隧道施工技术课程教学改革与实践

2022-04-19王以贤宋聪聪王肖辉

高教学刊 2022年9期

王以贤宋聪聪王肖辉

摘要：在对我国隧道行业发展及目前隧道施工相关人才培养现状总体分析的基础上，总结隧道施工技术课程在教学过程中存在的不足，利用“四融四定”特色专业建设模式及“三段三结合”的人才培养模式，以隧道施工技术课程为例，对其进行教学模式、教学内容、教学方法及手段的改革。并将该课程教学内容划分为隧道开挖、隧道支护与衬砌和隧道预加固三项核心块和八项技能点，在河南建筑职业技术学院地下与隧道工程技术专业应用，该教学改革实践对其他相关课程改革具有借鉴意义。

关键词：隧道施工技术;教学改革;四融四定;三段三结合

中图分类号：TU-4 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2022）09-0126-04

Abstract： In this paper， the development of China's tunnel industry and the current situation of tunnel construction related personnel training overall analysis. This study summarizes the shortcomings of the course "Tunnel Construction Technology" in the teaching process， and uses the "four melted and four fixed" characteristic specialty construction mode and the "three sections and three combinations" talent training mode. Taking the course "Tunnel Construction Technology" as an example， the teaching mode， teaching content， teaching methods and means are reformed， and the teaching content of the course is divided into three core blocks and eight skill points： tunnel excavation， tunnel support and lining， and tunnel pre-reinforcement. In the application of underground and tunnel engineering technology specialty in Henan Construction Vocational and technical college， the teaching reform practice has reference significance for other related curriculum reform.

Keywords： Tunnel Construction Technology; teaching reform; four melted and four fixed characteristic; three sections and three combinations

隨着我国经济的持续发展，综合国力的不断增强，我国隧道发展前景非常广阔，同时隧道的发展也是我国国民经济发展、西部大开发战略和“一带一路”倡议的迫切需要。而这些工程的施工都急需大量掌握生产一线实用技能的可从事隧道工程技术应用、施工技术管理、施工测量放线、工程监理、工程试验及工程检测等岗位工作的技术技能型人才。据表1、表2及表3统计可知，2018-2020年无论从办学点数还是从招生人数及在校生人数来看，我国高校地下与隧道工程技术专业数和人数都呈大幅度上升趋势。但从长期的教学实践来看，传统的板书及课堂教学模式并不能满足目前此类行业关于隧道工程施工实际的需要，这就迫切需要我们隧道施工技术授课老师集中精力进行相关骨干课程的教学改革。

隧道施工技术是土建施工类专业重要的理论课程，同时，也是一门实践性较强的课程，涉及的教学内容很多，知识结构也较复杂。本门课程不单单要求学生掌握足够的理论知识，同时也必须拥有相应的实践能力，才能满足职业院校的人才培养目标及用人单位的需求。但从目前高职院校关于隧道施工技术这门课程的教与学的过程来看，教学效果并不理想。原因主要有以下几个方面：（1）教学模式单一、枯燥，难以激发学生学习的积极性。（2）理论课程太多，实践课程太少，难以满足职业院校关于“理实一体化”的教学要求。（3）教学手段单一。（4）直观教学较难实现。（5）无施工经验的老师很难满足该课程的授课需要。基于以上不足，本课题组以河南建筑职业技术学院地下与隧道工程技术专业隧道施工技术课程为切入点进行教学改革。

一、教学模式的改革

我院在充分总结经验的基础上形成了一套行之有效的“四融四定”特色专业建设模式，即“融专业于产业，锁定培养目标;融岗位于专业，锁定教学内容;融生产于教学，锁定培养模式;融认证于考核，锁定教学评价”。

按照“四融四定”的专业建设模式，根据专业技术领域和岗位群的任职要求，参照相应职业资格标准，与企业技术骨干合作，合理构建课程体系，实现课程与岗位任务对接，形成了以企业工作过程为导向，工作任务为载体的“三段三结合”人才培养模式，实现了工学结合人才培养模式的具体化，实施效果显著。

