基于应用型创新人才培养的城市地下空间工程专业人才培养模式改革与实践

李惠 刘玉峰 赵景伟

摘  要：随着全国范围内地下空间的开发工作如火如荼地展开，国家对城市地下空间工程专业的人才培养提出了更高的要求，需要高校培养大量能迅速适应工作环境的应用型、创新型、复合型人才。文章从“改革课堂教学模式”和“加强课外实践创新”两方面入手，就城市地下空间专业的人才培养模式改革展开论述。实践证明，改革有效提升了城市地下空间工程专业学生的创新能力和专业应用水平，对相关地方院校城市地下空间工程专业人才培养工作具有重要的指导意义。

关键词：城市地下空间工程专业;应用型;创新人才;培养模式

中图分类号：G640    文献标识碼：A    文章编号：1673-7164（2022）20-0049-04

城市地下空间工程专业（City Underground Space Engineering）是根据我国城市发展的趋势和当前城市地下工程人才匮乏的实际情况而设立的新专业，山东科技大学的城市地下空间工程专业2004年正式获教育部批准， 2005年开始招生，是全国首批开设该专业的四所高校之一。现有教学科研人员32人，其中教授7人，副教授10人，具有博士学位人员32人。当前，我国已成为开发城市地下空间规模最大的国家，当今工程建设信息化的快速发展，对城市地下空间工程专业的人才培养提出了更高的要求，迫切需要具有超强工程实践能力、创新能力和能迅速适应工作环境的高素质复合型人才。

在2019年“两会”上，李克强总理在政府工作报告中强调，要推动传统产业改造提升和促进新兴产业加快发展，健全以企业为主体的产学研一体化的创新机制，这就需要大量的技术性、应用型、创新型人才[1]。

一、传统城市地下空间工程专业人才培养存在的主要问题

（一）课堂教学模式陈旧，教学内容创新不足

传统“填鸭式”的讲授法教学，缺少师生互动和课堂交流，教师置于讲台上，象征着知识的权威，学生被动地成为知识的接收者和跟随者，大多数内容未能进入学生的注意或者记忆，教学效果较差，以至于学生在上课期间出现以下诸多不良行为：迟到、早退、注意力不集中、睡觉、做与课堂无关的事情等。这种行为不直接干扰课堂秩序，但消极影响广泛，不仅影响学生的个人学习效果，还易引发教师的负面情绪。这种教学方式难以形成批判性的思维模式和学习态度，这对于激发学生的创新潜能非常不利。

课程结构体系不合理，教材内容、教学内容创新不足。专业课程的教材内容趋向专业知识的准确性和可验证性，通常较最新的市场技术滞后5—8年，对专业前沿知识较少涉及，传统课堂单纯的讲授，没有与新兴技术和区域经济发展相结合，理论教学与实践应用脱节，与应用型创新人才的培养目标相矛盾[2]。

（二）实践教学环节薄弱，实践教学平台短缺

应用型创新人才具有两个明显的特征：首先是与社会需要相适应，能满足社会运行的需求;其次是与社会趋势相吻合，能促进社会发展的进程。培养既懂建筑设计又懂施工技术，既懂信息技术又懂管理理论的信息化人才，对推动城市地下空间工程的快速发展十分重要[3]。具体来说，工程建设信息化对人才能力的需求主要体现在知识、能力和素质三个方面，而能力和素质主要依托于实践教学。

目前山东科技大学城市地下空间工程专业实践教学环节占总教学课时数的19.4%，包括实验、实习和设计，但这三项的学习效果并不尽人意。一方面实验课的学时不能保证，个别实验开设的时间不合理，这导致理论教学与实践教学的脱节，严重影响教学效果;另一方面实习实践基地建设不能满足实际需求，实习环节打折扣，学生不能真正深入到工程现场进行调查学习，现场实习只是蜻蜓点水，当然这也与实习企业的安全管理制度密切相关;此外，设计环节过于循规蹈矩，设计题目皆以旧工程为主，没有挑战性，缺乏创新。

二、城市地下空间工程专业应用型创新人才培养的改革措施

针对目前存在的问题，从“改革课堂教学模式”和“加强课外实践创新”两个维度进行城市地下空间工程专业应用型创新人才培养改革，能提高人才培养质量。

（一）建设网络平台智慧课堂，增设虚拟仿真教学模块

1.积极建设在线课程，传统课堂逐渐转向智慧课堂

加大力度进行课堂教学模式改革，专业课程逐步开始使用“一平三端”智慧教学系统，集教学、资源、管理于一体，为学生提供一个便捷的网络学习平台。课堂以教师为主导、学生为主体，打破传统课堂的时空界限，充分发挥学生的学习主观能动性。教师可利用投屏功能，将签到、选人、抢答等互动与资料上传转移至教室大屏幕，完成双向互动打通，将枯燥的课堂变得生动活泼。

