以創新驅動帶動下城市地下工程方向實踐教學體系的構建

唐東旗 李棟棟 張煥芳 楊真真

摘 要：以實踐創新能力培養為目的，構建城市地下工程方向實踐教學體系是當前社會對人才需求的定位。通過工程素養、實驗能力、綜合實踐、創新思維等模塊化方式對該專業方向實踐教學體系進行了重新構建，為創新型人才培養奠定基礎。

關鍵詞：創新；城市地下工程方向；實踐教學體系；構建

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）13-0036-03

Abstract： On the purpose of cultivating practical innovation ability， the construction of the practical teaching system for the direction of urban underground engineering is the demand of talents for the current society. Through the modular way of Engineering literacy， experimental ability， comprehensive practice and innovative thinking， the practice teaching system of this major is reconstructed， which lays the foundation for the cultivation of innovative talents.

Keywords： innovation； direction of urban underground engineering； practice teaching system； construction

前言

當前社會中，發展與創新是永恒的主題，學生創新思維的培養是大學教育的重點，如何來構建合理的實踐課程體系培養學生就業競爭力則是作為目前專業發展中需要著重解決的關鍵問題。城市地下空間工程專業2002年在中南大學開始舉辦，到2010年時開辦學校為10所，但到2017年，全國開設該專業的學校已達到39所，該專業被譽為物以稀為貴的十大專業之一，認為是開向春天的地鐵。然而，由于高校背景不一，涉及地礦、核能、交通、建筑、水利、鐵道等不同行業，辦學特色鮮明，雖然課程理論教學基本都可以滿足要求，但作為培養和提高學生綜合素質能力的實踐教學環節卻給高校帶來了難題，同時該專業尚未成立教學指導委員會，專業建設缺乏統一指導[1]，使得城市地下空間工程專業建設與發展難度較大，這點在實踐教學環節尤為明顯。由于實踐教學體系尚未構建，對所開設的實踐課程的要求也各不相同。目前，城市地下空間工程專業大多是依托巖土工程專業，但該專業已經超出巖土工程專業的范疇，要建設好城市地下空間工程專業尚需城市規劃、結構工程等專業的支撐。

構建科學合理的實踐課程體系是提升學生實踐能力、就業競爭能力的重要途徑。當前，向應用技術類型轉型發展是地方本科院校克服與化解發展中的問題，是繼續生存與發展的必然選擇[2]。地方本科院校在轉型發展過程中，學生實踐能力的培養是一個關鍵問題，而科學合理的實踐課程體系是培養學生實踐能力的重要保障。

一、該專業的現狀

許昌學院土木工程學院成立于2011年，城市地下工程作為土木工程專業的一個方向于2015年開始獨立招生，每年計劃招生35人，目前該方向擁有學生108人。該方向目前擁有專職教師9人，教授1人，副教授2人，博士3人，碩士5人，多為40歲以下。為了確保該專業方向培養計劃的順利實施，土木工程學院制定了相關的保障措施，新建流體力學實驗室，擴建土工實驗室和巖石力學實驗室，并和地方企業簽訂了實習實訓基地。構建科學合理的實踐課程體系，努力提高實踐教學和人才培養的水平，不斷提升學生實踐的能力和人才培養的質量，融入地方經濟社會發展，更好地服務城市地下空間工程行業。

二、專業實踐課程教學體系構成

作為工科專業，在培養方案制定過程中把各類實踐課程分模塊進行了劃分（表1），既有工程素養的培育模塊，也開設了大量的專業實驗課程的操作模塊，同時也開設了為培養學生創新思維能力的課程設計和畢業設計課程，還開設了大量的實習和軟件培訓課程。學分構成中，各類模塊學分分別為12學分、6.5學分、14學分和18學分，每16學時為1個學分，實習為每周1 個學分。

三、實踐教學體系構建

（一）創新實踐教學體系構建的原則

城市地下空間工程專業實踐教學體系上與土木工程專業的要求不盡相同，強調以地下巖土建筑結構為研究對象，研究對象的結構更為復雜，因而其實踐教學體系在構建上應充分體現城市規劃、結構工程和巖土工程等專業內容。該專業的實踐教學體系構建要表現為綜合性、科學性、合理性，同時還要易于操作，在該專業體系構建過程中，要堅持以模塊化為基礎，豐富和發展模塊化的內容。

（二）實踐教學體系構建方案

該專業實踐教學體系構建時要充分考慮專業方向的要求，滿足社會的需求，還要滿足創新型、復合型人才的培育要求。這要求整個方案既要能夠體現專業所培養人才基本工程素養的需要，還要具有較高的創新性素質。為此，我們在培養方案的制定上首先要求培養的學生具有良好的創新素養；其次，要求掌握基本的專業實驗操作技能；第三，通過各類課程設計、畢業設計和學科競賽來培養學生的創新思維；第四，在一定理論基礎上，通過一定量的現場實習、實訓來達到對所學知識的理解和應用。

四、實踐教學體系構建途徑

（一）創新素養培育

為了培養學生良好的工程素養和創新實踐能力（圖1），我們專業開設了軍事理論與軍訓，工程實訓、社會實踐和創新創業實踐等課程。通過軍事理論和軍訓，培養學生專業吃苦耐勞的精神；讓大一和大二的通過工程實訓的操作，對將來工程施工過程中所遇到的各類機械問題有了初步了解；通過不同類型的社會實踐，讓學生了解社會發展過程中存在的各類問題，同時依靠團隊研討找到解決方案和合理措施。通過這些課程的學習，培育學生一定的創新理論和觀察能力。

