實踐場景視頻教學模式在隧道工程課程中的創新應用研究

成帥 ，張晨曦，蓋偉 ，劉其方，劉洪亮，焦靜

（1.山東大學 齊魯交通學院，山東濟南 250002；2.山東大學 巖土與結構工程研究中心，山東濟南 250012；3.山東大學 軟件學院，山東濟南 250101；4.山東大學 土建與水利學院，山東濟南 250061）

《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》指出，川藏鐵路、雅魯藏布江下游水電開發、西部陸海新通道等重大工程[1]的實施將極大增加隧道工程領域的人才需求，因此，培養新基建時代的隧道工程領域創新人才，是經濟建設的必然需求，同時，建立科學合理的隧道工程教學教育體系，是推動實踐型學科教育服務智能建造需求、培養滿足社會需要的應用型人才的重要方法。目前，隧道工程學科存在知識理論繁雜瑣碎、教學內容抽象難懂等問題，導致學生對專業知識的理解產生偏差、理論知識儲備與實踐脫節。

實踐場景視頻融入課堂[2]是教學模式的創新探索，視頻教學具有音、像兼具的獨特優勢，能夠以形象直觀的形式向學生傳遞較大體量的專業知識，在日常教學中有著不可忽視的作用。

然而，實踐場景教學在隧道工程課程中鮮有應用，將隧道實踐場景視頻納入課堂，深化學生對專業知識的理解，形成直觀形象的專業知識體系，激發學生的求知積極性，是從根本上解決隧道工程教學難題的有力措施。將理論與實踐緊密結合，基于工程培養人才，是提高學生畢業后競爭力、培養滿足社會需求的應用型人才的核心方法。糾正學生的專業理解偏差[3]，使學生所學知識緊跟工程發展，是樹立專業自信心、減少學科領域人才流失、增強專業凝聚力的重要環節。引領學生認知尖端工程技術、探索未來發展趨勢，是隧道工程學科形成良性教學模式、學科領域可持續發展的重要舉措。

1 隧道工程教學與應用的難點分析

隧道工程作為一門理論與實踐相融合的學科，其知識體系的發展與工程實際緊密結合，傳統的教學模式難以高效教授龐大的知識體量與繁雜的理論體系，學科知識碎片化、理論與實踐脫節、專業知識更新滯后的教學問題隨著工程的發展日益凸顯。

1.1 學科知識繁雜瑣碎

隧道工程是集工程勘察、設計、施工和管理于一體的理論研究與施工實踐相結合的學科，學科涉及土木、信息、測繪、軟件、機械等多領域知識，其知識體系呈現出瑣碎繁雜、體量大的特征。傳統課堂常采用教師講課、學生聽講的被動教學模式[4]，該種模式難以將隧道工程課程中的瑣碎知識點進行整合，學生難以將各個領域的知識點進行有機串聯，難以對知識進行透徹理解，最終導致學生的學習積極性不高、知識掌握效果差。

1.2 知識描述抽象，學生對工程實際情況了解不足

隧道工程多采用文字性描述、配以工程圖片的方式進行教授，隧道工程知識的闡述過程抽象難懂。隧道工程設備及結構構件種類繁多，學生從書本所學知識難免與工程實際情況不符，導致學生對工程實際情況了解不足。

1.3 理論知識與實踐脫節

隧道工程學科教學的實踐課時安排較少，這與其強實踐性的課程特點背道而馳。一方面，傳統教學模式缺少工程現場的“直擊式”教學理念[5]，忽視現場實踐對學生的啟發，如：講授隧道施工方法章節，沒有動態性、程序性的展示方式，難以全面掌握隧道工程繁雜的知識體系。另一方面，多數高校難以為學生提供實踐平臺，無法將學生派至工程現場進行實踐，導致學生分析與處理問題的能力欠缺，不易發揮主觀能動性，實踐與創新性思維滯后。此外，學生從工程現場發現問題的能力較差，從書本中所學的理論知識無法在工程實踐中得以驗證。

1.4 課程教學滯后于學科前沿知識

工程現場的新技術、新裝備、新方法未及時納入教學內容，造成學生產生學科偏見，無法培養學生的專業自信心。例如，部分學生認為當今的隧道工程施工是依賴于人工的隧道修建技術，認為其技術水平低、人才需求量不高。然而，實際的隧道施工方法是掘進機械以及智能機器人等各類設備共同配合工作的智能建造技術，且未來的隧道工程將是集聚少人化、無人化特征，是集衛星平臺、航空平臺、地面平臺、鉆孔和洞內相融合的空天地隧多視域立體化的建造技術，是一門具有廣泛應用及發展前景的重要學科。

2 實踐場景視頻教學在隧道工程課程中的應用模式

針對隧道工程教學過程中的難點問題，開展實踐場景視頻教學模式在隧道工程學科教學的創新應用探索，形成瑣碎知識的有機串聯、糾正學生的認知偏差、加大學科實踐力度、形成前沿知識認知，其技術路線如圖1所示：

圖1 實踐場景視頻教學在隧道工程課程應用技術路線圖

（1）將隧道實踐場景視頻靈活穿插至課堂教學，瑣碎知識模塊化，建立各模塊間的關聯脈絡，并進一步加強各知識模塊間的關聯，做到學科交叉式教學。由實際工程視頻引領學生“發散式”學習，設立多學科領域的課程小組，并根據學生的興趣與專長為其建立專研課題[6-8]，結合課題內容，組織學生分工網絡搜集并分類梳理隧道施工視頻，調動學生參與有關隧道工程知識的學術沙龍，真正激發學生的求知欲望，推動教學模式由“被動灌輸”向“主動求知”方向轉變。

（2）充分發揮實踐場景視頻的可視化優勢[9]，直觀還原隧道勘察設計、施工、搶險救災、監測巡檢工序，聯動工程現場采集補充課程相關視頻素材[10]。為學生提供隧道構件、設備等的直觀展示平臺[11]，拓寬學生的專業知識認知途徑，培養學生“書本”與“視頻”融合的對照式學習方法，使學生能夠深刻、精準地學習專業知識，減少學生的認知偏差，為其畢業后順利融入現場工作打好堅實基礎。

（3）加強學生的實踐學習力度[12]，以工地現場為課堂、以工程經驗為教案，打造沉浸式教學模式，培養學生學習興趣、動手技能，引導學生深度思考、發現問題、促進知識成果轉化。例如，鼓勵學生小組討論，頭腦風暴提出隧道工程新理念[13]、新方法，教師引導學生參加創新創業大賽，指導學生申報發明專利、軟件著作權等成果。學科方面應為學生提供更多實踐機會，帶領學生參觀學習工程現場，形成基本的工程認知。

（4）及時跟進隧道工地實踐教學，通過一線工程踏勘、遠程視頻、現場錄像反饋工程現場實際，同時建立豐富的視頻數據庫，積累視頻教學素材；充分利用教學實踐基地平臺[14-15]，邀請一線參建人員分享隧道工程經驗；為學生播放高精尖工程設備的科普類視頻，讓學生了解學科前沿，樹立學生的專業自信心，培養學生的專業情懷，引領學生展望學科發展，培養學生正確的擇業觀。

3 結語

將實踐場景視頻融入隧道工程教學，充分發揮了實踐場景視頻優勢，使課程理論與工程實踐緊密結合起來，有助于提高學生的創新能力，構建科學有效的培養體系和教學方法，形成教-學-做一體化的教學模式，樹立學生的專業自信心，引領學生展望學科發展，培養更多隧道工程領域的高素質人才。