“城市地下空间规划与设计”课程教学改革探讨

［摘 要］ 随着城市地下空间的快速开发和利用，城市地下空间工程专业相继开设。在新工科建设和工程教育认证的大背景下，针对“城市地下空间规划与设计”课程，以培养毕业生的核心能力为出发点，分析了当前该课程在教学环节中存在的问题。这些问题包括学科交叉融合匮乏、理论知识零散、课程内容系统性不足、课程实践性不强及教学方式不够灵活等。针对这些问题提出了一系列教学改革建议，包括面向社会需求的授课、注重学科交叉融合、结合学校专业发展特色、优化课程知识结构、增加课程灵活性以及提升课程实用性等，对于城市地下空间工程专业的发展和教学改革具有一定的参考价值。

［关键词］ 城市地下空间规划与设计；核心能力；课程教学改革；新工科；工程教育认证

［基金项目］ 2021年度陕西本科和高等继续教育教学改革研究项目“新工科背景下城市轨道工程人才产教融合培养体系构建与实践”（21BZ021）；2022年度中国交通教育研究会教育科学研究课题重点项目“城市轨道工程人才产教融合培养体系研究”（JT2022ZD007）；2023年度陕西省“十四五”教育科学规划课题“新工科视域下交通土木类专业课程数智化改革与实践”（SGH23Y2289）

［作者简介］ 王 欢（1990—），女，吉林农安人，博士，长安大学公路学院讲师，主要从事轨道韧性提升和岩土本构研究；张景峰（1989—），男，陕西西安人，博士，长安大学公路学院副教授，主要从事城市轨道工程和桥梁工程研究；丁 东（1992—），男，山东滨州人，博士，长安大学公路学院讲师，主要从事轨道工务与维修研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）03-0085-04 ［收稿日期］ 2023-05-10

自1863年伦敦首条地铁开通以来，各个国家地下空间开发实现了快速发展。截至2020年年底，我国城市地下空间累积建设24亿平方米。《2021中国城市地下空间发展蓝皮书》指出，“十三五”期间，我国城市地下空间新增人均建筑面积1.47平方米，新增总建筑面积13.3亿平方米。截至2022年6月30日，我国内地投入运营的城市轨道交通线路总长约为9 573.65 km，其中，地下线6 396.7 km，占比约为69.5%［1］。关于综合管廊，截至2022年6月，我国累计开工建设项目1 647个，覆盖279个城市、104个县，形成廊体规模3 997 km［2］。

近年来，各高校陆续开设了城市地下空间工程专业，截至2022年2月，我国独立开设城市地下空间工程专业的高校已达85所。由于地下空间开发具有难恢复、难预算等特点，有效的规划和设计能够充分利用地下空间资源，显著提升城市地下空间服务水平，不断完善城市功能。城市地下空间工程专业学生就业主要面向与城市地下工程有关的政府部门、业主单位、规划设计单位、施工单位等，从事与城市轨道交通、地下隧道、地下商业设施、城市地下人防设施、地下综合管廊等工程的规划设计、施工、管理等工作。由于城市地下工程问题存在不确定性，工程问题和建设管理环境具有复杂性，因此亟须培养具有分析、解决复杂工程问题能力，工程实践和团队协作能力，综合社会、安全、法律、文化及环境等因素的工程创新能力，以及文献、外语、新兴技术等自主学习与工程应用能力等核心能力的专业人才。

“城市地下空间规划与设计”课程作为城市地下空间工程专业的核心课程，在奠定城市地下空间工程专业基础、知识技能和专业人才培养方面起着重要作用。在新一轮科技革命与产业变革的新工科建设背景下，为培养面向未来、面向世界的应用型和创新型城市地下空间工程专业人才，“城市地下空间规划与设计”课程亟须进行相应的改革。本文基于城市地下空间工程专业学生的核心能力培养，从目前课程存在的教学问题出发，参考新工科建设要求并结合工程教育认证的核心理念，提出了该课程的教学改革建议。

