隧道工程課程教學改革思路

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一、“隧道工程”課程教學特點及存在問題

1.“隧道工程”課程特點

(1)“隧道工程”課程內容繁雜而又有較強的獨立性。該課程涵蓋的知識面廣泛,要想學好隧道工程,不但要掌握巖石力學、土力學、工程地質學、結構設計理論等方面的專業知識,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、原則和實施流程等。

(2)“隧道工程”課程與工程實踐密不可分。在實際設計與施工中,必須遵循行業內的各種規范和規程。在課堂教學中,也必須將這些規范、規程中的核心內容貫穿于教學過程中。因此,該課程與國家制定的行業規范、規程緊密聯系。不同行業的地下工程由于其面臨的工程地質條件和研究對象不同,導致其設計理論和施工方法差別很大。在本課程的教學過程中,要堅持以各種行業規范為指導方向。同時由于行業規范眾多,如同是隧道設計,高速公路隧道設計依據《公路隧道設計規范》(JTGD70-2004),鐵路隧道設計則依據《鐵路隧道設計規范》(TB10003-2005),城市交通隧道設計則依據《地鐵設計規范》(GB50157-2003),相應的施工規范有公路隧道施工技術規范、鐵路隧道施工規范、軌道交通工程施工規范等。因此,該課程在學習過程中要以工程規范為指導方向,掌握隧道設計與施工方面的基本概念、基本原理,又要重視對工程實踐經驗的積累,授課時不能過度依賴于規范。所以,在教學過程中要以基本理論、基本概念以及基本的設計計算方法作為基石,通過接觸工程實例,逐漸掌握乃至以理解工程規范的內容和內涵。

(3)“隧道工程”是一門工程實踐學科,是從工程中逐漸發展而來。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,圍巖對隧道結構產生作用,又是主要承載結構之一。圍巖與隧道結構存在相互作用,且由于隧道施工過程中遇到的工程地質條件和水文地質條件復雜多變,現有的理論體系還不能較好地解釋實際工程問題,當前隧道工程中的許多施工新方法、新技術等不斷誕生,但這些都需要從理論上提升對其認識水平。因此,“隧道工程”這門課是一門理論和實踐緊密結合的課程,在授課過程中,只有將書本上的理論知識和工程實踐緊密結合,方能取得良好的教學效果。

2.“隧道工程”課程存在的問題

(1)教學課時減少與教學內容增多的矛盾。隨著隧道工程學科的發展,許多新理論、新方法、新工藝不斷涌現,隧道工程課程內容越來越多,而隨著高校教育改革的實施,各課程課時精簡勢在必行,“隧道工程”課時壓縮幅度較大,要滿足該課程的基本教學內容要求非常緊張,滿堂灌現象普遍,學生對該課程內容的掌握和應用難度較大。

(2)課程教學內容的更新與學科發展相比明顯滯后。現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不多,很多教材或著作知識更新過慢、大同小異。各種教材闡述的重點存在差異,缺乏規范的編寫機制,所涵蓋的內容也不夠完善,尤其隧道的最新施工技術、施工工藝及支護設計理論未能及時更新,大多是泛泛而談,介紹最新研究成果的內容不多。很多目前應用廣泛的新技術在隧道工程教材中并未加入,如光纖監測技術已在隧道工程監控量測中得到較好應用,但在現有的教材中卻較少提及。

(3)教學模式比較單一,學生學習積極性差。教學方法或教學模式應緊扣教學大綱,針對不同章節的教學內容,選取合理有效的教學手段,只有這樣才能提高本門課的教學質量。現在高校中采用的仍然是傳統的注入式教學模式,啟發式、討論式模式較少,學生大多被動接受課程內容,缺乏積極性和主動性知識,加上課外作業過多、負擔過重,教學效率很難得到進一步提高,這在一定程度上也影響到高校本科生的專業能力培養。

(4)課堂教學與工程實踐脫節嚴重。“隧道工程”,顧名思義只有與工程緊密聯系才能講好這門課,這就要求授課教師必須做到理論與實踐相結合。但由于隧道現場施工時,經常會使用炸藥、雷管和一些大型的機械設備,且施工作業面狹窄、洞內環境差,學生的現場安全難以得到保證,很多施工單位也不愿意接受學生去實習或參觀。因此,學生只能靠想象,不能對隧道整個施工過程有深刻的理解,難以形成系統的、全面的知識體系。

二、隧道工程案例教改思路

(1)文獻檢索。利用互聯網搜索,查閱國內外隧道工程相關研究及教改最新文獻,學習前人的教改思路與經驗,了解隧道工程課程教學改革現狀與發展趨勢,對具有代表性、典型性的工程案例進行收集、整理,然后根據授課內容中的知識點進行類型劃分。

(2)現場調研。針對當前隧道工程各種重大災害,如塌方、失穩、沖擊地壓、突水突泥等,進行野外調研,獲取第一手現場資料。通過平時帶領學生實習或參與課題組科研項目的過程中,搜集不同領域的隧道工程案例,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、現場照片和錄像等相關資料,并運用隧道工程的相關理論對具體工程及災害進行深入剖析。

(3)課前案例教學準備。對案例進行合理的篩選與設計,首先要將教學內容融入案例之中,將多媒體教學與案例教學相融合;其次根據教學內容和學生特點,選取和設計有針對性的案例,突出關鍵知識點,擬將工程案例分為課堂引導類、課堂討論類、課外思考類三類進行分別設計;最后通過對案例進行深入剖析,設置案例思考題,并提出一系列解決方案或思路。

(4)課內案例教學的組織與實施。設計合理的教學過程,通過案例引入、案例分析和討論、概括總結、布置作業四個環節,調動學生的積極性和創造性,實現工程案例教學的目標,讓學生能夠通過課堂學習,實現舉一反三,觸類旁通的效果。

(5)課后案例教學的改進與完善。一方面虛心向教學經驗豐富的教師請教、咨詢;另一方面積極與學生溝通、交流,探討工程案例教學效果,認真思考總結各教學環節,找出存在的不足,對案例中所涉及的問題進行必要的補充,從案例的設計和實施方案上不斷完善。

(6)典型工程案例庫的開發與網上實現。構建隧道工程案例專題庫,并基于Web技術實現案例資源信息的整合與共享,建立基于網絡的隧道工程案例教學資源平臺。將課堂討論及分析案例在網上予以更新,便于學生對所學知識進行課下復習和及時鞏固,通過網絡的交互功能,增強學生的學習積極性,提高學習效率和學習質量。

三、小結

綜上所述,筆者結合在中國礦業大學多次為本科生講授“隧道工程”課程的實踐經驗,提出了課堂教學中存在的問題,探索了基于工程案例庫的教學方法,并提出了具體實施思路。案例教學方法不側重傳授具體的理論知識,而是注重培養學生的學習、分析和解決問題的思路、方法和能力,把“隧道工程”課堂教學內容的講解融于工程背景之中,從而發生教學遷移。從教學實踐看,學生的學習積極性大大提高,課堂教學取得了良好效果。

作者：王迎超 靖洪文 耿凡 單位：中國礦業大學力學與建筑工程學院 中國礦業大學電力工程學院