以培養創新思維為主的地下工程安全方向課程改革實踐

左偉芹，李利文，劉彥偉，李 波，崔佩雯

（1.河南理工大學安全科學與工程學院 河南 焦作 454003；2.安全工程國家級實驗教學示范中心（河南理工大學） 河南 焦作 454003）

創新教育是當今世界教育發展的大勢所趨，課程的創新改革也是當前教育發展的重要課題。河南理工大學安全工程地下安全方向的培養目標旨在使學生適應社會主義現代化建設和社會經濟發展需要；具備扎實的基礎理論、強大的工程實踐能力、較高的綜合素質以及較強的社會責任感和創新精神，成為高素質的應用型人才[1-2]。

安全工程學科地下工程安全方向的課程通過對國內外地下工程的發展現狀、地下工程施工技術、監測、災害防治等內容的綜合概述，使學生獲得全面、完整的地下工程安全方向的知識，發展他們的工程概念[3]。針對地下工程安全方向課程的不足，崔光耀[4]提出了通過“隧道與地下工程”的施工課程教學改革，以優選的教學內容和完善的教學方法為基礎來激發學生的學習積極性；沈世偉[5]提出隧道與地下工程課程實習方面的問題，指出創新思維培養、連貫性培養等優化措施。

在新時代對學生創新思維需求強烈的發展背景下，地下工程安全方向的課程已經總結了既往教學方式的不足，并結合安全領域的特點，提出并運用了具有創新意義的教學方法，并將其與本專業相適應的教學手段進行融合，指導學生理解和運用知識，培養出既具備地下工程安全的理論知識，又兼顧科學素養和創新思維的人才。

1 既往課程的限制

1.1 課程教學手段、考核方式單一

傳統的課堂教學是一種以教師為核心的教學方式。這種根據教學大綱形成的“灌輸式”教學方法，最大的缺陷就是不能讓學生主動吸納知識，只是機械地完成課程計劃，在這個過程中，學生不能充分發揮自己的主觀能動作用。另外，由于地下工程安全方向的課程涉及的施工條件復雜，過程中所使用的設備和方法也有所不同，因此教師難以將這些內容有效地傳遞給學生。單一的教學手段讓學生處于被動接受的局面，導致一系列問題的出現，比如難以激發學生的學習熱情和獨立思考能力；由于理論解釋較為抽象，學生在理解和領悟方面存在偏差或無法理解掌握；對施工工藝、施工機械和施工步驟的感性認識較低；學生在工程實踐中理論聯系實際的能力較差。

傳統的教學評價方式主要以期末考核作為評價學生學習成果的依據，往往在考試前幾天，學生才匆忙地進行突擊學習。這種為了考試而學習的態度無法維持長期記憶，不利于培養學生的綜合素質。

1.2 實驗、實踐性教學不夠

地下工程安全方向的課程要求學生具有較強的實踐能力，應用型本科院校在教學計劃的設計中有涉及實驗、實踐課，但學生往往把實驗教學當作理論課程的附屬，只記住實驗結論，不注重實驗過程，實驗課沒有起到鍛煉學生觀察能力和動手能力的目的，更不能使學生在實驗過程中得到創新性的啟示，發展創造性思維。此外，依據學校的實際情況，實驗室中實驗設備過少，甚至有些實驗儀器已經損壞或過時，實驗課往往流于形式，無法滿足所有學生上手操作的需求，也就無法完成正常的教學任務，難以達到最后的教學目標。

1.3 深入在建項目現場受限

考慮到資金、學生安全保障以及地下工程安全所涉及的施工過程的復雜性，比如工作面狹窄、施工環境惡劣、施工現場安全隱患相對較多等原因，教師無法將學生送到施工一線進行學習和實踐，實踐教學環節中深入施工現場參觀學習的機會極其有限，導致學生無法全面了解施工全過程。與隨處可見的地上結構相比，學生鮮有機會接觸地下工程的建設過程，對地下工程的認識不夠深入，這造成學生很難真正建立起對地下工程安全的感性認知，對于理論知識的理解和掌握造成了一定的困難。

2 教學改革實踐

2.1 基于OBE 教學理念優化教學目標

在新工科背景下，基于OBE 教育理念的地下工程安全方向的課程體系建設應該以學生為中心，以成果為導向，注重培養新工科背景下急需的人才。地下工程安全方向教師針對現存問題，詳細討論了相關教學內容和教學方法，將教學過程中產生的問題與工程教育標準進行對比，探索該學科的“特色”和“亮點”。在課程理論教學中，充分考慮與地下工程安全方向有關項目的引進；優化教材資源的內容，提高專業授課內容的專業性和實用性；嘗試提高新技術、新方法在地下工程安全方向課程中所占的比重，培養學生的創新意識和獨立思考能力；健全課程考核方式，建立以考試為主、多種考核方式相結合的評價機制；探索培養學生綜合能力的途徑，以達到培養創新實踐型人才的最終目標。

2.2 構建學生參與型的課堂教學方法

2.2.1 增設課前自學環節

由于地下工程安全方向的知識內容比較豐富，在課程的重點知識上增設課前自學環節，比如隧道施工、深基坑施工等當前的熱點問題，教師指出在實際工程中有可能會出現的問題，并在教學開始之前要求學生組成小組，查找相關的資料解決這些問題。另外，課程通過互聯網的方式，為學生提供大量的圖表、專題背景材料以及有關地下工程安全方向的動畫錄像，極大地擴展了課堂上的信息，使教學效果得到明顯改善，并激發學生的學習熱情。