一、“城市地下空间规划与设计”课程教学存在的问题

（一）学科交叉融合匮乏

“城市地下空间规划与设计”课程既有自身特定的理论，又兼具多学科交叉的特点。城市地下空间的开发和使用面临政策法规、经济和社会、资源评估分析、综合规划与空间设计、环境防灾等问题，与单一学科相比，授课内容具有多学科交叉、综合性强的特点。我国地下空间正处于大规模快速发展阶段，需要借助相关的计算机技术完成复杂的规划设计工作。但目前“城市地下空间规划与设计”课程教学依然采用传统的规划理论和设计方式，专业知识结构过于固化，指定的相关交叉学科课程少。此外，绿色环保设计理念及节能低碳技术措施已在地下空间得到一些应用［3］，但是“智慧立体城市”及“绿色地下空间”等新概念在课程中鲜有体现。这些都大大限制了专业创新型人才的培养，难以满足学生未来的职业发展及社会需求。

（二）理论知识零散、课程内容系统性不足

“城市地下空间规划与设计”课程研究对象为城市地下空间这一综合体，具有一定的复杂性和综合性。合理的城市地下空间规划方案往往是综合运用多个学科的结果。在课程的学习中，不仅要求学生具备较高的工程技术水平，还要了解社会、经济、自然、人文、法学等多领域相关知识。课程通常安排在第五学期，是学生接触到的最早的专业基础课之一。虽然这时学生已经掌握了一定的力学、地质、水文等相关专业基础知识，但对地下空间缺乏深刻理解。由于课程知识点比较零散，重点涵盖了城市地下空间的基本概念、规划方法和设计原则等多项内容，缺乏系统性，学生难以理解和记忆。零散的理论知识和不系统的课程内容降低了学生的学习效率，阻碍了其对城市地下空间工程专业的深入理解，不利于培养学生的综合能力。

（三）课程实践性不强、教学方式不够灵活

“城市地下空间规划与设计”不是纯理论的学科，而是在理论指导下注重实践应用的学科。实践教学环节对于城市地下空间工程规划与设计至关重要，实践教学的质量将直接影响学生在城市地下空间工程规划与设计方面的水平和核心能力培养。但目前该课程理论教学与实践教学的结合不够紧密，课程设计的工程实践性不强，实践教学的安排不够合理，学生难以切身体会到城市地下空间规划设计工作的复杂性、设计方案构思的灵活性与多向性。此外，受到繁重授课任务和学分限制的影响，教学多采用传统的讲台与演示文稿相结合的方式，教学灵活性不足，难以达到理想的课程教学效果，不利于学生核心能力的培养。该课程在教学过程中存在的问题如图1所示。

二、“城市地下空间规划与设计”课程教学改革探索

（一）授课面向社会需求，注重学科交叉融合

虽然课程涉及的交叉学科较多，但由于本科学习时间有限，将所有相关交叉学科课程进行一一讲授难以实现，因此，可结合社会发展需求有选择性地融合课程中的交叉学科内容。基于用人单位对城市地下空间人才需求现状的调研，该领域的毕业生应具备规划、设计、施工、管理的基本能力，已经从过去的单一技术型、管理型、研究型人才逐步转向应用型、复合型和创新型高素质人才。物联网、大数据、人工智能等新兴技术也对城市地下空间基础设施建设及运维产生深刻的影响，因此，“城市地下空间规划与设计”课程也应逐渐向信息化、智能化发展。例如，面对城市地面建筑情况、地下空间工程概况、地下空间功能等众多要素的影响，城市地下空间工程必然需要处理海量的数据来源，基于数据来源进行分析与决策，因此建议授课内容融合GIS、BIM等技术在城市地下空间规划与设计中的作用，通过布置相关任务驱动学生进行对于该技术与该课程内容融合的专题探究，可以通过BIM技术建立地下空间结构三维模型，让学生直观地理解并设计不同地下单体或综合体设施，提高学生分析与解决复杂工程问题的能力，也锻炼了学生新兴技术的工程应用能力，激发了学生的工程创新潜能。

