城市地下空間工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與創(chuàng)新

李富榮

一、引言

2002年，中南大學(xué)首先開設(shè)城市地下空間工程專業(yè)，該專業(yè)是教育部為適應(yīng)新時(shí)期城市建設(shè)人才特殊需求而設(shè)置的新興專業(yè)，簡稱特設(shè)專業(yè)，目前已有30余所高校開設(shè)了城市地下空間工程專業(yè)。然而，由于高校背景不一，涉及礦業(yè)、核能、交通、建筑、水利、鐵道等不同行業(yè)，辦學(xué)特色鮮明，雖然課程理論教學(xué)基本都可以滿足要求，但作為培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合素質(zhì)能力的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)卻給高校帶來了難題，同時(shí)該專業(yè)尚未成立教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)，專業(yè)建設(shè)缺乏統(tǒng)一指導(dǎo)，使得城市地下空間工程專業(yè)建設(shè)與發(fā)展難度較大，這點(diǎn)在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)尤為明顯。目前，城市地下空間工程專業(yè)大多是依托巖土工程專業(yè)，但該專業(yè)已經(jīng)超出巖土工程專業(yè)的范疇，要建設(shè)好城市地下空間工程專業(yè)尚需城市規(guī)劃、結(jié)構(gòu)工程等專業(yè)的支撐。鹽城工學(xué)院（以下簡稱“我院”）在新辦城市地下空間工程專業(yè)過程中，以培養(yǎng)卓越地下工程師為目標(biāo)，對(duì)城市地下空間工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行了有益的探索與創(chuàng)新。

二、城市地下空間工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

1.構(gòu)建原則。目前，在開設(shè)城市地下空間工程專業(yè)的高校中，該專業(yè)招生人數(shù)較少，大多每屆招生1個(gè)班，30人左右，專業(yè)開設(shè)較好的中南大學(xué)、山東大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)等，每屆也僅招生2個(gè)班，60人左右。在大力提倡改革與創(chuàng)新高校教學(xué)體系的背景下，城市地下空間工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建要求、方法、原則可以表現(xiàn)出與土木工程等專業(yè)不盡相同的特點(diǎn)，使之具有自身特色。構(gòu)建城市地下空間工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的原則是綜合性、整體性、獨(dú)立性、科學(xué)性。其中，綜合性指城市地下空間工程綜合了城市規(guī)劃、結(jié)構(gòu)工程和巖土工程等專業(yè)內(nèi)容；整體性原則要體現(xiàn)教學(xué)上實(shí)踐與理論相結(jié)合的整體功能；由于班級(jí)規(guī)模較小，學(xué)生可以獨(dú)立完成大多實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，即學(xué)生具有較多的獨(dú)立實(shí)踐機(jī)會(huì)，體現(xiàn)了較好的獨(dú)立性；科學(xué)性是要求實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的構(gòu)建與實(shí)施要循序漸進(jìn)，科學(xué)合理。

2.構(gòu)建方案。城市地下空間工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系是由實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)各個(gè)要素構(gòu)成的有機(jī)聯(lián)系整體，作為特設(shè)專業(yè)，城市地下空間工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系要具有前瞻性和系統(tǒng)性，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，緊密聯(lián)系城市規(guī)劃與建設(shè)，積極創(chuàng)新工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，培養(yǎng)符合專業(yè)要求且滿足社會(huì)需求的卓越地下工程師。為此，根據(jù)城市地下空間工程專業(yè)的培養(yǎng)方案，我們構(gòu)建了城市地下空間工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系（見圖1），給學(xué)生創(chuàng)造各種獨(dú)立的實(shí)踐機(jī)會(huì)，使知識(shí)、能力、素質(zhì)融為一體，增強(qiáng)了學(xué)生獨(dú)立完成工作的能力。

