適應新時代要求的“隧道工程”課程教學改革探索

［摘 要］ “隧道工程”是土木工程一級學科大類的一個重要分支，課程理論知識廣而深，應用性及實踐性較強，涉及交叉專業多且更新較快。在新時代，當前“隧道工程”專業創新型人才培養須要打破傳統教學模式，開創新的教學思路和教學方法。針對目前我國高等教育建設發展新形勢，結合新時代背景下的技術革新、“隧道工程”課程特點、當下交通隧道領域的發展需求及多年的教學與授課經驗，對“隧道工程”教學方法及教學改革等方面進行了探討，提出了一系列推動“隧道工程”教學質量進一步改善的建議。

［關鍵詞］ 隧道工程；教學模式；教學改革；人才培養

［基金項目］ 2020年度西南交通大學教改項目“依托軌道交通優勢學科，探索學科交叉、跨界融合的研究生培養新模式”（YJG4-2020-Z001）

［作者簡介］ 方 勇（1981—），男，四川達州人，工學博士，西南交通大學土木工程學院教授，博士生導師，主要從事隧道工程研究；楊 宇（1979—），女，四川成都人，法學碩士，成都航空職業技術學院馬克思主義學院講師，主要從事思想政治理論課程研究；王士民（1978—），男，河北涿州人，工學博士，西南交通大學土木工程學院教授，博士生導師，主要從事隧道工程研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）28-0072-04 ［收稿日期］ 2023-03-01

在交通強國戰略的引領下，我國基礎設施建設又迎來了新的快速發展期，大量的公路、鐵路及地鐵等交通隧道工程建成并投入運營，對我國高等教育中隧道工程專業的教學方法與教學模式提出了新的要求。關于“隧道工程”課程教學方式的探索，國內眾多高校學者做了大量有益的嘗試與分析［1-5］。施成華［6］總結了傳統教學方法存在的弊端與不足，探討了互動式教學方式的實施過程及策略。李曉龍等［7］從提高“隧道工程”課程教學效果的角度出發，結合自身的教學經歷，分析并提出了提高“隧道工程”教學質量的方法和途徑。王迎超等［8］針對“隧道工程”課程講授過程中存在的典型問題，給出了相應的改革思路和改進方案。徐前衛等［9］從不同角度提出了提高教學質量與效果的教學模式和教學方法。孔海陵等［10］以鹽城工學院城市地下空間專業“隧道工程”課程為研究背景，總結了教學過程中存在的不足，提出了分模塊的教學模式以及高校與企業合作教學的實踐探索方向。本文以“隧道工程”的課程特點、現狀與存在的問題為出發點，結合筆者自身多年的教學經驗及學科領悟，為推動“隧道工程”教學質量進一步改善提出了一些更為適用的教學與教育改革建議。

一、“隧道工程”課程特點分析

筆者根據多年“隧道工程”科研及教學經驗，將“隧道工程”課程的特點總結如下。

第一，“隧道工程”課程涵蓋理論知識廣而深，涉及“巖土（石）力學”“工程地質學”“建筑結構”“建筑材料”等多門專業基礎課；學科綜合性較強，既包含工程勘察、斷面設計、隧道施工，又包含圍巖、地質、爆破、材料、機械、智能、運營管理和維護等；課程知識點繁多，既有基本概念和理論，又有施工工藝和方法。學生須要將這些專業基礎課融會貫通、綜合應用，才能真正掌握“隧道工程”這門課程。

第二，“隧道工程”課程涉及諸多行業規范、規程及標準。行業規范一直是本科生學習和掌握的難點，這些規范標準晦澀難懂，理解起來難度較大。如果授課教師沒有較高的知識儲備和傳授能力，很難將這些規范標準內容與教科書上的內容有機結合，難以達到滿意的“隧道工程”人才培養目標。

