以智能建造為導向的隧道工程教學體系構建與優化

摘要：隧道工程是土木工程專業的重要組成部分，隨著智能建造技術的發展，傳統的隧道工程教學體系需要進行革新和優化。本文以智能建造為導向，探討隧道工程教學體系的構建與優化策略。通過分析智能建造技術在隧道工程中的應用現狀，總結當前隧道工程教學存在的問題，提出以智能建造為導向的隧道工程教學體系構建與優化的具體舉措，包括課程體系優化、教學方法創新、實踐教學強化等方面。本文的研究對推動隧道工程教育的發展，培養適應智能建造時代需求的高素質隧道工程人才具有重要意義。

關鍵詞：智能建造；隧道工程；教學體系；構建；優化

中圖分類號：TB"""""""文獻標識碼：A""""""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.03.082

0"引言

隨著科技的進步和社會的發展，智能建造技術在隧道工程領域得到廣泛應用。為了適應智能建造時代的需求，培養高素質的隧道工程人才，傳統的隧道工程教學體系亟須進行改革和優化。本文以智能建造為導向，探討隧道工程教學體系的構建與優化策略，旨在推動隧道工程教育的發展。

1"智能建造技術在隧道工程中的應用現狀

1.1"智能建造技術概述

智能建造技術是指在建筑工程領域中，利用先進的信息技術、自動化技術和人工智能技術，實現工程項目全生命周期的數字化、網絡化和智能化管理。智能建造技術包括建筑信息模型（BIM）、物聯網（IoT）、大數據分析、云計算、虛擬現實/增強現實（VR/AR）、無人機、機器人等多種技術的綜合應用。這些技術的融合與創新，旨在提高工程項目的設計效率、施工質量、運營管理水平和可持續性，同時降低成本、縮短工期和減少人力資源的投入。智能建造技術的發展為建筑業的轉型升級提供了新的機遇和挑戰，是實現建筑工程現代化、智能化和綠色化的重要途徑。

1.2"智能建造技術在隧道工程中的應用領域

隧道工程作為土木工程的重要組成部分，涉及勘察、設計、施工、運營維護等多個階段，每個階段都對安全性、效率和質量提出了較高要求。智能建造技術在隧道工程中得到廣泛應用，主要體現在以下幾個方面：1."勘察設計階段，利用BIM技術進行隧道三維設計和可視化分析，優化線型和結構方案；2."施工階段，應用物聯網、傳感器等技術實現隧道施工過程的實時監測和智能控制，保障施工安全和質量；3."運營維護階段，結合大數據分析和人工智能技術，實現隧道運營狀態的智能診斷和預警，提高隧道運營效率和安全性。智能建造技術的應用，有助于提升隧道工程全生命周期的管理水平，促進隧道工程的可持續發展[1]。

1.3"智能建造技術在隧道工程中的應用案例

國內外已有多個隧道工程項目成功應用智能建造技術，取得了顯著成效。例如，在國內的某長大隧道工程中，應用BIM技術進行隧道全線三維設計和碰撞檢查，提高了設計效率和準確性；在施工階段，采用智能化掘進機和泥水平衡盾構機進行隧道掘進，實現了掘進參數的實時監控和優化控制，提高了施工效率和安全性；在運營階段，建立了隧道智能監測系統，對隧道結構狀態、環境參數等進行實時監測和分析，實現了隧道的智能化運維管理。類似地，在國外的某海底隧道工程中，全面應用了智能建造技術，從勘察設計到運營維護全過程實現了數字化和智能化管理，大大提高了工程效率和質量，降低了成本和風險。這些應用案例充分證明了智能建造技術在隧道工程中的可行性和有效性，為后續工程提供了寶貴經驗和借鑒。

2"當前隧道工程教學存在的問題

2.1"課程體系與智能建造技術發展脫節

當前許多高校的隧道工程教學課程體系仍沿襲傳統模式，以理論知識講授為主，課程內容與智能建造技術的最新發展脫節。現有課程體系缺乏對智能建造技術的系統介紹和深入探討，學生難以全面了解其在隧道工程中的應用現狀和發展趨勢。課程設置與行業實際需求不夠緊密，學生所學知識與工程實踐存在差距。隧道工程與計算機科學、信息技術等相關學科的交叉融合不足，學生缺乏綜合運用多學科知識解決實際問題的能力。這導致學生畢業后難以快速適應智能建造環境下的隧道工程實踐需求，影響人才培養質量和就業競爭力。亟須根據智能建造技術的發展趨勢優化隧道工程教學課程體系，加強課程內容與行業實踐的聯系，促進多學科知識的交叉融合，培養學生的綜合應用能力和創新能力[2]。

