王章瓊 肖尊群 王亞軍

摘要：隧道工程課程內(nèi)容具有實踐性強(qiáng)、理論問題抽象、工程問題復(fù)雜等特點，采用傳統(tǒng)教學(xué)模式難以達(dá)到良好效果。在綜合分析隧道工程課程主要教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)難點的基礎(chǔ)上，提出主體內(nèi)容模塊化、抽象理論可視化、工程病害案例化、科學(xué)問題研討化、輔助學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)化、考核方式多樣化的教學(xué)方法，由此構(gòu)建“MVCDNR”六位一體教學(xué)模式，在實際教學(xué)過程中取得了較理想的效果。

關(guān)鍵詞：隧道工程;教學(xué)模式;教學(xué)研究;考試改革

中圖分類號：G6420;TV91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2019）01-0088-05

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及科技水平的逐步提升，許多領(lǐng)域的工作崗位對從業(yè)人員的專業(yè)技能、創(chuàng)新能力提出了更高要求[1]。為適應(yīng)社會對專業(yè)技術(shù)人才日益增長的綜合能力的要求，許多高校調(diào)整本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，尤為重視復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，采取措施增強(qiáng)學(xué)生本科學(xué)習(xí)階段的科研能力，以拓寬學(xué)生的就業(yè)面?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[2]要求教師在教學(xué)活動中不斷探索適應(yīng)大學(xué)生學(xué)習(xí)特點的教學(xué)模式，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神，提升大學(xué)生的創(chuàng)新能力。為此，許多高校在教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面開展了大量研究[3-6]，筆者在隧道工程課程教學(xué)中，積極推進(jìn)主體內(nèi)容模塊化[7-8]、抽象理論可視化[9-10]、工程病害案例化[11-12]、科學(xué)問題研討化[13]、輔助學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)化[14]以及考核方式多樣化的改革[15-16]，取得了良好效果。

隧道工程課程具有實踐性強(qiáng)、理論問題抽象、工程問題復(fù)雜等特點。傳統(tǒng)的以課堂講授為主的教學(xué)方法，不僅不利于學(xué)生對知識點的掌握，更無法較好地訓(xùn)練學(xué)生運用所學(xué)知識分析和解決實際工程問題的能力。為此，運用研究性教學(xué)基本理論和方法，根據(jù)隧道工程課程的內(nèi)容和特點，將可視化、模塊化、案例化、研討化、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)手段以及多樣化考試方式改革等進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，探索和構(gòu)建以專業(yè)基礎(chǔ)積累為主體、以創(chuàng)新能力提升為核心的課程教學(xué)體系，培養(yǎng)基本功扎實、創(chuàng)新能力強(qiáng)的工程技術(shù)人才，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提升學(xué)生的就業(yè)競爭力，促進(jìn)學(xué)生的長期發(fā)展。

一、 創(chuàng)新教學(xué)模式的嘗試

（一）主體內(nèi)容模塊化

隧道工程課程涵蓋了工程地質(zhì)、巖土工程、地下工程、工程結(jié)構(gòu)、建筑材料、力學(xué)、工程機(jī)械、施工技術(shù)等多個學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)知識，涉及面廣。針對此類課程，模塊化教學(xué)是一種行之有效的方法。模塊化教學(xué)方法是將具有相同或相似屬性的課程內(nèi)容歸為一類，形成具有內(nèi)在聯(lián)系的模塊，從而將課程內(nèi)容分解成若干個部分來講解[17]。

當(dāng)隧道工程作為一個專業(yè)知識體系時，可以根據(jù)知識點的性質(zhì)，將其內(nèi)容劃分為基本概念、地質(zhì)及力學(xué)問題、施工方法、新技術(shù)新方法、運營管理與維護(hù)等五個模塊。這五個模塊涵蓋了隧道工程的基本概念、基本理論、技術(shù)方法、管理與維護(hù)等內(nèi)容，形成系統(tǒng)的專業(yè)知識體系。

當(dāng)隧道工程作為工程建設(shè)項目時，其實施過程包括規(guī)劃選址、設(shè)計、施工、運營管理等階段。據(jù)此可以將課程內(nèi)容分為基本理論與概念、規(guī)劃選址、勘測設(shè)計、施工、運營管理等五個模塊，這五個模塊直觀展現(xiàn)了隧道工程項目建設(shè)的大體流程。