学校积极筹建在线课程，已完成了“土力学”“结构力学”“混凝土结构原理”“基础工程”“岩石力学”等在线课程的建设。每门课程都根据本专业的学科特点和学习大纲要求进行了知识点的划分重组，每个小节知识点的学习时间控制在10～15分钟，方便学生利用碎片时间进行学习，每章设章讨论，旨在课前激发学生的学习兴趣和课后引导学生进行深度思考，充分体现学生的学习主体地位。

智慧课堂教学模式，改变了传统课堂的教学模式单一、教学反馈不及时、教学行为无法分析、教师难于对教学进行实时监督管理等问题。其本质不是单纯地将“线下”转为“线上”，而是充分考虑了学生的学习心理、学习思路和接受规律，让学生能够在短时间内看进去、学起来，体现了以学生为主体的教学过程，真正实现“启发式”“讨论式”“参与式”“互动式”等以学生为主体的课堂教学模式。课程的在线传播能让更多的学生选择自己感兴趣的、关注的知识点进行学习，使更多的学生受益于优质教学资源。

与此同时，网络智慧课堂可以实现集中智能录制、远程互动以及常态化的直播录制，为学生打造智能、高效的学习生态环境。在特殊情况下（如新冠肺炎疫情防控期间），可以实现线上的直播教学、课堂互动、问题讨论、作业批改等，轻松实现远程教学。

2. “互联网+”助力教学，虚拟仿真走进实验

将“互联网+”教学手段运用到课堂教学，课程实现实时答疑，有效提升教学效果。“互联网+”教学手段的应用，通过教学App软件让学生学习变得更轻松便捷。学生可以选择自己感兴趣的模块进行学习，充分发挥个人的专长，学习过程中方便跟老师随时沟通交流，学生可根据自己的时间自主安排学习，学习的灵活性大大增加。

针对教学过程中难以开展的实验，学校采用仿真实验教学，先后建设了土力学性能虚拟仿真实验教学系统、地铁工程施工模块、巷道支护模块、管廊施工模块等，依托虚拟现实、多媒体、数据库等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，通过一对一的人机交互体验，为学生提供直观的优质的学习体验，提高学生的学习积极性。

（二）学科竞赛促科创，实践实习强应用

1. 组织学生参加各项学科竞赛，培养学生的科研创新精神

实践是创新最重要的途径。学校定期组织学生参加各级各类专业学科竞赛，从比赛动员到院级选拔，从基础培训到师生研讨，加强了学生对专业知识的理解及实践能力的培养，通过比赛实现了理论知识与实践相结合，让学生在校期间将所学的知识进行应用，提高了学生的动手能力、实践能力和创新能力，增强了学生的自信心，激发了对本专业学习的热情，为培养创新型人才打下良好的基础。

2. 推进实践教学基地建设，培养学生理论联系实践的应用能力

学校根据城市地下空间工程专业应用创新型人才的培养特点，增加实践环节的学分比例，通过实践增强学生的实际操作能力和理论联系实践的能力，在实践中学习，从实践中创新。为了加强学生实践创新精神，新专业培养方案增设创新创业4个学分，逐渐建立创新创业学分积累与转换制度。

推进学院的实践教学基地建设，拓宽学生实践实习渠道，定期组织学生到施工现场参观学习，结合施工现场、工程案例对课本的理论知识进行内化，帮助学生更加深入地理解巩固已学的专业理论知识，做到学以致用，理论和实践相结合，提高专业应用水平。充分发挥榜样作用，定期邀请知名校友做报告，现场为学生答疑解惑，了解本专业的涉及领域和科学技术前沿。

三、改革实践取得的成效

（一）新的课堂教学模式构建的“新型教与学”的师生关系，有效提升了教学效果

智慧课堂教学模式，充分考虑了学生的学习心理、学习思路和接受规律，体现了以學生为主体的教学过程。作为课堂教学的补充，学生可以在课余时间对于难点、重点或感兴趣的内容进行反复学习。课程的在线传播让更多的学生能够选择自己感兴趣的、关注的知识点进行学习，使更多的学生受益于优质教学资源。

智慧课堂改变了传统的教学模式，促使教学资源开放化、学生学习个性化、教学方式混合化，不但提高了学生的学习兴趣，同时也提高了教师的教学水平。教师可以从繁重单一的传统课堂走出来，从课堂的讲授者转变成课堂的组织者，利用更多的时间和精力进行个性化教学，进行师生间、生生间的互动教学，真正实现“启发式”“讨论式”“参与式”“互动式”等以学生为主体的课堂教学模式，教学过程中充分调动学生的学习积极性，解决问题时注重学生创新思维的开发。

城空2016级的专业基础课“地下建筑结构”课程，使用“一平三端”智慧教学系统，课程作业实现网上提交、网上批阅、网上答疑，教师可实时了解学生的学习情况。以小组讨论式、专题汇报讨论式翻转课堂为代表的教学新模式，以及由网络在线学习、移动学习等形成的混合学习模式，使学生由“被动的知识接受者”转变为“主动的知识获取者”，显著激发了学生的学习积极性，提高学习效率。结课考试优良率52%，及格率达到100%，取得了满意的教学效果。

