國家精品課程“隧道工程”教學模式探討

張學民，陽軍生，彭立敏

(中南大學土木工程學院，湖南長沙410075)

國家精品課程“隧道工程”教學模式探討

張學民，陽軍生，彭立敏

(中南大學土木工程學院，湖南長沙410075)

隧道工程作為土木工程專業(yè)的必修課程，應(yīng)用性和實踐性強，涵蓋的專業(yè)知識豐富而龐雜，缺乏系統(tǒng)的理論體系。為了適應(yīng)創(chuàng)新型技術(shù)人才培養(yǎng)的需要，結(jié)合中南大學隧道工程國家精品課程建設(shè)項目，通過教學實踐的不斷探索及總結(jié)，從教學內(nèi)容的模塊化、教材建設(shè)及更新、教學方法的多樣化、科研促教等方面進行探討，以期進一步提高教學效果。

隧道工程;精品課程建設(shè);知識模塊化;教材建設(shè);科研促教

我國是一個發(fā)展中國家，同時又是一個多山地帶國家。由于隧道在縮短線路長度、穿越不良地質(zhì)地段、提高道路的可靠性和安全性以及在國防意義上的隱蔽性等優(yōu)點，在未來的幾十年內(nèi)，中國在高速鐵路、高速公路以及城市地下鐵道的建設(shè)中必將涉及大量的隧道工程問題。因此，抓好隧道工程的課程建設(shè)和教學效果，擴大和深化隧道工程的教學層面，對于全面培養(yǎng)土木工程綜合性人才具有積極的意義。

隧道工程課程是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，其目的和任務(wù)是使學生掌握隧道的基本構(gòu)造、技術(shù)標準、基本設(shè)計原理和施工方法以及維護管理的基本知識，初步具備一般隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計能力，使學生經(jīng)過本課程的學習之后具備從事與隧道工程有關(guān)的技術(shù)和研究工作的基本素質(zhì)和能力，為從事鐵路、公路隧道以及城市地鐵交通的設(shè)計、施工及維護管理奠定基礎(chǔ)［1－3］。

目前，隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)特別是交通行業(yè)的快速發(fā)展，與隧道工程相關(guān)的理論和技術(shù)水平不斷得到提高，而隧道工程課程教學與創(chuàng)新型技術(shù)人才的培養(yǎng)目標存在一定的差距。為徹底改變這種狀況，適應(yīng)時代進步和科技發(fā)展的需要，本文結(jié)合中南大學國家級精品課程“隧道工程”建設(shè)過程，從課堂教學內(nèi)容、教學方法、實踐性教學環(huán)節(jié)等方面進行探討，以進一步提高教學質(zhì)量，增強學生學習效果和實際應(yīng)用能力。

一 課程教學中存在的問題和矛盾

(一)教學內(nèi)容多而課時少

隧道工程課程內(nèi)容龐雜，既涉及到勘察、設(shè)計、施工、管理的內(nèi)容，又有鐵路隧道、公路隧道、高速鐵路隧道等的區(qū)分，同時還涉及到地質(zhì)、圍巖、材料等方面的內(nèi)容。這些內(nèi)容根據(jù)不同的要求可以組成不同的主線，但它們又相互交錯，給學生的印象是結(jié)構(gòu)體系松散、主線不明、重點不突出，甚至有一種一團亂麻、理不出頭緒的感覺。因此，學生普遍反映這門課程難學［1］。而《隧道工程》的教學大綱和授課學時，經(jīng)過了多次調(diào)整和壓縮，學時由64逐步減至48，土木工程其它專業(yè)方向壓縮為32學時。教學大綱的調(diào)整和學時的壓縮無形中增加了教學的難度。

(二)教材建設(shè)滯后于工程技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)階段國內(nèi)出版的隧道工程教材數(shù)量已很多，但普遍存在教材知識陳舊、缺乏規(guī)范的編寫機制，教材內(nèi)容未及時更新等問題。目前，國內(nèi)外隧道工程的施工工藝和技術(shù)水平發(fā)展很快，而多數(shù)教材以介紹傳統(tǒng)的施工技術(shù)為主，一些成熟且已廣泛應(yīng)用的技術(shù)在教材中并未涉及［2］。同時，教學輔助材料主要靠上課老師個人準備，缺乏系統(tǒng)性和實用性。

(三)實踐性教學環(huán)節(jié)未得到重視

由于隧道工程的特殊性和復(fù)雜性，現(xiàn)場安全隱患多，施工中經(jīng)常使用炸藥、雷管及大型機械設(shè)備，學校未與施工單位建立長久有效的實習基地，而許多施工單位出于安全顧慮而一般不愿意接受學生去實習。學生無法對施工過程進行全面了解，缺乏動手能力。

(四)課程教學方式缺少多樣性

目前，多媒體在課程教學過程中已得到推廣應(yīng)用，并發(fā)揮了重要作用。但教學方式過于單一，教師平時不注重收集整理素材，僅限于播放一些簡單的圖片，缺乏與理論知識點相輔相成的經(jīng)典案例。另外，在已具備教學方式多樣性的條件下，由于教師缺乏責任心等原因，教學過程中落實不到位。