第三，“隧道工程”課程涉及多個應用領域，包括公路、鐵路、地鐵、水工、市政等，各種類型的隧道之間具有一定的獨立性，須用聯系和系統的觀點去總結歸納與學習分析。加上“隧道工程”多修建在地下或崇山峻嶺中，其可視化程度嚴重不足，這給學生的學習和深入理解帶來了諸多挑戰，一些學生只是在抽象地被動接受知識與經驗，缺乏直觀感受與認知。

第四，“隧道工程”課程教學與授課教師專業知識和工程經驗的積累密不可分。“隧道工程”是一門工程實踐性非常強的課程，這就要求授課教師熟悉大量的“隧道工程”實踐，做到理論與實際相結合，把課堂上的知識與實際工程中存在的特點及問題相對應，增強“隧道工程”專業技術學生對本行業的認知能力；授課教師的涉獵范圍不僅有深度還要有廣度，專業知識和工程經驗要達到一定的積累水平，方能完成“隧道工程”教學任務。

第五，“隧道工程”施工方法和技術更新較快，而課程教材相關內容更新滯后。“隧道工程”是一門以施工為主體的學問，施工技術的更新尤為重要，這就要求授課教師與時俱進，積極獲取最新的施工進展和施工動態，針對教材上沒有的新技術、新方法、新工藝、新理念進行介紹與講解。

二、“隧道工程”課程現狀及問題分析

對“隧道工程”課程現狀及問題進行總結和分析，主要包括如下四個方面。

第一，由于隧道埋置在巖土體中，學生對隧道工程本身缺乏直觀的認識和感受，對隧道工程方面的基礎知識背景和概念難以理解。目前，很多“隧道工程”課程只是局限在課堂上，容易造成學生對“隧道工程”理論和實踐學習缺乏濃厚的興趣、積極性不高，對“隧道工程”的理解浮于表面，在一定程度上依靠自己的想象，理解不透徹，學習效果不理想。

第二，當前“隧道工程”教學內容與現場實際情況結合較少，然而，伴隨國內外隧道工程的大范圍施工建設，施工技術、方法、工藝等也都在不斷更新，而新技術必然會帶動產生新的施工理念，如果沒有到現場實習的機會是很難把握最新的施工動態的，必然會與工程實際相脫節。因此，須要針對當前的實踐教學進行改革，從而實現隧道工程專業技術知識與工程實際產學研的真正融合和發展。

第三，部分教師的授課采用傳統固化的“PPT+板書”機械式教學模式，授課內容局限于課本和PPT，對于實際工程案例的分析較少，課程枯燥乏味，難以激起學生學習的興趣和積極性，在課堂教學中對學生的啟發不夠，學生能夠參與其中的機會不多，課堂上易失去智慧和活力，不契合新工科建設理念。智能多樣化和立體化的教學模式是新時代教學方法改革值得采納的方向，能夠更好地激發學生內心對于“隧道工程”知識的渴望。

第四，傳統授課方式的一個主要特點是教師講、學生聽與記，師生之間、生生之間缺少互動交流，同樣會導致教學相對枯燥乏味，學生靠死記硬背消化知識，難以做到學思并用，教學效果相對較差。一些學生過度依賴網絡教學資源，忽視了真實學習課堂中的師生互動，學生對于知識的理解和接受仍處于一種淺層的被動學習狀態，缺乏主觀能動性。這就需要教師充分利用當下新型的教學理念和教學技術為學生展現一門生動活潑、富有活力、與時俱進的“隧道工程”課程。

三、教學改革探索與實踐

基于“隧道工程”課程特點及問題，結合新時代發展背景下的技術革新以及筆者教學經驗，從課程設置、教學方式、信息化手段應用和思政教育等方面給出“隧道工程”教學改革探索與實踐建議。

