适应新时代要求的“隧道工程”课程教学改革探索

［摘 要］ “隧道工程”是土木工程一级学科大类的一个重要分支，课程理论知识广而深，应用性及实践性较强，涉及交叉专业多且更新较快。在新时代，当前“隧道工程”专业创新型人才培养须要打破传统教学模式，开创新的教学思路和教学方法。针对目前我国高等教育建设发展新形势，结合新时代背景下的技术革新、“隧道工程”课程特点、当下交通隧道领域的发展需求及多年的教学与授课经验，对“隧道工程”教学方法及教学改革等方面进行了探讨，提出了一系列推动“隧道工程”教学质量进一步改善的建议。

［关键词］ 隧道工程；教学模式；教学改革；人才培养

［基金项目］ 2020年度西南交通大学教改项目“依托轨道交通优势学科，探索学科交叉、跨界融合的研究生培养新模式”（YJG4-2020-Z001）

［作者简介］ 方 勇（1981—），男，四川达州人，工学博士，西南交通大学土木工程学院教授，博士生导师，主要从事隧道工程研究；杨 宇（1979—），女，四川成都人，法学硕士，成都航空职业技术学院马克思主义学院讲师，主要从事思想政治理论课程研究；王士民（1978—），男，河北涿州人，工学博士，西南交通大学土木工程学院教授，博士生导师，主要从事隧道工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）28-0072-04 ［收稿日期］ 2023-03-01

在交通强国战略的引领下，我国基础设施建设又迎来了新的快速发展期，大量的公路、铁路及地铁等交通隧道工程建成并投入运营，对我国高等教育中隧道工程专业的教学方法与教学模式提出了新的要求。关于“隧道工程”课程教学方式的探索，国内众多高校学者做了大量有益的尝试与分析［1-5］。施成华［6］总结了传统教学方法存在的弊端与不足，探讨了互动式教学方式的实施过程及策略。李晓龙等［7］从提高“隧道工程”课程教学效果的角度出发，结合自身的教学经历，分析并提出了提高“隧道工程”教学质量的方法和途径。王迎超等［8］针对“隧道工程”课程讲授过程中存在的典型问题，给出了相应的改革思路和改进方案。徐前卫等［9］从不同角度提出了提高教学质量与效果的教学模式和教学方法。孔海陵等［10］以盐城工学院城市地下空间专业“隧道工程”课程为研究背景，总结了教学过程中存在的不足，提出了分模块的教学模式以及高校与企业合作教学的实践探索方向。本文以“隧道工程”的课程特点、现状与存在的问题为出发点，结合笔者自身多年的教学经验及学科领悟，为推动“隧道工程”教学质量进一步改善提出了一些更为适用的教学与教育改革建议。

一、“隧道工程”课程特点分析

笔者根据多年“隧道工程”科研及教学经验，将“隧道工程”课程的特点总结如下。

第一，“隧道工程”课程涵盖理论知识广而深，涉及“岩土（石）力学”“工程地质学”“建筑结构”“建筑材料”等多门专业基础课；学科综合性较强，既包含工程勘察、断面设计、隧道施工，又包含围岩、地质、爆破、材料、机械、智能、运营管理和维护等；课程知识点繁多，既有基本概念和理论，又有施工工艺和方法。学生须要将这些专业基础课融会贯通、综合应用，才能真正掌握“隧道工程”这门课程。

第二，“隧道工程”课程涉及诸多行业规范、规程及标准。行业规范一直是本科生学习和掌握的难点，这些规范标准晦涩难懂，理解起来难度较大。如果授课教师没有较高的知识储备和传授能力，很难将这些规范标准内容与教科书上的内容有机结合，难以达到满意的“隧道工程”人才培养目标。

第三，“隧道工程”课程涉及多个应用领域，包括公路、铁路、地铁、水工、市政等，各种类型的隧道之间具有一定的独立性，须用联系和系统的观点去总结归纳与学习分析。加上“隧道工程”多修建在地下或崇山峻岭中，其可视化程度严重不足，这给学生的学习和深入理解带来了诸多挑战，一些学生只是在抽象地被动接受知识与经验，缺乏直观感受与认知。

