的学习课堂中教师与学生之间的互动，学生对于知识的理解和接受仍处于一种浅层的被动学习状态，缺乏主观能动性。这就需要教师充分利用当下新型教学理念和教学技术来为学生展现一门生动活泼、富有活力、与时俱进的隧道工程课程。

三、教学改革探索与实践

基于隧道工程课程的特点及当下隧道工程课程的现状及问题，结合新时代发展背景下的技术革新以及笔者教学经验，从课程设置、教学方式、信息化手段应用和思政教育等方面给出隧道工程教学改革探索与实践的建议：

（一）优化课程设置

隧道工程涉及内容较广，根据所属领域的不同，可以分为（高速）公路隧道、（高速）铁路隧道、地铁隧道、水工隧道等。尽管不同隧道在基础理论和设计、施工等环节具有一定的相似性，但不同领域的隧道工程之间存在明显的差异性。例如通风防灾等是公路隧道运营环节的关键问题，而开挖过程对地层的扰动则是盾构隧道的主要关注点，因此隧道工程的课程内容应该在共性理论知识的基础上针对不同特点的隧道进一步分解成不同的模块，如根据所述领域不同在隧道工程中设置铁路隧道工程、公路隧道工程、地铁隧道工程、水工隧道工程等不同模块，在不同模块中突出不同隧道的特点，这不仅能提高课程内容的条理化、便于学生理解，还有助于丰富学生的知识结构。

（二）改进教学方式

传统隧道工程主要采用填鸭式教学模式，侧重对知识的讲解和灌输，但是作为一门工程属性较强的课程，现有授课方法不利于学生全面、直观地掌握该课程的主要内容，也难以达到课程设置的目标，因此可以在教学环节引入案例式教学、实践式教学、研讨式教学等模式促进课程内容的具象化，提升教学效果。

1.案例式教学。

根据隧道的工程属性，在授课过程针对国内外典型的隧道工程案例进行深入剖析，通过分析典型隧道工程的特点、建设难点以及解决措施，揭示不同环节涉及到的基础理论知识，促进学生对隧道工程基础理论知识的掌握。此外，还可以邀请隧道工程领域的专家学者，特别是一线的工程技术专家举办学术讲座，结合具体工程项目给学生介绍当下隧道建设现状及最新的工程技术，这不仅有助于学生掌握隧道工程的专业知识，还能开拓学生视野，有利于未来职业规划。

2.实践式教学。

隧道工程的学科属性决定了该课程通过课堂授课与工程实践相结合才能更好地达到教学目标，因此在该课程的教学过程中可以根据课程内容安排，特别是在一些较为晦涩复杂的内容时可适时加入现场或实验室实践环节，促进学生对相关内容的理解和直观认识。例如在讲授盾构隧道时则可依托实验室向学生展示泥水平衡盾构隧道掘进模型试验，通过实验室再现盾构隧道掘进过程，让学生对所学的知识有更直观更深刻的理解。

3.研讨式教学。

教学过程中，可以根据课程总体安排，设置隧道施工方法、隧道施工灾害、隧道运营风险等研讨专题，让学生通过自主调研资料完成课堂讨论、调研报告、撰写论文等环节，帮助学生对相应的主题形成深入而系统的认识并达到融会贯通的目的。在这个过程中教师应发挥领路者的角色，明确任务目标并把控进度，特别是要对研讨的过程进行引导，并对研讨中的优点和不足进行点评分析。在研讨式教学中应遵循“教师启发”和“学生主体”的原则，即在研讨式教学中，教师应在适当的时机采取合理的方式起到启发和辅助的作用，而学生是学习的主体，在研讨过程中应积极思考并形成主动学习的习惯。

（三）融合信息化方法

近年来信息化技术得到了蓬勃发展，因此有条件的高校在隧道工程的教学中可以充分利用信息化手段，促进专业课程与信息技术的深度融合，例如采用采用虚拟现实技术（VR）进行3D可视化教学辅助教学，使学生在学校内即可身临其境般感受不同的隧道施工过程和步骤。此外对于隧道工程中较难理解的施工过程与力学分析，还可以通过展示数值仿真结果的方式，更加直观的让学生理解其中的力学问题。例如，在隧道开挖、支护和运营等阶段，隧道围岩应力状态是在不断调整变化的，该过程涉及弹性力学、岩土力学等诸多专业知识，传统的教学模式难以清楚的展示全过程，而岩土仿真软件可以清楚展示上述力学演化过程，有效弥补隧道力学相关知识难理解难消化难吸收的短板，达到增强教学效果的目的，进而实现教学质量的有效提升。

（四）融入思政教育

隧道工程的建设属于大工程建设范畴，在教学中，应注重培养学生的工程意识和工匠精神，为学生树立大工程观理念。将工程理论、工程意识和工匠精神有机结合起来，将思政教育观念贯穿整个隧道工程教学，形成大国工匠教育理念和教育体系。工匠精神的培养需要注重培养学生责任担当的工程精神、一丝不苟的工程意识、精益求精的工程观念。将工程意识和工匠精神的培养渗入到具体教学环节中，例如可以采用模拟工程教学法，让学生选择工程中各个重要角色进行扮演，并设置相应的工程技术问题和工程诚信问题，让学生通过体验工程案例，学会自主思考、理解工程，将工程实际植入课堂，提高对工程实际的认识，让学生真正体会到在工程实际中工匠精神的重要性。

四、结语

新时代发展要求背景下，隧道工程课程的教学改革与实践迫在眉睫，是当下隧道与地下工程专业课程教学中急需进行的探索。笔者结合多年在西南交通大学为本科生讲授隧道工程相关课程的教学经历，介绍了当前隧道工程课程的教学特点，分析了该课程教学的现状与存在的问题，基于当下新时代背景下科学技术的革新，从隧道工程课程设置、教学方式、信息化手段应用和思政教育等多个方面出发，针对性地提出了隧道工程教学模式和教学方法改革的探索方式与实践途径，为推动隧道工程教学质量进一步改善提出了一些更为适用的教学改革建议，进而适应新时代发展要求下对复合型人才能力和技能培养的需要。

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[9] 徐前卫,程盼盼,杨新安,等.隧道工程课程教学模式与教学方法探索与实践[J].教育教学论坛,2016(32):131-134.

[10] 孔海陵,王路珍,徐桂中,等.隧道工程课程理论及实践教学方式探索[J].教育教学论坛,2016(39):207-208.