（一）優化課程設置

隧道工程涉及內容較廣，根據所屬領域的不同，可以分為（高速）公路隧道、（高速）鐵路隧道、地鐵隧道、水工隧道等。盡管不同隧道在基礎理論和設計、施工等環節具有一定的相似性，但不同領域的隧道工程之間存在明顯的差異。例如，通風防災等是公路隧道運營環節的關鍵問題，而開挖過程對地層的擾動則是盾構隧道的主要關注點，因此，“隧道工程”課程內容應該在共性理論知識的基礎上針對不同特點的隧道進一步分解成不同的模塊，如根據所屬領域不同在隧道工程中設置鐵路隧道工程、公路隧道工程、地鐵隧道工程、水工隧道工程等不同模塊，在不同模塊中突出不同隧道的特點，不僅能提高課程內容的條理化、便于學生理解，還有助于豐富學生的知識結構。

（二）改進教學方式

傳統的“隧道工程”課程主要采用填鴨式教學，側重對知識的講解和“灌輸”，但作為一門工程屬性較強的課程，現有授課方法不利于學生全面、直觀地掌握該課程的主要內容，難以達到課程設置的目標。因此，可以在教學環節引入案例式教學、實踐式教學、研討式教學等促進課程內容的具象化，提升教學效果。

1.案例式教學。根據隧道的工程屬性，在授課過程中，針對國內外典型的隧道工程案例進行深入剖析，通過分析典型隧道工程的特點、建設難點以及解決措施，揭示不同環節涉及的基礎理論知識，促進學生對隧道工程基礎理論知識的掌握。此外，可以邀請隧道工程領域的專家學者，特別是一線的工程技術專家舉辦學術講座，結合具體工程項目為學生介紹隧道建設現狀及最新的工程技術，這不僅有助于學生掌握隧道工程專業知識，還能拓寬學生的視野，有利于其未來職業規劃。

2.實踐式教學。隧道工程的學科屬性決定了該課程將課堂授課與工程實踐相結合才能更好地達到教學目標，因此，在該課程教學過程中可以根據課程內容安排，特別是在講解一些較為晦澀復雜的內容時可適時加入現場或實驗室實踐環節，促進學生對相關內容的理解和直觀認識。例如，在講授盾構隧道時可依托實驗室向學生展示泥水平衡盾構隧道掘進模型試驗，通過實驗室再現盾構隧道掘進過程，讓學生對所學知識有更直觀、更深刻的理解。

3.研討式教學。在教學過程中，可以根據課程總體安排，設置隧道施工方法、隧道施工災害、隧道運營風險等研討專題，讓學生通過自主調研資料完成課堂討論、調研報告、撰寫論文等環節，幫助學生對相應的主題形成深入而系統的認識并達到融會貫通的目的。在這個過程中，教師應發揮領路者的角色，明確任務目標并把控進度，對研討的過程進行引導，并對研討中的優點和不足進行點評分析。在研討式教學中，應遵循教師啟發和學生主體的原則，即在研討式教學中，教師應在適當的時機采取合理的方式發揮啟發和輔助的作用，而學生是學習的主體，在研討過程中應積極思考并形成主動學習的習慣。

（三）融合信息化方法

近年來，信息化技術蓬勃發展，因此，有條件的高校在“隧道工程”教學中可以充分利用信息化手段，促進專業課程與信息技術的深度融合，例如采用虛擬現實技術（VR）進行3D可視化輔助教學，使學生在校內即可身臨其境般感受不同的隧道施工過程和步驟。此外，對于“隧道工程”教學中較難理解的施工過程與力學分析，可以通過展示數值仿真結果的方式，讓學生更加直觀地理解其中的力學問題。例如，在隧道開挖、支護和運營等階段，隧道圍巖應力狀態是在不斷調整變化的，該過程涉及彈性力學、巖土力學等諸多專業知識，傳統的教學模式難以清楚地展示全過程，而巖土仿真軟件可以清晰展示上述力學演化過程，有效彌補隧道力學相關知識難理解、難消化、難吸收的短板，達到增強教學效果的目的，進而實現教學質量的有效提升。

