隧道工程課程教學(xué)改革思路
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1.“隧道工程”課程特點
(1)“隧道工程”課程內(nèi)容繁雜而又有較強的獨立性。該課程涵蓋的知識面廣泛,要想學(xué)好隧道工程,不但要掌握巖石力學(xué)、土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計理論等方面的專業(yè)知識,而且必須理解隧道自身的理論體系和具體的施工工藝。如隧道新奧法的施工理念、原則和實施流程等。
(2)“隧道工程”課程與工程實踐密不可分。在實際設(shè)計與施工中,必須遵循行業(yè)內(nèi)的各種規(guī)范和規(guī)程。在課堂教學(xué)中,也必須將這些規(guī)范、規(guī)程中的核心內(nèi)容貫穿于教學(xué)過程中。因此,該課程與國家制定的行業(yè)規(guī)范、規(guī)程緊密聯(lián)系。不同行業(yè)的地下工程由于其面臨的工程地質(zhì)條件和研究對象不同,導(dǎo)致其設(shè)計理論和施工方法差別很大。在本課程的教學(xué)過程中,要堅持以各種行業(yè)規(guī)范為指導(dǎo)方向。同時由于行業(yè)規(guī)范眾多,如同是隧道設(shè)計,高速公路隧道設(shè)計依據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTGD70-2004),鐵路隧道設(shè)計則依據(jù)《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》(TB10003-2005),城市交通隧道設(shè)計則依據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB50157-2003),相應(yīng)的施工規(guī)范有公路隧道施工技術(shù)規(guī)范、鐵路隧道施工規(guī)范、軌道交通工程施工規(guī)范等。因此,該課程在學(xué)習(xí)過程中要以工程規(guī)范為指導(dǎo)方向,掌握隧道設(shè)計與施工方面的基本概念、基本原理,又要重視對工程實踐經(jīng)驗的積累,授課時不能過度依賴于規(guī)范。所以,在教學(xué)過程中要以基本理論、基本概念以及基本的設(shè)計計算方法作為基石,通過接觸工程實例,逐漸掌握乃至以理解工程規(guī)范的內(nèi)容和內(nèi)涵。
(3)“隧道工程”是一門工程實踐學(xué)科,是從工程中逐漸發(fā)展而來。隧道是一種埋置于地層中的工程建筑物,它是由圍巖緊緊包裹的,圍巖對隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用,又是主要承載結(jié)構(gòu)之一。圍巖與隧道結(jié)構(gòu)存在相互作用,且由于隧道施工過程中遇到的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變,現(xiàn)有的理論體系還不能較好地解釋實際工程問題,當(dāng)前隧道工程中的許多施工新方法、新技術(shù)等不斷誕生,但這些都需要從理論上提升對其認(rèn)識水平。因此,“隧道工程”這門課是一門理論和實踐緊密結(jié)合的課程,在授課過程中,只有將書本上的理論知識和工程實踐緊密結(jié)合,方能取得良好的教學(xué)效果。
2.“隧道工程”課程存在的問題
(1)教學(xué)課時減少與教學(xué)內(nèi)容增多的矛盾。隨著隧道工程學(xué)科的發(fā)展,許多新理論、新方法、新工藝不斷涌現(xiàn),隧道工程課程內(nèi)容越來越多,而隨著高校教育改革的實施,各課程課時精簡勢在必行,“隧道工程”課時壓縮幅度較大,要滿足該課程的基本教學(xué)內(nèi)容要求非常緊張,滿堂灌現(xiàn)象普遍,學(xué)生對該課程內(nèi)容的掌握和應(yīng)用難度較大。
(2)課程教學(xué)內(nèi)容的更新與學(xué)科發(fā)展相比明顯滯后。現(xiàn)在隧道工程方面的教材或著作很多,但可作為參考的卻為數(shù)不多,很多教材或著作知識更新過慢、大同小異。各種教材闡述的重點存在差異,缺乏規(guī)范的編寫機制,所涵蓋的內(nèi)容也不夠完善,尤其隧道的最新施工技術(shù)、施工工藝及支護設(shè)計理論未能及時更新,大多是泛泛而談,介紹最新研究成果的內(nèi)容不多。很多目前應(yīng)用廣泛的新技術(shù)在隧道工程教材中并未加入,如光纖監(jiān)測技術(shù)已在隧道工程監(jiān)控量測中得到較好應(yīng)用,但在現(xiàn)有的教材中卻較少提及。
(3)教學(xué)模式比較單一,學(xué)生學(xué)習(xí)積極性差。教學(xué)方法或教學(xué)模式應(yīng)緊扣教學(xué)大綱,針對不同章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容,選取合理有效的教學(xué)手段,只有這樣才能提高本門課的教學(xué)質(zhì)量?，F(xiàn)在高校中采用的仍然是傳統(tǒng)的注入式教學(xué)模式,啟發(fā)式、討論式模式較少,學(xué)生大多被動接受課程內(nèi)容,缺乏積極性和主動性知識,加上課外作業(yè)過多、負(fù)擔(dān)過重,教學(xué)效率很難得到進一步提高,這在一定程度上也影響到高校本科生的專業(yè)能力培養(yǎng)。
