隧道施工技術(shù)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

王以賢 宋聰聰 王肖輝

摘? 要：在對(duì)我國(guó)隧道行業(yè)發(fā)展及目前隧道施工相關(guān)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀總體分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)隧道施工技術(shù)課程在教學(xué)過(guò)程中存在的不足，利用“四融四定”特色專業(yè)建設(shè)模式及“三段三結(jié)合”的人才培養(yǎng)模式，以隧道施工技術(shù)課程為例，對(duì)其進(jìn)行教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段的改革。并將該課程教學(xué)內(nèi)容劃分為隧道開挖、隧道支護(hù)與襯砌和隧道預(yù)加固三項(xiàng)核心塊和八項(xiàng)技能點(diǎn)，在河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)應(yīng)用，該教學(xué)改革實(shí)踐對(duì)其他相關(guān)課程改革具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：隧道施工技術(shù);教學(xué)改革;四融四定;三段三結(jié)合

中圖分類號(hào)：TU-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2022）09-0126-04

Abstract： In this paper， the development of China's tunnel industry and the current situation of tunnel construction related personnel training overall analysis. This study summarizes the shortcomings of the course "Tunnel Construction Technology" in the teaching process， and uses the "four melted and four fixed" characteristic specialty construction mode and the "three sections and three combinations" talent training mode. Taking the course "Tunnel Construction Technology" as an example， the teaching mode， teaching content， teaching methods and means are reformed， and the teaching content of the course is divided into three core blocks and eight skill points： tunnel excavation， tunnel support and lining， and tunnel pre-reinforcement. In the application of underground and tunnel engineering technology specialty in Henan Construction Vocational and technical college， the teaching reform practice has reference significance for other related curriculum reform.

Keywords： Tunnel Construction Technology; teaching reform; four melted and four fixed characteristic; three sections and three combinations

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，綜合國(guó)力的不斷增強(qiáng)，我國(guó)隧道發(fā)展前景非常廣闊，同時(shí)隧道的發(fā)展也是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、西部大開發(fā)戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議的迫切需要。而這些工程的施工都急需大量掌握生產(chǎn)一線實(shí)用技能的可從事隧道工程技術(shù)應(yīng)用、施工技術(shù)管理、施工測(cè)量放線、工程監(jiān)理、工程試驗(yàn)及工程檢測(cè)等崗位工作的技術(shù)技能型人才。據(jù)表1、表2及表3統(tǒng)計(jì)可知，2018-2020年無(wú)論從辦學(xué)點(diǎn)數(shù)還是從招生人數(shù)及在校生人數(shù)來(lái)看，我國(guó)高校地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)數(shù)和人數(shù)都呈大幅度上升趨勢(shì)。但從長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，傳統(tǒng)的板書及課堂教學(xué)模式并不能滿足目前此類行業(yè)關(guān)于隧道工程施工實(shí)際的需要，這就迫切需要我們隧道施工技術(shù)授課老師集中精力進(jìn)行相關(guān)骨干課程的教學(xué)改革。

隧道施工技術(shù)是土建施工類專業(yè)重要的理論課程，同時(shí)，也是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，涉及的教學(xué)內(nèi)容很多，知識(shí)結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。本門課程不單單要求學(xué)生掌握足夠的理論知識(shí)，同時(shí)也必須擁有相應(yīng)的實(shí)踐能力，才能滿足職業(yè)院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)及用人單位的需求。但從目前高職院校關(guān)于隧道施工技術(shù)這門課程的教與學(xué)的過(guò)程來(lái)看，教學(xué)效果并不理想。原因主要有以下幾個(gè)方面：（1）教學(xué)模式單一、枯燥，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。（2）理論課程太多，實(shí)踐課程太少，難以滿足職業(yè)院校關(guān)于“理實(shí)一體化”的教學(xué)要求。（3）教學(xué)手段單一。（4）直觀教學(xué)較難實(shí)現(xiàn)。（5）無(wú)施工經(jīng)驗(yàn)的老師很難滿足該課程的授課需要。基于以上不足，本課題組以河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)隧道施工技術(shù)課程為切入點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)改革。

