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摘要：
隧道工程是交通土建學科隧道與地下工程方向的核心專業課程，其理論性、實踐性及應用性強，涵蓋的知識面廣而深，且更新較快，給教學帶來一定的難度。為了滿足新時期創新型工程技術人才培養的迫切需要，結合筆者近年來在教學一線所積累的經驗及深切體會，從課程教學特點及存在問題出發，對教學模式、教學方法等方面對隧道工程課程的教學改革問題進行探討，以期進一步提高教學質量與效果。
關鍵詞：
隧道工程；教學改革；教學模式；教學方法
一、引言
我國是一個多山的國家，尤其是西部地區，山地面積更是占到了國土面積的一半以上。近年來，隨著國家西部大開發戰略的實施以及拉動內需的需要，在西部山區修建了大量的高速公路、鐵路以及水電工程，相應的隧道工程數量也日益增多。隧道工程的大發展，遇到的巖土及地下工程災害問題也越來越多。對各種復雜工程災害問題的處置，需要工程技術人員具有一定的理論基礎、實踐經驗和從事科研的能力，這同時也對目前高等院校隧道工程專業的教學培養模式提出更為嚴格的要求。作為交通工程與土木工程專業必須具備的重要專業基礎課，《隧道工程》是一門實踐性、綜合性和針對性很強的課程。該課程的教學目的和教學任務就是使學生掌握隧道工程的基本概念、基本構造、設計理念、施工方法以及行業規范等，初步具備從事隧道工程設計、施工和監管的行業從業能力。如果繼續沿用傳統的單純課程教學，對發展技能、培養能力等方面的作用有限，不能完全適應新形勢下學生全面發展的需要。有鑒于此，部分學者從教學模式[1，2]、教學方法[3-6]和教學手段[7-9]等方面對隧道工程的教學改革進行了研究，力圖在提高隧道工程的課堂教學質量的同時，培養學生的專業素質以及工程實踐和創新能力。這些研究大大促進隧道工程教學的改革，但是從實際教學效果來看，還有繼續提升的空間。本文結合《隧道工程》實踐性強的特點，繼續探索更為適用的教學模式和教學方法。
二、隧道工程教學特點
1.隧道工程課程涵蓋的知識面廣，是工程地質、建筑材料、建筑結構和力學等諸多基礎課程的綜合應用。
例如，在講解隧道圍巖壓力計算時，就必須用到土力學中的側向壓力計算理論和彈性力學中的圓環受均布壓力計算理論，而在講解襯砌結構設計方法時，就要用到結構力學和材料力學知識。
2.課程教學內容具有實踐性強的特點，但學生往往缺乏對實際工程的了解，故而在課程學習時對有些知識難以理解和消化。
例如，在講解隧道鉆爆法施工時，需要對鉆孔深度、鉆孔間距、鉆孔深度、鉆孔布置、雷管類型、起爆藥量等進行設計，對于從未到過施工現場的學生而言，理解起來有一定難度。
3.隧道工程涉及到的行業規范、規程或標準有很多種，不同規范之間既有區別又相互聯系[10]。
僅就隧道設計規范而言，既有《鐵路隧道設計規范》（TB10003-2005），也有《公路隧道設計規范》（JTGD70-2004）以及《地鐵設計規范》（GB50157-2003），更有水利、礦山和能源地下工程等行業相應的隧道設計規范。因此，在教學過程中既要講解隧道工程的基本概念、基本原理，也要對不同行業規范加以對比分析，增強學生畢業后對所從事行業的適應能力。
三、教學存在問題分析
1.教材結構體系混亂、主線不明。
現有的隧道工程教材有幾十種之多，但其側重點又不完全一致。對于交通土建專業學生的來說，隧道工程的教學內容不僅要有勘察、設計、施工、管理等方面的知識結構，而且還有鐵路、公路、城市地鐵的功能區分。面對種類繁多的教材，以及錯綜復雜的教學內容，容易給學生造成結構體系松散、主線不明的感覺。
2.教學學時偏少，往往難于滿足教學需求。
教學學時少與教學內容多是當前高等學校本科課程教學的一個突出矛盾，這就很難在規定的時間內把課程內容講透、講通、講精，也使得學生對課程內容的掌握和熟練應用的難度加大。
3.教學模式單一，學生被動接受知識傳播。
現有的教學方式，大多采取“板書+多媒體”的形式，再配以必要的圖片和說明，通過教師的灌輸和學生的被動接收，實現知識的傳播，這就導致學生的主觀能動性差，缺乏獨立思考，無法掌握課堂教學的精髓。
4.課程教學與實踐脫節嚴重，影響對所學知識的理解與掌握。
