“雙萬計劃”背景下“隧道工程”課程教學改革與探索

王志兵，余文成，于嘯波

（桂林理工大學土木與建筑工程學院 廣西 桂林 541004）

“雙萬計劃”是中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《加快推進教育現代化實施方案(2018-2022年）》中重要的任務之一，即2019-2021年建設一萬個左右國家級一流本科專業點和一萬個左右省級一流本科專業點。通過“雙萬計劃”提升我國高等教育質量，推進高等教育內涵式發展，努力實現教育強國的發展目標。高等教育質量的根本落腳點在課程，教育部高等教育司司長吳巖[1]指出，課程是教育最微觀的單元，是人才培養的核心要素，是體現“以學生發展為中心”理念的“最后一公里”，也是落實“立德樹人成效”根本標準的具體化、操作化。課程建設是新時代高等教育強國之路的重要舉措，專業的發展最終落實到專業課程的建設改革上來[2]，因此，高校教育教學方式必須做出相應的調整來滿足一流課程建設的要求[3]。

本文以桂林理工大學為例，該校土木工程專業獲得首批國家級一流專業建設點的認定，為本專業的建設和發展提供了新的契機，以一流課程標準進行本專業課程的建設勢在必行。“隧道工程”是土木工程專業地下工程方向的專業課程，是一門專業性、實踐性和綜合性很強的課程[4-6]。該課程的教學目的和教學任務就是使學生掌握“隧道工程”的基本概念、基本構造、設計理念、施工方法以及行業規范等，培養學生扎實的理論功底和解決工程問題的能力，初步具備在隧道工程的勘察、設計和計算、施工和監理行業的從業能力。

在“雙萬計劃”背景下，本校“隧道工程”課程面向“金課”建設和國家級一流專業建設的需求，在核心教學資源開發上積累了豐富翔實的素材和資源，在教學內容、教學方法、授課方式和考核機制等方面設計中進行一系列精耕細作的實施推進和實踐探索，不斷進行多方面、多維度、多形式的課程改革和教學創新，建設成具有“兩性一度”標準的“金課”。

1 隧道工程課程教學現狀

“隧道工程”課程涵蓋知識點多、內容多、實踐性強且難度較大，因此對課程教學內容的組織與實施具有較高的要求，目前，“隧道工程”教學中存在的不足主要有以下幾點。

①教材與教學內容更新落后于工程實踐與新技術的發展。隨著我國基礎建設的發展日新月異，隧道建設的難度越來越大，隧道所處的地質環境也越來越復雜，對隧道的設計與施工及運營管理提出了更高的要求；此外隧道建設新方法、新工藝、新理念、新技術不斷涌現，如：地下工程掘進設備與技術的不斷發展。事實上，目前“隧道工程”教材內容還停留在一些傳統的設計理念、施工技術上，教學內容的更新趕不上當前國內外最新的變化發展。教學內容與教材更新滯后與新技術發展之間的矛盾成為當前隧道工程課程教學普遍存在的主要問題，給教學帶來了一系列的挑戰。

②課程教學內容與學時安排不匹配。隨著我國高等教育改革的不斷深入，許多工科院校的專業核心課程調整為少學時。“隧道工程”作為一門難度較高的專業核心課，其課時被壓縮到40學時，但其課程知識點較多，涉及隧道工程的勘察、設計、施工、管理全過程。如何在有限的課時內使學生能較好地掌握各個知識點，給教學帶來了挑戰。

③以課程教學為主，缺乏實踐教學環節。“隧道工程”是專業實踐性和應用性強較強的課程，學生身臨其境感受隧道現場，或動手實踐后，才能更好地理解和掌握所學知識。目前的課程仍幾乎全為課堂教學，缺乏動手實踐。

④教學方式與方法落后于學生需求與實際。目前課程多采用教師“以講為主”的單一教學方式和教學方法。學生作為知識的接收者，參與教師安排好的教學活動。這種傳統教學模式不利于體現學生在教學中的主體地位，難以激發學生的學習興趣，教學方式與教學方法應充分調動學生學習的積極性。

⑤課程考核方式單一，未重視學習過程考核。傳統教學考核方式單一，主要以期末考試作為評價學生學習效果的依據，不利于培養學生的綜合素質。課程考核應側重考查學生的創造能力和知識的分析應用能力，提升課堂和課后任務中創新性課題的比例，打造有挑戰度的課程。

學生整體呈現能吃苦但基礎相對較弱、理論水平不強、綜合知識運用能力欠缺等特點，因此，探索地方高校在“雙萬計劃”背景下“隧道工程”課程教學改革，提高學生高階能力以適應社會經濟發展的需要，具有非常重要的意義。

2 “雙萬計劃”背景下教學改革探索與實踐

金課標準一般使用“兩性一度”來衡量，即課程需要具有“高階性、創新性、挑戰度”的特征，具體來說就是要求課程知識能力素質有機融合；課程的內容能反映前沿性和時代性，教學形式呈現先進性和互動性，學習結果具有探究性和個性化；同時要求課程有一定的難度。因此，課程改革從以下方面開展。

