“地下工程安全技術”課程教學改革探索

摘 要：“地下工程安全技術”作為安全工程專業的一門重要專業課程，具有較強的專業性和實踐性。文章著眼于“地下工程安全技術”課程設置特點，從教材的選用、教學方法的改革、教學課件和素材的準備、考核方式等幾個方面提出了“地下工程安全技術”課程教學改革的策略，并建議工科專業的專業課程在教學中應與時俱進，關注國際前沿，注重實效，適時進行教學改革。

關鍵詞：地下工程安全技術;安全工程;教學改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2015）02-0033-03

南華大學安全工程本科專業創辦于2004年，目前每年招4個班，規模為130人左右（含卓越工程師計劃1個班）。為適應我國核能開發戰略，為我國核電事業的安全高效發展培養合格的安全類本科人才，學校2010年申報了高等學校戰略性新興產業相關專業——核安全工程專業，并獲得批準;2011年該專業獲批為湖南省特色建設專業，2012年獲批為湖南省普通高校“十二五”綜合改革試點專業。2013年，安全工程專業獲批為教育部卓越工程師教育培養計劃第三批學科專業。根據《2014年中國大學生就業報告》，安全工程專業畢業生就業率為96.9%，居全國第二位，其中最重要的就業方向為中鐵、中建等國字號建筑施工企業，南華大學安全工程專業（含核安全工程）有相當比例的畢業生在中國核工業建設集團就業[1-3]。南華大學安全工程專業的創

辦，順應了社會發展潮流，創辦十年來獲得了快速發展;但是也要看到還存在較多問題，教師在日常教學過程中必須重視課程教學改革，推動專業建設不斷取得新的進步。

“地下工程安全技術”是安全工程專業重要的專業課程之一，該課程對地下工程的國內外發展現狀、地下工程的規劃理論、地下工程的設計計算、施工技術、監測，以及防災、監理及計算機應用等方面進行概述性介紹，使學生對地下工程有一個總體而全面的了解，可拓寬學生的知識面，增進學生的工程概念。該課程的主要先修課程有：工程力學、結構力學、土力學、巖石力學、建筑結構和建筑材料等。該課程一般安排在第七學期，而此時正值大四學生考研、找工作等關鍵階段，學生聽課的積極性往往不高，學習效果較差。因此改變傳統的教學方式，加強理論與實踐的聯系，調動學生的主觀能動性，提高教學質量和效率成為教學改革的方向。筆者近幾年從教材的選用、教學方法、教學課件和教學素材以及考核方式等幾個方面進行了一系列的改革，取得了一定的成效。

一、精選教材，合理安排教學內容

教材是教學內容的一種承載形式，是進行課堂教學的基本工具，也是深入教學改革和提高教學質量的重要保證。專業課程由于針對性和專業性較強、靈活性較大，造成教材選用難度較大。一本適宜的教材可以使教學達到事半功倍的效果[4]。現有的地下工程方面的教材，主要適用于土木工程等專業，經過調研發現沒有專門的“地下工程安全技術”課程的教材，因此只能選用相近的教材。考慮到安全工程專業的畢業生主要面向建筑施工單位就業，因此在前期選用教材的時候偏向于選擇地下工程施工方面的教材。目前可供選擇的教材有：（1）張慶賀等主編的《地下工程》（同濟大學出版社，2005年版）;（2）關寶樹主編的《地下工程》（高等教育出版社，2007年版）;（3）賀少輝主編的《地下工程》（清華大學出版社和北京交通大學出版社聯合出版，2008年版）;（4）徐輝，李向東主編的《地下工程》（武漢理工大學出版社，2009年版）。對以上四本教材進行深入分析和比較后，最終選擇關寶樹主編的《地下工程》作為本門課程的教材，其他三本教材作為參考書。結合教學改革的需要，除了選擇質量較好的教材之外，主講教師積極參與編寫符合教學要求的教材。比如，我們和山東科技大學、北京科技大學等高校合編了《地下工程施工》一書，即將出版。通過教材的編寫，提高了主講教師的教學能力，也有力地推動了課程教學改革。

除了教材之外，對教學內容的合理安排也關系到教學效果。該課程為32學時，除掉4個實驗課時，理論課時為28學時。結合安全工程專業的實際情況，對教材中各章節內容的教學學時安排如下：（1）第1篇 地下工程概述（4學時）;（2）第2篇 明挖法修建的地下工程（6學時）;（3）第3篇 盾構法修建的地下工程（4學時）;（4）第4篇 掘進機法修建的地下工程（4學時）;（5）第5篇 礦山法修建的地下工程（8學時）;（6）安排2學時進行復習和答疑。

