《盾構與掘進機施工》理實一體化教學改革與實踐

◇陜西鐵路工程職業技術學院 張 媛 周江濤

《盾構與掘進機施工》課程是地下與隧道工程技術專業（盾構施工方向）學生的專業核心課程。通過建設校內盾構創新實訓基地、盾構仿真操作平臺、盾構大數據技術應用平臺，進行理實一體化課程教學改革，為學生提供實踐鍛煉平臺，加強理論知識學習，提升實踐技能水平，對培養高素質的盾構專業人才具有一定的意義。

1 引言

當前城市軌道交通工程發展迅猛，地鐵建設項目規模與技術等級不斷提升，盾構機在地鐵建設中所占比重日益增大，市場對盾構施工專業技術人員的需求很大。作為國家骨干院校重點建設專業，全國第二批現代學徒制試點專業，我校地下與隧道工程技術（盾構施工）專業列為全國高水平建設專業群—城市軌道交通工程技術專業群子專業之一，具備良好的建設基礎及廣闊的發展前景。

課程主要圍繞盾構法施工技術，介紹盾構機工作原理、類型、發展、盾構組裝與運輸、始發與到達、掘進姿態與土壓管理、管片拼裝與壁后注漿、渣土改良與特殊地層施工等內容。這門課傳統的教學方式是理論教授，采用動畫、視頻、微課形式進行多媒體教學，學生反映無法真實了解盾構施工技術，存在理論與實踐脫節的情況，因此積極探索理實一體化這一新的教學理念對《盾構與掘進機施工》課程進行改革，勢在必行[1]。

2 教學改革內容

2.1 《盾構與掘進機施工》教學改革目標

《盾構與掘進機施工》是該專業的主干核心課程，課程依據國家職業標準、行業規范，要求掌握盾構施工技術、盾構操作與維保、盾構施工安全管理等基本專業知識，遵循學生學習能力培養的一般規律，圍繞未來工作崗位需求進行針對性學習，循序漸進地進行課堂設計，以校企合作為依托，以學生為中心，以典型工作任務為載體，實現更高水平的理實一體化[2]，培養適應地鐵隧道施工、盾構制造維保、盾構管理等一線需要的“下得去、留得住、用得上、干得好”的高素質技術技能人才。

2.2 《盾構與掘進機施工》教學改革思路

為實現課程內容與職業標準對接、教學過程與生產過程對接，《盾構與掘進機施工》課程的課堂教學應重新梳理教學內容、整合課程資源、優化教學方法、更新教學設計，以促進學生的主動性、交互性、協作學習，理論授課的同時，加強實踐教學與訓練，提高人才培養質量，依托盾構創新實訓基地、盾構仿真操作平臺、盾構大數據技術應用平臺，讓學生真實的認識盾構機基本構造，掌握盾構操作知識，理解盾構施工流程，從而理論指導實踐，實踐反饋理論。

3 理實一體化實施條件

3.1 盾構創新實訓基地

盾構創新實訓基地占地2500多平方米，總投資700余萬元，這臺盾構機是國家863計劃、中國首批自主生產的C2型土壓平衡盾構機，由上海城建集團上海隧道工程股份有限公司制造，刀盤直徑6.34米，主機長8.5米，整機長60米，附5節配套臺車,總重約365噸，包括主機及后配套系統，能滿足學生掌握盾構機基本構造、盾構機工作原理、盾構施工流程及盾構機維護保養等實踐教學需求。

圖1 盾構創新實訓基地（內含一臺土壓平衡盾構機）

圖2 盾構仿真操作平臺（上位機、操作琴臺、顯示屏）

3.2 盾構仿真操作平臺

盾構仿真操作平臺展示了盾構機整機結構及細部構造、盾構施工前期準備、盾構吊運與組裝、盾構始發、盾構掘進、盾構姿態控制、管片拼裝、壁后注漿、渣土改良、盾構到達、特殊地層盾構掘進等11個環節的教學模式、訓練模式、學習模式，并配有考核系統，能實現實踐操作訓練與考核的一體化。

