隧道工程課程教學(xué)改革實(shí)踐探討

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摘要：文章以華東交通大學(xué)土木工程專業(yè)為例，結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)宗旨、培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)際需要，在江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究重點(diǎn)項(xiàng)目的支持下，展開隧道工程課程教學(xué)改革與實(shí)踐研究，通過(guò)工程實(shí)例分析、施工現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)、國(guó)內(nèi)外專家講座、建筑模型比賽等教學(xué)手段，在增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，有效提升學(xué)生的綜合實(shí)力。

關(guān)鍵詞：隧道工程；土木工程；課程改革

“隧道工程”是華東交通大學(xué)土木工程專業(yè)巖土及地下方向的一門專業(yè)課程，也是核心和代表性的必修課程之一，其課程教學(xué)目的和任務(wù)是使學(xué)生掌握隧道的基本概念與構(gòu)造、基本力學(xué)原理、施工作業(yè)方法、最新設(shè)計(jì)理念及行業(yè)規(guī)范等專業(yè)知識(shí)，并具備與隧道工程相關(guān)的技術(shù)和研究工作的能力，為從事各類隧道工程建設(shè)的設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)管理工作奠定基礎(chǔ)[1-3]。

一、“隧道工程”課程教學(xué)過(guò)程中存在的問題

“隧道工程”課程在本科教學(xué)中占有重要地位，其教學(xué)內(nèi)容涉及到隧道設(shè)計(jì)計(jì)算方法，包括線路及平縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)、襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、洞門設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性驗(yàn)算等鐵路、公路隧道設(shè)計(jì)與施工的理論、方法及相關(guān)知識(shí)[4-5]。課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，不僅要掌握大量的基礎(chǔ)理論知識(shí)，又包含相當(dāng)多的工程實(shí)踐性內(nèi)容，使得教師在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中存在許多問題，主要概括為以下幾個(gè)方面。首先，目前的教學(xué)方式主要采用板書并輔助以PPT的形式，而對(duì)于一些復(fù)雜的施工工藝流程，僅僅依靠一些簡(jiǎn)單的圖片和流程圖很難使學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行有效掌握，更談不上將知識(shí)熟練地運(yùn)用到工程實(shí)踐當(dāng)中。其次，隧道工程的課程特點(diǎn)是與實(shí)際聯(lián)系緊密，工程實(shí)踐性強(qiáng)，并且其中的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)看起來(lái)相互獨(dú)立，其實(shí)聯(lián)系緊密。因此，僅僅通過(guò)課堂講授的形式已經(jīng)不能滿足教學(xué)需要。最后，大學(xué)的教學(xué)內(nèi)容繁多，但畢竟課堂教學(xué)時(shí)間有限，隧道工程學(xué)時(shí)經(jīng)過(guò)多次調(diào)整，已經(jīng)從原有的40學(xué)時(shí)縮減至24學(xué)時(shí)，并且取消了原有課程設(shè)計(jì)的安排。因此，在教學(xué)過(guò)程中，會(huì)加快教學(xué)進(jìn)度，導(dǎo)致學(xué)生難以消化，難以掌握現(xiàn)代化隧道設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中亟待解決的問題，以及最新的技術(shù)、方案、科研進(jìn)展等。針對(duì)上述實(shí)際教學(xué)過(guò)程中存在的問題，迫切需要教師結(jié)合“隧道工程”這門專業(yè)課程的特點(diǎn)及培養(yǎng)要求，從教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐性教學(xué)方法等方面進(jìn)行探索與改革，引導(dǎo)學(xué)生在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上提高動(dòng)手能力，使其成為一名合格的專業(yè)型人才。

二、“隧道工程”課程教學(xué)改革與實(shí)踐方法

隧道圍巖壓力計(jì)算、支護(hù)設(shè)計(jì)理論等基礎(chǔ)性知識(shí)在“隧道工程”課程教學(xué)過(guò)程中非常重要，起到承上啟下的作用。因此，在教學(xué)計(jì)劃安排時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加學(xué)時(shí)。在此基礎(chǔ)上，華東交通大學(xué)土木工程專業(yè)根據(jù)“隧道工程”課程要求及特點(diǎn)，建立了一套完善且行之有效的實(shí)踐性教學(xué)體系，使學(xué)生能夠更加牢固地理解與掌握隧道工程的專業(yè)知識(shí)，了解隧道工程最前沿的技術(shù)、工藝和發(fā)展方向。

（一）課堂教學(xué)方式的改革，增加教學(xué)的生動(dòng)性

根據(jù)不同類型隧道，包括鐵路隧洞、公路隧洞、水工隧洞、礦山隧洞等的特點(diǎn)及典型工程實(shí)例，以Flash動(dòng)畫的形式建立多媒體課件，并輔以隧道超前支護(hù)、工程爆破、出渣作業(yè)等現(xiàn)場(chǎng)照片及視頻，在此基礎(chǔ)上，以課堂授課的形式針對(duì)具體工程實(shí)例進(jìn)行剖析與講解；組織學(xué)生針對(duì)假設(shè)的工程案例，如對(duì)富水破碎圍巖、高地溫、高地應(yīng)力等典型隧道施工過(guò)程中遇到的問題進(jìn)行分析與討論，提出施工建議，增加學(xué)生互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的同時(shí)，也可以培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生在“隧道工程”課程的課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中具備一定的分析和解決實(shí)際工程問題的能力。