二 隧道工程課程教學模式探討

(一)推行教學內(nèi)容知識模塊化

隧道工程是一門緊密結(jié)合工程實際的課程，涉及多個學科領(lǐng)域的交叉。中南大學在長期的教學實踐中，通過不斷優(yōu)化和提煉，根據(jù)不同專業(yè)的要求及學時的不同，按照“新、寬、少、精”的原則對教學內(nèi)容精心進行選取，抓住課程的主線，形成了六個主要的知識模塊:隧道導(dǎo)論、隧道建筑構(gòu)造、隧道工程地質(zhì)與力學分析方法、隧道施工技術(shù)與工藝、高速鐵路隧道工程、隧道施工管理與運營維護［1］。不同模塊占用的學時，根據(jù)不同專業(yè)教學大綱的要求調(diào)整，有所偏重。

在探索推廣模塊化教學方法的過程中，發(fā)現(xiàn)該方法具有的另一個優(yōu)點是，可變“一課一人上”為“一課多人上”的教學模式，每個教師可集中精力于自己擅長的一個或幾個模塊，相比一課一人上的傳統(tǒng)教學模式，學生可領(lǐng)略不同教師的教學風格，互動學習的積極性高，收到了更佳的教學效果。

(二)進一步強化教材建設(shè)

中南大學隧道工程專業(yè)建立于1953年，至今已有半個多世紀的歷史。經(jīng)過半個多世紀的建設(shè)，其授課內(nèi)容和課程體系逐步得到優(yōu)化、充實和豐富，如從1998年開始，其課程內(nèi)容從單一的鐵路隧道擴充至公路與城市道路隧道的各個知識層面，所用教材歷經(jīng)多次修訂。

在教材建設(shè)中，結(jié)合模塊化教學方法，注重傳統(tǒng)經(jīng)典理論的講授、設(shè)計與施工規(guī)范的貫徹及現(xiàn)代新技術(shù)、新方法的介紹，力求教材知識結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容豐富、案例經(jīng)典，強調(diào)學生分析和解決實際工程技術(shù)問題能力的培養(yǎng)。2003年，由中南大學彭立敏教授牽頭，組織骨干教師主編出版了教材《交通隧道工程》，先后有6屆土木工程專業(yè)的本科生使用，并得到好評。該教材盡量溶入了隧道工程目前的新知識與新技術(shù)，如高速鐵路隧道、新型隧道結(jié)構(gòu)類型、特殊地質(zhì)段的隧道施工、隧道的防災(zāi)救災(zāi)等。新的修改版也于2009年9月正式出版［1］，并被華南理工大學、湖南科技大學、長沙理工大學等數(shù)所高校采用，在省內(nèi)外形成了一定的影響。

在加強教材建設(shè)的同時，為彌補教材的不足，教學過程中應(yīng)加強輔助教材的建設(shè)。這里提到的輔助教材是廣義的，包括新的理論、技術(shù)和方法，以及新的典型工程案例與新修訂的設(shè)計和施工規(guī)范規(guī)定等。舉個例子，如對于隧道圍巖級別的劃分，2004版《公路隧道設(shè)計規(guī)范》將原規(guī)范中的“類別”修訂為“級別”，以便與國內(nèi)其它規(guī)范統(tǒng)一標準。據(jù)調(diào)查，在2004版新規(guī)范實施初期，許多學生并不了解新規(guī)范的變化，以至于畢業(yè)工作后仍采用舊規(guī)范的說法，這與教學的失誤有直接關(guān)系。因此，將上述內(nèi)容，特別是與目前高速鐵路隧道、城市軌道交通、海底隧道等相關(guān)的最新信息作為教材的補充，在各個教學模塊中加以補充和完善是很有必要的［4］。

(三)靈活使用多種形式的教學方法和手段

1)轉(zhuǎn)變觀念、把握主線、突出重點

在教學過程中，明確教學目的和教學對象，堅持“學生才是學習的主體”的觀念，注重聽取學生的意見，改進教學方法。采取生動、直觀和靈活的手段，豐富教學內(nèi)容、活躍教學氣氛，引導(dǎo)學生轉(zhuǎn)變學習方法，以提高學生的學習興趣，激發(fā)學生學習的積極性。

認真鉆研教材，處理好教材與教學內(nèi)容、教學內(nèi)容與教學大綱、教材與工程技術(shù)新發(fā)展之間的關(guān)系，保證教學內(nèi)容的先進性、時代性與實用性。在課程講授過程中，突出重點，主次分明。該重點講解的，要講得透徹;只做簡要介紹的，要引導(dǎo)學生如何去查找相關(guān)文獻資料，培養(yǎng)學生自主地、能動地、創(chuàng)造性地進行學習和實踐活動。

