張軍偉 李雪 曲宏略

摘 要：針對新建城市地下空間工程專業(yè)培養(yǎng)偏理論、輕實踐教學，人才培養(yǎng)規(guī)格定位不夠準確、課程設置不夠科學、教材部分內(nèi)容陳舊、課程之間內(nèi)容重復大、課程之間聯(lián)系不緊密的弊端等狀況，對城市地下空間工程人才培養(yǎng)方案和與之相應的課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容以及實踐教學進行系統(tǒng)深入研究，提出了基于校內(nèi)工程模擬和校外實戰(zhàn)訓練兩大實驗實踐教學平臺的城市地下空間工程專業(yè)應用型人才實踐教學創(chuàng)新模式，該模式緊密結(jié)合實際工程，采用開放靈活的教學方法，來提高城市地下空間工程專業(yè)學生的工程能力和創(chuàng)新能力，以培養(yǎng)能體現(xiàn)新時代城市地下空間工程特征和滿足社會發(fā)展以及用人單位需要的城市地下空間工程專業(yè)人才。同時研究也將為我國其他高校城市地下空間工程應用型人才實踐教學提供借鑒和參考。

關鍵詞：地下空間；實踐教學；校內(nèi)工程模擬；校外實戰(zhàn)訓練：工程能力；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）14-0045-03

Abstract： Based on the current condition of the undergound space engineering education， such as the imbalance between theoretical and practical education， inaccuracy of the talents training standard， irrational course arrangements， outdated textbook， less related subjects， the study makes a profound and systematical research in talent training scheme， the content and structure of the course， as well as the practical education. We have adopted an innovative education mode based on the engineering simulation and practical training. Closely related to the actual project， such mode adopted flexible teaching method in order to enhance students'engineering and innovative ability. Thus， professional talents can be trained to fit the underground project in the new era and to meet the need of the employers. At the same time， the study also provides reference for other universities in underground space engineering education.

Keywords： underground space； practice teaching； college engineering simulation； practical training； engineering ability； innovation ability

一、概述

根據(jù)國家統(tǒng)計局公布的中國城市化率歷年統(tǒng)計數(shù)據(jù)（1949-2013），我國城市化水平已由1998年底的30.4%發(fā)展到2013年的53.7%，比2012年提高1.13%，并將在21世紀中葉達到65%，接近世界發(fā)達國家的城市化水平。然而，隨著城市人口急劇膨脹和經(jīng)濟高速增長，“城市綜合癥”日益突出，如土地資源緊張、生存空間擁擠、交通嚴重堵塞、環(huán)境污染加劇、基礎設施綜合防災能力薄弱等[1-3]。因此，可持續(xù)發(fā)展成為未來城市化建設的長遠發(fā)展戰(zhàn)略。實踐證明，開發(fā)利用城市地下空間是實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

城市地下空間作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的建筑業(yè)，從業(yè)人員已達3400萬人， 居全國各行業(yè)之首，然而專業(yè)技術(shù)人員僅140萬人，占建筑業(yè)從業(yè)人員總數(shù)的4.1%[1，3-5]。特別是近年來我國城際高鐵隧道、城市地鐵、城市大型地下停車場、城市人防工程以及地下石油儲備庫等地下工程的迅猛發(fā)展，勢必需要與之相應的大量的城市地下空間工程專業(yè)技術(shù)人才，特別是能綜合利用各種信息知識、善于綜合創(chuàng)新、優(yōu)化整體的城市地下空間工程人才。然而，截止目前，我國開辦城市地下空間工程高校已達到41所[6-11]，加之城市地下空間工程專業(yè)為新建專利，尚無現(xiàn)成經(jīng)驗可循。所以人才培養(yǎng)方案和與之相應的課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容上缺乏系統(tǒng)深入的研究，普遍存在著人才培養(yǎng)規(guī)格定位不夠準確、課程設置不夠科學、教材部分內(nèi)容陳舊、課程之間內(nèi)容重復大、課程之間聯(lián)系不緊密的弊端，不利于學生對知識的綜合利用與融會貫通，由于培養(yǎng)過程中與實際工程脫節(jié)，教學方法不夠開放靈活，以致人才培養(yǎng)方案不能體現(xiàn)新時代城市地下空間工程的特征，人才培養(yǎng)質(zhì)量也不能完全滿足社會發(fā)展和用人單位的需要。因此，對我國高等學校城市地下空間工程專業(yè)而言，開展適應國家軌道建設事業(yè)的城市地下空間工程應用型人才實踐教學模式改革勢在必行。

