基于BIM技術的隧道工程施工與組織課程教學改革探索與實踐

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2025）20-0046-04

Abstract：ToaddressthechalengesencounteredinthetraditionalteachingofthecourseofTunnelEngineeringConstruction andOrganization，suchasweakfoundationsforknowledgetransfer，poorintuitiveunderstandingofengineringstructural construction，anddiffcultiesinstimulatingitrinsicotivation，theteachingteamhasproposedaninovativeapproachbasedon BIMsimulationtechnolgyThisappoachemphasizesaprogresionthatisbothexteallystimulatedandintrinsicallydriven fosteringinnovationandpracticalapplicationwithinthecourse.Focusingontheleamers，thisstrategyinvolvestheiterative reconstrutionofcoursecontentandthemultidimensionalintegrationofadvancedteachingresources.Itleveragesasynergyof virtualandrealexperiencestoestablishanefectivelearningpathway.Furthermore，acomprehensiveevaluationsystem characterizedby\"threetransformationsanddualfedback\"isemployedtoenhanceintrinsicmotivationforprogression.By creatingnewpathwaysforadvancementfrombothextemalandinternalperspectives，thismethodcontiuouslystimulateslearner motivation，improvespracticalskils，andnhancesoverallcompetencies，esultinginsignificantoucomes.Theteachingefo methods proposed in this paper can serve as a reference for the development of related courses.

Keywords：TunnelEngineering ConstructionandOrganization;intrinsicmotivation;BIM;evaluationsystem;teachingrefor

作為“數字中國\"戰略的重要組成，教育數字化在深入實施科教興國、人才強國和創新驅動發展三大戰略中發揮著關鍵支撐作用，為新時代教育現代化建設提供了強勁動力，信息化、數字化教學是當前高校教育教學改革的重要發展方向[1-3]。許多高校開展了相關教學改革，提出了數字化教學改革方案，闡明了教學改革的創新方案，推動了教學的發展，取得了不錯的成果[47。隨著建筑信息模型（BIM）技術快速發展和教育信息化的深度融合，有效培養適應行業需求的高素質人才成為高等教育領域的重要課題，是教育數字化戰略的重要體現[8-9。當前基于BIM技術的混合式教學相關研究多集中于技術應用層面，對教學法創新、學生學情適配及評價機制等教育本質問題關注較少，如何有效依托BIM技術推動課程進行信息化改革，亟需進行深入實踐探索。

本文以隧道工程施工與組織課程為依托，構建了外促內驅進階驅動教學模式，探索內外因素齊促進、虛實結合的進階新路徑，研究成果旨在為BIM技術相關課程教學提供重要參考。

一 課程概況

隧道工程施工與組織是火箭軍工程大學土木工程專業的一門首次任職課程，立足隧道工程的施工過程，揭示隧道工程施工的基本規律和核心技術，其地位使命重要，建設基礎良好，在人才培養中起到重要的作用。

通過課程學習，熟悉當前隧道工程施工中的常用裝備，獲取隧道工程施工方法和工藝，掌握隧道工程施工的基本原理;能夠進行隧道施工組織，提高分析問題和解決實際隧道施工問題的能力；形成按規范施工的工程觀，具備初步的工程意識、安全意識、責任意識，養成嚴謹細致的工作作風，弘揚工程人礪劍精神，如圖1所示。

價值工程精神塑造思辨創新能力工程思維探索應用 規范施工 培養實踐運用分析計算 施工原理知識基礎扎實T理解記憶 裝備工藝 傳授融會貫通

二 外促內驅進階驅動教學模式的構建

（一） 教學痛點

課程授課對象為土木工程專業大四學生，通過對學生開展座談交流、問卷調查、成績分析及課程團隊內部研討，綜合分析得到： ① 學生即將奔赴崗位，對隧道工程施工的工藝技術、發展前沿興趣濃厚，渴望通過課程學習得到能力提升，但教學內容更新不及時、資源單一。 ② 通過前序課程學習，學生基礎知識比較扎實、思維普遍活躍，但多數學生未去過一線工地，經驗缺乏，對復雜的地下工程結構構造感性認識差。 ③ 授課學生來源中，進?；A層次不同，課程個體化訴求存在差異，但課程教學難以滿足不同層次學生的差異化需求。

（二） 教學創新舉措

針對上述教學痛點問題，課程團隊打破傳統路徑依賴，提出了基于“外促內驅、進階驅動\"的隧道工程施工與組織課程創新思路，外促進打牢進階基礎、指明進階方向、創新實踐路徑，內驅動激發進階驅動力。從外促和內驅兩個維度，構建進階新路徑。

1階次化重構課程教學內容，明確進階方向

遵循學生認知規律，打破原有教學淺表化的局限，將課程內容最終分解為三大階次專題，即初階一施工與組織基礎知識，中階一掘進、襯砌、安裝施工工程運用，高階一一隧道工程前沿拓展（圖2）。注重將隧道工程施工中常見的工程問題（如塌方、巖爆、突水等）凝練為科學問題，將授課過程變成解決科研問題的過程，培養學生科學探索等高階思維。