第四，“隧道工程”课程教学与授课教师专业知识和工程经验的积累密不可分。“隧道工程”是一门工程实践性非常强的课程，这就要求授课教师熟悉大量的“隧道工程”实践，做到理论与实际相结合，把课堂上的知识与实际工程中存在的特点及问题相对应，增强“隧道工程”专业技术学生对本行业的认知能力；授课教师的涉猎范围不仅有深度还要有广度，专业知识和工程经验要达到一定的积累水平，方能完成“隧道工程”教学任务。

第五，“隧道工程”施工方法和技术更新较快，而课程教材相关内容更新滞后。“隧道工程”是一门以施工为主体的学问，施工技术的更新尤为重要，这就要求授课教师与时俱进，积极获取最新的施工进展和施工动态，针对教材上没有的新技术、新方法、新工艺、新理念进行介绍与讲解。

二、“隧道工程”课程现状及问题分析

对“隧道工程”课程现状及问题进行总结和分析，主要包括如下四个方面。

第一，由于隧道埋置在岩土体中，学生对隧道工程本身缺乏直观的认识和感受，对隧道工程方面的基础知识背景和概念难以理解。目前，很多“隧道工程”课程只是局限在课堂上，容易造成学生对“隧道工程”理论和实践学习缺乏浓厚的兴趣、积极性不高，对“隧道工程”的理解浮于表面，在一定程度上依靠自己的想象，理解不透彻，学习效果不理想。

第二，当前“隧道工程”教学内容与现场实际情况结合较少，然而，伴随国内外隧道工程的大范围施工建设，施工技术、方法、工艺等也都在不断更新，而新技术必然会带动产生新的施工理念，如果没有到现场实习的机会是很难把握最新的施工动态的，必然会与工程实际相脱节。因此，须要针对当前的实践教学进行改革，从而实现隧道工程专业技术知识与工程实际产学研的真正融合和发展。

第三，部分教师的授课采用传统固化的“PPT+板书”机械式教学模式，授课内容局限于课本和PPT，对于实际工程案例的分析较少，课程枯燥乏味，难以激起学生学习的兴趣和积极性，在课堂教学中对学生的启发不够，学生能够参与其中的机会不多，课堂上易失去智慧和活力，不契合新工科建设理念。智能多样化和立体化的教学模式是新时代教学方法改革值得采纳的方向，能够更好地激发学生内心对于“隧道工程”知识的渴望。

第四，传统授课方式的一个主要特点是教师讲、学生听与记，师生之间、生生之间缺少互动交流，同样会导致教学相对枯燥乏味，学生靠死记硬背消化知识，难以做到学思并用，教学效果相对较差。一些学生过度依赖网络教学资源，忽视了真实学习课堂中的师生互动，学生对于知识的理解和接受仍处于一种浅层的被动学习状态，缺乏主观能动性。这就需要教师充分利用当下新型的教学理念和教学技术为学生展现一门生动活泼、富有活力、与时俱进的“隧道工程”课程。

三、教学改革探索与实践

基于“隧道工程”课程特点及问题，结合新时代发展背景下的技术革新以及笔者教学经验，从课程设置、教学方式、信息化手段应用和思政教育等方面给出“隧道工程”教学改革探索与实践建议。

（一）优化课程设置

隧道工程涉及内容较广，根据所属领域的不同，可以分为（高速）公路隧道、（高速）铁路隧道、地铁隧道、水工隧道等。尽管不同隧道在基础理论和设计、施工等环节具有一定的相似性，但不同领域的隧道工程之间存在明显的差异。例如，通风防灾等是公路隧道运营环节的关键问题，而开挖过程对地层的扰动则是盾构隧道的主要关注点，因此，“隧道工程”课程内容应该在共性理论知识的基础上针对不同特点的隧道进一步分解成不同的模块，如根据所属领域不同在隧道工程中设置铁路隧道工程、公路隧道工程、地铁隧道工程、水工隧道工程等不同模块，在不同模块中突出不同隧道的特点，不仅能提高课程内容的条理化、便于学生理解，还有助于丰富学生的知识结构。

（二）改进教学方式

传统的“隧道工程”课程主要采用填鸭式教学，侧重对知识的讲解和“灌输”，但作为一门工程属性较强的课程，现有授课方法不利于学生全面、直观地掌握该课程的主要内容，难以达到课程设置的目标。因此，可以在教学环节引入案例式教学、实践式教学、研讨式教学等促进课程内容的具象化，提升教学效果。

