“雙萬計劃”背景下“隧道工程”課程教學(xué)改革與探索

王志兵，余文成，于嘯波

（桂林理工大學(xué)土木與建筑工程學(xué)院 廣西 桂林 541004）

“雙萬計劃”是中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《加快推進教育現(xiàn)代化實施方案(2018-2022年）》中重要的任務(wù)之一，即2019-2021年建設(shè)一萬個左右國家級一流本科專業(yè)點和一萬個左右省級一流本科專業(yè)點。通過“雙萬計劃”提升我國高等教育質(zhì)量，推進高等教育內(nèi)涵式發(fā)展，努力實現(xiàn)教育強國的發(fā)展目標(biāo)。高等教育質(zhì)量的根本落腳點在課程，教育部高等教育司司長吳巖[1]指出，課程是教育最微觀的單元，是人才培養(yǎng)的核心要素，是體現(xiàn)“以學(xué)生發(fā)展為中心”理念的“最后一公里”，也是落實“立德樹人成效”根本標(biāo)準(zhǔn)的具體化、操作化。課程建設(shè)是新時代高等教育強國之路的重要舉措，專業(yè)的發(fā)展最終落實到專業(yè)課程的建設(shè)改革上來[2]，因此，高校教育教學(xué)方式必須做出相應(yīng)的調(diào)整來滿足一流課程建設(shè)的要求[3]。

本文以桂林理工大學(xué)為例，該校土木工程專業(yè)獲得首批國家級一流專業(yè)建設(shè)點的認(rèn)定，為本專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展提供了新的契機，以一流課程標(biāo)準(zhǔn)進行本專業(yè)課程的建設(shè)勢在必行?！八淼拦こ獭笔峭聊竟こ虒I(yè)地下工程方向的專業(yè)課程，是一門專業(yè)性、實踐性和綜合性很強的課程[4-6]。該課程的教學(xué)目的和教學(xué)任務(wù)就是使學(xué)生掌握“隧道工程”的基本概念、基本構(gòu)造、設(shè)計理念、施工方法以及行業(yè)規(guī)范等，培養(yǎng)學(xué)生扎實的理論功底和解決工程問題的能力，初步具備在隧道工程的勘察、設(shè)計和計算、施工和監(jiān)理行業(yè)的從業(yè)能力。

在“雙萬計劃”背景下，本?！八淼拦こ獭闭n程面向“金課”建設(shè)和國家級一流專業(yè)建設(shè)的需求，在核心教學(xué)資源開發(fā)上積累了豐富翔實的素材和資源，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、授課方式和考核機制等方面設(shè)計中進行一系列精耕細(xì)作的實施推進和實踐探索，不斷進行多方面、多維度、多形式的課程改革和教學(xué)創(chuàng)新，建設(shè)成具有“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)的“金課”。

1 隧道工程課程教學(xué)現(xiàn)狀

“隧道工程”課程涵蓋知識點多、內(nèi)容多、實踐性強且難度較大，因此對課程教學(xué)內(nèi)容的組織與實施具有較高的要求，目前，“隧道工程”教學(xué)中存在的不足主要有以下幾點。

①教材與教學(xué)內(nèi)容更新落后于工程實踐與新技術(shù)的發(fā)展。隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展日新月異，隧道建設(shè)的難度越來越大，隧道所處的地質(zhì)環(huán)境也越來越復(fù)雜，對隧道的設(shè)計與施工及運營管理提出了更高的要求；此外隧道建設(shè)新方法、新工藝、新理念、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如：地下工程掘進設(shè)備與技術(shù)的不斷發(fā)展。事實上，目前“隧道工程”教材內(nèi)容還停留在一些傳統(tǒng)的設(shè)計理念、施工技術(shù)上，教學(xué)內(nèi)容的更新趕不上當(dāng)前國內(nèi)外最新的變化發(fā)展。教學(xué)內(nèi)容與教材更新滯后與新技術(shù)發(fā)展之間的矛盾成為當(dāng)前隧道工程課程教學(xué)普遍存在的主要問題，給教學(xué)帶來了一系列的挑戰(zhàn)。

②課程教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時安排不匹配。隨著我國高等教育改革的不斷深入，許多工科院校的專業(yè)核心課程調(diào)整為少學(xué)時?！八淼拦こ獭弊鳛橐婚T難度較高的專業(yè)核心課，其課時被壓縮到40學(xué)時，但其課程知識點較多，涉及隧道工程的勘察、設(shè)計、施工、管理全過程。如何在有限的課時內(nèi)使學(xué)生能較好地掌握各個知識點，給教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)。