2多維度融合進階教學資源，夯實進階基礎

課程團隊通過不斷迭代更新進階教學資源，側重理論知識貼近工程實際，側重任務驅動，讓學生體會到學習隧道施工“有趣、有用”。課程團隊首先搭建了基本教材（2本內部、1本新形態）習題庫（980道習題）、二三維素材（30個）縮尺模型（含TBM、盾構、鑿巖臺車）和線上資源（微課12個，總時長1.5小時）等課程基礎教學資源，打牢“知行合一\"基礎。

其次，突出理論聯系實際，構建了工程事故案例庫（8種典型事故案例庫）施工視頻庫（46個施工視頻，總時長超7小時）BIM技術虛擬仿真資源等中階教學資源，把抽象的工程問題具象化，實現對教學的有力支撐。

最后，將科研課題、學科競賽與課程創新實踐深度融入到課程資源體系中，搭建了前沿探索資源（涉及材料、結構、數值分析等方向前沿課題）;通過設置畢業設計前沿課題，明晰學科競賽路徑，引導學生開展探索性、創新性研究，增加課程的創新性、挑戰度。課程資源建設具體見表1。

3BIM技術與實踐融合，創新實踐路徑

針對課程教學實踐體驗難、現地教學面臨高成本、高消耗和流程審批慢等難以逾越的難題，課程團隊借助于BIM技術，以隧道工程掘進、襯砌、安裝和特情處置施工等教學模塊為抓手，搭建了“模塊化 + 階次化”的隧道工程施工仿真特色實踐進階平臺，建立了四大模塊的虛擬仿真系統（圖3）。學生可以通過信息設備將用戶的動作、位置等信息與隧道施工的虛擬世界實時交互，實現可不受時間和地點限制的隧道施工實踐教學，打破了傳統課堂教學和工程實踐的時空限制。

借助于BIM仿真技術，將無法搬進課堂的施工裝備、施工場景和工藝流程具象化，凝練出虛實融合進階路徑。學生針對隧道施工虛擬場景，準確判斷涉及的工藝流程，按照施工順序完成相關實踐操作，系統將進行全程記錄；在特情處置施工時，學生需要對隧道工程施工中常見的“塌方\"“涌水”“超欠挖\"等工程難題進行處理，選擇合適的解決方案，在實踐過程中理解應用理論知識，提升解決真實工程問題的能力，培塑高階實踐能力；教師通過內部網絡對整個實踐過程進行管理，開展對學生實踐操作的高效指導，實現裝備認知、實踐訓練、輔助教學的有機統一。

4建“三化、雙反饋\"多元立體綜合考評體系，增強進階內驅力

課程團隊開展以“學生發展為本”的多元立體綜合評價體系建設，通過考評方式的創新，激勵學生課前線上自學、課中積極參與課堂教學、課后參與學科競賽、科學研究和撰寫高質量的課程小論文，共同促進學生知識、能力、素質的有機結合，培養學生解決土木工程復雜工程施工問題的綜合能力和工程思維。此外及時跟蹤學生的學習成效，檢驗教學過程中方法手段的有效性，采取學生自評評教、教師評學的“雙反饋\"方法，階段性反饋教學質量，有效幫助課程團隊持續改進教學方法，不斷提高課程的質效，最終提升學生的收獲感和滿意度。

堅持過程性評價與終結性評價結合、線上線下評價統一、質量評價與持續改進有機融合，突出“看得見、有支撐”的過程考核，真正實現考評的多元化、標準化和透明化。課程最終成績由線上成績（ 10% ）課堂表現（ 5% ）拓展表現（ 5% ）、課程小論文（ 5% ）、虛擬仿真訓練（ 15% ）和課終筆試（ 60% ）組成，既通過線上成績、課堂表現強調過程考核的基礎性，又通過拓展表現、課程小論文和虛擬仿真訓練強調過程考核的高階性，突出考核的高階性、挑戰度，如圖4所示。

三 教學成果成效

采用本課程的教學思路后，課程總評成績得到持續提升，本課程在院校兩級課堂教學督導中優良率達90% 以上。2022—2024年采用創新教學模式后，學生學習積極性和主動性大大增強，學生課程平均成績提升 10.5% ，優良率提升 21.78% 。學生對課程滿意度較高，對任課教員評價良好。

經過教學創新實踐，學生專業技能、協作精神和創新能力明顯增強，依托本課程核心知識，多次在全國、省級和校級比賽中獲獎。其中，獲國家級優秀畢業設計2次、省級優秀畢業設計1次，獲BIM國家級相關競賽11人次，獲陜西省結構設計競賽二等獎2次、三等獎2次，達到了以賽促教、以賽促學的目標。

四 結束語

本課程是將已學課程知識融會貫通并應用于工程實踐的特色施工課程，在人才培養、任職中起到承上啟下的作用。針對教學的實施過程中所遇教學“痛點\"問題，課程團隊打破傳統路徑依賴，提出了基于BIM技術的“外促內驅、進階驅動\"課程改革思路，以外促進打牢進階基礎、指明進階方向、創新實踐路徑，內驅動激發進階驅動力，最終破解“痛點\"問題。課程建立的創新教學方法對相關課程建設起到良好示范作用。

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