隧道工程課程教學(xué)改革思路

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一、“隧道工程”課程教學(xué)特點(diǎn)及存在問題

1.“隧道工程”課程特點(diǎn)

(1)“隧道工程”課程內(nèi)容繁雜而又有較強(qiáng)的獨(dú)立性。該課程涵蓋的知識(shí)面廣泛,要想學(xué)好隧道工程,不但要掌握巖石力學(xué)、土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論等方面的專業(yè)知識(shí),而且必須理解隧道自身的理論體系和具體的施工工藝。如隧道新奧法的施工理念、原則和實(shí)施流程等。

(2)“隧道工程”課程與工程實(shí)踐密不可分。在實(shí)際設(shè)計(jì)與施工中,必須遵循行業(yè)內(nèi)的各種規(guī)范和規(guī)程。在課堂教學(xué)中,也必須將這些規(guī)范、規(guī)程中的核心內(nèi)容貫穿于教學(xué)過程中。因此,該課程與國家制定的行業(yè)規(guī)范、規(guī)程緊密聯(lián)系。不同行業(yè)的地下工程由于其面臨的工程地質(zhì)條件和研究對(duì)象不同,導(dǎo)致其設(shè)計(jì)理論和施工方法差別很大。在本課程的教學(xué)過程中,要堅(jiān)持以各種行業(yè)規(guī)范為指導(dǎo)方向。同時(shí)由于行業(yè)規(guī)范眾多,如同是隧道設(shè)計(jì),高速公路隧道設(shè)計(jì)依據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD70-2004),鐵路隧道設(shè)計(jì)則依據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003-2005),城市交通隧道設(shè)計(jì)則依據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157-2003),相應(yīng)的施工規(guī)范有公路隧道施工技術(shù)規(guī)范、鐵路隧道施工規(guī)范、軌道交通工程施工規(guī)范等。因此,該課程在學(xué)習(xí)過程中要以工程規(guī)范為指導(dǎo)方向,掌握隧道設(shè)計(jì)與施工方面的基本概念、基本原理,又要重視對(duì)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,授課時(shí)不能過度依賴于規(guī)范。所以,在教學(xué)過程中要以基本理論、基本概念以及基本的設(shè)計(jì)計(jì)算方法作為基石,通過接觸工程實(shí)例,逐漸掌握乃至以理解工程規(guī)范的內(nèi)容和內(nèi)涵。

(3)“隧道工程”是一門工程實(shí)踐學(xué)科,是從工程中逐漸發(fā)展而來。隧道是一種埋置于地層中的工程建筑物,它是由圍巖緊緊包裹的,圍巖對(duì)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用,又是主要承載結(jié)構(gòu)之一。圍巖與隧道結(jié)構(gòu)存在相互作用,且由于隧道施工過程中遇到的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變,現(xiàn)有的理論體系還不能較好地解釋實(shí)際工程問題,當(dāng)前隧道工程中的許多施工新方法、新技術(shù)等不斷誕生,但這些都需要從理論上提升對(duì)其認(rèn)識(shí)水平。因此,“隧道工程”這門課是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程,在授課過程中,只有將書本上的理論知識(shí)和工程實(shí)踐緊密結(jié)合,方能取得良好的教學(xué)效果。

2.“隧道工程”課程存在的問題

(1)教學(xué)課時(shí)減少與教學(xué)內(nèi)容增多的矛盾。隨著隧道工程學(xué)科的發(fā)展,許多新理論、新方法、新工藝不斷涌現(xiàn),隧道工程課程內(nèi)容越來越多,而隨著高校教育改革的實(shí)施,各課程課時(shí)精簡勢(shì)在必行,“隧道工程”課時(shí)壓縮幅度較大,要滿足該課程的基本教學(xué)內(nèi)容要求非常緊張,滿堂灌現(xiàn)象普遍,學(xué)生對(duì)該課程內(nèi)容的掌握和應(yīng)用難度較大。

(2)課程教學(xué)內(nèi)容的更新與學(xué)科發(fā)展相比明顯滯后。現(xiàn)在隧道工程方面的教材或著作很多,但可作為參考的卻為數(shù)不多,很多教材或著作知識(shí)更新過慢、大同小異。各種教材闡述的重點(diǎn)存在差異,缺乏規(guī)范的編寫機(jī)制,所涵蓋的內(nèi)容也不夠完善,尤其隧道的最新施工技術(shù)、施工工藝及支護(hù)設(shè)計(jì)理論未能及時(shí)更新,大多是泛泛而談,介紹最新研究成果的內(nèi)容不多。很多目前應(yīng)用廣泛的新技術(shù)在隧道工程教材中并未加入,如光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)已在隧道工程監(jiān)控量測(cè)中得到較好應(yīng)用,但在現(xiàn)有的教材中卻較少提及。