1.案例式教学。根据隧道的工程属性，在授课过程中，针对国内外典型的隧道工程案例进行深入剖析，通过分析典型隧道工程的特点、建设难点以及解决措施，揭示不同环节涉及的基础理论知识，促进学生对隧道工程基础理论知识的掌握。此外，可以邀请隧道工程领域的专家学者，特别是一线的工程技术专家举办学术讲座，结合具体工程项目为学生介绍隧道建设现状及最新的工程技术，这不仅有助于学生掌握隧道工程专业知识，还能拓宽学生的视野，有利于其未来职业规划。

2.实践式教学。隧道工程的学科属性决定了该课程将课堂授课与工程实践相结合才能更好地达到教学目标，因此，在该课程教学过程中可以根据课程内容安排，特别是在讲解一些较为晦涩复杂的内容时可适时加入现场或实验室实践环节，促进学生对相关内容的理解和直观认识。例如，在讲授盾构隧道时可依托实验室向学生展示泥水平衡盾构隧道掘进模型试验，通过实验室再现盾构隧道掘进过程，让学生对所学知识有更直观、更深刻的理解。

3.研讨式教学。在教学过程中，可以根据课程总体安排，设置隧道施工方法、隧道施工灾害、隧道运营风险等研讨专题，让学生通过自主调研资料完成课堂讨论、调研报告、撰写论文等环节，帮助学生对相应的主题形成深入而系统的认识并达到融会贯通的目的。在这个过程中，教师应发挥领路者的角色，明确任务目标并把控进度，对研讨的过程进行引导，并对研讨中的优点和不足进行点评分析。在研讨式教学中，应遵循教师启发和学生主体的原则，即在研讨式教学中，教师应在适当的时机采取合理的方式发挥启发和辅助的作用，而学生是学习的主体，在研讨过程中应积极思考并形成主动学习的习惯。

（三）融合信息化方法

近年来，信息化技术蓬勃发展，因此，有条件的高校在“隧道工程”教学中可以充分利用信息化手段，促进专业课程与信息技术的深度融合，例如采用虚拟现实技术（VR）进行3D可视化辅助教学，使学生在校内即可身临其境般感受不同的隧道施工过程和步骤。此外，对于“隧道工程”教学中较难理解的施工过程与力学分析，可以通过展示数值仿真结果的方式，让学生更加直观地理解其中的力学问题。例如，在隧道开挖、支护和运营等阶段，隧道围岩应力状态是在不断调整变化的，该过程涉及弹性力学、岩土力学等诸多专业知识，传统的教学模式难以清楚地展示全过程，而岩土仿真软件可以清晰展示上述力学演化过程，有效弥补隧道力学相关知识难理解、难消化、难吸收的短板，达到增强教学效果的目的，进而实现教学质量的有效提升。

（四）融入思政教育

隧道工程建设属于大工程建设范畴，在教学中，应注重培养学生的工程意识和工匠精神，为学生树立大工程观理念。将工程理论、工程意识和工匠精神有机结合，将思政教育贯穿整个“隧道工程”教学，形成大国工匠教育理念和教育体系。在培养学生的工匠精神时，注重培养责任担当的工程精神、一丝不苟的工程意识、精益求精的工程观念。将工程意识和工匠精神的培养渗入具体教学环节中，例如采用模拟工程教学法，让学生扮演工程中的重要角色，并设置相应的工程技术问题和工程诚信问题，让学生通过体验工程案例，学会自主思考、理解工程，将工程实际植入课堂，提高对工程实际的认识，让学生真正体会到工程实际中工匠精神的重要性。

结语

在新时代发展要求背景下，“隧道工程”课程的教学改革与实践迫在眉睫，是当下隧道与地下工程专业课程教学中亟须进行的探索。笔者结合多年在西南交通大学为本科生讲授“隧道工程”相关课程的教学经历，介绍了当前“隧道工程”课程的教学特点，分析了该课程的教学现状与存在的问题，基于当前新时代背景下科学技术的革新，从“隧道工程”课程设置、教学方式、信息化手段应用和思政教育等多个方面出发，有针对性地提出了“隧道工程”教学模式和教学方法改革的探索方式与实践途径，为推动“隧道工程”教学质量进一步改善提出了一些更为适用的教学改革建议，进而契合新时代发展要求下对复合型人才能力和技能培养的需要。