（二） 抽象理論可視化

隧道工程作為一種典型的地下工程，在開挖、支護(hù)、運營等各階段，就是圍巖受力狀態(tài)不斷調(diào)整，以及圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用的動態(tài)過程。上述問題涉及土力學(xué)、彈性力學(xué)、巖體力學(xué)等專業(yè)知識，傳統(tǒng)教學(xué)方法往往采用數(shù)學(xué)表達(dá)式或語言描述，無法將這些動態(tài)力學(xué)問題直觀呈現(xiàn)出來，從而影響教學(xué)效果。

為此，筆者結(jié)合參與的地下工程項目，利用巖土數(shù)值分析軟件，將上述圍巖力學(xué)問題通過圖片或視頻的形式展現(xiàn)出來[18]（圖1），采用可視化教學(xué)方法，達(dá)到增強(qiáng)教學(xué)效果、提升教學(xué)質(zhì)量的目的。

（三） 工程病害案例化

由于圍巖地質(zhì)條件的復(fù)雜性及不良地質(zhì)體的隱蔽性，施工過程中可能發(fā)生大變形、塌方、突泥、突水等地質(zhì)災(zāi)害，不僅影響施工進(jìn)度，甚至可能造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重后果。傳統(tǒng)教學(xué)方法往往僅介紹典型地質(zhì)災(zāi)害的類型和原因，并輔之以若干典型工程病害的圖片進(jìn)行講解。然而，從培養(yǎng)施工技術(shù)人員或施工管理人員的角度來看，這樣的教學(xué)方法難以培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實際工程問題的能力，存在明顯不足。

教學(xué)中，筆者以自己參與的某隧道工程項目為例，先通過現(xiàn)場照片展示隧道塌方、涌水、突泥災(zāi)害的特征（圖2、圖3、圖4），形成視覺上的沖擊，給學(xué)生留下深刻印象。在此基礎(chǔ)上，從區(qū)域地質(zhì)背景、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)條件、圍巖質(zhì)量等角度，結(jié)合隧道施工方法，綜合分析上述災(zāi)害的主要原因。接著介紹災(zāi)害發(fā)生過程，分析施工單位在處置災(zāi)害過程中的合理之處和不當(dāng)之處，并引導(dǎo)學(xué)生了解相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時所應(yīng)采取的處置方法。最后，歸納總結(jié)隧道工程在規(guī)劃選址、勘察、設(shè)計、施工等各個階段，應(yīng)如何規(guī)避和處置塌方、涌水等地質(zhì)災(zāi)害。

（四） 科學(xué)問題研討化

大部分隧道工程課程教材在安排各章節(jié)內(nèi)容時，往往分別依次介紹基本概念、基本理論、基本方法等。如果在實際教學(xué)中也按照教材的內(nèi)容布局來講授，就無法將理論知識和實際工程很好地結(jié)合起來，不利于訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力。為此，在講授工程問題時，宜采用研討式教學(xué)方法。先根據(jù)教學(xué)內(nèi)容中的某一實際工程問題，創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生分析該工程問題中存在哪些科學(xué)問題（或理論問題），讓學(xué)生運用所學(xué)相關(guān)專業(yè)知識展開討論，最后教師對學(xué)生討論的結(jié)果進(jìn)行點評。

如針對高速鐵路隧道中的空氣動力學(xué)問題，先讓學(xué)生回顧日常生活中乘坐動車/高鐵時，列車通過隧道時有哪些特別的感受，學(xué)生很自然地聯(lián)想到耳膜不適這一最深刻的體驗。于是提出工程問題：高速鐵路列車進(jìn)入隧道時乘客耳膜不適。當(dāng)日常生活中的經(jīng)歷、體驗、感受與所學(xué)專業(yè)產(chǎn)生聯(lián)系時，學(xué)生的注意力會很自然地集中到課堂中來。此時可以從該工程問題中提煉出科學(xué)問題，即列車進(jìn)入隧道時的空氣動力學(xué)問題，向?qū)W生介紹“瞬變壓力”“堵塞比”等概念，并提示學(xué)生從流體力學(xué)的角度來分析上述問題。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生分析解決高速鐵路隧道空氣動力學(xué)問題的可能途徑和方法。