二、實踐教學創(chuàng)新模式的指導思想和基本思路

“創(chuàng)新高校人才培養(yǎng)機制，促進高校辦出特色爭創(chuàng)一流”，是黨的十八屆三中全會《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》對高等教育改革發(fā)展提出的最直接、最明確的要求，關系高等教育內(nèi)涵發(fā)展和質(zhì)量提高，關系高等教育強國夢和中國夢的實現(xiàn)?；谠撝笇枷?，城市地下空間工程應用型人才實踐教學創(chuàng)新模式著力建立校內(nèi)工程模擬和校外實戰(zhàn)訓練兩大實驗實踐平臺，為培養(yǎng)城市地下空間專業(yè)學生的工程能力和創(chuàng)新能力而進行課程體系、教學組織及管理模式等方面的研究。

首先從城市地下空間工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案調(diào)研分析入手，在調(diào)研得到企業(yè)的人才需求和人才定位基礎上，同時選取開辦城市地下空間工程專業(yè)典型高校為樣本，分析各個高校城市地下空間工程專業(yè)的培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案，以確定城市地下空間工程專業(yè)2015級培養(yǎng)方案，并同時著力于構(gòu)建城市地下空間工程專業(yè)雙平臺雙能力培養(yǎng)體系，通過校內(nèi)工程模擬實驗平臺專業(yè)實驗的訓練，讓學生建立起初步工程概念；同時，在這個平臺上，通過學生自主設計、自主研究活動，學會科學研究的方法，建立起科研創(chuàng)新的概念；通過校外實戰(zhàn)訓練平臺參與實際工程項目的設計、施工、管理和監(jiān)測評價，在實戰(zhàn)中全面提升學生的工程能力和解決新問題、發(fā)明新辦法的創(chuàng)新能力。另外通過課程體系中的實踐環(huán)節(jié)，反映改革的成效以及成果。

三、研究與改革實踐

校內(nèi)工程模擬和校外實戰(zhàn)訓練兩大實驗實踐平臺兩大平臺的建設作為實踐教學體系構(gòu)建的基礎，試圖通過教學思想、教學條件、教學內(nèi)容、教學組織、教學方法的改進與創(chuàng)新，從根本上提高實踐教學的質(zhì)量，從而提高學生的工程能力和創(chuàng)新能力。主要體現(xiàn)在以下兩方面：

（一）工程能力培養(yǎng)

（1）認識實習。城市地下空間工程專業(yè)認識實習是城市地下空間工程專業(yè)重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。它的主要任務是使學生對地鐵車站建筑形式、地鐵車站基坑施工等有初步的認識，建立直觀的工程印象。從實施效果來看，城市地下空間工程專業(yè)認識實習能夠為增強專業(yè)意識、培養(yǎng)專業(yè)興趣以及后續(xù)工程和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎。

（2）課堂教學。在《地下工程概論》、《巖土工程勘測》、《地下結(jié)構(gòu)設計原理與方法》、《工程地質(zhì)與水文地質(zhì)》、《土質(zhì)學與土力學》、《隧道工程》、《地下建筑風水電工程》等與工程相關的課程里。通過工程案例的形式展開教學，按照建構(gòu)主義教學觀在學生大腦里初步構(gòu)建工程輪廓。比如《隧道工程》，在講授基礎知識時，單純講授隧道工程的建筑理論比較枯燥、教學內(nèi)容比較單一，學生也容易產(chǎn)生厭倦情緒。此時可以把鐵路隧道、公路隧道、城市地鐵、城市地下共同管廊、海底隧道、水工隧道等實際工程放在一起，在回顧基礎力學的同時，從工程認識角度找出隧道工程建筑的共性以及各個行業(yè)隧道之間的差異性。不僅如此，還可以從方便大家交通出行的角度，引入高速鐵路隧道、高速公路隧道以及城市地鐵隧道這些熱點地下工程。在此基礎上再詳細介紹相關隧道的選線和施工理論，這樣操作的目的既可以提升學生對工程的興趣，又可以在介紹工程案例的同時講授理論內(nèi)容。如果需要進一步深入夯實學生的工程能力，需要借助如下內(nèi)容（3）課程實驗和內(nèi)容（4）課程設計。