2.1 優化和整合教學內容，打通與相關課程、規范標準間的銜接壁壘

“隧道工程”課程是一門主要的專業課，具有很強的專業性、綜合性和實踐性，既是前面課程的延伸與綜合運用，又是相關行業的具體實踐，因此在課程教學過程中幫助學生打通與相關課程和行業標準規范的銜接壁壘，對提高教學質量有重要的現實意義。課程團隊通過豐富并更新教學內容，重視教學內容與相關課程的銜接、與行業規范標準的緊密結合，使學生有堅實的理論與應用基礎。

“隧道工程”課程主要分為勘察、設計計算、施工和管理等方面的內容，涵蓋的知識點包括工程地質、力學、結構設計、建筑材料、施工等諸多基礎和專業課程課堂，其中一些知識點是先修課課程知識點的進一步延伸或應用。具體做法是對一些重復的內容進行精簡，對一些重點內容進行突出建設與講授，如隧道地質勘察部分，內容包括介紹隧道地質勘察方法、工程地質勘察、水文勘察、建筑環境評價以及圍巖分級。課程對前4點內容進行簡單介紹，對圍巖分級進行重點建設，在課堂教學上，先回顧先修課程《巖石力學》中對一些常用巖體的分級方法，使學生熟悉我國現行規范采用的BQ方法并與其他巖體分級方法進行對比，了解圍巖分級在后續章節（圍巖壓力計算、隧道設計與施工）中的運用，本章節重點加強考核學生對規范采用的BQ方法的掌握程度與運用能力。又如，在隧道結構計算部分，目前采用的兩種方法分別為荷載-結構法和圍巖-結構法，在課堂教學部分重點講述前者，而后者則在專業軟件課程中介紹。荷載-結構法涉及先修課程《結構力學》中力法的具體運用問題，因此對力法原理的介紹可以從簡，但對其在隧道結構計算中的假設、結構簡化處理等方面做重點介紹，采用算例和作業練習題的形式強化學生對這部分內容的掌握。

課程十分重視學生對相關概念的掌握與理解，將規范與課本對照串聯，將課程的知識點與規范條文對應銜接，培養學生對規范的理解與運用，從而加深學生對規范的熟悉程度，為今后的應用提供良好的基礎。

2.2 開發立體化教學資源，加強信息技術和課程教學的深度融合

依托學校訂購的雨課堂網絡教學平臺、教學評價平臺，實現信息技術與課程建設的深度融合。課程利用雨課堂平臺進行課程信息化建設，課程團隊教師在雨課堂平臺上建設了豐富多樣的網絡教學資源，包括PPT課件、學習視頻（工程錄像、動畫、微視頻）習題，討論互動，規范學習等網絡教學欄目，打造一個立體化教學資源庫，隧道工程建設的網絡資源共有72節。以第二章為例介紹課程建設內容，第二章的教學資源有：PPT課件（分成兩部分，分別為“第二章 課件-1”和“第二章 課件-2”）、習題（課前和課后習題，分別為“習題2-1”和“習題2-2”；課后習題，為“第2章 計算題1”和“第2章 計算題2”）、雨課堂在線教學內容（“隧道工程-2-1”和“隧道工程-2-2”）、學習視頻（“烏鞘嶺隧道地質情況”，時長10分55秒，為課后學習內容）等，教學內容較飽滿。

在雨課堂平臺將教學資源分成課前、課堂、課后三個模塊開展針對性課程教學。課前模塊先將即將學習的內容通過預習指導、知識脈絡圖、學習視頻及課前自測題等形式提前推送給學生，要求學生在上課之前完成課程預習和自測題，幫助學生初步掌握一些即將講授的知識，且學生在預習過程中將不易理解的內容以及問題通過雨課堂平臺發給教師，教師根據情況進行備課調整，在課堂重點講解或個別輔導等方式進行教學，通過課前預習模塊培養學生自主學習的能力。課堂模塊的主要任務是幫助學生梳理課程知識結構，重點講解學生集中反饋的難點和易錯內容，并通過隨堂測試題進一步了解學生的掌握情況。課后模塊包括知識點回顧、課程知識點的高階應用以及擴展知識的了解，通過課后測試題（相對前面模塊難度提高）、擴展的視頻、案例、討論等形式在課后發布給學生，進一步督促復習課程、鞏固知識點。

同時，利用雨課堂平臺的線上簽到自動考勤功能，以及對三個環節得分的自動統計功能，實時了解學生的出勤及對知識點的學習掌握情況，以便教師對教學策略及組織進行適當調整。

雨課堂平臺三個模塊的考勤情況、學習情況、測試分數設置合理的權重，并量化成分數，最后將學生在所有模塊獲得的分數計入其平時成績。平時成績在理論課結束后、考試前向學生們公布。學生還可以根據自己的平時成績做考前復習，特別是能敦促平時成績較差的同學下功夫做好考前復習，這對提高學生總評成績有一定的促進效果。