③以課程教學(xué)為主，缺乏實踐教學(xué)環(huán)節(jié)?！八淼拦こ獭笔菍I(yè)實踐性和應(yīng)用性強較強的課程，學(xué)生身臨其境感受隧道現(xiàn)場，或動手實踐后，才能更好地理解和掌握所學(xué)知識。目前的課程仍幾乎全為課堂教學(xué)，缺乏動手實踐。

④教學(xué)方式與方法落后于學(xué)生需求與實際。目前課程多采用教師“以講為主”的單一教學(xué)方式和教學(xué)方法。學(xué)生作為知識的接收者，參與教師安排好的教學(xué)活動。這種傳統(tǒng)教學(xué)模式不利于體現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)方式與教學(xué)方法應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

⑤課程考核方式單一，未重視學(xué)習(xí)過程考核。傳統(tǒng)教學(xué)考核方式單一，主要以期末考試作為評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果的依據(jù)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。課程考核應(yīng)側(cè)重考查學(xué)生的創(chuàng)造能力和知識的分析應(yīng)用能力，提升課堂和課后任務(wù)中創(chuàng)新性課題的比例，打造有挑戰(zhàn)度的課程。

學(xué)生整體呈現(xiàn)能吃苦但基礎(chǔ)相對較弱、理論水平不強、綜合知識運用能力欠缺等特點，因此，探索地方高校在“雙萬計劃”背景下“隧道工程”課程教學(xué)改革，提高學(xué)生高階能力以適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，具有非常重要的意義。

2 “雙萬計劃”背景下教學(xué)改革探索與實踐

金課標(biāo)準(zhǔn)一般使用“兩性一度”來衡量，即課程需要具有“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”的特征，具體來說就是要求課程知識能力素質(zhì)有機融合；課程的內(nèi)容能反映前沿性和時代性，教學(xué)形式呈現(xiàn)先進性和互動性，學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個性化；同時要求課程有一定的難度。因此，課程改革從以下方面開展。

2.1 優(yōu)化和整合教學(xué)內(nèi)容，打通與相關(guān)課程、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)間的銜接壁壘

“隧道工程”課程是一門主要的專業(yè)課，具有很強的專業(yè)性、綜合性和實踐性，既是前面課程的延伸與綜合運用，又是相關(guān)行業(yè)的具體實踐，因此在課程教學(xué)過程中幫助學(xué)生打通與相關(guān)課程和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的銜接壁壘，對提高教學(xué)質(zhì)量有重要的現(xiàn)實意義。課程團隊通過豐富并更新教學(xué)內(nèi)容，重視教學(xué)內(nèi)容與相關(guān)課程的銜接、與行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的緊密結(jié)合，使學(xué)生有堅實的理論與應(yīng)用基礎(chǔ)。

“隧道工程”課程主要分為勘察、設(shè)計計算、施工和管理等方面的內(nèi)容，涵蓋的知識點包括工程地質(zhì)、力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑材料、施工等諸多基礎(chǔ)和專業(yè)課程課堂，其中一些知識點是先修課課程知識點的進一步延伸或應(yīng)用。具體做法是對一些重復(fù)的內(nèi)容進行精簡，對一些重點內(nèi)容進行突出建設(shè)與講授，如隧道地質(zhì)勘察部分，內(nèi)容包括介紹隧道地質(zhì)勘察方法、工程地質(zhì)勘察、水文勘察、建筑環(huán)境評價以及圍巖分級。課程對前4點內(nèi)容進行簡單介紹，對圍巖分級進行重點建設(shè)，在課堂教學(xué)上，先回顧先修課程《巖石力學(xué)》中對一些常用巖體的分級方法，使學(xué)生熟悉我國現(xiàn)行規(guī)范采用的BQ方法并與其他巖體分級方法進行對比，了解圍巖分級在后續(xù)章節(jié)（圍巖壓力計算、隧道設(shè)計與施工）中的運用，本章節(jié)重點加強考核學(xué)生對規(guī)范采用的BQ方法的掌握程度與運用能力。又如，在隧道結(jié)構(gòu)計算部分，目前采用的兩種方法分別為荷載-結(jié)構(gòu)法和圍巖-結(jié)構(gòu)法，在課堂教學(xué)部分重點講述前者，而后者則在專業(yè)軟件課程中介紹。荷載-結(jié)構(gòu)法涉及先修課程《結(jié)構(gòu)力學(xué)》中力法的具體運用問題，因此對力法原理的介紹可以從簡，但對其在隧道結(jié)構(gòu)計算中的假設(shè)、結(jié)構(gòu)簡化處理等方面做重點介紹，采用算例和作業(yè)練習(xí)題的形式強化學(xué)生對這部分內(nèi)容的掌握。

課程十分重視學(xué)生對相關(guān)概念的掌握與理解，將規(guī)范與課本對照串聯(lián)，將課程的知識點與規(guī)范條文對應(yīng)銜接，培養(yǎng)學(xué)生對規(guī)范的理解與運用，從而加深學(xué)生對規(guī)范的熟悉程度，為今后的應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)。