（3）課程實驗。課程實驗是課堂理論教學的延續(xù)，也是理論知識的擴展與升華。在研究內(nèi)容（2）的基礎上，利用專業(yè)實驗課設計系列專題性或綜合性的工程和研究模擬項目，通過課時調(diào)整和《城市地下空間工程專題實驗》這一實踐環(huán)節(jié)并利用學生業(yè)余時間，可以使學生在校內(nèi)實驗平臺上更進一步鞏固工程能力。比如《地下結(jié)構(gòu)設計原理與方法》理論課程。如果單純從設計理論學習地下結(jié)構(gòu)設計方法晦澀難懂。如果配備隧道結(jié)構(gòu)與巖體地下工程物理模型試驗平臺，再通過對隧道現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)的處理，工程能力可以得到很好的鍛煉和鞏固。從西南石油大學城市地下空間工程2011級、2012級、2013級的實訓效果來看，學生通過校內(nèi)課程實驗平臺很容易接受地下結(jié)構(gòu)設計理論。同時，工程能力得到進一步鞏固。

（4）課程設計。城市地下空間工程專業(yè)培養(yǎng)的最終目的是培養(yǎng)合格的工程師。它要求學生既需要精通地下結(jié)構(gòu)設計理論，又需要精通地下工程施工理論。城市地下空間工程專業(yè)培養(yǎng)方案中系列課程設計也是對課堂理論教學的進一步深化。仍然以《地下結(jié)構(gòu)設計原理與方法》課程為例。此課程的任務是掌握地下工程支護及安全分析方法、地下結(jié)構(gòu)體系的組成、地下結(jié)構(gòu)物的工程結(jié)構(gòu)形式和工作環(huán)境、地下結(jié)構(gòu)荷載的確定方法和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算、地下結(jié)構(gòu)的設計方法等。通過本課程理論學習和實驗訓練，使學生能夠應用地下結(jié)構(gòu)設計的理論和方法來分析解決城市地下空間工程中常見的工程問題。為了掌握隧道工程的結(jié)構(gòu)設計，歷年的課程設計均以中鐵各大設計院的實際工程來進行設計，學生通過實際工程對某一斷面某個圍巖級別所做出的隧道結(jié)構(gòu)設計同設計院工程師的設計成果進行對比，找出自己的優(yōu)點和缺點。由此可以激發(fā)學生興趣，在增強學生自信的同時，也要讓學生自己認識到工程能力如何獲??？如何鞏固？如何進一步得到提高？以西南石油大學城市地下空間工程2013級《地下結(jié)構(gòu)設計原理與方法課程設計》為例，選課人員總計59人，設計實際工程題目15個。通過以川藏公路二郎山隧道實際工程的設計指導書指導學生按照確定設計標準→熟悉工程地質(zhì)與水文地質(zhì)→圍巖分級→確定隧道建筑設計限界→確定隧道輪廓線→隧道結(jié)構(gòu)初步設計→隧道結(jié)構(gòu)計算→隧道支護結(jié)構(gòu)驗算等嚴密程序進行。使學生的工程能力進一步得到深化。