(3)教學(xué)模式比較單一,學(xué)生學(xué)習(xí)積極性差。教學(xué)方法或教學(xué)模式應(yīng)緊扣教學(xué)大綱,針對(duì)不同章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容,選取合理有效的教學(xué)手段,只有這樣才能提高本門課的教學(xué)質(zhì)量。現(xiàn)在高校中采用的仍然是傳統(tǒng)的注入式教學(xué)模式,啟發(fā)式、討論式模式較少,學(xué)生大多被動(dòng)接受課程內(nèi)容,缺乏積極性和主動(dòng)性知識(shí),加上課外作業(yè)過多、負(fù)擔(dān)過重,教學(xué)效率很難得到進(jìn)一步提高,這在一定程度上也影響到高校本科生的專業(yè)能力培養(yǎng)。

(4)課堂教學(xué)與工程實(shí)踐脫節(jié)嚴(yán)重?！八淼拦こ獭?顧名思義只有與工程緊密聯(lián)系才能講好這門課,這就要求授課教師必須做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。但由于隧道現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí),經(jīng)常會(huì)使用炸藥、雷管和一些大型的機(jī)械設(shè)備,且施工作業(yè)面狹窄、洞內(nèi)環(huán)境差,學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)安全難以得到保證,很多施工單位也不愿意接受學(xué)生去實(shí)習(xí)或參觀。因此,學(xué)生只能靠想象,不能對(duì)隧道整個(gè)施工過程有深刻的理解,難以形成系統(tǒng)的、全面的知識(shí)體系。

二、隧道工程案例教改思路

(1)文獻(xiàn)檢索。利用互聯(lián)網(wǎng)搜索,查閱國內(nèi)外隧道工程相關(guān)研究及教改最新文獻(xiàn),學(xué)習(xí)前人的教改思路與經(jīng)驗(yàn),了解隧道工程課程教學(xué)改革現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì),對(duì)具有代表性、典型性的工程案例進(jìn)行收集、整理,然后根據(jù)授課內(nèi)容中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行類型劃分。

(2)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。針對(duì)當(dāng)前隧道工程各種重大災(zāi)害,如塌方、失穩(wěn)、沖擊地壓、突水突泥等,進(jìn)行野外調(diào)研,獲取第一手現(xiàn)場(chǎng)資料。通過平時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)習(xí)或參與課題組科研項(xiàng)目的過程中,搜集不同領(lǐng)域的隧道工程案例,如大型水利工程、長大交通隧道工程、深部煤礦工程的文字、圖紙、現(xiàn)場(chǎng)照片和錄像等相關(guān)資料,并運(yùn)用隧道工程的相關(guān)理論對(duì)具體工程及災(zāi)害進(jìn)行深入剖析。

(3)課前案例教學(xué)準(zhǔn)備。對(duì)案例進(jìn)行合理的篩選與設(shè)計(jì),首先要將教學(xué)內(nèi)容融入案例之中,將多媒體教學(xué)與案例教學(xué)相融合;其次根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn),選取和設(shè)計(jì)有針對(duì)性的案例,突出關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn),擬將工程案例分為課堂引導(dǎo)類、課堂討論類、課外思考類三類進(jìn)行分別設(shè)計(jì);最后通過對(duì)案例進(jìn)行深入剖析,設(shè)置案例思考題,并提出一系列解決方案或思路。

(4)課內(nèi)案例教學(xué)的組織與實(shí)施。設(shè)計(jì)合理的教學(xué)過程,通過案例引入、案例分析和討論、概括總結(jié)、布置作業(yè)四個(gè)環(huán)節(jié),調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性,實(shí)現(xiàn)工程案例教學(xué)的目標(biāo),讓學(xué)生能夠通過課堂學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)舉一反三,觸類旁通的效果。

(5)課后案例教學(xué)的改進(jìn)與完善。一方面虛心向教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師請(qǐng)教、咨詢;另一方面積極與學(xué)生溝通、交流,探討工程案例教學(xué)效果,認(rèn)真思考總結(jié)各教學(xué)環(huán)節(jié),找出存在的不足,對(duì)案例中所涉及的問題進(jìn)行必要的補(bǔ)充,從案例的設(shè)計(jì)和實(shí)施方案上不斷完善。

(6)典型工程案例庫的開發(fā)與網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)。構(gòu)建隧道工程案例專題庫,并基于Web技術(shù)實(shí)現(xiàn)案例資源信息的整合與共享,建立基于網(wǎng)絡(luò)的隧道工程案例教學(xué)資源平臺(tái)。將課堂討論及分析案例在網(wǎng)上予以更新,便于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行課下復(fù)習(xí)和及時(shí)鞏固,通過網(wǎng)絡(luò)的交互功能,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)質(zhì)量。

三、小結(jié)

綜上所述,筆者結(jié)合在中國礦業(yè)大學(xué)多次為本科生講授“隧道工程”課程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),提出了課堂教學(xué)中存在的問題,探索了基于工程案例庫的教學(xué)方法,并提出了具體實(shí)施思路。案例教學(xué)方法不側(cè)重傳授具體的理論知識(shí),而是注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)、分析和解決問題的思路、方法和能力,把“隧道工程”課堂教學(xué)內(nèi)容的講解融于工程背景之中,從而發(fā)生教學(xué)遷移。從教學(xué)實(shí)踐看,學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性大大提高,課堂教學(xué)取得了良好效果。

作者：王迎超 靖洪文 耿凡 單位：中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院 中國礦業(yè)大學(xué)電力工程學(xué)院