所谓“三段”即按专业人才培养目标，将学生在校学习时间分为三个阶段。第一阶段是指前两个学年，理实一体化与施工现场工学交替，学做交融，突出学生基本技能、基本知识和专业技术应用能力的培养，做到理论与实践相结合;第二阶段是指第五学期的校内综合实训，主要是强化岗位能力培训和虚拟仿真训练，强化职业资格认证，使学生上岗即能顶岗，实现职业资格证书与毕业证书结合;第三阶段是指第六学期在校外合作企业的顶岗实习，突出培养学生的就业能力，接受校企合作单位的挑选，实现顶岗实习和就业结合。

“三结合”，即理论与实践相结合，职业资格证书与毕业证书相结合，顶岗实习和就业相结合。

3年来的实际运行表明，依据“四融四定”的特色专业建设模式打造的“三段三结合”的人才培养方案，符合校企合作、工学结合的教学要求，对系统培养土木施工类的急需人才起到了积极的推动作用。

二、教学内容的改革

隧道施工技术是地下与隧道工程技术专业理论与实践并重的课程，实践性要求较高。按照“专业服务产业，课程服务专业”的要求，在教学内容的选取上，精心挑选原有的课程知识体系内容，对地下与隧道工程专业所涉及的重点岗位群的典型工作任务进行分解，形成任务驱动的项目教学，使学生在学校学习期间能够最大化地体会实际施工现场，尽可能实现课堂与施工工地零差别化。将枯燥无味的理论讲述变成真实直观的现场操作，使学生由“要我学、逼我学”转化为“我要学、我乐学”，实现“做中教、做中学、学中做”的教学理念。

充分利用郑州市轨道交通有限公司施工工地，使授课地点由课堂延伸至施工现场，课堂老师延伸至工地师傅或工地技术人员。同时，利用我院实训工厂现有条件及虚拟仿真设备，让学生进行虚拟施工，培养学生团队协作、吃苦耐劳、一丝不苟、精益求精的工匠精神。

专业人才培养的最终落脚点是课程教学[1]。根据中铁隧道股份有限公司及郑州市轨道交通有限公司等国内、省内大型公司的需要，由企业技术人员及我院本专业骨干教师组成课程联合开发小组，将隧道施工较为详细的划分为隧道开挖、隧道支护与衬砌和隧道预加固三项核心块和八项技能点，形成了“三项核心，八项技能”的教学课程理念，具体如图1所示。

三、教学方法与教学手段的改革

（一）传统教学方法依然是各种现代化教学方法的基础

传统的板书教学已经历上千年沿袭至今，它的存在价值毋庸置疑。它能够充分体现教师的荣誉感和责任感，老师拿了粉笔，站上了三尺讲台就是上了阵地，他感到无上的荣光和无尽的责任。同时，老师通过板书强调课程的重点与难点，往往能起到画龙点睛的作用[2]。

（二）引入数值计算技术展示隧道工程的瞬间施工

过程，可以最大限度地增强课程的直观性和感染力（以爆破施工为例）

隧道工程的施工特别是爆破施工是一个瞬间过程，只有几毫秒甚至几微秒，人们很难用肉眼看到它的整个过程，学生更是不理解，这也就增加了地下工程这门课程的神秘感。同时，学生也很难理解炸药爆炸的瞬间破坏威力，使学生感触不到施工过程的潜在危险，这对学生的安全教育是不利的。因此，很有必要通过一些教学技术手段将施工破坏过程较为直观地展现给学生，从而提高他们对工程质量及安全施工的责任，也增强其对地下工程施工技术的理解程度，提高其正确掌握施工方法的意识。课题组通过LS-DYNA有限元软件模拟炸药爆破致裂岩石的过程如图2所示，从图2中可以看出整个爆破过程只持续1毫秒，但展示的非常清晰。

（三）生动得当的多媒体教学可以帮助学生较为直

观的认识施工方法和过程

隧道工程施工是一种隐蔽性较强的施工[3]，不光学生甚至许多授课教师也未曾见过隧道施工过程，因此很难将本课程的核心内容——隧道施工方法讲解清楚。那么，生动得当的多媒体课件就显得非常重要[4-5]。它不但能生动地展示隧道施工的整个过程，而且还可以提高学生学习本课程的积极性。课题组关于新奥法隧道施工的个别课件画面如图3所示。