2.2"教學方法傳統，缺乏創新

目前隧道工程教學方法以傳統課堂講授為主，教師通過PPT演示、板書等方式傳授理論知識，學生被動接受，缺乏主動學習和探索的機會。這種單一教學模式難以激發學生學習興趣和積極性，不利于培養創新思維和實踐能力。傳統教學方法缺乏與智能建造技術相適應的教學手段和工具，如虛擬現實、增強現實、BIM等技術在教學中應用不足，教學內容難以直觀、生動呈現，學生對復雜工程問題的理解和掌握存在困難。教學過程缺乏與行業專家、企業工程師等的互動交流，學生難以及時了解行業發展動態和實際工程需求，影響學習效果和就業競爭力。為提高教學質量，必須創新教學方法，采用多元化教學模式，如案例教學、項目驅動教學、翻轉課堂等，利用智能建造技術提供的新型教學工具和手段，增強教學互動性和實踐性，提高學生學習主動性和參與度。

2.3"實踐教學環節薄弱，與工程實際聯系不緊密

隧道工程是一門實踐性很強的學科，需要學生具備扎實的理論基礎和豐富的實踐經驗。然而，當前許多高校的隧道工程實踐教學環節薄弱，與工程實際聯系不緊密。實踐教學學時比例偏低，學生缺乏足夠的動手實踐機會；實踐教學內容與工程實際存在脫節，缺乏對智能建造技術在實際工程中應用的體現。實踐教學場地和設施建設滯后，缺乏與智能建造技術相適應的實訓平臺和設備，學生難以獲得全面、系統的實踐訓練。校企合作不夠深入，產學研協同育人機制有待完善，學生參與工程實踐項目的機會有限，難以及時將所學知識應用到實際工程中。這導致學生實踐能力和工程素養難以有效提升，影響人才培養質量和就業競爭力。必須加強實踐教學環節建設，增加實踐教學學時比例，優化實踐教學內容，建設智能建造技術實訓平臺，深化校企合作，推進產學研協同育人，提高學生實踐能力和創新能力，培養適應智能建造時代需求的高素質隧道工程人才[3]。

3"以智能建造為導向的隧道工程教學體系構建與優化策略

3.1"優化課程體系，緊跟智能建造技術發展步伐

以智能建造為導向優化隧道工程教學課程體系，需要緊跟智能建造技術的發展步伐，及時更新和完善課程內容。應將智能建造技術納入隧道工程專業課程體系，開設專門的智能建造技術基礎課程，如BIM技術、物聯網技術、大數據分析等，幫助學生全面了解智能建造技術的基本原理和應用前景。在傳統隧道工程課程中，應適當增加智能建造技術相關內容，如在隧道設計課程中介紹BIM技術在隧道設計中的應用，在隧道施工課程中講解智能化施工設備和監測技術的使用。

加強課程之間的銜接和整合，促進理論與實踐、傳統技術與智能技術的融合，形成以智能建造為導向的系統化課程體系。還應根據行業發展動態和技術進步，定期調整和更新課程內容，邀請行業專家和企業工程師參與課程建設，確保課程體系與工程實際緊密聯系，滿足智能建造時代對隧道工程人才的要求。通過優化課程體系，學生可以系統掌握隧道工程領域的專業知識和智能建造技術，提高綜合應用能力和創新能力，為將來從事智能建造相關工作奠定堅實基礎。

3.2"創新教學方法，采用多元化教學模式

傳統的隧道工程教學方法以課堂講授為主，難以滿足智能建造時代對人才培養的要求。為了提高教學質量和效果，必須創新教學方法，采用多元化的教學模式。應廣泛應用信息化教學手段，如多媒體演示、在線課程、虛擬仿真等，利用數字化技術提高教學的直觀性和互動性，增強學生的學習興趣和主動性。應采用案例教學、項目驅動教學等方法，將理論知識與實際工程案例相結合，引導學生運用所學知識解決實際問題，提高分析和解決問題的能力[4]。

應推行翻轉課堂教學模式，鼓勵學生在課前自主學習，課堂上進行討論和實踐，促進師生、生生之間的交流互動，培養學生的自主學習能力和團隊合作精神。同時，還應邀請行業專家和企業工程師舉辦講座或指導實踐項目，拓寬學生視野，了解行業發展前沿和實際工程需求。通過創新教學方法，采用多元化教學模式，可以調動學生學習的積極性和主動性，提高教學效果和人才培養質量，使學生更好地適應智能建造時代的發展需求。

