城市地下空間工程專業(yè)課程改革探討★

徐 薇 田 亮 王國璇

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083)

1 概述

隨著城市建設(shè)的迅速發(fā)展，為了解決城市中心土地供應(yīng)緊張的問題，我國越來越重視對(duì)于城市地下空間的利用。為了順應(yīng)國家對(duì)于城市地下工程專業(yè)人才緊缺的需求，許多高校在原有土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身特色，增開了城市地下空間工程專業(yè)。中國礦業(yè)大學(xué)(北京)于2015年新增了城市地下空間工程專業(yè)，并在2019年入選了北京市高精尖交叉學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目，北京高校“重點(diǎn)建設(shè)一流專業(yè)”，也是全國唯一入選國家一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計(jì)劃”的城市地下空間專業(yè)。在新一輪的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和變革中，國家對(duì)于專業(yè)人才的迫切需要，對(duì)高校人才的培養(yǎng)也提出了更高的要求[1]。城市地下空間工程專業(yè)的課程體系設(shè)置與傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)有重合地方，也有其自身的諸多特點(diǎn)。學(xué)生畢業(yè)后，一部分進(jìn)入土木工程類設(shè)計(jì)單位、施工單位，還有一部分學(xué)生選擇進(jìn)一步深造后進(jìn)入科研院所、大中專院校等從事相關(guān)研究或教學(xué)。因此，在學(xué)生培養(yǎng)中，一方面要注重基礎(chǔ)理論，另一方面也要重視學(xué)生作為未來工程師的基礎(chǔ)實(shí)踐訓(xùn)練。如何在專業(yè)課教學(xué)中，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)讓學(xué)生有針對(duì)性的掌握相應(yīng)知識(shí)，體現(xiàn)出專業(yè)的差異性，是授課教師需要思考的問題。本文基于文獻(xiàn)調(diào)研、教學(xué)實(shí)踐和針對(duì)學(xué)生的問卷調(diào)查結(jié)果，首先分析了城市地下空間工程專業(yè)的專業(yè)及專業(yè)研究對(duì)象的特點(diǎn)，基于專業(yè)必修課程《工程經(jīng)濟(jì)》，探討了目前專業(yè)課教學(xué)中存在的問題。探索了采用案例教學(xué)法來解決現(xiàn)有問題的思路，為城市地下空間工程專業(yè)課后續(xù)教學(xué)改革提供參考。

2 城市地下空間工程專業(yè)及工程經(jīng)濟(jì)課程特點(diǎn)

2.1 專業(yè)特點(diǎn)

城市地下空間工程專業(yè)最早是由中南大學(xué)在2001年申報(bào)成功，隨后我國十幾所高校陸續(xù)開展了該專業(yè)，如同濟(jì)大學(xué)、山東大學(xué)、安徽理工大學(xué)等。一些高校本專業(yè)的開設(shè)脫胎于采礦工程專業(yè)、礦井建設(shè)工程專業(yè)，還有一些高校是在土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)上開辦的。因此，在專業(yè)課的選擇上各學(xué)校存在一定差異，教材也尚未有一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。中國礦業(yè)大學(xué)(北京)城市地下空間工程專業(yè)作為北京高校“重點(diǎn)建設(shè)一流專業(yè)”和全國唯一入選國家一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計(jì)劃”的專業(yè)，專業(yè)課程體系包括與土木工程專業(yè)相同的《建筑材料》《工程力學(xué)》《結(jié)構(gòu)力學(xué)》《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本原理》等，同時(shí)涵蓋了《巖石力學(xué)與工程》《城市地下工程》《地鐵與輕軌工程》《隧道工程》《地下建筑結(jié)構(gòu)》《城市地下建筑與規(guī)劃》《城市地下管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)原理》《盾構(gòu)設(shè)計(jì)與施工》等專業(yè)特色課程。課程內(nèi)容涉及面廣，專業(yè)綜合性強(qiáng)。

2.2 專業(yè)研究對(duì)象特點(diǎn)

基于土木工程專業(yè)設(shè)置的城市地下空間工程專業(yè)研究對(duì)象包括：城市地鐵、輕軌、城市管廊、人防工程等。與房屋建筑工程、道路橋梁工程這些“大土木”類工程相比，城市內(nèi)的地下環(huán)境較地上更為復(fù)雜、不同場地區(qū)域地質(zhì)條件有很大差異，工程單一性的特點(diǎn)明顯。因此，特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，除了掌握共通的基本知識(shí)原理，也要能針對(duì)不同工程的特點(diǎn)，舉一反三，加強(qiáng)實(shí)踐學(xué)習(xí)。隨著城市地下工程技術(shù)不斷的發(fā)展，一些新興的技術(shù)，如城市地下綠色工程技術(shù)、智能技術(shù)等創(chuàng)新性的課程也逐漸融入到日常教學(xué)之中。