由于疫情的影响，城空2017级的“地下建筑结构”全面实现线上授课，利用超星泛雅平台进行资源建设，授课采用直播、同步课堂、视频学习等方式，进行资料阅读、知识点的学习，及时发放学习任务、资料、章节检测、作业等，并实现全方位全过程监控，及时掌握学生学习动态，督促学习进度滞后生。完成线上讨论、答疑和考试，本学期的线上授课到课率达到100%，90%以上的学生能够按时完成各项任务点，及时提交作业，极少部分同学在教师和助教的督促下可以跟上正常学习进度。实践证明，平台学习在时间上更加灵活，在特殊时期有力保证了教学质量，充分发挥了智慧课堂的优势。

（二）形成学科竞赛与实践实习相融合的应用型创新人才培养机制

传统培养方案存在理论教学与实践教学相脱节、实践教学环节相对薄弱、实践教学体系不系统等问题，不利于专业应用型创新人才的培养。经过多年的创新实践和深度研讨，课题组成员提出了学科竞赛与实践实习相融合的应用型创新人才培养机制。

通过定期开展专业学科竞赛，充分发挥学生独立思考、探索未知和解决问题的主动性，提高学生理论联系实际的能力和培养学生的应用创新能力。科技竞赛还可以鼓励教师去改进教学方式和方法。督促教师不断学习、不断更新自身的知识储备，定期开展教学研讨会议，学习先进的教学理念，积极参与各项讲课比赛，编写教材，保证教学内容的先进性。同时可以促进院校教师间的学术交流，提供教师教学展示平台，提高教师教学水平[4]。“以赛促教”“以赛促学”“以赛促连”，大力推动实践教学改革，全面提高教育教学质量。

组织学生参加各项专业学科竞赛，大赛前在全校相关专业范围内进行学生比赛动员，举办校级选拔赛，邀请相关领域专家教师进行现场指导，培养学生的实践操作能力、团队协作能力和应用创新能力，大大激发了学生的专业学习热情。学生先后获得全国城市地下空间工程专业大学生模型设计大赛一等奖1项、二等奖4项和三等奖4项;获得第三届全国大学生加筋土挡墙设计大赛三等奖1项;获得第三届山东省大学生科技创新大赛二等奖1项。

新培养方案增加了实践类课程学分的比例，学院专门配备大学生科创室，用于日常学生的实践训练，为学生和教师提供了交流学习的空间。学院积极构建校企合作平台，建设一支以城市地下空间工程专业骨干教师为核心、合作企业专家为支撑的教学队伍，充分利用学院的实践教学基地，拓宽学生实践实习渠道，通过定期组织学生到施工现场参观，学习城市地下空间工程施工的新理念、新方法、新工艺，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，将专业教学与工程教育有机融合，培养既会计算又会设计、既懂技术又懂建造的社会生力军，全面提高学生理论联系实际的能力和专业应用水平，逐渐走向校企合作、产教融合、协同育人之路[5]。

这两项改革措施显著提高了学生的工程应用和科技创新能力，毕业生实践能力也得到了有效提升，工作适应能力强，深受设计、施工等用人单位的好评。在该项目实施应用期间，涌现出了大量的优秀学生，每年都有该专业学生被评选为优秀毕业生。2016—2020届毕业生的就业率稳步提升，持续在兄弟院校中保持较高水平。

四、结语

城市地下空间工程专业应用型创新人才的培养是多维度多层次的，创新人才的培养应贯穿整个大学教育，将创新课程、课程实验、课程设计、毕业设计融入科研创新的训练，最终形成涵盖课堂、竞赛、设计与实践多环节的持续性、团队化、多层次、个性化的应用型创新人才培养机制。

本文从“改革课堂教学模式”和“加强课外实践创新”两方面入手，通过建设网络平台智慧课堂，增设虚拟仿真教学模块，构建了有利于创新思维培养的新型教学关系;通过推动专业学科竞赛，推进实践教学基地建设，拓宽了学生实践实习渠道，提升了城市地下空间工程专业学生的创新能力和专业应用水平。对培养具有超强工程实践应用能力、创新能力和能迅速适应工作环境的高素质复合型人才具有重要意义。经实践该方法取得了良好的效果，为今后的城市地下空间工程专业认证打下良好的基础，对相关地方院校城市地下空间工程专业人才培养具有重要的指导意义。

参考文献：

[1] 李克强. 政府工作报告[N]. 人民日报，2019-03-17（02）.

[2] 谭理武，刘萍先. 基于创新创业教育的专业人才培养模式改革探索[J]. 创新创业理论研究与实践，2020（06）：124-125.

[3] 解磊，雷勇. 城市地下空间工程专业应用型人才培养模式研究与实践[J]. 教育教学论坛，2017（29）：146-147.

[4] 李惠，李大勇. 全国高校城市地下空间工程专业大学生模型设计竞赛的几点体会与思考[J]. 教育教学论坛，2019（11）：230- 231.

[5] 戴兵，贺桂城，李春光. 城市地下空间工程专业校企联合培养的实践教学体系改革研究[J]. 教育现代化，2018，5（06）：47-48 +60.

（责任编辑：汪旦旦）