圖1 實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)成

三、城市地下空間工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的創(chuàng)新

圖2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次與模塊

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)。城市地下空間工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等多種實(shí)驗(yàn)構(gòu)成（見圖2），體現(xiàn)了人才培養(yǎng)多層次、模塊化、系統(tǒng)化和科學(xué)性的統(tǒng)一。其中，由學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和力學(xué)實(shí)驗(yàn)構(gòu)成的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不僅訓(xùn)練了學(xué)生的基本技能和素質(zhì)，還為開展專業(yè)實(shí)驗(yàn)、培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合實(shí)踐能力打下了基礎(chǔ)。以“土力學(xué)與基礎(chǔ)工程”課程為例，該課程是土木工程專業(yè)的主干課程、城市地下空間工程專業(yè)的核心主干課程，包括土力學(xué)和基礎(chǔ)工程兩部分，設(shè)有土力學(xué)實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，兼具理論性、專業(yè)性和實(shí)踐性等特點(diǎn)，是培養(yǎng)卓越地下工程師基本專業(yè)素質(zhì)的基礎(chǔ)。為此，在課程實(shí)驗(yàn)中，將土力學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)調(diào)整為16學(xué)時(shí)，增設(shè)土體滲透、擊實(shí)、孔隙水壓力及土壓力測試等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，確保學(xué)生充分掌握土地工程地質(zhì)性質(zhì)、物理力學(xué)性質(zhì)等土力學(xué)基本理論，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，同時(shí)對(duì)開展后續(xù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)也有很大的益處。專業(yè)實(shí)驗(yàn)是更高層次和系統(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和技能，包括大綱中專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)。為此，對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)整合和改進(jìn)，設(shè)置了土體與巖石力學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為采用幾種常規(guī)實(shí)驗(yàn)（如壓縮、直剪、三軸）方法，對(duì)比分析土體和巖石在物理指標(biāo)、力學(xué)性質(zhì)、工程應(yīng)用等方面的異同，由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、步驟、儀器、要求），并向?qū)嶒?yàn)室教師申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，經(jīng)批準(zhǔn)后在實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。最后，結(jié)合學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，根?jù)實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合評(píng)定實(shí)驗(yàn)成績。在設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，根據(jù)教學(xué)大綱設(shè)置了原位測試技術(shù)訓(xùn)練、工程結(jié)構(gòu)測試技術(shù)訓(xùn)練、地下工程設(shè)計(jì)軟件訓(xùn)練，以進(jìn)一步訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，使學(xué)生學(xué)會(huì)從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是為了充分開發(fā)學(xué)生的潛能，激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣而設(shè)置的，可以通過教師的縱橫向課題、學(xué)生自主申報(bào)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目以及參加學(xué)科競賽等方式開展。

2.實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。城市地下空間工程專業(yè)的實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)可分為課程實(shí)習(xí)（測量實(shí)習(xí)、工程地質(zhì)實(shí)習(xí)）和專業(yè)綜合實(shí)習(xí)（認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)）兩個(gè)層次。其中，課程實(shí)習(xí)由指導(dǎo)教師統(tǒng)一安排、指導(dǎo)，與土木工程專業(yè)基本相同。在專業(yè)綜合實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)中，實(shí)行全周期雙導(dǎo)師制，將5～6個(gè)學(xué)生分為一組，從大二到大四由同一指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)，并配有企業(yè)兼職指導(dǎo)教師，原則上在校期間不再更換指導(dǎo)教師或企業(yè)教師。學(xué)生在實(shí)習(xí)期間，專業(yè)指導(dǎo)教師和企業(yè)兼職教師共同指導(dǎo)和管理學(xué)生，實(shí)習(xí)結(jié)束時(shí)，采用校企共同組織的公開答辯方式綜合評(píng)定實(shí)習(xí)成績，形成雙導(dǎo)師指導(dǎo)下的“學(xué)生自主實(shí)習(xí)實(shí)踐、教師有效監(jiān)控指導(dǎo)”的實(shí)踐特色。全周期指導(dǎo)是指學(xué)生從大二認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)開始即可與學(xué)校專業(yè)指導(dǎo)教師和企業(yè)兼職教師不間斷交流，除實(shí)習(xí)時(shí)間外，學(xué)生還可以有針對(duì)性地參與縱橫向課題、工程項(xiàng)目等，使大學(xué)實(shí)習(xí)間而不斷，貫穿始終，最大限度地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。