（四）融入思政教育

隧道工程建設屬于大工程建設范疇，在教學中，應注重培養學生的工程意識和工匠精神，為學生樹立大工程觀理念。將工程理論、工程意識和工匠精神有機結合，將思政教育貫穿整個“隧道工程”教學，形成大國工匠教育理念和教育體系。在培養學生的工匠精神時，注重培養責任擔當的工程精神、一絲不茍的工程意識、精益求精的工程觀念。將工程意識和工匠精神的培養滲入具體教學環節中，例如采用模擬工程教學法，讓學生扮演工程中的重要角色，并設置相應的工程技術問題和工程誠信問題，讓學生通過體驗工程案例，學會自主思考、理解工程，將工程實際植入課堂，提高對工程實際的認識，讓學生真正體會到工程實際中工匠精神的重要性。

結語

在新時代發展要求背景下，“隧道工程”課程的教學改革與實踐迫在眉睫，是當下隧道與地下工程專業課程教學中亟須進行的探索。筆者結合多年在西南交通大學為本科生講授“隧道工程”相關課程的教學經歷，介紹了當前“隧道工程”課程的教學特點，分析了該課程的教學現狀與存在的問題，基于當前新時代背景下科學技術的革新，從“隧道工程”課程設置、教學方式、信息化手段應用和思政教育等多個方面出發，有針對性地提出了“隧道工程”教學模式和教學方法改革的探索方式與實踐途徑，為推動“隧道工程”教學質量進一步改善提出了一些更為適用的教學改革建議，進而契合新時代發展要求下對復合型人才能力和技能培養的需要。

參考文獻

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［2］孫明磊，劉志春，朱桃杏.高等工科院校成人函授教育課程教學改革淺析：以土木工程專業“隧道工程”課程為例［J］.中國電力教育，2011（13）：105-107.

［3］馬亢.隧道工程課程教學改革思考［J］.高等建筑教育，2013，22（1）：82-85.

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［5］劉寧，陳凱，劉遠明，等.基于模型試驗的隧道工程課程教學改革［J］.教育現代化，2018，5（31）：49-51.

［6］施成華.隧道課程互動式教學方法的探索與實踐［J］.長沙鐵道學院學報（社會科學版），2009，10（3）：87-88.

［7］李曉龍，郭成超.“隧道工程”課程教學模式探討［J］.中國電力教育，2011（29）：96-98.

［8］王迎超，靖洪文，耿凡.“隧道工程”課程教學改革思路探討［J］.煤炭高等教育，2013，31（6）：116-118.

［9］徐前衛，程盼盼，楊新安，等.隧道工程課程教學模式與教學方法探索與實踐［J］.教育教學論壇，2016（32）：131-134.

［10］孔海陵，王路珍，徐桂中，等.《隧道工程》課程理論及實踐教學方式探索［J］.教育教學論壇，2016（39）：207-208.

Exploration of Tunnel Engineering Course Teaching Reform Adapting to the Requirements of the

New Era

FANG Yong1， YANG Yu2， WANG Shi-min1， JIANG Ya-jun1

（1. School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu， Sichuan 610031， China;

2. School of Marxism， Chengdu Aeronautic Polytechnic， Chengdu， Sichuan 610100， China）

Abstract： Tunnel Engineering is an important branch of the first-level discipline of civil engineering. It has wide and deep theoretical knowledge， strong applicability， and is related to many cross-specialties and it is rapid updating. Under the guidance of the current guiding ideology of the new era， the cultivation of innovative talents in tunnel engineering specialty needs to break the traditional teaching mode and create new teaching ideas and methods. In view of the new situation of the construction and development of higher education in China， combined with the technical innovation under the background of the new era， the curriculum characteristics of tunnel engineering， the development needs of the current traffic tunnel field and the author’s years of teaching experience， the teaching methods and teaching reform of Tunnel Engineering is discussed， a series of beneficial suggestions to promote the further improvement of the teaching quality of Tunnel Engineering are put forward.

Key words： Tunnel Engineering; teaching mode; reform in education; personnel training