2.2 開發(fā)立體化教學(xué)資源，加強信息技術(shù)和課程教學(xué)的深度融合

依托學(xué)校訂購的雨課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、教學(xué)評價平臺，實現(xiàn)信息技術(shù)與課程建設(shè)的深度融合。課程利用雨課堂平臺進行課程信息化建設(shè)，課程團隊教師在雨課堂平臺上建設(shè)了豐富多樣的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，包括PPT課件、學(xué)習(xí)視頻（工程錄像、動畫、微視頻）習(xí)題，討論互動，規(guī)范學(xué)習(xí)等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)欄目，打造一個立體化教學(xué)資源庫，隧道工程建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)資源共有72節(jié)。以第二章為例介紹課程建設(shè)內(nèi)容，第二章的教學(xué)資源有：PPT課件（分成兩部分，分別為“第二章 課件-1”和“第二章 課件-2”）、習(xí)題（課前和課后習(xí)題，分別為“習(xí)題2-1”和“習(xí)題2-2”；課后習(xí)題，為“第2章 計算題1”和“第2章 計算題2”）、雨課堂在線教學(xué)內(nèi)容（“隧道工程-2-1”和“隧道工程-2-2”）、學(xué)習(xí)視頻（“烏鞘嶺隧道地質(zhì)情況”，時長10分55秒，為課后學(xué)習(xí)內(nèi)容）等，教學(xué)內(nèi)容較飽滿。

在雨課堂平臺將教學(xué)資源分成課前、課堂、課后三個模塊開展針對性課程教學(xué)。課前模塊先將即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容通過預(yù)習(xí)指導(dǎo)、知識脈絡(luò)圖、學(xué)習(xí)視頻及課前自測題等形式提前推送給學(xué)生，要求學(xué)生在上課之前完成課程預(yù)習(xí)和自測題，幫助學(xué)生初步掌握一些即將講授的知識，且學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中將不易理解的內(nèi)容以及問題通過雨課堂平臺發(fā)給教師，教師根據(jù)情況進行備課調(diào)整，在課堂重點講解或個別輔導(dǎo)等方式進行教學(xué)，通過課前預(yù)習(xí)模塊培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。課堂模塊的主要任務(wù)是幫助學(xué)生梳理課程知識結(jié)構(gòu)，重點講解學(xué)生集中反饋的難點和易錯內(nèi)容，并通過隨堂測試題進一步了解學(xué)生的掌握情況。課后模塊包括知識點回顧、課程知識點的高階應(yīng)用以及擴展知識的了解，通過課后測試題（相對前面模塊難度提高）、擴展的視頻、案例、討論等形式在課后發(fā)布給學(xué)生，進一步督促復(fù)習(xí)課程、鞏固知識點。

同時，利用雨課堂平臺的線上簽到自動考勤功能，以及對三個環(huán)節(jié)得分的自動統(tǒng)計功能，實時了解學(xué)生的出勤及對知識點的學(xué)習(xí)掌握情況，以便教師對教學(xué)策略及組織進行適當(dāng)調(diào)整。

雨課堂平臺三個模塊的考勤情況、學(xué)習(xí)情況、測試分?jǐn)?shù)設(shè)置合理的權(quán)重，并量化成分?jǐn)?shù)，最后將學(xué)生在所有模塊獲得的分?jǐn)?shù)計入其平時成績。平時成績在理論課結(jié)束后、考試前向?qū)W生們公布。學(xué)生還可以根據(jù)自己的平時成績做考前復(fù)習(xí)，特別是能敦促平時成績較差的同學(xué)下功夫做好考前復(fù)習(xí)，這對提高學(xué)生總評成績有一定的促進效果。

2.3 注重工程案例教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和創(chuàng)造性地解決問題的能力

由于隧道工程仍然是理論落后于實踐，工程經(jīng)驗在隧道工程實踐中有重要作用，因此，案例式教學(xué)在隧道工程教學(xué)中有重要意義。精心選擇不僅能緊靠教學(xué)內(nèi)容，滿足教學(xué)大綱要求，而且能反映學(xué)科行業(yè)發(fā)展趨勢的工程案例，包括成功案例和失敗案例。因此，課程團隊根據(jù)課程內(nèi)容對一些典型的知識點設(shè)計針對性工程案例，并兼顧地域特點，重點在隧道選址、塌方、涌水突泥、巖溶隧道和重大工程等方面進行了資料收集、分析加工并經(jīng)課程組老師研討后進行電子化，按課程章節(jié)歸屬，形成了典型的工程案例加入課程資源庫中。