2)靈活運用多種形式的教學方法

實際教學中，我們靈活地穿插各種不同的教學方法和手段，概括起來有:啟發(fā)式教學、課堂提問與討論、隨堂測驗和師生換位等。

傳統(tǒng)、經(jīng)典內(nèi)容的教學中，可充分發(fā)揮板書、板圖的作用，加上富有啟發(fā)性的講解，給學生留有深入思考的機會;對于信息量大，又只需學生了解的內(nèi)容，可采用錄像、動畫、圖表等多媒體技術(shù)，通過圖像、畫面對感官的刺激，可避免單純口頭敘述所帶來的枯燥、乏味感。同時，給出相關(guān)的問題，由學生回答，或放映結(jié)束后進行課堂討論，以增進對教學內(nèi)容的理解，最后教師進行簡明扼要的總結(jié)。

課堂上，選取適當?shù)膬?nèi)容，請學生備課與試講，然后教師再做出點評和總結(jié)，增加學生的參與機會，激發(fā)和提高其學習的積極性和主動性。

3)采用現(xiàn)代化教學手段

多年以來，我們充分利用現(xiàn)代化教學手段，采用多媒體技術(shù)，收集制作大量錄像、照片、圖表、動畫等資料，精心制作電子教案，給予學生圖、文、聲、動、實等多方位的信息，加深學生對課程內(nèi)容的理解與掌握。在講解一種典型案例時，不僅可以讓學生看到工程的圖片或?qū)嵨锿队埃铱梢酝ㄟ^錄象資料，讓學生了解隧道施工的全過程信息。

4)多形式的考核方式

將整個教學過程作為學生學習成績的評定過程，從知識掌握程度、自主學習能力、分析解決問題能力和創(chuàng)新能力等多方位、多層面對學生進行考核，從四個方面綜合評定學生的課程學習成績:課堂提問與討論、作業(yè)、中期考試和期終課程綜合考試［4］。

(四)堅持科研促教，提高教學水平

1)積極開展科研，以科研促教學。長期以來，一直堅持從工程應(yīng)用出發(fā)，開展隧道工程理論應(yīng)用技術(shù)的研究，尤其是在隧道圍巖壓力理論、結(jié)構(gòu)分析理論、隧道防災(zāi)與減災(zāi)等方面形成了具有特色的研究方向，并積極運用所取得研究成果，服務(wù)于我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，尤其是鐵路建設(shè)與湖南省的高速公路建設(shè)。通過科研和工程實踐工作，增強了教師的科研能力。同時，將取得的最新科研成果、工程實踐中的經(jīng)驗和應(yīng)用技術(shù)，以及國內(nèi)外本學科領(lǐng)域研究成果和前沿問題融入課程教學，使兩者有機地結(jié)合起來。同時，使課程教學內(nèi)容具有先進性、時代性和實用性，提高了學生學習積極性，激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。

2)以老帶新，幫助青年教師提高教學水平。對新增的具有博士學位的優(yōu)秀青年教師，采取以老帶新的方法，指定具有豐富教學經(jīng)驗、教學效果好的年長教師指導(dǎo)，讓他們跟班聽課和組織全體教師聽他們試講，鼓勵他們積極參與科學研究和工程實踐，幫助他們迅速成長，為本課程后備教師隊伍和學科發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

3)通過教學方法的學習和探討，提高教學水平。教師團隊不斷學習教學方法，探討如何激發(fā)學生的學習積極性、主動性和創(chuàng)造性，不定期地舉行教學活動，相互聽課，相互學習，共同提高。

三 結(jié) 論

教學方法與手段是高等教育研究的一個重要主題，而對于理論與實踐并重的隧道工程課程而言更是如此，合理有效的教學方法與手段，是培養(yǎng)新世紀科技人才的關(guān)鍵一環(huán)。通過近幾年的教學實踐，我們嘗試進行了教學內(nèi)容和方法的改革，并取得一定的效果和經(jīng)驗。每個學校的專業(yè)設(shè)置和教學都有自身的發(fā)展歷程和特色優(yōu)勢，但是專業(yè)教學的目的和人才培養(yǎng)的目標是一致的，在具體教學實踐過程中，需結(jié)合本學科專業(yè)的特點，制定相應(yīng)的培養(yǎng)方案，靈活采取合理的教學模式，培養(yǎng)學生建立專業(yè)概念，提高教學效率和效果。

［1］施成華．《隧道工程》課程模塊化教學方法初探［J］．長沙鐵道學院學報(社會科學版)，2006，7(4)．

［2］孫明磊，朱正國．隧道工程課程教學改革與實踐［J］．教師，2009(20)．

［3］李文江，韓現(xiàn)民．面向社會需求以研促教培養(yǎng)特色人才［J］．石家莊職業(yè)技術(shù)學院學報，2010，22(4)．

［4］彭立敏，余志武，周建普，等．土建類專業(yè)研究性教學體系改革的探討［J］．長沙鐵道學院學報(社會科學版)，2006，7(2)．

G642

A

1674－5884(2011)10－0082－02

2011－07－18

2008年國家精品課程建設(shè)項目(教高函［2008］22號)

張學民(1973－)，男，山東濰坊人，博士，講師，主要從事隧道工程教學與科研工作。

(責任編校 謝宜辰)