2.2.2 實行互動教學模式

在既有教學模式基礎上增設互動教學方法彌補原有課程教學的不足。在課堂教學階段，教師鼓勵學生獨立思考問題，以達到開拓學習知識面，調動積極性，培養獨立思考和研究創造能力的目的。學生根據自己的喜好收集有關材料后，在課堂上根據自己的理解，匯報所收集到的材料和創新想法，然后由教師和其他學生發言提問，師生之間進行互動，形成了一個完整的系統，以此為依據，對學生的創造性進行指導和培養。互動教學模式可以有效克服過去教師“喂食式”的教法，培養學生的自主思維，同時也向教師發出了挑戰，改善了課堂枯燥氛圍，增強了教學樂趣，同時讓學生可以接觸到不同的實際項目，相互促進，從而提高教學效果。

2.2.3 提高學生的實驗主動性

實驗課程以觀察和描述為主，并輔以教師答疑的方式。在進行實驗操作前，教師先為學生講解實驗的操作規程和注意事項，確保學生能夠熟練掌握實驗操作流程，并對不同情況有足夠的準備。教師在每一個實驗項目都講完之后，向學生提出一些思考問題，這些思考問題的重點應該是這個實驗在實際工程中的功能和意義、在實測過程中可能會出現的問題以及解決方法等，然后讓學生自己動手來完成設備的安裝調試、實驗數據的采集、處理和分析等過程。通過這種方式，學生可以對所學知識有更加深刻的理解和認識。在實驗數據采集和處理的過程中，鼓勵學生積極探討不合理的數據或操作等，并與教師交流，找出實驗過程中可能出現的缺陷及實驗數據產生誤差的影響因素等，從而提高實驗數據的準確性和學生的實踐應用能力。

經過上述教學方法及模式的運用，教師將以學生為主體、鼓勵自主學習作為主要內容，讓學生在實踐中深刻感受到問題的產生和解決過程，同時培養他們的創新能力。

2.3 開展研究型學習模式

在研究型學習中，教師還需定期針對性地解答學生的疑問，幫助他們更好地理解和掌握知識。此外，在教學過程中，教師還需要根據學生的實際情況，結合創新能力不足等問題，采用多種方式來培養學生的科研能力。例如，可以開展開放式實驗、大學生創新培訓等活動，引導學生參與科研工作，并提高他們對地下工程安全方向相關問題的了解。通過這種方式，教師不僅可以鍛煉學生的自主學習能力，還可以為學生揭開科學研究的神秘面紗，通過參與科研項目，學生針對實際的問題進行思考和探索，加強理論聯系實際，掌握問題的思考和解決辦法，并增強動手能力。

2.4 進行項目實踐式學習模式

結合具體工程項目，增設具有開放性和實際需求的課程設計，讓學生通過思考、實踐、探索等方式依據某一項目設計施工方案形成設計說明書。這些項目的設計方案往往不是唯一的，多種設計方案都有其優勢及其不足，利用課程設計可以培養學生的獨立思考能力和發散思維能力，考查學生解決問題的創新思維及創新研究能力。教師鼓勵學生采用多元化的思維方式，在分析問題時從不同角度入手，結合地下工程、巖土力學、巖土工程支護等理論和技術，判斷問題的原因，將同類工程問題的征兆、現象、效果聯系起來，通過仔細對比、推敲、研究，得出結論。通過這種方式進行項目實踐性學習，學生能夠將該課程所學的基礎知識、基礎方法進行串聯，并將其運用到具體的工程中，從而提高對知識的理解和掌握。

3 課程教學體系建設與改革體會

發展一門學科、建設一個專業體系是一個需要大量投入研究、不斷探索和實踐的過程。當前新技術的發展和創新性人才的培養目標對課程教學提出了更高的要求。河南理工大學安全科學與工程學院在教學模式方面展開了一系列的改革與實踐，將創新培養模式和培養理念與專業課程的教學和實踐相融合，以達成最終目標。

隨著課程教學的不斷改革與探索，河南理工大學地下工程安全方向的課程教學改革已經實現了多個目標。

①通過建設一套比較完備的、能夠滿足工程教育認證需要的課程教學體系，該校在18 級、19 級和20 級三個屆次地下安全方向的教學中，取得了顯著的成效。學生對于本課程的教學評價也在逐步提高，整個課程教學質量得到進一步優化。

②在教學過程中，該校建立了良好的師生互動模式，采用多元化的教學方式，讓課堂充滿樂趣的同時也增強了學生的學習效率。這些措施不僅激發了學生的學習熱情，還促進了他們創新思維的培養和自主學習能力的訓練。

③學院還成立了大學生科研團隊，在有限的教育資源條件下，依靠創新型學科競賽，鼓勵有科研欲望的學生盡早加入科研隊伍，深入學習探究地下工程安全方向中值得研究的問題，不僅激發了學生的創新意識，還訓練了學生的創新思維和自主獲取知識的能力。

實踐表明，地下工程安全方向的教師們已經開展了大量工作，教學模式也已經形成了課程特色，有效提高了學生的綜合工程素質和能力水平，為相關領域的研究和應用奠定了堅實基礎。這些成果的取得不僅為該校的教學質量提升做出了重要貢獻，還為地下工程安全方向及相關領域注入了源源不斷的創新力量。