學生遵照標準控制操作流程，能掌握盾構機系統的各個組成部分，進行參數設置及按鈕控制，虛擬仿真系統實時顯示盾構施工場景，并在上位機中顯示盾構機刀盤掘進參數、推進油缸參數、掘進姿態等參數變化。該平臺滿足課堂教學、實操訓練及考核需求，也適用于開展盾構技術培訓，組織盾構操作技能大賽及社會服務等。

3.3 盾構大數據技術應用平臺

盾構大數據技術應用平臺，是采用中鐵工程服務有限公司“盾構遠程在線實時監測大數據云平臺”技術方案，進行自主研發且具有獨立知識產權的智能管控平臺，界面顯示“盾構機遠程監控系統”，具備實時監測、動態預警、報表生成、數據分析、歷史回訪等功能，可通過手機、平板電腦等移動終端來掌握每臺盾構機的運行狀況，使盾構施工管理更簡便、高效、直觀，使施工組織更加標準、安全、智能。利用盾構大數據技術應用平臺進行教學，使學生更加深刻地掌握盾構機構造、了解盾構施工流程、熟悉盾構操作與維保規程，對盾構施工安全控制、培養施工管理技術人才具有指導意義。

圖3 盾構大數據技術應用平臺-盾構機遠程監控系統

3.4 豐富的教學資源庫

理實一體化的課程教學，離不來教學資源庫的建設。課程團隊教師收集新聞、資訊、新技術、新工藝，將理論教學資源、實踐教學資源、施工現場資料整合，增加微課、動畫、視頻等動態資源，在國家智慧職教平臺-地下與隧道工程技術資源庫-盾構與掘進機施工，上傳了400多條資源。教學過程中教師可以設置課堂作業、在線測試、期中期末考試等環節，學生可以隨時隨地學習，不再受時間、空間的限制，教學資源庫的應用對提升學生的崗位適應能力和可持續發展能力有很大的影響。

圖4 國家級地下與隧道工程技術專業教學資源庫

3.5 專業師資隊伍

課程團隊以盾構技能大師為引領，組建雙師素質教學團隊，推行工匠精神塑造。盾構首席大師曾宇翔，從事盾構行業十余年，具備豐富的盾構施工現場經驗，團隊教師均為高職院校一線專業課教師，參加過職業教育課堂教學的培訓，對教學設計、教學組織、教學形式有深刻的理解，均有盾構施工現場鍛煉的經歷，具有豐富的教學經驗與實踐經驗，工作富有激情和創造性，開展“線上+線下、理論+實踐”混合式教學組織[3]，以學生為中心，進行理實一體化教學改革，推進德技雙休，助力培養高素質復合型盾構施工技術技能人才。

4 推廣價值

“理實一體化”應用到《盾構與掘進機施工》課程中，是整合課程教學的實踐與創新，是對傳統的理論教學的改革，在調動學生學習積極性的同時，還提高了學生將專業理論知識與專業技能操作有機結合的應用能力[4]。本課程教學改革的推廣價值體現在如下幾點。

（1）城市軌道交通行業的大發展，造就了盾構專業會有大發展，理實結合使學生達到學以致用、提升技能的效果，對培養具有理論知識扎實、實操技能過硬的盾構人才意義重大。

（2）盾構施工技術是融合型專業，涉及機械、電氣、液壓、土木、PLC等多個學科、多個專業，理實一體化教學改革成果可以輻射推廣到其他課程，以及工程機械運用技術、機電一體化技術、工程機械制造與維護等相關專業，推廣和輻射帶動范圍廣。

（3）加強素質教育、價值引領，為社會和經濟的長遠發展提供高素質人才，為城市軌道交通、盾構隧道行業貢獻力量。