（四）实物模拟教学能够将学生带入真实的施工环境，对提高学生的专业认知和激发学生的学习兴趣大有裨益

即使有了多媒體和数值模拟教学的施工过程直观展示，那也只是电脑屏幕上的虚拟展示，并不能过多地刺激学生感官和触觉。为了更好地实现教学效果，必要的实验、实训课程和设施、教具是必需的[6]。比如：隧道开挖的机具模型，包括：钻机模型、盾构机模型等;爆破器材模型，包括：雷管模型、炸药模型和导爆索模型等;支护器具模型，包括：锚杆、注浆设备和喷浆设备等。同时，整体的隧道实物仿真模型更能体现教学的直观性，使学生“零误差”认识隧道的整个施工过程。

（五）现代信息技术的运用，能够实现课内课外、室内室外的全方位学习，最大化体现学习即是生活、生活即是学习

现代信息技术（信息化教学）是未来教学改革的一个重要方向。我们课题组根据隧道施工技术课程特点去施工现场拍摄了大量的施工视频，并组织相关老师针对多个知识点进行“慕课+翻转课堂”的教学实践，收到了很好的效果。同时我们联合相关企业尝试隧道工程的“虚拟仿真实训系统”及VR岗位实训中心帮助学生建立最直观的专业认知与理解，亦能在课堂之外诸如图书馆、寝室等课外场景中，运用碎片化辅助学习视频、仿真导学系统等软件进行线上线下的多场景专业学习。

四、落实职业院校专业教师定期顶岗实践对该课程至关重要

教师的专业水平往往决定着学生的专业水平，好的教师能够提高学生学习专业的积极性、主动性[7]。但当前职业院校老师，特别是新进教师大多直接从学校到学校，没有企业经验，也没有专业生产经验[8]，很难将专业课与实际施工过程结合起来，讲课效果差，学生学习积极性调动不起来。为了解决这些问题，我们国家于2016年出台了《职业学校教师企业实践规定》的通知（教师[2016]年3号）[9]，其规定：职业学校专业课教师（含实习指导老师）要根据专业特点每5年必须累计不少于6个月到企业或生产服务一线实践，没有企业工作经历的新任教师应先实践再上岗。但实际执行的情况怎么样，相关部门并未监督检查，据我们课题组调查，落实的情况并不乐观。

五、结束语

经过课题组三年的调查研究、分析总结及课程应用，对隧道施工技术课程进行了教学改革，应用效果良好，得到用人单位及其他课程老师的普遍认可，主要结论如下：

（1）“四融四定”专业建设模式下的“三段三结合”人才培养模式符合隧道及地下工程专业的实际，满足隧道施工技术这门课程的课程教学需要，应该进一步扩展应用。

（2）根据河南建筑职业技术学院隧道及地下工程专业实际，将隧道施工技术这门课总结形成了“三项核心，八项技能”的教学课程理念，对相近专业课程内容改革有借鉴意义。

（3）从传统板书教学、多媒体教学、实物模拟教学及信息化教学等多角度论述了隧道施工技术课程的教学方法及教学手段，并创造性地将数值模拟技术应用到课堂教学当中，增加了课程的直观性，冲击了学生的视觉效应，取得了良好的教学效果。

（4）论述了落实职业院校专业教师定期顶岗实践的重要性。

参考文献：

[1]李丽娟，刘勇健.以创新能力为核心的土木工程实践教学体系[J].实验室研究与探索，2015，34（4）：169-173.

[2]缪林昌，经绯，邵俐.大土木工程类土力学教学改革思考与实践[J].东南大学学报（哲学社会科学版），2009，11（S1）：255-257.

[3]薛廷河.隧道工程技术课程教学改革的几点浅见[J].浙江交通职业技术学院学报，2012，13（3）：55-58.

[4]云连英.浅谈高职院校土木工程专业数学教学的改革[J].教育探索，2012（8）：41-42.

[5]杨医博，梁松.《土木工程材料》课程教学改革的设想与实践[J].北京大学学报（哲学社会科学版），2007，5：104-105