隧道施工技術課程教學改革與實踐

王以賢 宋聰聰 王肖輝

摘? 要：在對我國隧道行業發展及目前隧道施工相關人才培養現狀總體分析的基礎上，總結隧道施工技術課程在教學過程中存在的不足，利用“四融四定”特色專業建設模式及“三段三結合”的人才培養模式，以隧道施工技術課程為例，對其進行教學模式、教學內容、教學方法及手段的改革。并將該課程教學內容劃分為隧道開挖、隧道支護與襯砌和隧道預加固三項核心塊和八項技能點，在河南建筑職業技術學院地下與隧道工程技術專業應用，該教學改革實踐對其他相關課程改革具有借鑒意義。

關鍵詞：隧道施工技術;教學改革;四融四定;三段三結合

中圖分類號：TU-4 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）09-0126-04

Abstract： In this paper， the development of China's tunnel industry and the current situation of tunnel construction related personnel training overall analysis. This study summarizes the shortcomings of the course "Tunnel Construction Technology" in the teaching process， and uses the "four melted and four fixed" characteristic specialty construction mode and the "three sections and three combinations" talent training mode. Taking the course "Tunnel Construction Technology" as an example， the teaching mode， teaching content， teaching methods and means are reformed， and the teaching content of the course is divided into three core blocks and eight skill points： tunnel excavation， tunnel support and lining， and tunnel pre-reinforcement. In the application of underground and tunnel engineering technology specialty in Henan Construction Vocational and technical college， the teaching reform practice has reference significance for other related curriculum reform.

Keywords： Tunnel Construction Technology; teaching reform; four melted and four fixed characteristic; three sections and three combinations

隨著我國經濟的持續發展，綜合國力的不斷增強，我國隧道發展前景非常廣闊，同時隧道的發展也是我國國民經濟發展、西部大開發戰略和“一帶一路”倡議的迫切需要。而這些工程的施工都急需大量掌握生產一線實用技能的可從事隧道工程技術應用、施工技術管理、施工測量放線、工程監理、工程試驗及工程檢測等崗位工作的技術技能型人才。據表1、表2及表3統計可知，2018-2020年無論從辦學點數還是從招生人數及在校生人數來看，我國高校地下與隧道工程技術專業數和人數都呈大幅度上升趨勢。但從長期的教學實踐來看，傳統的板書及課堂教學模式并不能滿足目前此類行業關于隧道工程施工實際的需要，這就迫切需要我們隧道施工技術授課老師集中精力進行相關骨干課程的教學改革。

隧道施工技術是土建施工類專業重要的理論課程，同時，也是一門實踐性較強的課程，涉及的教學內容很多，知識結構也較復雜。本門課程不單單要求學生掌握足夠的理論知識，同時也必須擁有相應的實踐能力，才能滿足職業院校的人才培養目標及用人單位的需求。但從目前高職院校關于隧道施工技術這門課程的教與學的過程來看，教學效果并不理想。原因主要有以下幾個方面：（1）教學模式單一、枯燥，難以激發學生學習的積極性。（2）理論課程太多，實踐課程太少，難以滿足職業院校關于“理實一體化”的教學要求。（3）教學手段單一。（4）直觀教學較難實現。（5）無施工經驗的老師很難滿足該課程的授課需要。基于以上不足，本課題組以河南建筑職業技術學院地下與隧道工程技術專業隧道施工技術課程為切入點進行教學改革。

一、教學模式的改革

我院在充分總結經驗的基礎上形成了一套行之有效的“四融四定”特色專業建設模式，即“融專業于產業，鎖定培養目標;融崗位于專業，鎖定教學內容;融生產于教學，鎖定培養模式;融認證于考核，鎖定教學評價”。

按照“四融四定”的專業建設模式，根據專業技術領域和崗位群的任職要求，參照相應職業資格標準，與企業技術骨干合作，合理構建課程體系，實現課程與崗位任務對接，形成了以企業工作過程為導向，工作任務為載體的“三段三結合”人才培養模式，實現了工學結合人才培養模式的具體化，實施效果顯著。

所謂“三段”即按專業人才培養目標，將學生在校學習時間分為三個階段。第一階段是指前兩個學年，理實一體化與施工現場工學交替，學做交融，突出學生基本技能、基本知識和專業技術應用能力的培養，做到理論與實踐相結合;第二階段是指第五學期的校內綜合實訓，主要是強化崗位能力培訓和虛擬仿真訓練，強化職業資格認證，使學生上崗即能頂崗，實現職業資格證書與畢業證書結合;第三階段是指第六學期在校外合作企業的頂崗實習，突出培養學生的就業能力，接受校企合作單位的挑選，實現頂崗實習和就業結合。