二、創新教學方法

教學方法是教師和學生為了實現共同的教學目標、完成共同的教學任務，在教學過程中運用的方式與手段的總稱。教學方法包括教師教的方法（教授法）和學生學的方法（學習方法）兩大方面，是教授方法與學習方法的統一[5]。

（一）由“授人以魚”到“授人以漁”

地下工程的種類繁多，在地下工程概述中，教材中列舉了很多的具體類型。在教學過程中，鼓勵學生課余上網查找課堂中教材中提到的各種類型地下工程的資料，包括文字資料、圖片和視頻等，一方面可以加強學生對課堂內容的消化和吸收，另外一方面可以發現教科書中未提到的地下工程的類型或者實例。比如，有學生在互聯網上搜索到“地坑院”這一獨特的地下工程方式。該類型的地下建筑主要分布在河南的西部，被國內外游客描述為“見樹不見村，見村不見房，聞聲不見人”，并對這一奇異的民間建筑文化風俗嘆為觀止。該學生將相關資料做成題為《豫西地坑院簡介》的PPT，在課堂上進行了介紹，不僅擴大了學生的知識面，提高了大家對歷史遺產的保護意識，而且鍛煉了學生獨立獲取知識的能力，改善了教學效果。

（二）將教法和學法相結合

教學是教師“教”和學生“學”所組成的一種雙向活動。本課程主要的教學方法有：（1）講授法。講授法是教師在課堂上通過口頭語言向學生傳授知識、培養能力、進行教育的方法。這種方法信息量大，學生在短時間內可獲得大量的系統科學知識，但是容易形成注入式教學。在平常的教學過程中主要是通過PPT課件來進行講授，因此課件質量的高低直接影響教學效果。此外，該方法需要與其他教學方法配合才能取得好的效果。（2）提問法。提出疑問對于發現問題和解決問題都是極為重要的。創造力強的人，都具有善于提問題的能力;一般來說，提出一個好的問題，就意味著問題解決了一半。提問教學法大致包括以下五個階段：準備問題、陳述問題、鼓勵學生進行回答、對學生的回答進行加工和對提問行為進行反思。本課程教學中，每次課提問的次數控制在2—3次，通過提問可以有效控制課堂秩序，將學生的注意力轉移到課堂上來。（3）案例法。該教學法是一種以案例為基礎的教學法，“地下工程安全技術”課程涉及很多工程施工的內容，單憑教師在課堂上口頭講授，學生很難理解具體的施工工藝和施工過程。此外，在講解事故原因時，配合事故案例講解會收到事半功倍的效果。（4）自學指導法。該方法是指教師在課程教學過程中，引導學生掌握學習技巧，提高自學能力，養成良好自學習慣的一種教學方法。內容包括指導學生預習、復習、閱讀參考書和自學教材等。考慮到關寶樹主編的《地下工程》教材內容多達438頁、計69萬字，信息量很大。課堂上教師每次安排5分鐘自學，自學結束后，教師提出問題要學生回答。以上教學方法在教學過程中穿插使用，起到了良好的效果。

（三）將直接面授與遠距離的間接授受結合

面授是學生直接接受教師的教學內容，是學習最重要的方式，也是效果最好的方式。但是課堂教學只有28學時，每節課只有45分鐘，因此教學內容非常有限，也限制了教師和學生的互動。隨著網絡技術的發展，對學生的輔導可以通過網絡間接完成，使得教學活動具有更大的靈活性。本門課程在開學之初，主講教師就將相關教學材料上傳到南華大學數字化教學中心網站（http：//210.43.126.37：9988/sc8/），該網站的立體化資源主要包括：圖書資源、網絡資源、光盤資源、參考資料、授課錄像、課件與教案、習題、討論題、課程實踐、答疑庫、教學大綱和實驗等。該網站的輔助教學功能非常強大，不僅教師能夠根據教學的需要在網站上隨時增加、更新和刪除相關教學資料，布置相關教學任務，進行輔導答疑和師生互動;而且學生可以下載相關資料，進行討論、提問、提交作業，教師可以查看學生的登錄記錄等情況，對學生進行考勤。