一、教學(xué)模式的改革

我院在充分總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成了一套行之有效的“四融四定”特色專業(yè)建設(shè)模式，即“融專業(yè)于產(chǎn)業(yè)，鎖定培養(yǎng)目標(biāo);融崗位于專業(yè)，鎖定教學(xué)內(nèi)容;融生產(chǎn)于教學(xué)，鎖定培養(yǎng)模式;融認(rèn)證于考核，鎖定教學(xué)評(píng)價(jià)”。

按照“四融四定”的專業(yè)建設(shè)模式，根據(jù)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域和崗位群的任職要求，參照相應(yīng)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，與企業(yè)技術(shù)骨干合作，合理構(gòu)建課程體系，實(shí)現(xiàn)課程與崗位任務(wù)對(duì)接，形成了以企業(yè)工作過(guò)程為導(dǎo)向，工作任務(wù)為載體的“三段三結(jié)合”人才培養(yǎng)模式，實(shí)現(xiàn)了工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式的具體化，實(shí)施效果顯著。

所謂“三段”即按專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，將學(xué)生在校學(xué)習(xí)時(shí)間分為三個(gè)階段。第一階段是指前兩個(gè)學(xué)年，理實(shí)一體化與施工現(xiàn)場(chǎng)工學(xué)交替，學(xué)做交融，突出學(xué)生基本技能、基本知識(shí)和專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合;第二階段是指第五學(xué)期的校內(nèi)綜合實(shí)訓(xùn)，主要是強(qiáng)化崗位能力培訓(xùn)和虛擬仿真訓(xùn)練，強(qiáng)化職業(yè)資格認(rèn)證，使學(xué)生上崗即能頂崗，實(shí)現(xiàn)職業(yè)資格證書與畢業(yè)證書結(jié)合;第三階段是指第六學(xué)期在校外合作企業(yè)的頂崗實(shí)習(xí)，突出培養(yǎng)學(xué)生的就業(yè)能力，接受校企合作單位的挑選，實(shí)現(xiàn)頂崗實(shí)習(xí)和就業(yè)結(jié)合。

“三結(jié)合”，即理論與實(shí)踐相結(jié)合，職業(yè)資格證書與畢業(yè)證書相結(jié)合，頂崗實(shí)習(xí)和就業(yè)相結(jié)合。

3年來(lái)的實(shí)際運(yùn)行表明，依據(jù)“四融四定”的特色專業(yè)建設(shè)模式打造的“三段三結(jié)合”的人才培養(yǎng)方案，符合校企合作、工學(xué)結(jié)合的教學(xué)要求，對(duì)系統(tǒng)培養(yǎng)土木施工類的急需人才起到了積極的推動(dòng)作用。

二、教學(xué)內(nèi)容的改革

隧道施工技術(shù)是地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)理論與實(shí)踐并重的課程，實(shí)踐性要求較高。按照“專業(yè)服務(wù)產(chǎn)業(yè)，課程服務(wù)專業(yè)”的要求，在教學(xué)內(nèi)容的選取上，精心挑選原有的課程知識(shí)體系內(nèi)容，對(duì)地下與隧道工程專業(yè)所涉及的重點(diǎn)崗位群的典型工作任務(wù)進(jìn)行分解，形成任務(wù)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目教學(xué)，使學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)期間能夠最大化地體會(huì)實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)，盡可能實(shí)現(xiàn)課堂與施工工地零差別化。將枯燥無(wú)味的理論講述變成真實(shí)直觀的現(xiàn)場(chǎng)操作，使學(xué)生由“要我學(xué)、逼我學(xué)”轉(zhuǎn)化為“我要學(xué)、我樂(lè)學(xué)”， 實(shí)現(xiàn)“做中教、做中學(xué)、學(xué)中做”的教學(xué)理念。

充分利用鄭州市軌道交通有限公司施工工地，使授課地點(diǎn)由課堂延伸至施工現(xiàn)場(chǎng)，課堂老師延伸至工地師傅或工地技術(shù)人員。同時(shí)，利用我院實(shí)訓(xùn)工廠現(xiàn)有條件及虛擬仿真設(shè)備，讓學(xué)生進(jìn)行虛擬施工，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、吃苦耐勞、一絲不茍、精益求精的工匠精神。