如在特殊地質(zhì)地段隧道講解中，重點選取了典型巖溶區(qū)隧道和特殊地層段隧道施工中存在的主要問題及施工技術(shù)等，加深對隧道勘察設(shè)計特點、施工技術(shù)特別是特殊地質(zhì)地段的隧道的施工技術(shù)的理解，對提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力具有重要的幫助。如課程第六章選取了宜萬鐵路上圓梁山隧道的典型巖溶隧道施工過程工程災(zāi)害的應(yīng)對與處置措施、黃土地區(qū)因地制宜的隧道創(chuàng)新性開挖方法等工程案例進行了介紹分析，這種案例式教學(xué)模式使學(xué)生課堂參與度提高，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的熱情高漲。同時結(jié)合地方區(qū)域特點，對在建的桂柳高速公路福嶺隧道施工中遇到的問題進行了介紹和分析，并組織學(xué)生到施工一線進行參觀學(xué)習(xí)。通過課堂講授與工程案例緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生對隧道工程相關(guān)知識點和基本原理的理解，拓展學(xué)生理論聯(lián)系工程實踐的視野，鍛煉了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

2.4 隧道工程模型化與圖像化教學(xué)

“隧道工程”課程采用模型實驗及數(shù)值模擬等形式加強學(xué)生的實踐能力，加強學(xué)生對知識點的理解及學(xué)習(xí)興趣，增強課程挑戰(zhàn)度。以班級隧道模型設(shè)計競賽為切入點，采用學(xué)生分組，老師指定設(shè)計題目的形式組織隧道設(shè)計比賽。運用CAD及數(shù)值分析軟件對隧道的選線及結(jié)構(gòu)荷載進行設(shè)計與分析；建造隧道實物模型的形式對隧道洞門、洞身及明洞等結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)新性設(shè)計，并將設(shè)計比賽的評審結(jié)果計入學(xué)生的最終成績考核之中。目前課程團隊開發(fā)了隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計、錨桿加固碎石隧道設(shè)計及數(shù)值仿真設(shè)計等三個操作性較好的實體模型競賽。

模型試驗和數(shù)值分析能夠較直觀地體現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容，如通過隧道結(jié)構(gòu)模型試驗可以使學(xué)生直觀體會襯砌結(jié)構(gòu)在承受外荷載（圍巖壓力）作用下的變形，以及如何設(shè)計襯砌結(jié)構(gòu)才能使結(jié)構(gòu)用材達(dá)到經(jīng)濟安全的平衡，同時在此過程中可以較深刻地理解隧道圍巖破壞過程及其相關(guān)的理論知識。隧道工程模型化與圖像化教學(xué)能提高學(xué)生的興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更重要的是能加強學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握，鍛煉學(xué)生的實踐能力，培養(yǎng)良好的工程師素質(zhì)和解決隧道工程問題的綜合能力和高級思維。

2.5 課程教學(xué)實施效果

“隧道工程”課程考核采用“平時考核+期末考核”的考核方式，其中平時考核主要采用雨課堂平臺設(shè)置的考核方式，本課程設(shè)置了視頻考核、討論考核、雨課堂考核、課堂考核、考試單元考核等考核模塊。由雨課堂平臺導(dǎo)出的成績作為平時成績，不僅相對較為客觀和方便，而且能加強對學(xué)生平時學(xué)習(xí)過程的考核，即雨課堂平臺涵蓋了課堂出勤情況、課前預(yù)習(xí)和視頻學(xué)習(xí)情況、課前和課后作業(yè)完成情況、課堂參與度和隨堂測驗情況以及分組討論情況等都能在雨課堂平臺得到體現(xiàn)。

通過兩學(xué)年的實踐，實施教學(xué)改革的2018級和2019級較改革前2017級學(xué)生的課程期末卷面成績有明顯的提升，平均成績分別較2017級提高6.4分和7.6分，期末考卷的及格率和優(yōu)良率呈逐年上升趨勢，總評成績也有明顯提升。

3 結(jié)語

在“雙萬計劃”背景下，“隧道工程”課程建設(shè)以“金課”標(biāo)準(zhǔn)進行教學(xué)改革，經(jīng)過近兩屆的教學(xué)實踐，在課程內(nèi)容優(yōu)化與組織、新形態(tài)教學(xué)資源開發(fā)和建設(shè)、教學(xué)過程管理與評價、實際案例教學(xué)以及在隧道模型和數(shù)值模擬競賽等方面積累了較豐富的教學(xué)資源和教學(xué)經(jīng)驗，學(xué)生成績有較明顯的提升。在今后的教學(xué)過程中繼續(xù)堅持教學(xué)改革，不斷夯實學(xué)生的專業(yè)理論知識，提高學(xué)生實踐應(yīng)用能力，為社會培養(yǎng)能分析和解決實際隧道工程問題的應(yīng)用型技術(shù)人才。