（5）生產(chǎn)實習。它的任務是讓學生掌握地下工程現(xiàn)場施工的基本方法、操作要點、主要機具設備及用途、質(zhì)量要求等。使學生掌握常用的地下工程施工機具的性能，并能合理地選擇施工機具；使學生掌握地下工程主要施工工藝、各施工工序間的相互影響，并能合理地制定作業(yè)循環(huán)計劃以及施工組織與管理的內(nèi)容和方法。只有讓學生通過現(xiàn)場實習，才能把四年所學知識融會貫穿，才能理解工程能力的真正含義，才能判斷自己是否具備了工程師的能力。

（6）組織專門的指導團隊。校內(nèi)平臺的指導團隊主要由專業(yè)課、專業(yè)基礎課、專職實驗教師組成，由學院教學和科研骨干教師擔任團隊負責人，全權(quán)負責校內(nèi)平臺的運作。校外平臺的指導團隊以合作單位設計部、工程部的工程技術(shù)人員為主，校內(nèi)教師配合協(xié)作，由合作單位的高層技術(shù)主管擔任團隊負責人，每個工程師分管3-4名學生。學院指派專門的聯(lián)系人，協(xié)調(diào)平臺的相關工作。除此之外，徹底改變以前放羊式的實習模式，將高年級學生的短學期時間、專業(yè)（畢業(yè)）實習時間統(tǒng)一集中，并利用學生課余、假期時間，將學生組織起來，分成若干個小組，直接參加到合作單位的工程項目中，參與設計、施工、管理、評價以及相關的工藝研究等工作，使學生在校外實戰(zhàn)平臺上獲得進一步的工程能力。

（7）制定具體的管理辦法保證上述改革措施的順利實施，包括資金支持、實驗室使用與管理、指導團隊工作量計算與考核、學生學分計算和成績考核等。

（二）創(chuàng)新能力培養(yǎng)

（1）課堂教學。在課堂教學過程中，教師除了培養(yǎng)工程能力之外，還需要激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，加強培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力。教師課堂中加入科學研究內(nèi)容，將有利于改善學生知識結(jié)構(gòu)，提高學生的理論素養(yǎng)，通過現(xiàn)代教育理論和手段解決課堂教學過程中學生對更深層次實際問題的解決能力，從而提高學生的提創(chuàng)造性、認知素質(zhì)和能力素質(zhì)。同時，課堂教學根據(jù)不同層次學生的探索和創(chuàng)新欲望不同，在教學中利用新舊知識的聯(lián)系，提出需要解決的問題，并涉及一系列具有啟發(fā)性的問題。仍然以《地下結(jié)構(gòu)設計原理與方法》課程為例，對于大多數(shù)學生來說，確定設計標準→熟悉工程地質(zhì)與水文地質(zhì)→圍巖分級→確定隧道建筑設計限界→確定隧道輪廓線→隧道結(jié)構(gòu)初步設計→隧道結(jié)構(gòu)計算→隧道支護結(jié)構(gòu)驗算等嚴密程序進行設計是必須掌握的內(nèi)容，這也是要求合格的工程師必須具備的基礎知識。除此之外，部分學生還會對知識點進一步挖掘。主要表現(xiàn)在如下幾點：一是根據(jù)相關設計規(guī)范，既然在圍巖級別確定之后可以設計出隧道結(jié)構(gòu)，那么對于軟巖、巖溶、瓦斯等不良地質(zhì)隧道，如何進行設計？二是關于《彈性力學及有限元法》中關于密閉隧道圍巖壓力的計算問題。過去修建的隧道基本處于淺地表，理論計算過于簡化。針對目前的深部地下工程來講，密閉隧道圍巖壓力的計算問題是否還適用？三是基于通式化教育的地下工程，如何發(fā)展石油行業(yè)的地下水封油庫修建技術(shù)理論？等等。以上都在潛移默化地引導學生逐步邁入創(chuàng)新的大門，同時也讓學生自己逐漸具備發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力。

（2）第二課堂。加強專業(yè)技能訓練是提高城市地下空間工程專業(yè)學生從業(yè)能力的有效途徑。通過第二課堂訓練，促使城市地下空間工程專業(yè)學生的基本專業(yè)技能得以強化，除了提高學生設計規(guī)范和設計資料運用能力之外，還能提高學生如何采用先進的設計手段的運用能力，形成設計文檔資料電子化歸檔的基本思路，為學生適應隧道工程設計與施工信息化發(fā)展要求、研究生學習以及未來就業(yè)奠定堅實基礎。