2.3 《工程經(jīng)濟(jì)》課程特點(diǎn)

《工程經(jīng)濟(jì)》是城市地下工程專業(yè)的必修課，與《土力學(xué)》《基礎(chǔ)工程》等專業(yè)課相比，《工程經(jīng)濟(jì)》課程有以下特點(diǎn)：1)課程理論內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立。工程經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)際上是經(jīng)濟(jì)學(xué)和工程學(xué)互相結(jié)合而產(chǎn)生的一門交叉學(xué)科。涉及的基本原理包括經(jīng)濟(jì)學(xué)原理、工程建設(shè)的概念、建筑安裝工程費(fèi)用構(gòu)成、土木工程定額原理、工程量的計(jì)量、建筑工程工程量清單計(jì)價(jià)等。諸如資金的時(shí)間價(jià)值、凈現(xiàn)值、內(nèi)部收益率、定額等學(xué)生在前期學(xué)習(xí)和日常生活中接觸少。2)課程前置課程內(nèi)容多。課程相關(guān)知識(shí)基本覆蓋了學(xué)生從第一學(xué)期到第六學(xué)期所有專業(yè)課程，內(nèi)容涉及工程項(xiàng)目從規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營全過程，要求對(duì)學(xué)生對(duì)之前所學(xué)知識(shí)有較好的掌握。3)與后續(xù)課程銜接緊密。專業(yè)課程中的《項(xiàng)目管理》《工程項(xiàng)目招投標(biāo)與合同管理》等課程都需要《工程經(jīng)濟(jì)》課程內(nèi)容作為基礎(chǔ)。如果本課程知識(shí)掌握出現(xiàn)問題，勢必會(huì)影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。4)與未來職業(yè)要求掛鉤緊密。學(xué)生畢業(yè)后如繼續(xù)從事與土木工程專業(yè)、城市地下空間工程專業(yè)相關(guān)的工作，必須通過相關(guān)職業(yè)資格考試才能夠進(jìn)行執(zhí)業(yè)。職業(yè)資格考試中的造價(jià)師、一級(jí)建造師、注冊土木工程師(巖土)均有單獨(dú)的科目或者考試中涉及本課程的內(nèi)容。因此，學(xué)生需要在本科學(xué)習(xí)階段就打好基礎(chǔ)，為以后的職業(yè)生涯做準(zhǔn)備。

3 教學(xué)中存在的問題及探討

為了進(jìn)一步明確教學(xué)中存在的問題，設(shè)計(jì)了針對(duì)學(xué)生的調(diào)查問卷，本次調(diào)研共回收有效問卷120份，就學(xué)生關(guān)心的問題展開了調(diào)研。問卷內(nèi)容包括“日常對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)的理解”“本課程的抽象度”“對(duì)知識(shí)點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)的理解”“課程內(nèi)容與畢業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)”“課程未來對(duì)職業(yè)生涯的影響”等。結(jié)合問卷調(diào)查結(jié)果，在文獻(xiàn)調(diào)研、課堂教學(xué)、與同行交流、師生交流的基礎(chǔ)上，總結(jié)了目前城市地下空間工程專業(yè)在《工程經(jīng)濟(jì)》這門課程授課中存在以下三方面的問題。

3.1 經(jīng)濟(jì)學(xué)原理的抽象性

調(diào)研結(jié)果顯示65%的學(xué)生表示在本課程授課前幾乎沒有學(xué)習(xí)或關(guān)注過有關(guān)經(jīng)濟(jì)學(xué)的知識(shí)。因此，課程內(nèi)容中有關(guān)經(jīng)濟(jì)學(xué)上的一些專業(yè)知識(shí)，對(duì)于城市地下空間工程專業(yè)的學(xué)生來說十分陌生。有70%的學(xué)生表示，課程里“進(jìn)口設(shè)備交易價(jià)格”中的“FOB”“CFR”“CIF”等概念很容易混淆，不易理解。造成學(xué)生學(xué)習(xí)困難的原因是，一方面現(xiàn)有教材里在講授相關(guān)經(jīng)濟(jì)學(xué)知識(shí)時(shí)，并沒有針對(duì)城市地下空間工程的相關(guān)內(nèi)容來進(jìn)行設(shè)置。另一方面，在目前的教學(xué)中，一部分教師授課過于依賴教材。很多教師自身也沒有經(jīng)過實(shí)踐鍛煉，只能依靠教材講授基本原理。還有一部分教師雖然希望將經(jīng)濟(jì)學(xué)中的基本原理從頭闡述，幫助學(xué)生理解，但是由于課程課時(shí)壓縮，課堂缺少相應(yīng)課時(shí)而很難實(shí)現(xiàn)。種種原因?qū)е聦W(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高，不追求理解相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，而只是機(jī)械的記憶。如果某一知識(shí)點(diǎn)聽不懂，后續(xù)課堂內(nèi)求知欲又會(huì)進(jìn)一步降低，形成惡性循環(huán)。學(xué)生無法將教材里的內(nèi)容有機(jī)的串聯(lián)起來，更無法主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