為了培養學生良好的思想道德和打下良好的專業基礎實踐能力，在培養方案制定時設置了通識課的實踐教學和學科基礎課（大學物理和大學化學實驗課程）的實踐教學。

（二）基本實驗操作能力培養

專業操作技能是工科專業必備的一項能力，現在土木工程學院擁有工程材料實驗室、材料力學實驗室、巖土與工程監測實驗室和流體力學實驗室，完全能夠滿足學生開展相關實驗。實驗室制定了嚴格的開放制度，加強實驗室開放管理，建立網上預約平臺和基于手機app的預約平臺建設。鼓勵學生開展創新性、綜合性實驗的設計，建立一定的研討小組。

作為一名工科學生，擁有一定的實驗操作和數據分析能力是必須的，為此開設了土木工程材料、材料力學、巖石力學、土力學、流體力學等課程實驗（圖2），這些課程實驗項目中既有基本的驗證實驗，也有綜合性和設計性實驗。針對實驗考核，強調過程監控，嚴格考核，在設計分組時，要求每三人一組，每個人都要進行操作一次，如若請假，則必須銷假和補做實驗，如不補做則該實驗項目記零分。考核采用現場抽簽，抽完簽立即開始進行實驗操作，現場打分。這種方式的實行，也激發了同學們實驗的積極性和主動性，同學們反饋信息也較好。

（三）綜合實踐能力培養

實習是實踐教學的重要環節，實習不同于課堂教學，它是把課堂教學活動搬到了社會實際工作中，學生接觸實際工程問題獲得工程技術的操作實踐經驗。

為了提高學生的實踐經驗和培養學生的綜合技能提升（圖3），我們先后采用了課程實習和綜合實習相結合；課程實習主要包括了工程地質實習和工程測量實習，工程地質實習是將學生帶到嵩山地區來開展，主要包括了各類巖性的識別、邊坡工程、基坑工程、道路工程、工程地質等方面的內容；綜合技能實習包括了大一新生的專業認知實習，主要是帶領同學在學校周邊針對將來要學習的專業內容進行初步的了解；綜合實習采用到各個企業進行現場觀摩學習的方式進行；生產實習和畢業實習采用學生分散與集中相結合、校內導師和企業導師相結合的方式來進行，在實習中通過視頻、電話等形式加強校企溝通和對學生管理；巖土工程應用軟件培訓主要是讓學生練習操作巖土相關軟件，目前主要包括midas gts、理正巖土軟件和理正深基坑軟件。

（四）創新思維能力培養

知識是人們在改造世界實踐中，所獲得的對客觀事物的認識和經驗，是對已知世界的了解，創新是對未知領域的探索。知識是創新的必要條件，創新成果應該是知識樹上開出來的鮮花。古人云，“知愈博則思愈遠”，創造需要知識原料，創新的前提是繼承，創新才能的培育離不開廣博扎實的基礎知識[3]，創新成果應該是知識樹上開出來的鮮花。

為了培養學生的創新思維能力（圖4），開設了在一定理論知識引領下的課程設計，主要包括了基礎工程課程設計、地下空間規劃課程設計、地下建筑結構課程設計、地下工程施工課程設計、深基坑支護課程設計，以及綜合性的畢業設計，在此基礎上鼓勵大學生積極參加“城市地下空間工程大學生模型設計競賽”、“土木工程結構模型大賽”、“挑戰杯”等全國性的大學生創新大賽，以及土木工程類專業的“手工制圖大賽”等校級專業大賽。學生先后獲得全國大學生結構模型大賽、省級結構模型大賽的二等獎2項，三等獎3項，通過這些活動培養了學生的創新思維。

（五）科學創新素養培育

為了進一步加強學生科學研究基本技能的培育，采用了以下幾點做法：

1. 組建興趣小組，每個組3-5人，每組有一名小組長和一名指導教師，小組長每周的周末組織大家在一起找一個熱點問題進行研討，針對大家的研討結果由指導老師進行點評；

2. 積極鼓勵學生參與申請大學生科研項目和創青春大學生創新創業項目的申請，通過寫申請書，讓學生知道如何查閱文獻，內容如何組織，如何提出問題和解決問題的途徑。截止目前，先后有8名同學成功申請到校級大學生科研項目。

3. 積極參與到教師的科研隊伍中來，了解所參與項目和方向的科學前沿，學習文獻檢索技能、實驗設計和操作技能，真正達到學生畢業時擁有豐富的專業知識和實踐技能，能夠快速融入到為企業和社會服務中去。

五、存在的問題

1. 實習地點選擇難，學校處在地級市，地下空間開發剛剛起步，同時也沒有地鐵等重大工程，給實習地點的選擇造成困難。

2. 實踐經費問題，由于該專業實習時間較長，實習地點較為分散，并且多不在本地，這也造成所需要經費較多，給專業實習帶來了很大困難。

3.教師工程實踐能力有待提升，教師多為從高校到高校，生產實踐能力不足。

六、結束語

針對城市地下工程專業方向而言，以創新驅動下的模塊化實踐教學體系構建，使得培養方案更為清晰，操作更為簡便，通過模塊化方案的構建，細化實踐內容，強化實踐動手能力培養，提高學生的創新能力。

參考文獻：

[1]閆長斌.城市地下空間工程專業創新型人才培養機制探析[J].高等建筑教育，2015，24（4）：29-34.

[2]楊慧，江學良，孫廣臣，等.基于實踐與創新能力培養的城市地下空間工程專業實踐教學體系的改革與實踐[J].高校實驗室工作研究，2016（2）：3-5.

[3]李存金.大學生創新思維能力培養的實踐途徑與機制[J].創新與創業教育，2013（1）：1-5.