專業(yè)人才培養(yǎng)的最終落腳點(diǎn)是課程教學(xué)[1]。根據(jù)中鐵隧道股份有限公司及鄭州市軌道交通有限公司等國(guó)內(nèi)、省內(nèi)大型公司的需要，由企業(yè)技術(shù)人員及我院本專業(yè)骨干教師組成課程聯(lián)合開發(fā)小組，將隧道施工較為詳細(xì)的劃分為隧道開挖、隧道支護(hù)與襯砌和隧道預(yù)加固三項(xiàng)核心塊和八項(xiàng)技能點(diǎn)，形成了“三項(xiàng)核心，八項(xiàng)技能”的教學(xué)課程理念，具體如圖1所示。

三、教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革

（一）傳統(tǒng)教學(xué)方法依然是各種現(xiàn)代化教學(xué)方法的基礎(chǔ)

傳統(tǒng)的板書教學(xué)已經(jīng)歷上千年沿襲至今，它的存在價(jià)值毋庸置疑。它能夠充分體現(xiàn)教師的榮譽(yù)感和責(zé)任感，老師拿了粉筆，站上了三尺講臺(tái)就是上了陣地，他感到無(wú)上的榮光和無(wú)盡的責(zé)任。同時(shí)，老師通過(guò)板書強(qiáng)調(diào)課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)，往往能起到畫龍點(diǎn)睛的作用[2]。

（二）引入數(shù)值計(jì)算技術(shù)展示隧道工程的瞬間施工

過(guò)程，可以最大限度地增強(qiáng)課程的直觀性和感染力（以爆破施工為例）

隧道工程的施工特別是爆破施工是一個(gè)瞬間過(guò)程，只有幾毫秒甚至幾微秒，人們很難用肉眼看到它的整個(gè)過(guò)程，學(xué)生更是不理解，這也就增加了地下工程這門課程的神秘感。同時(shí)，學(xué)生也很難理解炸藥爆炸的瞬間破壞威力，使學(xué)生感觸不到施工過(guò)程的潛在危險(xiǎn)，這對(duì)學(xué)生的安全教育是不利的。因此，很有必要通過(guò)一些教學(xué)技術(shù)手段將施工破壞過(guò)程較為直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，從而提高他們對(duì)工程質(zhì)量及安全施工的責(zé)任，也增強(qiáng)其對(duì)地下工程施工技術(shù)的理解程度，提高其正確掌握施工方法的意識(shí)。課題組通過(guò)LS-DYNA有限元軟件模擬炸藥爆破致裂巖石的過(guò)程如圖2所示，從圖2中可以看出整個(gè)爆破過(guò)程只持續(xù)1毫秒，但展示的非常清晰。

（三）生動(dòng)得當(dāng)?shù)亩嗝襟w教學(xué)可以幫助學(xué)生較為直

觀的認(rèn)識(shí)施工方法和過(guò)程

隧道工程施工是一種隱蔽性較強(qiáng)的施工[3]，不光學(xué)生甚至許多授課教師也未曾見過(guò)隧道施工過(guò)程，因此很難將本課程的核心內(nèi)容——隧道施工方法講解清楚。那么，生動(dòng)得當(dāng)?shù)亩嗝襟w課件就顯得非常重要[4-5]。它不但能生動(dòng)地展示隧道施工的整個(gè)過(guò)程，而且還可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的積極性。課題組關(guān)于新奧法隧道施工的個(gè)別課件畫面如圖3所示。

（四）實(shí)物模擬教學(xué)能夠?qū)W(xué)生帶入真實(shí)的施工環(huán)境，對(duì)提高學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大有裨益

即使有了多媒體和數(shù)值模擬教學(xué)的施工過(guò)程直觀展示，那也只是電腦屏幕上的虛擬展示，并不能過(guò)多地刺激學(xué)生感官和觸覺。為了更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果，必要的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)課程和設(shè)施、教具是必需的[6]。比如：隧道開挖的機(jī)具模型，包括：鉆機(jī)模型、盾構(gòu)機(jī)模型等;爆破器材模型，包括：雷管模型、炸藥模型和導(dǎo)爆索模型等;支護(hù)器具模型，包括：錨桿、注漿設(shè)備和噴漿設(shè)備等。同時(shí)，整體的隧道實(shí)物仿真模型更能體現(xiàn)教學(xué)的直觀性，使學(xué)生“零誤差”認(rèn)識(shí)隧道的整個(gè)施工過(guò)程。