3.設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。一是課程設(shè)計(jì)。城市地下空間工程專業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)包括課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）兩個(gè)環(huán)節(jié)。其中，課程設(shè)計(jì)除鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)外，還包括城市地下空間規(guī)劃與設(shè)計(jì)，地下建筑結(jié)構(gòu)、隧道工程和地下工程施工組織設(shè)計(jì)等課程設(shè)計(jì)。從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系上講，課程之間存在緊密的依存、制約關(guān)系，但傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)均安排在課程理論教學(xué)完成后進(jìn)行，且由該課程理論教學(xué)教師獨(dú)立設(shè)計(jì)課題、獨(dú)立編寫課程設(shè)計(jì)任務(wù)書和指導(dǎo)書、設(shè)定獨(dú)立的設(shè)計(jì)參數(shù)，各門專業(yè)課課程設(shè)計(jì)內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立。為此，在城市地下空間工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)中，實(shí)施綜合性課程設(shè)計(jì)方案，編寫綜合性課程設(shè)計(jì)任務(wù)書和指導(dǎo)書，具體做法是，本著“真題習(xí)做，一題到底”的原則，每2～3個(gè)學(xué)生設(shè)置一個(gè)工程實(shí)例專題，每個(gè)工程實(shí)例專業(yè)均來源于典型實(shí)際工程，緊密結(jié)合實(shí)際應(yīng)用。各課程內(nèi)容及設(shè)計(jì)是相互關(guān)聯(lián)的，建立綜合性課程設(shè)計(jì)的基本思路，最終為畢業(yè)設(shè)計(jì)服務(wù)。在綜合性課程設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生可以深刻體會(huì)到地下空間工程各個(gè)部分之間的因果關(guān)系和制約條件，初步認(rèn)識(shí)工程的復(fù)雜性，鍛煉邏輯思維能力，加強(qiáng)對(duì)地下工程整體性概念認(rèn)識(shí)，有助于學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在綜合性課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，指導(dǎo)教師非常關(guān)鍵，要清楚綜合性課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、要求、可能出現(xiàn)的問題以及前后課程設(shè)計(jì)之間的關(guān)聯(lián)要求，對(duì)學(xué)生給予正確合理的指導(dǎo)。二是畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。城市地下空間工程專業(yè)學(xué)生數(shù)較少，便于采用校企合作的團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，聘請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)導(dǎo)師參與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作，有利于畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量優(yōu)化。采用團(tuán)隊(duì)模式指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)有總指導(dǎo)教師，每位學(xué)生有各自的指導(dǎo)教師，由3～5個(gè)學(xué)生共同完成一個(gè)總項(xiàng)目課題，內(nèi)容可以涉及城市地下空間規(guī)劃設(shè)計(jì)、地鐵車站設(shè)計(jì)、地鐵隧道設(shè)計(jì)、地鐵施工組織設(shè)計(jì)等，各子課題任務(wù)分工明確，研究內(nèi)容有機(jī)聯(lián)系，設(shè)計(jì)選題整體性強(qiáng)，內(nèi)在聯(lián)系緊密，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，團(tuán)隊(duì)成員相互交流，團(tuán)結(jié)協(xié)作，充分利用專業(yè)規(guī)范，掌握整個(gè)地下工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、流程及方法，確保厚基礎(chǔ)、寬口徑走向社會(huì)。除了畢業(yè)設(shè)計(jì)外，也有部分學(xué)生選擇畢業(yè)論文，一般基于省部級(jí)以上科研課題項(xiàng)目，由項(xiàng)目主持人擔(dān)任課題組長，中級(jí)職稱以上教師擔(dān)任各子課題導(dǎo)師，也可由科研興趣或科研方向相近、不同專業(yè)背景的教師組成指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，由科研素質(zhì)高的教師擔(dān)任組長，其他教師有側(cè)重地負(fù)責(zé)子課題，做到教學(xué)與科研相統(tǒng)一。

4.大學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力訓(xùn)練。目前，教育部、教育廳及高校都十分注重學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，設(shè)立了各級(jí)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選題，自主選擇導(dǎo)師并申報(bào)各級(jí)大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目，這些項(xiàng)目以學(xué)生為主體，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，加強(qiáng)了學(xué)生自主創(chuàng)新的能力。同時(shí)，大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)還可以與教師科研及社會(huì)服務(wù)相結(jié)合，更加貼近工程實(shí)踐，從中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。為此，可與地方人防辦、城市規(guī)劃設(shè)計(jì)等部門、企業(yè)合作，設(shè)計(jì)一系列開放性、設(shè)計(jì)性課題，由指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)將創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)與社會(huì)服務(wù)結(jié)合起來，取得良好的社會(huì)效益。另外，積極鼓勵(lì)和協(xié)助學(xué)生參加學(xué)科競賽（如結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽、交通科技大賽等），培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、合作精神和工程實(shí)踐能力。

四、結(jié)語

城市地下空間工程專業(yè)作為新興專業(yè)，實(shí)踐教學(xué)特別需要?jiǎng)?chuàng)新，以適應(yīng)城市建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、學(xué)科建設(shè)的新要求。通過城市地下空間工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與創(chuàng)新，優(yōu)化了各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式，提高了學(xué)生的獨(dú)立工作和科技創(chuàng)新能力。因此，必須以創(chuàng)新為主線，以培養(yǎng)卓越地下工程師為目標(biāo)，充分利用校內(nèi)外資源，調(diào)動(dòng)社會(huì)、學(xué)校、教師、學(xué)生等的主動(dòng)性、積極性，不斷改進(jìn)、創(chuàng)新、實(shí)踐，全面提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。