3.2 城市地下空間工程與傳統(tǒng)房屋建筑工程的差異性

城市地下空間工程中的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與房屋建筑工程在前期項(xiàng)目投資、中期項(xiàng)目建設(shè)和后期維護(hù)運(yùn)營都存在著一定的差異性。在教學(xué)中，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

第一，與傳統(tǒng)的房屋建筑工程相比，城市地下空間工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)具有金額高、工程個(gè)體性更明顯、建設(shè)周期更長的特點(diǎn)，所采用的規(guī)范也不相同。目前教材普遍都是基于《建筑安裝工程費(fèi)用項(xiàng)目組成(建標(biāo)[2013]44號(hào))》講解概預(yù)算的知識(shí)點(diǎn)，而城市地下空間工程上所使用的是《城市軌道交通工程設(shè)計(jì)概預(yù)算編制辦法(建標(biāo)[2006]279號(hào))》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。這類對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目費(fèi)用劃分為工程費(fèi)用、其他費(fèi)用、預(yù)備費(fèi)、專項(xiàng)費(fèi)用四項(xiàng)，對(duì)于建安工程費(fèi)又劃分為直接費(fèi)、間接費(fèi)、利潤和稅金。對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，這些內(nèi)容與教材所述《建筑安裝工程費(fèi)用項(xiàng)目組成(建標(biāo)[2013]44號(hào))》既有相通之處，又有其專業(yè)特點(diǎn)，但是目前還沒有一本教材針對(duì)城市地下空間工程所涉及的建筑物、構(gòu)筑物的費(fèi)用組成有清晰的描述。

第二，現(xiàn)有的教材基本都是針對(duì)傳統(tǒng)房屋建筑工程所編寫的。以“工程量的計(jì)量”這部分內(nèi)容為例，教材基本圍繞房屋建筑工程展開，由于城市地下空間工程專業(yè)的學(xué)生沒有設(shè)置《房屋建筑學(xué)》這門課程，一些房屋建筑學(xué)里的“女兒墻”“內(nèi)外山墻”“馬牙槎”“亮子”等專業(yè)術(shù)語學(xué)生感到十分陌生。而關(guān)于城市地下工程中工程量的計(jì)算教材里又涉及較少。

3.3 運(yùn)用技能培養(yǎng)欠缺

現(xiàn)有教學(xué)中往往強(qiáng)調(diào)理論而忽視實(shí)踐技能的培養(yǎng)。但技能培養(yǎng)對(duì)城市地下空間工程專業(yè)的學(xué)生來說無疑是非常重要的。在課堂上，教師只講授基本原理，針對(duì)某個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行工程量或者概預(yù)算也是劃分工程的某個(gè)局部，然后進(jìn)行手算計(jì)算。而在工程上普遍使用的廣聯(lián)達(dá)算量軟件、斯維爾算量和計(jì)價(jià)軟件，以及近年來的BIM,Python等，在課堂教學(xué)中覆蓋很少。運(yùn)用技能培養(yǎng)的欠缺導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)完本課程后，在后續(xù)相關(guān)的課程設(shè)計(jì)或者畢業(yè)設(shè)計(jì)中，仍然感到無從下手。工作以后，更是感到在校園里學(xué)習(xí)的知識(shí)與實(shí)踐工作之間的差異性。因此，有必要對(duì)傳統(tǒng)的授課理念進(jìn)行更新，教師在傳統(tǒng)教材的基礎(chǔ)上，應(yīng)積極開展對(duì)學(xué)生實(shí)操技能的培養(yǎng)。