“三結合”，即理論與實踐相結合，職業資格證書與畢業證書相結合，頂崗實習和就業相結合。

3年來的實際運行表明，依據“四融四定”的特色專業建設模式打造的“三段三結合”的人才培養方案，符合校企合作、工學結合的教學要求，對系統培養土木施工類的急需人才起到了積極的推動作用。

二、教學內容的改革

隧道施工技術是地下與隧道工程技術專業理論與實踐并重的課程，實踐性要求較高。按照“專業服務產業，課程服務專業”的要求，在教學內容的選取上，精心挑選原有的課程知識體系內容，對地下與隧道工程專業所涉及的重點崗位群的典型工作任務進行分解，形成任務驅動的項目教學，使學生在學校學習期間能夠最大化地體會實際施工現場，盡可能實現課堂與施工工地零差別化。將枯燥無味的理論講述變成真實直觀的現場操作，使學生由“要我學、逼我學”轉化為“我要學、我樂學”， 實現“做中教、做中學、學中做”的教學理念。

充分利用鄭州市軌道交通有限公司施工工地，使授課地點由課堂延伸至施工現場，課堂老師延伸至工地師傅或工地技術人員。同時，利用我院實訓工廠現有條件及虛擬仿真設備，讓學生進行虛擬施工，培養學生團隊協作、吃苦耐勞、一絲不茍、精益求精的工匠精神。

專業人才培養的最終落腳點是課程教學[1]。根據中鐵隧道股份有限公司及鄭州市軌道交通有限公司等國內、省內大型公司的需要，由企業技術人員及我院本專業骨干教師組成課程聯合開發小組，將隧道施工較為詳細的劃分為隧道開挖、隧道支護與襯砌和隧道預加固三項核心塊和八項技能點，形成了“三項核心，八項技能”的教學課程理念，具體如圖1所示。

三、教學方法與教學手段的改革

（一）傳統教學方法依然是各種現代化教學方法的基礎

傳統的板書教學已經歷上千年沿襲至今，它的存在價值毋庸置疑。它能夠充分體現教師的榮譽感和責任感，老師拿了粉筆，站上了三尺講臺就是上了陣地，他感到無上的榮光和無盡的責任。同時，老師通過板書強調課程的重點與難點，往往能起到畫龍點睛的作用[2]。

（二）引入數值計算技術展示隧道工程的瞬間施工

過程，可以最大限度地增強課程的直觀性和感染力（以爆破施工為例）

隧道工程的施工特別是爆破施工是一個瞬間過程，只有幾毫秒甚至幾微秒，人們很難用肉眼看到它的整個過程，學生更是不理解，這也就增加了地下工程這門課程的神秘感。同時，學生也很難理解炸藥爆炸的瞬間破壞威力，使學生感觸不到施工過程的潛在危險，這對學生的安全教育是不利的。因此，很有必要通過一些教學技術手段將施工破壞過程較為直觀地展現給學生，從而提高他們對工程質量及安全施工的責任，也增強其對地下工程施工技術的理解程度，提高其正確掌握施工方法的意識。課題組通過LS-DYNA有限元軟件模擬炸藥爆破致裂巖石的過程如圖2所示，從圖2中可以看出整個爆破過程只持續1毫秒，但展示的非常清晰。

（三）生動得當的多媒體教學可以幫助學生較為直

觀的認識施工方法和過程

隧道工程施工是一種隱蔽性較強的施工[3]，不光學生甚至許多授課教師也未曾見過隧道施工過程，因此很難將本課程的核心內容——隧道施工方法講解清楚。那么，生動得當的多媒體課件就顯得非常重要[4-5]。它不但能生動地展示隧道施工的整個過程，而且還可以提高學生學習本課程的積極性。課題組關于新奧法隧道施工的個別課件畫面如圖3所示。