（五） 輔助學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)化

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及，師生交流途徑越來越多，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源也日益豐富。充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺和資源，通過QQ群、微信群等平臺，與學(xué)生交流學(xué)習(xí)問題，在課余時間為學(xué)生解答疑問。該方式方便了師生之間的交流，也有利于拉近師生之間的距離。

此外，還可以向?qū)W生推薦與課程相關(guān)的專業(yè)論壇、教學(xué)視頻網(wǎng)站等網(wǎng)絡(luò)資源。給學(xué)生布置適量的開放性作業(yè)，讓學(xué)生在課余時間根據(jù)個人興趣進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，搜索相關(guān)信息和資源。通過上述網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，學(xué)生可以體驗到互聯(lián)網(wǎng)資源所帶來的便利，同時也能鍛煉學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行自學(xué)的能力。

（六）考核形式多樣化

傳統(tǒng)教學(xué)模式是教師講、學(xué)生聽，這種灌輸式的教學(xué)

方法難以調(diào)動學(xué)生的積極性。以期末試卷考試為主的傳統(tǒng)考核模式，無法客觀反映學(xué)生的真實學(xué)習(xí)情況和水平，因為部分學(xué)生通過考前突擊復(fù)習(xí)也可取得不錯成績。

為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，特別是為確保學(xué)生平時學(xué)習(xí)的主動高效，對傳統(tǒng)考核方法進(jìn)行改革。具體做法是：將原來平時成績占30%、期末考試成績占70%的成績評定方式，調(diào)整為平時成績、期中考核成績、期末考試成績分別占20%、40%、40%。平時和期末的考核方式不變，增加期中考核，方式為一次大作業(yè)。

期中考核的實施方案：一是將課程中的重點、難點內(nèi)容進(jìn)行歸納整理，結(jié)合工程實例形成若干個大題目;二是讓學(xué)生自由分組，每組自主選擇一個題目，小組內(nèi)部分工合作完成所選題目，并撰寫答題文本、制作幻燈片;三是各組學(xué)生提交文本材料并在課堂作口頭匯報，任課教師對學(xué)生文本材料和匯報進(jìn)行點評，并評定成績[19]。

二、六位一體教學(xué)模式的構(gòu)建

針對隧道工程課程教學(xué)中存在的主要難點、問題與不足，借鑒目前工程教育對創(chuàng)新人才培養(yǎng)采用的主要思路和方法，將模塊化教學(xué)（M）、可視化教學(xué)（V）、案例化教學(xué)（C）、研討化教學(xué)（D）、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)（N）、考核方式改革（R）等方式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建全面提升學(xué)生創(chuàng)新能力的“MVCDNR”六位一體教學(xué)體系。在實際教學(xué)過程中，六位一體教學(xué)體系有助于增強(qiáng)課堂教學(xué)的趣味性與生動性，幫助學(xué)生建立專業(yè)知識體系，提高學(xué)生綜合運用專業(yè)知識分析和解決實際工程問題的能力，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

三、? 實施效果及推廣

“MVCDNR”六位一體的課程教學(xué)體系于2014-2017年在武漢工程大學(xué)道路橋梁與渡河工程專業(yè)和土木工程專業(yè)（交通土建方向）的隧道工程課程教學(xué)中實施，之后逐漸推廣到采礦工程等專業(yè)的部分專業(yè)課，包括“工程地質(zhì)”“土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)”“巖體力學(xué)”和“彈性力學(xué)與有限單元法”等專業(yè)課程。從學(xué)生的反饋意見和學(xué)習(xí)表現(xiàn)來看，這種模式能較好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性，學(xué)生由過去被動地接受知識，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥胤治鰡栴}和解決問題，取得了良好的教學(xué)效果。

六位一體教學(xué)體系能較好地改善大多數(shù)工科專業(yè)課程的共性問題，如實踐性強(qiáng)、知識點多而實踐教學(xué)又難以較好開展等，傳統(tǒng)教學(xué)方式不僅不能解決這類問題，還無法滿足培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的要求。因此，該課程教學(xué)體系具有廣泛的應(yīng)用價值，值得進(jìn)一步推廣到土建類其他專業(yè)課程，乃至其他工科專業(yè)課程的教學(xué)中。