(4)課堂教學(xué)與工程實踐脫節(jié)嚴(yán)重?！八淼拦こ獭?顧名思義只有與工程緊密聯(lián)系才能講好這門課,這就要求授課教師必須做到理論與實踐相結(jié)合。但由于隧道現(xiàn)場施工時,經(jīng)常會使用炸藥、雷管和一些大型的機械設(shè)備,且施工作業(yè)面狹窄、洞內(nèi)環(huán)境差,學(xué)生的現(xiàn)場安全難以得到保證,很多施工單位也不愿意接受學(xué)生去實習(xí)或參觀。因此,學(xué)生只能靠想象,不能對隧道整個施工過程有深刻的理解,難以形成系統(tǒng)的、全面的知識體系。
二、隧道工程案例教改思路
(1)文獻檢索。利用互聯(lián)網(wǎng)搜索,查閱國內(nèi)外隧道工程相關(guān)研究及教改最新文獻,學(xué)習(xí)前人的教改思路與經(jīng)驗,了解隧道工程課程教學(xué)改革現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,對具有代表性、典型性的工程案例進行收集、整理,然后根據(jù)授課內(nèi)容中的知識點進行類型劃分。
(2)現(xiàn)場調(diào)研。針對當(dāng)前隧道工程各種重大災(zāi)害,如塌方、失穩(wěn)、沖擊地壓、突水突泥等,進行野外調(diào)研,獲取第一手現(xiàn)場資料。通過平時帶領(lǐng)學(xué)生實習(xí)或參與課題組科研項目的過程中,搜集不同領(lǐng)域的隧道工程案例,如大型水利工程、長大交通隧道工程、深部煤礦工程的文字、圖紙、現(xiàn)場照片和錄像等相關(guān)資料,并運用隧道工程的相關(guān)理論對具體工程及災(zāi)害進行深入剖析。
(3)課前案例教學(xué)準(zhǔn)備。對案例進行合理的篩選與設(shè)計,首先要將教學(xué)內(nèi)容融入案例之中,將多媒體教學(xué)與案例教學(xué)相融合;其次根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生特點,選取和設(shè)計有針對性的案例,突出關(guān)鍵知識點,擬將工程案例分為課堂引導(dǎo)類、課堂討論類、課外思考類三類進行分別設(shè)計;最后通過對案例進行深入剖析,設(shè)置案例思考題,并提出一系列解決方案或思路。
(4)課內(nèi)案例教學(xué)的組織與實施。設(shè)計合理的教學(xué)過程,通過案例引入、案例分析和討論、概括總結(jié)、布置作業(yè)四個環(huán)節(jié),調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性,實現(xiàn)工程案例教學(xué)的目標(biāo),讓學(xué)生能夠通過課堂學(xué)習(xí),實現(xiàn)舉一反三,觸類旁通的效果。
(5)課后案例教學(xué)的改進與完善。一方面虛心向教學(xué)經(jīng)驗豐富的教師請教、咨詢;另一方面積極與學(xué)生溝通、交流,探討工程案例教學(xué)效果,認(rèn)真思考總結(jié)各教學(xué)環(huán)節(jié),找出存在的不足,對案例中所涉及的問題進行必要的補充,從案例的設(shè)計和實施方案上不斷完善。
(6)典型工程案例庫的開發(fā)與網(wǎng)上實現(xiàn)。構(gòu)建隧道工程案例專題庫,并基于Web技術(shù)實現(xiàn)案例資源信息的整合與共享,建立基于網(wǎng)絡(luò)的隧道工程案例教學(xué)資源平臺。將課堂討論及分析案例在網(wǎng)上予以更新,便于學(xué)生對所學(xué)知識進行課下復(fù)習(xí)和及時鞏固,通過網(wǎng)絡(luò)的交互功能,增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量。
三、小結(jié)
綜上所述,筆者結(jié)合在中國礦業(yè)大學(xué)多次為本科生講授“隧道工程”課程的實踐經(jīng)驗,提出了課堂教學(xué)中存在的問題,探索了基于工程案例庫的教學(xué)方法,并提出了具體實施思路。案例教學(xué)方法不側(cè)重傳授具體的理論知識,而是注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)、分析和解決問題的思路、方法和能力,把“隧道工程”課堂教學(xué)內(nèi)容的講解融于工程背景之中,從而發(fā)生教學(xué)遷移。從教學(xué)實踐看,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性大大提高,課堂教學(xué)取得了良好效果。
作者：王迎超 靖洪文 耿凡 單位：中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院 中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院