（五）現(xiàn)代信息技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)課內(nèi)課外、室內(nèi)室外的全方位學(xué)習(xí)，最大化體現(xiàn)學(xué)習(xí)即是生活、生活即是學(xué)習(xí)

現(xiàn)代信息技術(shù)（信息化教學(xué)）是未來(lái)教學(xué)改革的一個(gè)重要方向。我們課題組根據(jù)隧道施工技術(shù)課程特點(diǎn)去施工現(xiàn)場(chǎng)拍攝了大量的施工視頻，并組織相關(guān)老師針對(duì)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)實(shí)踐，收到了很好的效果。同時(shí)我們聯(lián)合相關(guān)企業(yè)嘗試隧道工程的“虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”及VR崗位實(shí)訓(xùn)中心幫助學(xué)生建立最直觀的專業(yè)認(rèn)知與理解，亦能在課堂之外諸如圖書館、寢室等課外場(chǎng)景中，運(yùn)用碎片化輔助學(xué)習(xí)視頻、仿真導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)等軟件進(jìn)行線上線下的多場(chǎng)景專業(yè)學(xué)習(xí)。

四、落實(shí)職業(yè)院校專業(yè)教師定期頂崗實(shí)踐對(duì)該課程至關(guān)重要

教師的專業(yè)水平往往決定著學(xué)生的專業(yè)水平，好的教師能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)的積極性、主動(dòng)性[7]。但當(dāng)前職業(yè)院校老師，特別是新進(jìn)教師大多直接從學(xué)校到學(xué)校，沒有企業(yè)經(jīng)驗(yàn)，也沒有專業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)[8]，很難將專業(yè)課與實(shí)際施工過(guò)程結(jié)合起來(lái)，講課效果差，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性調(diào)動(dòng)不起來(lái)。為了解決這些問(wèn)題，我們國(guó)家于2016年出臺(tái)了《職業(yè)學(xué)校教師企業(yè)實(shí)踐規(guī)定》的通知（教師[2016]年3號(hào)）[9]，其規(guī)定：職業(yè)學(xué)校專業(yè)課教師（含實(shí)習(xí)指導(dǎo)老師）要根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)每5年必須累計(jì)不少于6個(gè)月到企業(yè)或生產(chǎn)服務(wù)一線實(shí)踐，沒有企業(yè)工作經(jīng)歷的新任教師應(yīng)先實(shí)踐再上崗。但實(shí)際執(zhí)行的情況怎么樣，相關(guān)部門并未監(jiān)督檢查，據(jù)我們課題組調(diào)查，落實(shí)的情況并不樂(lè)觀。

五、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)課題組三年的調(diào)查研究、分析總結(jié)及課程應(yīng)用，對(duì)隧道施工技術(shù)課程進(jìn)行了教學(xué)改革，應(yīng)用效果良好，得到用人單位及其他課程老師的普遍認(rèn)可，主要結(jié)論如下：

（1）“四融四定”專業(yè)建設(shè)模式下的“三段三結(jié)合”人才培養(yǎng)模式符合隧道及地下工程專業(yè)的實(shí)際，滿足隧道施工技術(shù)這門課程的課程教學(xué)需要，應(yīng)該進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用。

（2）根據(jù)河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院隧道及地下工程專業(yè)實(shí)際，將隧道施工技術(shù)這門課總結(jié)形成了“三項(xiàng)核心，八項(xiàng)技能”的教學(xué)課程理念，對(duì)相近專業(yè)課程內(nèi)容改革有借鑒意義。

（3）從傳統(tǒng)板書教學(xué)、多媒體教學(xué)、實(shí)物模擬教學(xué)及信息化教學(xué)等多角度論述了隧道施工技術(shù)課程的教學(xué)方法及教學(xué)手段，并創(chuàng)造性地將數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用到課堂教學(xué)當(dāng)中，增加了課程的直觀性，沖擊了學(xué)生的視覺效應(yīng)，取得了良好的教學(xué)效果。

（4）論述了落實(shí)職業(yè)院校專業(yè)教師定期頂崗實(shí)踐的重要性。

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