實踐場景視頻教學(xué)模式在隧道工程課程中的創(chuàng)新應(yīng)用研究

成帥 ，張晨曦，蓋偉 ，劉其方，劉洪亮，焦靜

（1.山東大學(xué) 齊魯交通學(xué)院，山東濟南 250002；2.山東大學(xué) 巖土與結(jié)構(gòu)工程研究中心，山東濟南 250012；3.山東大學(xué) 軟件學(xué)院，山東濟南 250101；4.山東大學(xué) 土建與水利學(xué)院，山東濟南 250061）

《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標(biāo)的建議》指出，川藏鐵路、雅魯藏布江下游水電開發(fā)、西部陸海新通道等重大工程[1]的實施將極大增加隧道工程領(lǐng)域的人才需求，因此，培養(yǎng)新基建時代的隧道工程領(lǐng)域創(chuàng)新人才，是經(jīng)濟建設(shè)的必然需求，同時，建立科學(xué)合理的隧道工程教學(xué)教育體系，是推動實踐型學(xué)科教育服務(wù)智能建造需求、培養(yǎng)滿足社會需要的應(yīng)用型人才的重要方法。目前，隧道工程學(xué)科存在知識理論繁雜瑣碎、教學(xué)內(nèi)容抽象難懂等問題，導(dǎo)致學(xué)生對專業(yè)知識的理解產(chǎn)生偏差、理論知識儲備與實踐脫節(jié)。

實踐場景視頻融入課堂[2]是教學(xué)模式的創(chuàng)新探索，視頻教學(xué)具有音、像兼具的獨特優(yōu)勢，能夠以形象直觀的形式向?qū)W生傳遞較大體量的專業(yè)知識，在日常教學(xué)中有著不可忽視的作用。

然而，實踐場景教學(xué)在隧道工程課程中鮮有應(yīng)用，將隧道實踐場景視頻納入課堂，深化學(xué)生對專業(yè)知識的理解，形成直觀形象的專業(yè)知識體系，激發(fā)學(xué)生的求知積極性，是從根本上解決隧道工程教學(xué)難題的有力措施。將理論與實踐緊密結(jié)合，基于工程培養(yǎng)人才，是提高學(xué)生畢業(yè)后競爭力、培養(yǎng)滿足社會需求的應(yīng)用型人才的核心方法。糾正學(xué)生的專業(yè)理解偏差[3]，使學(xué)生所學(xué)知識緊跟工程發(fā)展，是樹立專業(yè)自信心、減少學(xué)科領(lǐng)域人才流失、增強專業(yè)凝聚力的重要環(huán)節(jié)。引領(lǐng)學(xué)生認知尖端工程技術(shù)、探索未來發(fā)展趨勢，是隧道工程學(xué)科形成良性教學(xué)模式、學(xué)科領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

1 隧道工程教學(xué)與應(yīng)用的難點分析

隧道工程作為一門理論與實踐相融合的學(xué)科，其知識體系的發(fā)展與工程實際緊密結(jié)合，傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以高效教授龐大的知識體量與繁雜的理論體系，學(xué)科知識碎片化、理論與實踐脫節(jié)、專業(yè)知識更新滯后的教學(xué)問題隨著工程的發(fā)展日益凸顯。

1.1 學(xué)科知識繁雜瑣碎

隧道工程是集工程勘察、設(shè)計、施工和管理于一體的理論研究與施工實踐相結(jié)合的學(xué)科，學(xué)科涉及土木、信息、測繪、軟件、機械等多領(lǐng)域知識，其知識體系呈現(xiàn)出瑣碎繁雜、體量大的特征。傳統(tǒng)課堂常采用教師講課、學(xué)生聽講的被動教學(xué)模式[4]，該種模式難以將隧道工程課程中的瑣碎知識點進行整合，學(xué)生難以將各個領(lǐng)域的知識點進行有機串聯(lián)，難以對知識進行透徹理解，最終導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高、知識掌握效果差。

1.2 知識描述抽象，學(xué)生對工程實際情況了解不足

隧道工程多采用文字性描述、配以工程圖片的方式進行教授，隧道工程知識的闡述過程抽象難懂。隧道工程設(shè)備及結(jié)構(gòu)構(gòu)件種類繁多，學(xué)生從書本所學(xué)知識難免與工程實際情況不符，導(dǎo)致學(xué)生對工程實際情況了解不足。

1.3 理論知識與實踐脫節(jié)

隧道工程學(xué)科教學(xué)的實踐課時安排較少，這與其強實踐性的課程特點背道而馳。一方面，傳統(tǒng)教學(xué)模式缺少工程現(xiàn)場的“直擊式”教學(xué)理念[5]，忽視現(xiàn)場實踐對學(xué)生的啟發(fā)，如：講授隧道施工方法章節(jié)，沒有動態(tài)性、程序性的展示方式，難以全面掌握隧道工程繁雜的知識體系。另一方面，多數(shù)高校難以為學(xué)生提供實踐平臺，無法將學(xué)生派至工程現(xiàn)場進行實踐，導(dǎo)致學(xué)生分析與處理問題的能力欠缺，不易發(fā)揮主觀能動性，實踐與創(chuàng)新性思維滯后。此外，學(xué)生從工程現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題的能力較差，從書本中所學(xué)的理論知識無法在工程實踐中得以驗證。