（3）科學研究。西南石油大學巖土與地下工程教研室專業(yè)教師目前總共12名，全部擁有博士學位。這也為城市地下空間工程專業(yè)學生的創(chuàng)新教育夯實了基礎。近幾年，為了推動城市地下空間工程本科教學的創(chuàng)新發(fā)展，教研室老師除了讓對科學研究感興趣的學生加入科研項目之外，還申請了很多教育部、四川省教育廳、西南石油大學、地球科學與技術(shù)學院等各個部門的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目。讓學生親身體驗科學研究的氛圍，引導學生由淺入深參與科學研究。僅2013-2016年期間，城市地下空間工程專業(yè)學生成功申請到國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目4項，四川省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目4項，發(fā)表學術(shù)論文5篇，申請實用新型專利6項。城市地下空間工程專業(yè)創(chuàng)新能力效果顯著。

四、結(jié)束語

近年來，正值城市地下空間工程專業(yè)迅猛發(fā)展時期，培養(yǎng)能體現(xiàn)新時代城市地下空間工程特征和滿足社會發(fā)展以及用人單位需要的城市地下空間工程專業(yè)人才是我國高校面臨的迫切任務。通過對城市地下空間工程應用型人才實踐教學創(chuàng)新模式的研究，主要得出如下結(jié)論：

（1）立足于我國軌道交通發(fā)展和企事業(yè)單位對城市地下空間工程應用型人才的要求標準，提出基于校內(nèi)工程模擬和校外實戰(zhàn)訓練兩大實驗實踐平臺的城市地下空間工程應用型人才實踐教學創(chuàng)新模式是我國高校當前和今后城市地下空間工程專業(yè)建設的一個發(fā)展方向。

（2）基于校內(nèi)工程模擬和校外實戰(zhàn)訓練兩大實驗實踐平臺，為培養(yǎng)城市地下空間專業(yè)學生的工程能力和創(chuàng)新能力而進行課程體系、教學組織及管理模式的構(gòu)建是一種行之有效的發(fā)展方式。

參考文獻：

[1]李麗慧，蘇聰聰.實踐教學中土木工程專業(yè)學生工程素質(zhì)的培養(yǎng)[J].福建高教研究，2010（6）：84-86.

[2]李富榮.城市地下空間工程專業(yè)實踐教學體系的構(gòu)建與創(chuàng)新[J].教育與職業(yè)，2014（5）：158-160.

[3]劉成生.土木工程專業(yè)實踐教學探索與總結(jié)[J].城市建設理論研究：電子版，2014，5（22）：12-16.

[4]張季如，王協(xié)群.土木工程專業(yè)巖土方向?qū)嵺`教學模式的研究[A].全國土力學教學研討會[C].2014.

[5]江學良，楊慧，肖宏彬，等.城市地下空間工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的構(gòu)建與實施[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2015（1）：12-16.

[6]閆長斌.城市地下空間工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)機制探析[J].高等建筑教育，2015，24（4）：29-34.

[7]鄂寶龍.土木工程實踐教學平臺的搭建與實踐[J].工程技術(shù)：全文版，2016（9）：165.

[8]欒力文.關于構(gòu)建土木工程專業(yè)實踐教學新體系的研究[J].四川水泥，2016（2）：32-36.

[9]楊慧，江學良，孫廣臣，等.基于實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的城市地下空間工程專業(yè)實踐教學體系的改革與實踐[J].高校實驗室工作研究，2016，23（2）：3-5.

[10]趙紅.土木工程專業(yè)實踐教學和實踐基地建設的研究與思考[J].工程技術(shù)：引文版，2016，4（8）：18.

[11]曲宏略，張軍偉，朱大鵬，等.城市地下空間工程專業(yè)施工課程的教學改革探索[J].湖北函授大學學報，2016，29（5）：110-112.