2.3 注重工程案例教學，培養學生獨立思考和創造性地解決問題的能力

由于隧道工程仍然是理論落后于實踐，工程經驗在隧道工程實踐中有重要作用，因此，案例式教學在隧道工程教學中有重要意義。精心選擇不僅能緊靠教學內容，滿足教學大綱要求，而且能反映學科行業發展趨勢的工程案例，包括成功案例和失敗案例。因此，課程團隊根據課程內容對一些典型的知識點設計針對性工程案例，并兼顧地域特點，重點在隧道選址、塌方、涌水突泥、巖溶隧道和重大工程等方面進行了資料收集、分析加工并經課程組老師研討后進行電子化，按課程章節歸屬，形成了典型的工程案例加入課程資源庫中。

如在特殊地質地段隧道講解中，重點選取了典型巖溶區隧道和特殊地層段隧道施工中存在的主要問題及施工技術等，加深對隧道勘察設計特點、施工技術特別是特殊地質地段的隧道的施工技術的理解，對提高學生分析問題和解決問題的能力具有重要的幫助。如課程第六章選取了宜萬鐵路上圓梁山隧道的典型巖溶隧道施工過程工程災害的應對與處置措施、黃土地區因地制宜的隧道創新性開挖方法等工程案例進行了介紹分析，這種案例式教學模式使學生課堂參與度提高，學生在課堂上學習的熱情高漲。同時結合地方區域特點，對在建的桂柳高速公路福嶺隧道施工中遇到的問題進行了介紹和分析，并組織學生到施工一線進行參觀學習。通過課堂講授與工程案例緊密結合，培養學生對隧道工程相關知識點和基本原理的理解，拓展學生理論聯系工程實踐的視野，鍛煉了學生分析問題和解決問題的能力。

2.4 隧道工程模型化與圖像化教學

“隧道工程”課程采用模型實驗及數值模擬等形式加強學生的實踐能力，加強學生對知識點的理解及學習興趣，增強課程挑戰度。以班級隧道模型設計競賽為切入點，采用學生分組，老師指定設計題目的形式組織隧道設計比賽。運用CAD及數值分析軟件對隧道的選線及結構荷載進行設計與分析；建造隧道實物模型的形式對隧道洞門、洞身及明洞等結構進行創新性設計，并將設計比賽的評審結果計入學生的最終成績考核之中。目前課程團隊開發了隧道結構設計、錨桿加固碎石隧道設計及數值仿真設計等三個操作性較好的實體模型競賽。

模型試驗和數值分析能夠較直觀地體現相關內容，如通過隧道結構模型試驗可以使學生直觀體會襯砌結構在承受外荷載（圍巖壓力）作用下的變形，以及如何設計襯砌結構才能使結構用材達到經濟安全的平衡，同時在此過程中可以較深刻地理解隧道圍巖破壞過程及其相關的理論知識。隧道工程模型化與圖像化教學能提高學生的興趣，調動學生的學習積極性，更重要的是能加強學生對專業基礎知識的掌握，鍛煉學生的實踐能力，培養良好的工程師素質和解決隧道工程問題的綜合能力和高級思維。

2.5 課程教學實施效果

“隧道工程”課程考核采用“平時考核+期末考核”的考核方式，其中平時考核主要采用雨課堂平臺設置的考核方式，本課程設置了視頻考核、討論考核、雨課堂考核、課堂考核、考試單元考核等考核模塊。由雨課堂平臺導出的成績作為平時成績，不僅相對較為客觀和方便，而且能加強對學生平時學習過程的考核，即雨課堂平臺涵蓋了課堂出勤情況、課前預習和視頻學習情況、課前和課后作業完成情況、課堂參與度和隨堂測驗情況以及分組討論情況等都能在雨課堂平臺得到體現。

通過兩學年的實踐，實施教學改革的2018級和2019級較改革前2017級學生的課程期末卷面成績有明顯的提升，平均成績分別較2017級提高6.4分和7.6分，期末考卷的及格率和優良率呈逐年上升趨勢，總評成績也有明顯提升。

3 結語

在“雙萬計劃”背景下，“隧道工程”課程建設以“金課”標準進行教學改革，經過近兩屆的教學實踐，在課程內容優化與組織、新形態教學資源開發和建設、教學過程管理與評價、實際案例教學以及在隧道模型和數值模擬競賽等方面積累了較豐富的教學資源和教學經驗，學生成績有較明顯的提升。在今后的教學過程中繼續堅持教學改革，不斷夯實學生的專業理論知識，提高學生實踐應用能力，為社會培養能分析和解決實際隧道工程問題的應用型技術人才。