4 基于案例教學(xué)法的教學(xué)改革

針對(duì)以上提出的教學(xué)中存在的問題，有必要對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行改革。就現(xiàn)階段而言，案例教學(xué)是一個(gè)很好的途徑。案例教學(xué)是通過一個(gè)典型的、完整的事件作為基礎(chǔ)，基于教學(xué)內(nèi)容，撰寫相關(guān)的真實(shí)或者虛擬的情景，讓學(xué)生在與教師的討論互動(dòng)中掌握知識(shí)，同時(shí)提高綜合能力的一種教學(xué)方法[2]。這種方法最早由哈佛大學(xué)法學(xué)院Christopher C. Langdell在1890年提出，學(xué)生在面對(duì)案例的時(shí)候，以對(duì)話、討論的方式通過解決問題，反思自己所學(xué)的知識(shí)。經(jīng)過100多年的發(fā)展，又逐漸衍生出了決策性案例、角色扮演、歷史案例、復(fù)雜案例等多種形式。案例的內(nèi)容可以是原始的材料，也可以是教師針對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行加工后的材料。但是，無論哪種情況，都要求教師做到案例具有完整性、典型性和啟發(fā)性[3,4]。

以城市地下空間工程中地鐵車站建設(shè)里常見的地下車站工程為例。這類軌道交通工程從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備制造、安裝調(diào)試、運(yùn)營全過程中都與工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)密切相關(guān)。建筑安裝造價(jià)占總造價(jià)的50%～60%，因此是工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中十分重要的環(huán)節(jié)。建筑安裝工程費(fèi)用包括主體工程，出入口通道，風(fēng)道、風(fēng)井，施工監(jiān)測，車站裝飾，車站附屬設(shè)施和樁基處理技術(shù)措施等。根據(jù)主體工程不同的施工方法，又分為明挖、蓋挖和暗挖法。針對(duì)不同施工方法，所采用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、土石方工程、地基處理、地基加固等工程量的計(jì)算與教材中的內(nèi)容實(shí)際上是相通的。在課堂教學(xué)中，教師通過引入濟(jì)南地鐵某采用明挖法車站的具體案例，引導(dǎo)學(xué)生基于課堂教學(xué)內(nèi)容、《城市軌道交通工程預(yù)算定額》(GCG103—2008)和《城市軌道交通工程預(yù)算定額山東省價(jià)目表(2019)》等資料展開工程量的計(jì)算和預(yù)算定額計(jì)算。整個(gè)過程分“兩步走”。第一步：學(xué)生基于具體案例問題，展開分析和討論，整個(gè)過程要求學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)有全面的掌握。學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)自己在哪部分的知識(shí)點(diǎn)中還有所欠缺，及時(shí)查缺補(bǔ)漏。當(dāng)案例問題解決后，學(xué)生可以很好的將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)有機(jī)的串聯(lián)起來。第 二步：教師引導(dǎo)學(xué)生與實(shí)際工程實(shí)踐相對(duì)比，發(fā)現(xiàn)問題并帶領(lǐng)學(xué)生解決問題。為學(xué)生演示采用BIM技術(shù)進(jìn)行的概預(yù)算分析結(jié)果，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐異同點(diǎn)，真正做到課堂教學(xué)與實(shí)踐不脫節(jié)。

在整個(gè)過程中，學(xué)生因基于解決實(shí)際問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己在學(xué)習(xí)上的不足，加深、鞏固所學(xué)的知識(shí)，串聯(lián)知識(shí)點(diǎn)。完成案例后，在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)也獲得了成就感。教師后期的引導(dǎo)，為學(xué)生搭建了課本與最新技術(shù)之間的橋梁，為以后的課程設(shè)計(jì)或工作階段處理問題打下了良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

城市地下空間工程專業(yè)是伴隨著我國城市地下空間工程基礎(chǔ)建設(shè)不斷發(fā)展、城市地下空間開發(fā)利用亟需相關(guān)專業(yè)人才而設(shè)立的依托于土木工程的新專業(yè)。為了討論城市地下工程專業(yè)的專業(yè)課教學(xué)中的問題，本文城市地下空間工程專業(yè)的專業(yè)必修課——《工程經(jīng)濟(jì)》為例，基于文獻(xiàn)調(diào)研、教學(xué)實(shí)踐和組織學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)研等方法，分析了《工程經(jīng)濟(jì)》教學(xué)中存在的問題。在此基礎(chǔ)上，探討了采用案例教學(xué)法對(duì)本課程進(jìn)行教學(xué)改革。本文可為后續(xù)城市地下空間工程專業(yè)課教學(xué)改革提供參考。