3.3"強化實踐教學，加強產學研協同育人

隧道工程是一門實踐性很強的學科，實踐教學在人才培養中占有重要地位。以智能建造為導向，必須強化實踐教學環節，加強產學研協同育人。應增加實踐教學學時比例，合理設置實驗、實習、實訓等實踐教學環節，為學生提供充足的動手實踐機會。應建設智能建造技術實訓平臺，引進先進的仿真軟件、智能化設備等，創建虛實結合的實踐教學環境，使學生在實踐中掌握智能建造技術的應用。應深化校企合作，與行業企業聯合開展實踐教學項目，邀請企業工程師指導學生實習實訓，讓學生參與實際工程項目，提高實踐能力和工程素養。

應推進產學研協同育人，鼓勵教師與企業、科研機構合作，將最新的研究成果和技術應用于教學實踐，提高實踐教學的前沿性和針對性。通過強化實踐教學，加強產學研協同育人，可以有效提高學生的實踐能力和創新能力，縮短學生從學校到職場的過渡時間，培養適應智能建造時代需求的高素質隧道工程人才。

3.4"加強師資隊伍建設，提升教師智能建造素養

教師是教學質量的決定因素，以智能建造為導向的隧道工程教學體系構建與優化，離不開高素質師資隊伍的支撐。應加大教師培養和引進力度，特別是引進具有隧道智能建造實踐經驗的工程師和技術人員，充實教學隊伍。要加強對現有教師的培訓，鼓勵教師參加智能建造技術培訓、學術會議和科研項目，不斷提高他們在智能建造領域的專業水平和教學能力。

要建立教師定期到企業實訓實踐的機制，讓教師充分了解智能建造技術的實際應用和行業實際需求，并將其融入教學過程中。同時，要完善教師評價和激勵機制，鼓勵教師圍繞智能建造開展教學研究和改革，積極推動新技術、新方法在教學實踐中的應用。通過建設高素質師資隊伍，提升教師智能建造素養，可以為以智能建造為導向的隧道工程教學體系構建與優化提供有力保障，培養適應智能建造時代要求的高質量隧道工程人才。

4"以智能建造為導向的隧道工程教學體系構建與優化的意義

4.1"提高隧道工程教育質量

以智能建造為導向構建和優化隧道工程教學體系，可以有效提高隧道工程教育質量。通過優化課程體系、創新教學方法、強化實踐教學等措施，學生可以系統掌握隧道工程領域的專業知識和智能建造技術，提高綜合應用能力和創新能力。同時，加強師資隊伍建設，提升教師智能建造素養，保障教學質量。這種與時俱進、面向未來的教學體系，能夠滿足智能建造時代對隧道工程人才的要求，提高人才培養質量，為隧道工程行業輸送高素質人才。

4.2"培養適應智能建造時代需求的高素質隧道工程人才

智能建造是隧道工程發展的必然趨勢，對隧道工程人才提出了新的要求。以智能建造為導向構建和優化隧道工程教學體系，旨在培養適應智能建造時代需求的高素質隧道工程人才。通過在教學中融入智能建造技術，學生可以掌握BIM、物聯網、大數據等先進技術在隧道工程中的應用，提高數字化、信息化素養。同時，強化實踐教學，加強產學研協同育人，使學生具備扎實的工程實踐能力和創新能力。這樣培養的隧道工程人才，能夠勝任智能建造環境下的工作需求，推動隧道工程行業的智能化發展[5]。

4.3"推動隧道工程教育的可持續發展

以智能建造為導向構建和優化隧道工程教學體系，是推動隧道工程教育可持續發展的必然要求。傳統的隧道工程教學模式難以適應智能建造時代的發展需求，亟須改革創新。通過優化課程體系、創新教學方法、強化實踐教學、加強師資隊伍建設等措施，可以不斷更新教學內容，改進教學方式，提高教學質量，使隧道工程教育與時俱進。同時，加強產學研協同育人，促進教育、科研與產業的深度融合，為隧道工程教育注入新的活力。這種可持續發展的教學體系，能夠培養出滿足社會需求的高素質隧道工程人才，為隧道工程行業的可持續發展提供人才支撐。

5"結語

以智能建造為導向的隧道工程教學體系構建與優化是適應時代發展、提高隧道工程教育質量的必然要求。通過優化課程體系、創新教學方法、強化實踐教學等舉措，可以有效提升隧道工程教學水平，培養適應智能建造時代需求的高素質隧道工程人才。本文的研究對推動隧道工程教育的發展具有重要意義，同時也為其他工程專業教學體系的構建與優化提供了有益參考。

參考文獻

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[5]劉梅，董亞勛，王培軍，等.面向智能建造的1+X（BIM）專創融合教育模式研究[J].高教學刊，2022，8（S1）：1417.