三、充分利用多媒體手段與視頻教學素材

多媒體課件是根據課程教學大綱的要求和教學的需要，經過嚴格的教學設計，并以多種媒體的表現方式和超文本結構制作而成的課程教學軟件，具有表現力豐富、交互性良好、共享性大等特點。本門課程在課件的制作過程中主要依據教材內容和教學大綱展開，首先在網絡上搜集相關的教學課件，對符合要求的部分直接采用，對缺失部分自行進行制作，制作完成后進行檢查、補充、調整和完善。全部課件分為六個部分，即：課程概述和相關要求、地下工程概述、明挖法修建的地下工程、盾構法修建的地下工程、掘進機法修建的地下工程以及礦山法修建的地下工程。在第一部分中重點介紹了學時、學分和先修課程、課程的性質和任務、教學目的與要求、課程考核要求和教材等。特別介紹了教材（高等教育出版社出版、普通高等教育“十一五”國家級規劃教材），從一開始，就使學生對課程教材質量有認同感;然后重點介紹了主編關寶樹先生（從事隧道及地下工程教學和科研50多年，出版十余部教材及專著，我國著名的隧道與地下工程專家），使學生認識到主編是一位德高望重的學者，從而產生敬畏感。在第二部分地下工程概述中強調了地下工程的發展前景，引用王夢恕院士的預測：“21世紀末將有三分之一的世界人口工作、生活在地下空間中。地下空間是城市可持續發展的寶貴資源。”使學生充分了解地下工程廣闊的發展前景后，列舉一系列地下工程災害與工程事故案例，使學生認識到地下工程所面臨的不確定性和風險以及在施工過程中確保安全的重要性，很好地結合了地下工程學科和安全工程專業的特點，以增強他們將來作為安全工程師的責任感和使命感，充分調動他們學習的積極性和主動性，以嚴謹的態度對待專業課程的學習。

此外，該課程介紹施工方法的內容較多，而在教學過程中，學生不可能都身臨現場，因此視頻教學成為重要手段[6]。比如：《隧道施工（上、中、下）》可配合第5篇礦山法修建的地下工程的課堂教學使用，此外搜集了天津海河沉管隧道施工、上海青草沙原水工程大口徑長距離鋼頂管施工、地鐵盾構機工作原理演示和廣州地鐵盾構施工等視頻資料作為教學素材，收到了較好的效果。

在全球化背景下，國內外大中型建設項目在設計和施工等環節普遍采用全球范圍內的招投標與合作方式，英語作為知識傳播和交流的媒介，成為培養具有全球視野和國際交往能力的復合型人才的必備工具[7]。因此，在教學過程中，適當引用國外主要網站上的資料作為教學素材十分必要。主講教師從國際隧道協會網站上下載了《Why Go Underground？》等資料作為教學素材，滿足了教學需要。

大學生畢業后都會參加各類職業資格考試，因此在教學過程中適當引入一、二級建造師資格考試部分試題作為課堂討論題。實踐證明學生對于這部分試題的興趣遠高于教材后面的思考題，效果很好，一方面使學生提前知道了資格考試的題型和試題難度，另外一方面有效鞏固了已學知識，起到查漏補缺的作用。

四、變革考核方式

大學課程的考核方式一直存在爭議。大學階段的專業課分為考試課和考查課，考試或考查在制定培養方案和課程計劃的時候就已經確定。采用閉卷考試，方式簡單、易操作，但方式單一、內容單調、死板，缺乏對學生知識、能力與素質的綜合考察[8]。本課程采用考查方式，考查的主要內容包括：（1）學生的到課率;（2）學生的課堂表現;（3）學生的作業情況;（4）學生參加實驗和完成實驗報告質量情況;（5）其他（包括學生在數字化教學中心網站上的表現，教材檢查情況等）。對于到課率，教師規定無故缺課三次及以上的學生考核不及格。以上考查項目，主講教師登記在冊，期末對每一考查項目賦予一定權重，然后采用計算機編程方法計算得到學生的最后成績。特別是在課程結束前主講教師統一檢查學生的教材情況，認真的學生教材中往往有比較多的記錄，顯得比較陳舊;而不認真的學生往往教材很新，中間很少有筆記或者畫線，極個別學生的教材中沒有一個字、沒畫一條線，甚至連名字都沒寫。通過對教材的檢查，可以判斷學生平常的學習認真程度，并將檢查結果作為期末考核的依據之一。實踐證明，這種方法起到了很好的效果。

五、結論

“地下工程安全技術”作為安全工程專業的一門重要專業課程，實踐性很強。在教學實踐過程中，通過優選課程教材、合理安排教學內容，不斷改進教學方法，優化課件內容和精心準備教學素材和改革考核方式等措施，取得了較好的教學效果，學生課堂到課率在98%以上，學生對主講教師的好評在95%以上。

考慮到課程和專業的特殊性，為進一步加強課程教學，提出以下建議：（1）盡快購買相關數值模擬軟件，建立數值模擬與仿真實驗室，用于課程教學，增強學生對內容的理解。（2）進一步收集和整理盡可能多的英文教學素材，關注學科國際發展前沿，條件成熟時開展雙語教學。（3）將課程移至第六學期，使學生有更多精力和時間進行學習，進一步提高教學效果。

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