1.4 課程教學(xué)滯后于學(xué)科前沿知識

工程現(xiàn)場的新技術(shù)、新裝備、新方法未及時納入教學(xué)內(nèi)容，造成學(xué)生產(chǎn)生學(xué)科偏見，無法培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)自信心。例如，部分學(xué)生認為當(dāng)今的隧道工程施工是依賴于人工的隧道修建技術(shù)，認為其技術(shù)水平低、人才需求量不高。然而，實際的隧道施工方法是掘進機械以及智能機器人等各類設(shè)備共同配合工作的智能建造技術(shù)，且未來的隧道工程將是集聚少人化、無人化特征，是集衛(wèi)星平臺、航空平臺、地面平臺、鉆孔和洞內(nèi)相融合的空天地隧多視域立體化的建造技術(shù)，是一門具有廣泛應(yīng)用及發(fā)展前景的重要學(xué)科。

2 實踐場景視頻教學(xué)在隧道工程課程中的應(yīng)用模式

針對隧道工程教學(xué)過程中的難點問題，開展實踐場景視頻教學(xué)模式在隧道工程學(xué)科教學(xué)的創(chuàng)新應(yīng)用探索，形成瑣碎知識的有機串聯(lián)、糾正學(xué)生的認知偏差、加大學(xué)科實踐力度、形成前沿知識認知，其技術(shù)路線如圖1所示：

圖1 實踐場景視頻教學(xué)在隧道工程課程應(yīng)用技術(shù)路線圖

（1）將隧道實踐場景視頻靈活穿插至課堂教學(xué)，瑣碎知識模塊化，建立各模塊間的關(guān)聯(lián)脈絡(luò)，并進一步加強各知識模塊間的關(guān)聯(lián)，做到學(xué)科交叉式教學(xué)。由實際工程視頻引領(lǐng)學(xué)生“發(fā)散式”學(xué)習(xí)，設(shè)立多學(xué)科領(lǐng)域的課程小組，并根據(jù)學(xué)生的興趣與專長為其建立專研課題[6-8]，結(jié)合課題內(nèi)容，組織學(xué)生分工網(wǎng)絡(luò)搜集并分類梳理隧道施工視頻，調(diào)動學(xué)生參與有關(guān)隧道工程知識的學(xué)術(shù)沙龍，真正激發(fā)學(xué)生的求知欲望，推動教學(xué)模式由“被動灌輸”向“主動求知”方向轉(zhuǎn)變。

（2）充分發(fā)揮實踐場景視頻的可視化優(yōu)勢[9]，直觀還原隧道勘察設(shè)計、施工、搶險救災(zāi)、監(jiān)測巡檢工序，聯(lián)動工程現(xiàn)場采集補充課程相關(guān)視頻素材[10]。為學(xué)生提供隧道構(gòu)件、設(shè)備等的直觀展示平臺[11]，拓寬學(xué)生的專業(yè)知識認知途徑，培養(yǎng)學(xué)生“書本”與“視頻”融合的對照式學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生能夠深刻、精準地學(xué)習(xí)專業(yè)知識，減少學(xué)生的認知偏差，為其畢業(yè)后順利融入現(xiàn)場工作打好堅實基礎(chǔ)。

（3）加強學(xué)生的實踐學(xué)習(xí)力度[12]，以工地現(xiàn)場為課堂、以工程經(jīng)驗為教案，打造沉浸式教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、動手技能，引導(dǎo)學(xué)生深度思考、發(fā)現(xiàn)問題、促進知識成果轉(zhuǎn)化。例如，鼓勵學(xué)生小組討論，頭腦風(fēng)暴提出隧道工程新理念[13]、新方法，教師引導(dǎo)學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，指導(dǎo)學(xué)生申報發(fā)明專利、軟件著作權(quán)等成果。學(xué)科方面應(yīng)為學(xué)生提供更多實踐機會，帶領(lǐng)學(xué)生參觀學(xué)習(xí)工程現(xiàn)場，形成基本的工程認知。

（4）及時跟進隧道工地實踐教學(xué)，通過一線工程踏勘、遠程視頻、現(xiàn)場錄像反饋工程現(xiàn)場實際，同時建立豐富的視頻數(shù)據(jù)庫，積累視頻教學(xué)素材；充分利用教學(xué)實踐基地平臺[14-15]，邀請一線參建人員分享隧道工程經(jīng)驗；為學(xué)生播放高精尖工程設(shè)備的科普類視頻，讓學(xué)生了解學(xué)科前沿，樹立學(xué)生的專業(yè)自信心，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)情懷，引領(lǐng)學(xué)生展望學(xué)科發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生正確的擇業(yè)觀。

3 結(jié)語

將實踐場景視頻融入隧道工程教學(xué)，充分發(fā)揮了實踐場景視頻優(yōu)勢，使課程理論與工程實踐緊密結(jié)合起來，有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，構(gòu)建科學(xué)有效的培養(yǎng)體系和教學(xué)方法，形成教-學(xué)-做一體化的教學(xué)模式，樹立學(xué)生的專業(yè)自信心，引領(lǐng)學(xué)生展望學(xué)科發(fā)展，培養(yǎng)更多隧道工程領(lǐng)域的高素質(zhì)人才。