（二）結(jié)合課程特點(diǎn)，加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)

充分利用教師手中的資源與科研課題，讓本科生參與到在建的隧道工程項(xiàng)目中去。例如，南昌地鐵項(xiàng)目、上饒至萬(wàn)年段高速公路隧洞段、黔張常鐵路張家界段等，從工程實(shí)踐的角度使學(xué)生對(duì)“隧道工程”這門課程的理解與認(rèn)識(shí)得到更進(jìn)一步的提升。另外，華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院目前已與中國(guó)中鐵股份有限公司、中車株洲電力機(jī)車有限公司、北京太格時(shí)代自動(dòng)化設(shè)備有限公司正式簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，充分利用上述資源，每年定期組織學(xué)生前往合作單位進(jìn)行實(shí)踐交流學(xué)習(xí)，在保證安全的基礎(chǔ)上，使學(xué)生理解與掌握隧道設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)的整個(gè)過(guò)程，并且每年至少會(huì)選送50名以上的學(xué)生去合作企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行“隧道工程”的畢業(yè)設(shè)計(jì)及課程設(shè)計(jì)工作，在校外完成實(shí)踐環(huán)節(jié)。

（三）增加學(xué)術(shù)交流，充分掌握學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)

定期舉行學(xué)術(shù)講座，邀請(qǐng)校內(nèi)相關(guān)專業(yè)的知名教授講授學(xué)習(xí)心得及研究體會(huì)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合華東交通大學(xué)“孔目湖講壇”邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外“隧道工程”領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)的知名專家、學(xué)者，講解最新的隧道施工技術(shù)、方案、方法，最新出現(xiàn)的亟待解決的問題，以及最新科研進(jìn)展、工作經(jīng)驗(yàn)、體會(huì)等。

（四）組織教學(xué)競(jìng)賽，充分激發(fā)學(xué)生的熱情

組織隧道建筑結(jié)構(gòu)模型比賽，使學(xué)生能夠更加深刻地理解與掌握隧道工程中每一部分的作用與意義。根據(jù)“隧道工程”的課程大綱，將4～5名學(xué)生分為一組，以自選題目的形式組織隧道設(shè)計(jì)比賽。題目可以是運(yùn)用CAD及數(shù)值分析軟件對(duì)隧道的選線及結(jié)構(gòu)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，也可以以建造模型的形式對(duì)隧道洞門、洞身及明洞等結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，并且將設(shè)計(jì)比賽的評(píng)審結(jié)果加入到學(xué)生的最終成績(jī)考核之中。

三、“隧道工程”課程教學(xué)改革與實(shí)踐的初步成果

華東交通大學(xué)土木工程專業(yè)“隧道工程”課程教學(xué)改革在城市軌道工程、道路與鐵道工程、軟件+道路與鐵道工程、中鐵國(guó)際班等多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的本科教學(xué)過(guò)程中全面展開，每學(xué)年受益學(xué)生達(dá)300人以上，其合理地利用校內(nèi)外資源，通過(guò)工程實(shí)例分析、施工現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)、國(guó)內(nèi)外專家講座、建筑模型比賽等教學(xué)手段，在增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，有效提高學(xué)生的綜合能力，并已達(dá)到以下幾點(diǎn)成效：第一，大幅度地提高了“隧道工程”課程教學(xué)質(zhì)量，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生課上學(xué)習(xí)、課下討論的積極性和主動(dòng)性；第二，培養(yǎng)了大量具有專業(yè)技術(shù)知識(shí)的復(fù)合型人才。近年來(lái)，華東交通大學(xué)土木工程畢業(yè)生在中國(guó)鐵建集團(tuán)、中建集團(tuán)等隧道類相關(guān)單位的各個(gè)崗位中均發(fā)揮著重要作用；第三，使學(xué)生充分掌握了學(xué)科的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，在此基礎(chǔ)上有效提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力；第四，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作水平。近年來(lái)，華東交通大學(xué)在土木工程相關(guān)專業(yè)在全國(guó)范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽中多次取得優(yōu)異成績(jī)?？傊槍?duì)教學(xué)過(guò)程中存在的問題，在充分考慮土木工程相關(guān)專業(yè)本科生所具有的知識(shí)背景及需要的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)校所具有的教育與工程資源，進(jìn)行了隧道工程課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式進(jìn)行了調(diào)整，鍛煉了學(xué)生利用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；組織學(xué)生參加到教師的工程及科研實(shí)踐中，并通過(guò)校企合作，大大加強(qiáng)了實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)；增加學(xué)術(shù)交流，使學(xué)生充分掌握學(xué)科發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)；組織學(xué)生參加各種類型的教學(xué)競(jìng)賽，充分激發(fā)學(xué)生的熱情，同時(shí)增加了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。上述方法和成果對(duì)同行業(yè)的課程建設(shè)及教學(xué)改革具有借鑒意義及應(yīng)用價(jià)值。

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作者:于洋 刁心宏 單位:華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院