隧道工程實踐性、應用性強，很多施工技術和施工工藝只有在現場親眼所見，才能知其所以然?，F實情況是很多學校由于資金限制或缺少能夠實習的場地，學生只能靠課堂上的想象，難以深入理解隧道工程的設計方法與施工工藝。
四、教學改革探索與實踐
1.教學模式改革。
傳統的教學模式是教師先根據開課內容選定教材，根據教材內容制定教學大綱和教學計劃，再編寫教案和進行教學活動[11]。這種單一的以教定學和因教材而施教的模式，一方面不能適應學生畢業后所從事的實際工作對其能力培養的需求，另一方面學生對這種宣教式的教學模式容易產生視覺、聽覺上的疲勞，因此隧道工程教學模式急需向多元化的方向發展。
（1）研究性教學模式。研究性教學起源于20世紀歐美國家，建構主義和人本主義是研究性教學的理論基礎，基本要求是師生共同參與，實現“教”與“學”的互動[12-14]。在《隧道工程》實際教學過程中，可結合教師當前正在開展的科研活動創設具有前沿科學命題的問題情境，如針對隧道襯砌結構的建養一體化自修復問題，可引導學生通過查閱文獻、搜集資料、調查等方式來思考、分析并解決問題，讓學生在探索過程中體驗學習的樂趣。
（2）討論式教學模式。傳統教學的一個特點就是教師講、學生記，雙方缺少互動，教學過程枯燥，為更好地教學，可采取討論式教學模式。例如，在教學過程中，可適當布置一些小任務讓學生分組討論，如針對隧道圍巖塌方問題，讓不同組的學生分別提供一個各自的加固方案，然后各組之間展開辯論，分析各自的優缺點。這樣既掌握學生對問題的理解能力，以便更好地教學，又能最大限度地調動其學習積極性和參與意識[15]。
（3）案例式教學模式。案例式教學往往圍繞某個真實工程，利用當前學習的理論知識，對其進行分析，以求學生在解決疑難問題時做出相應的決策[16]。例如，在講解盾構隧道聯絡通道凍結法施工時，可結合上海地鐵4號線穿越黃浦江段的施工事故案例，讓學生在進行軟土凍結帷幕設計計算的同時，分析事故發生的根源，并提出防控措施，加深其對基本原理和概念的理解，進而提高分析問題和解決問題能力。
（4）實踐式教學模式。課堂講授與工程實踐相結合是完成隧道工程教學內容的必要環節[17]。例如，在講解隧道圍巖破壞和支護設計時，帶領學生參觀本?，F有的試驗室和儀器設備，通過觀摩模擬隧道開挖和結構支護的模型試驗，加深對隧道工程理論知識的理解與認識。此外，利用暑假短學期，帶領學生到隧道施工單位進行認識實習，增強學生對隧道施工的感性認識。
2.教學方法改革。
（1）手寫板書與多媒體相結合教學。《隧道工程》課程教學內容較多，也比較枯燥，如果單憑教師板書和圖片展示，還是很難讓學生對真正理解實際施工過程和施工工藝的。為解決這一問題，在教學過程中輔之以多媒體技術，通過預錄現場施工視頻和動畫演示的方式，向學生展現隧道施工的各過程，便于其理解和掌握，使原本枯燥、平面的教學變得生動、立體起來。采用多媒體教學，不僅增強了學生的感官認識，而且還有利于讓學生了解國內外先進的設計理念和施工技術，激發學生的學習興趣，起到事半功倍的效果。
（2）結合工程實例講解基本理論。隧道工程理論性和實踐性都很強，僅憑文字描述或簡單的幾幅圖片難以提高學生對問題的理解，只有結合工程案例才能講得生動、形象，有利于提高學生的興趣。例如，在講解隧道圍巖塌方破壞機理時，如圖1所示，以作者參與過的科研項目———江西武寧至吉安段高速公路上奉隧道塌方事故為例，詳細分析了圍巖變形以致塌方破壞的機理，并據此介紹了相關處治措施。通過案例教學，不僅活躍了學生的思維，增強學生對相關理論知識的認識水平，而且也大大提高學生的工程實踐能力。
（3）采用模型試驗實現教學內容直觀化。在講解隧道圍巖穩定性及其破壞模式時，僅憑教師口頭描述和解釋，仍難以說明地下工程失穩、破壞等相關問題。作者向學生演示的圍巖漸進性破壞模型試驗，可以直觀地再現圍巖破壞過程，從而讓學生對所學的基礎理論知識有深刻的理解。