（四）實物模擬教學能夠將學生帶入真實的施工環境，對提高學生的專業認知和激發學生的學習興趣大有裨益

即使有了多媒體和數值模擬教學的施工過程直觀展示，那也只是電腦屏幕上的虛擬展示，并不能過多地刺激學生感官和觸覺。為了更好地實現教學效果，必要的實驗、實訓課程和設施、教具是必需的[6]。比如：隧道開挖的機具模型，包括：鉆機模型、盾構機模型等;爆破器材模型，包括：雷管模型、炸藥模型和導爆索模型等;支護器具模型，包括：錨桿、注漿設備和噴漿設備等。同時，整體的隧道實物仿真模型更能體現教學的直觀性，使學生“零誤差”認識隧道的整個施工過程。

（五）現代信息技術的運用，能夠實現課內課外、室內室外的全方位學習，最大化體現學習即是生活、生活即是學習

現代信息技術（信息化教學）是未來教學改革的一個重要方向。我們課題組根據隧道施工技術課程特點去施工現場拍攝了大量的施工視頻，并組織相關老師針對多個知識點進行“慕課+翻轉課堂”的教學實踐，收到了很好的效果。同時我們聯合相關企業嘗試隧道工程的“虛擬仿真實訓系統”及VR崗位實訓中心幫助學生建立最直觀的專業認知與理解，亦能在課堂之外諸如圖書館、寢室等課外場景中，運用碎片化輔助學習視頻、仿真導學系統等軟件進行線上線下的多場景專業學習。

四、落實職業院校專業教師定期頂崗實踐對該課程至關重要

教師的專業水平往往決定著學生的專業水平，好的教師能夠提高學生學習專業的積極性、主動性[7]。但當前職業院校老師，特別是新進教師大多直接從學校到學校，沒有企業經驗，也沒有專業生產經驗[8]，很難將專業課與實際施工過程結合起來，講課效果差，學生學習積極性調動不起來。為了解決這些問題，我們國家于2016年出臺了《職業學校教師企業實踐規定》的通知（教師[2016]年3號）[9]，其規定：職業學校專業課教師（含實習指導老師）要根據專業特點每5年必須累計不少于6個月到企業或生產服務一線實踐，沒有企業工作經歷的新任教師應先實踐再上崗。但實際執行的情況怎么樣，相關部門并未監督檢查，據我們課題組調查，落實的情況并不樂觀。

五、結束語

經過課題組三年的調查研究、分析總結及課程應用，對隧道施工技術課程進行了教學改革，應用效果良好，得到用人單位及其他課程老師的普遍認可，主要結論如下：

（1）“四融四定”專業建設模式下的“三段三結合”人才培養模式符合隧道及地下工程專業的實際，滿足隧道施工技術這門課程的課程教學需要，應該進一步擴展應用。

（2）根據河南建筑職業技術學院隧道及地下工程專業實際，將隧道施工技術這門課總結形成了“三項核心，八項技能”的教學課程理念，對相近專業課程內容改革有借鑒意義。

（3）從傳統板書教學、多媒體教學、實物模擬教學及信息化教學等多角度論述了隧道施工技術課程的教學方法及教學手段，并創造性地將數值模擬技術應用到課堂教學當中，增加了課程的直觀性，沖擊了學生的視覺效應，取得了良好的教學效果。

（4）論述了落實職業院校專業教師定期頂崗實踐的重要性。

參考文獻：

[1]李麗娟，劉勇健.以創新能力為核心的土木工程實踐教學體系[J].實驗室研究與探索，2015，34（4）：169-173.

[2]繆林昌，經緋，邵俐.大土木工程類土力學教學改革思考與實踐[J].東南大學學報（哲學社會科學版），2009，11（S1）：255-257.

[3]薛廷河.隧道工程技術課程教學改革的幾點淺見[J].浙江交通職業技術學院學報，2012，13（3）：55-58.

[4]云連英.淺談高職院校土木工程專業數學教學的改革[J].教育探索，2012（8）：41-42.

[5]楊醫博，梁松.《土木工程材料》課程教學改革的設想與實踐[J].北京大學學報（哲學社會科學版），2007，5：104-105

[6]胡焜，柳艷杰.土木工程專業實驗教學改革與學生素質培養的探討[J].實驗室研究與探索，2010，29（7）：255-258.

[7]匡翠萍，劉曙光，鐘桂輝，等.實驗教學改革與學生創新能力培養[J].實驗室研究與探索，2012，31（9）：86-88.

[8]張昊.淺析獨立院校土木工程施工課程教學改革[J].教育與職業，2013（11）：133-134.

[9]教師[2016]年3號文件，教育部等七部門關于印發《職業學校教師企業實踐規定》的通知[Z].2016.