四、結(jié)語

筆者在隧道工程課程教學(xué)中，積極推行主體內(nèi)容模塊化、抽象理論可視化、工程病害案例化、科學(xué)問題研討化、輔助學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)化及考核方式多樣化改革，取得了較好的教學(xué)效果。如果將上述教學(xué)方式推廣到同類課程或其他課程教學(xué)中，還需要結(jié)合課程的知識點結(jié)構(gòu)、內(nèi)容性質(zhì)等特點，有針對性地選取合適的教學(xué)手段，必要時還可以考慮采用其他教學(xué)手段進(jìn)行補(bǔ)充。

參考文獻(xiàn)：

[1]季良玉. 技術(shù)創(chuàng)新路徑與中國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)集約化發(fā)展[J]. 山西財經(jīng)大學(xué)學(xué)報， 2017， 39（6）： 51-63.

[2]顧明遠(yuǎn). 學(xué)習(xí)和解讀《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》[J]. 國內(nèi)高等教育教學(xué)研究動態(tài)， 2010（23）： 4.

[3]段華洽， 王朔柏. 深化教學(xué)改革創(chuàng)新教學(xué)模式——高校本科課堂教學(xué)模式創(chuàng)新研究[J]. 中國大學(xué)教學(xué)， 2009（4）： 35-37.

[4]王金旭， 朱正偉， 李茂國. 混合式教學(xué)模式：內(nèi)涵、意義與實施要求[J]. 高等建筑教育， 2018， 27（4）： 7-12.

[5]張如林， 程旭東， 楊文東， 等. 數(shù)值模擬課程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)探索[J]. 高等建筑教育， 2017， 26（3）： 69-72.

[6]王麗娟， 鄭松. 基于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的建筑環(huán)境學(xué)課程教學(xué)方法[J]. 高等建筑教育， 2018， 27（3）： 79-81.

[7]高長征. 應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“模塊化”建筑教學(xué)研究[J]. 高等建筑教育， 2015， 24（2）： 73-77.

[8]趙超. 大學(xué)語文“模塊化教學(xué)”探索[J]. 教育評論， 2014（12）： 125-127.

[9]李芒， 蔡旻君， 蔣科蔚， 等. 可視化教學(xué)設(shè)計方法與應(yīng)用[J]. 電化教育研究， 2013， 34（3）： 16-22.

[10]宋海珍， 張鴻軍， 盧成. 基于Maple軟件的理論力學(xué)可視化教學(xué)探索[J]. 實驗技術(shù)與管理， 2012， 29（1）： 93-95.

[11]郭先春， 李大軍， 程朋根， 等. GIS二次開發(fā)課程案例化教學(xué)方法探索[J]. 測繪科學(xué)， 2011， 36（3）： 244-246.

[12]王博， 劉志強(qiáng)， 梁恒昌. 地基與基礎(chǔ)工程課程案例式教學(xué)改革探討[J]. 高等建筑教育， 2016， 25（4）： 86-89.

[13]毛新宇， 王志軍. 實驗課研討式教學(xué)實際問題探討——以北京大學(xué)電子線路實驗課為例[J]. 實驗技術(shù)與管理， 2015， 32（2）： 32-35.

[14]余璐，曾文婕，王文嵐，等. 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化整體學(xué)習(xí)方式促進(jìn)卓越教學(xué)能力發(fā)展的行動研究[J]. 中國電化教育，2016，23（2）： 102-112.

[15]何淑勤， 鄭子成， 宮淵波， 等. 水土保持工程學(xué)課程考試方式改革與實踐[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù)， 2016， 14（4）： 127-129.

[16]李靜， 張玉， 張明， 等. 土木工程專業(yè)英語考試改革探索[J]. 高等建筑教育， 2016， 25（1）： 114-116.

[17] 王章瓊， 黃民水， 余浩延. 隧道工程課程模塊化教學(xué)模式研究[J]. 高等建筑教育， 2016， 25（3）： 72-75.

[18]王章瓊， 陳為， 余浩延， 等. “隧道工程”課程圍巖力學(xué)問題可視化教學(xué)研究[J]. 中國地質(zhì)教育， 2016， 25（3）： 28-31.

[19]王章瓊， 黃敏， 王亞軍. “隧道工程”課程研究性教學(xué)探索與實踐[J]. 中國地質(zhì)教育， 2015， 24（2）： 28-31.