（4）采用仿真模擬展示隧道力學問題。隧道工程設計涉及到圍巖壓力計算、支護結構選型和結構內力計算，因而其中的力學問題頗為復雜。為此，教學過程中，結合數值模擬方法對地下工程變形和破壞進行數值模擬，不僅簡單易懂，適用性強、經濟型、可操作性和可重復性，而且能得到許多在常規實驗中難以觀測到的重要信息[17]。作者結合自身研究經歷和積累的相關研究成果，在教學中想學生展示如何利用數值分析軟件模擬不同類型的圍巖變形破壞形式及不同支護方案對應的支護效果，并引導部分興趣濃厚的學生進行實際操作訓練。
（5）采用虛擬現實技術增強學習興趣。虛擬現實技術是運用計算機技術對現實世界進行全面仿真，能解決學習媒體的情景化及自然交互性要求，在教育領域內有著極其廣闊的應用前景[18]。如圖4所示，作者通過與校內其他院系教師合作，利用自行開發的軟件，實現沉浸式三維環境中的體驗式教學，有利于加深學生對地下工程的施工環境、施工過程和健康診斷等問題的理解，增強進一步學習興趣。
（6）通過專題講座拓展學生視野。為進一步調動學生學習的主動性，在教學過程中適當地引導學生參與一些專題講座。同濟大學每年會定期和不定期地邀請一些國內外專家學者和有經驗的技術人員來開展學術交流，介紹隧道工程的最新發展動態和研究成果，在這些活動中，不僅能解答學生的一些疑惑，而且還拓展了學生視野和思路，并加深學生對隧道基本概念和基本原理的理解，進而提高對實際工程問題的分析與解決能力。
五、結語
《隧道工程》課程的教學內容涉及巖土與地下工程的勘查、設計、施工和養護等多方面的專業知識，是一門理論性、實踐性和應用性均較強的課程。結合作者自身的教學經歷，從該門課程教學特點和存在的問題出發，對課程教學模式和教學方法的改革做了初步的探索，從而適應新形勢下對卓越工程師能力和技能培養的需要。
作者：徐前衛 程盼盼 楊新安 丁春林 王婉婷 單位：同濟大學交通運輸工程學院
參考文獻：
[1]蔣英禮，王勁松，劉偉.“地下鐵道施工技術”課程教學改革實踐[J].職業技術教育，2010，31（20）：56-58.
[2]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.
[3]楊春景，劉冉冉.關于隧道工程課程教學改革的探討[J].教育改革，2012，（1）：32.
[4]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.
[5]楊建中.項目教學法在井巷工程課程教學中的應用[J].昆明冶金高等?？茖W校學報，2008，24（3）：94-98.
[6]王迎超，耿凡，脹成林，等.《隧道工程》課程的研討式教學改革[J].教育教學論壇，2014，（15）：106-107.
[7]周德泉，王桂堯，劉宏利.“巖土與隧道工程”課程群建設與特色人才培養探討[J].中國地質教育，2010，（4）：119-122.
[8]李天祺.隧道工程課程教學改革思考[J].中國建設教育，2010，5（9）：45-47.
[9]潘建平，汪小平，朱洪威.隧道工程課程教學改革探索[J].山西建筑，2011，37（30）：240-241.
[10]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
[11]楊曙光.從課堂教學到網絡視頻教學———計算機輔助設計教學模式新探索[J].美與時代，2013，（8）：135-136.
[12]董增文，鄧曉華，張華.研究性教學在工科教育中的實踐與反思[J].高等工程教育研究，2013，31（5）：164-167.
[13]張典兵.現代大學研究性教學的內涵解讀與實踐路向[J].現代教育科學，2014，27（5）：24-26.
[14]王章瓊，黃敏，王亞軍.“隧道工程”課程研究性教學探索與實踐[J].中國地質教育，2015，24（2）：28-31.
[15]徐義洪.高職《隧道工程施工與安全》課程教學模式探討[J].黑龍江科技信息，2015，（15）：135.
[16]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（3）：96-98.
[17]賈蓬.隧道與地下工程課程教學改革探索[J].高等建筑教育，2012，21（4）：70-73.
[18]郭媛.虛擬現實技術在空間解析幾何教學中的應用[J].武漢科技大學學報（自然科學版），2003，26（3）：312-314.