（二）结合学校专业发展特色，优化课程知识结构

基于大多开设该专业高校的院系特点，“城市地下空间规划与设计”课程定位为具有扎实土木工程基础及相关领域基本知识的综合课程。因此，在授课过程中要着重对整个知识网络进行梳理，将各领域知识进行有机整合，内容主次分明，授课脉络清晰。以长安大学为例，“城市地下空间规划与设计”课程的主要教学内容包括城市地下空间基础规划理论、城市地下空间规划编制体系、城市地下空间交通设施规划与设计、城市地下空间公共服务规划与设计、城市地下市政设施、城市地下空间防灾设计和城市地下空间景观环境设计。结合长安大学特色及该专业发展定位，充分发挥交通运输世界一流建设学科和教学资源优势，打破传统教材的逻辑组织结构，将课程内容梳理为城市地下空间规划与设计基础，城市地下空间交通设施规划与设计，城市地下空间公共服务、市政设施规划与设计及城市地下空间防灾与景观环境设计四大模块，根据模块安排经验丰富的授课教师。教学中采用团队授课形式，引导学生掌握城市地下空间规划与设计的基本原则、方法及内容。该形式不仅可以促进教师的专业成长和交流共享，例如青年教师需要向老教师学习授课经验和技巧，同时老教师也可以通过与青年教师共享知识更新自己的授课理念，还能够使团队成员相互启发、补充和激励，有助于优化课程体系，提高教学水平；各模块在具体教学实施过程中还可融合新兴技术，升级传统授课内容，进一步提升学生综合社会、安全、法律、文化及环境等因素的工程创新能力。

（三）增加课程灵活性，提升课程实用性

普及以学生为中心的理念，充分发挥学生个性、尊重学生兴趣，因此，应采取灵活的课堂教学形式，如讲台、演示文稿、混合教学方式等，并注重课程相关微课、公众号和数字教学平台等信息化教学手段的应用。为了解决“城市地下空间规划与设计”课程知识点零散、概念多、新兴技术融合处于起步阶段的问题，本文提出采用思维导图进行教学。思维导图是由英国著名心理学家、教育家Buzan Tony于20世纪70年代创立的一种有序的思维网格［4］。思维导图通过组合词汇、线条、符号和图像等构成要素，以中心主题为基础向外散发而形成。在“城市地下空间规划与设计”课程中，思维导图可以整合诸多概念、相关新兴技术和复杂工程问题，帮助学生理顺思路，找到概念、技术和问题之间的内在联系。此外，思维导图还具有发散性、直观性及图形可视化的特点，可以打破传统教学方法中以文字为主的知识传授形式。通过采用不同颜色、符号、线条、图像等与主题有机组合，产生一定的视觉效果，从而增强学生对知识点的理解和记忆。教师可在教学过程中巧妙地运用思维导图，在重点处合理地引入科研成果，避免教学内容和学科科研发展脱钩，并能够做到科研成果渗透详略得当，适当增加课程难度。通过对课程思维导图的讲解，学生可以清晰地了解“城市地下空间规划与设计”课程的知识结构框架，有利于建立学生的整体思维。此外，学生还可以利用思维导图复习，通过中心主题词建立课程的知识架构，并将书本上的零散知识点进行联系，提高复习效率。思维导图的应用可以使“城市地下空间规划与设计”课程结构更加清晰，重点更加突出，提升学生学习效率，培养学生的思维和自主探究能力。加深与规划设计单位、建设管理部门等的联系，建立经典教学案例库［5］，采用案例教学作为基础理论的补充和巩固。案例教学中通过小组合作，学生可以进行查阅资料、提出问题、分析讨论和得出结论等完整的学习过程，从而锻炼自身分析解决问题和团队合作的能力。在这一过程中，应注重对学生学习效果的持续评估和反馈。为此，教师可以通过小组汇报让学生成为解决工程问题的主角，并通过质疑、引导、讨论和点评等方式提高案例教学的学习效果。在课程设计中，要结合工程案例合理设定任务书，与课程理论穿插交融，培养学生系统思考能力、综合分析能力和查阅运用文献的能力，巩固学生的理论知识和专业技能。增加课程实践环节，如通过校企合作产学项目、实地观摩、调研工程案例等多种学习模式，加深学生对课程相关实际工程问题的内涵理解，提升其工程实践能力。

结语

作为城市地下空间工程专业的核心课程，“城市地下空间规划与设计”课程的主要目标是培养学生运用地下空间规划与设计的基本理论和方法解决常见的城市地下空间规划设计问题、掌握不同城市地下工程设施的规划设计要点与原则。该课程学习效果将对后续其他专业基础和发展课程、课程设计及毕业设计等环节产生重要影响。本文针对“城市地下空间规划与设计”课程教学目前存在的学科交叉融合匮乏、课程内容系统性不足、课程灵活性和实践性不够等问题，结合城市地下空间专业毕业生一系列核心能力的培养目标，提出了授课面向社会需求、注重学科交叉融合，结合专业发展特色、优化课程知识结构和增加课程灵活性，提升课程实用性的建议。