“双万计划”背景下“隧道工程”课程教学改革与探索

王志兵，余文成，于啸波

（桂林理工大学土木与建筑工程学院 广西 桂林 541004）

“双万计划”是中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《加快推进教育现代化实施方案(2018-2022年）》中重要的任务之一，即2019-2021年建设一万个左右国家级一流本科专业点和一万个左右省级一流本科专业点。通过“双万计划”提升我国高等教育质量，推进高等教育内涵式发展，努力实现教育强国的发展目标。高等教育质量的根本落脚点在课程，教育部高等教育司司长吴岩[1]指出，课程是教育最微观的单元，是人才培养的核心要素，是体现“以学生发展为中心”理念的“最后一公里”，也是落实“立德树人成效”根本标准的具体化、操作化。课程建设是新时代高等教育强国之路的重要举措，专业的发展最终落实到专业课程的建设改革上来[2]，因此，高校教育教学方式必须做出相应的调整来满足一流课程建设的要求[3]。

本文以桂林理工大学为例，该校土木工程专业获得首批国家级一流专业建设点的认定，为本专业的建设和发展提供了新的契机，以一流课程标准进行本专业课程的建设势在必行。“隧道工程”是土木工程专业地下工程方向的专业课程，是一门专业性、实践性和综合性很强的课程[4-6]。该课程的教学目的和教学任务就是使学生掌握“隧道工程”的基本概念、基本构造、设计理念、施工方法以及行业规范等，培养学生扎实的理论功底和解决工程问题的能力，初步具备在隧道工程的勘察、设计和计算、施工和监理行业的从业能力。

在“双万计划”背景下，本校“隧道工程”课程面向“金课”建设和国家级一流专业建设的需求，在核心教学资源开发上积累了丰富翔实的素材和资源，在教学内容、教学方法、授课方式和考核机制等方面设计中进行一系列精耕细作的实施推进和实践探索，不断进行多方面、多维度、多形式的课程改革和教学创新，建设成具有“两性一度”标准的“金课”。

1 隧道工程课程教学现状

“隧道工程”课程涵盖知识点多、内容多、实践性强且难度较大，因此对课程教学内容的组织与实施具有较高的要求，目前，“隧道工程”教学中存在的不足主要有以下几点。

①教材与教学内容更新落后于工程实践与新技术的发展。随着我国基础建设的发展日新月异，隧道建设的难度越来越大，隧道所处的地质环境也越来越复杂，对隧道的设计与施工及运营管理提出了更高的要求；此外隧道建设新方法、新工艺、新理念、新技术不断涌现，如：地下工程掘进设备与技术的不断发展。事实上，目前“隧道工程”教材内容还停留在一些传统的设计理念、施工技术上，教学内容的更新赶不上当前国内外最新的变化发展。教学内容与教材更新滞后与新技术发展之间的矛盾成为当前隧道工程课程教学普遍存在的主要问题，给教学带来了一系列的挑战。

②课程教学内容与学时安排不匹配。随着我国高等教育改革的不断深入，许多工科院校的专业核心课程调整为少学时。“隧道工程”作为一门难度较高的专业核心课，其课时被压缩到40学时，但其课程知识点较多，涉及隧道工程的勘察、设计、施工、管理全过程。如何在有限的课时内使学生能较好地掌握各个知识点，给教学带来了挑战。

③以课程教学为主，缺乏实践教学环节。“隧道工程”是专业实践性和应用性强较强的课程，学生身临其境感受隧道现场，或动手实践后，才能更好地理解和掌握所学知识。目前的课程仍几乎全为课堂教学，缺乏动手实践。

④教学方式与方法落后于学生需求与实际。目前课程多采用教师“以讲为主”的单一教学方式和教学方法。学生作为知识的接收者，参与教师安排好的教学活动。这种传统教学模式不利于体现学生在教学中的主体地位，难以激发学生的学习兴趣，教学方式与教学方法应充分调动学生学习的积极性。

⑤课程考核方式单一，未重视学习过程考核。传统教学考核方式单一，主要以期末考试作为评价学生学习效果的依据，不利于培养学生的综合素质。课程考核应侧重考查学生的创造能力和知识的分析应用能力，提升课堂和课后任务中创新性课题的比例，打造有挑战度的课程。

学生整体呈现能吃苦但基础相对较弱、理论水平不强、综合知识运用能力欠缺等特点，因此，探索地方高校在“双万计划”背景下“隧道工程”课程教学改革，提高学生高阶能力以适应社会经济发展的需要，具有非常重要的意义。

2 “双万计划”背景下教学改革探索与实践

金课标准一般使用“两性一度”来衡量，即课程需要具有“高阶性、创新性、挑战度”的特征，具体来说就是要求课程知识能力素质有机融合；课程的内容能反映前沿性和时代性，教学形式呈现先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化；同时要求课程有一定的难度。因此，课程改革从以下方面开展。

2.1 优化和整合教学内容，打通与相关课程、规范标准间的衔接壁垒

“隧道工程”课程是一门主要的专业课，具有很强的专业性、综合性和实践性，既是前面课程的延伸与综合运用，又是相关行业的具体实践，因此在课程教学过程中帮助学生打通与相关课程和行业标准规范的衔接壁垒，对提高教学质量有重要的现实意义。课程团队通过丰富并更新教学内容，重视教学内容与相关课程的衔接、与行业规范标准的紧密结合，使学生有坚实的理论与应用基础。

“隧道工程”课程主要分为勘察、设计计算、施工和管理等方面的内容，涵盖的知识点包括工程地质、力学、结构设计、建筑材料、施工等诸多基础和专业课程课堂，其中一些知识点是先修课课程知识点的进一步延伸或应用。具体做法是对一些重复的内容进行精简，对一些重点内容进行突出建设与讲授，如隧道地质勘察部分，内容包括介绍隧道地质勘察方法、工程地质勘察、水文勘察、建筑环境评价以及围岩分级。课程对前4点内容进行简单介绍，对围岩分级进行重点建设，在课堂教学上，先回顾先修课程《岩石力学》中对一些常用岩体的分级方法，使学生熟悉我国现行规范采用的BQ方法并与其他岩体分级方法进行对比，了解围岩分级在后续章节（围岩压力计算、隧道设计与施工）中的运用，本章节重点加强考核学生对规范采用的BQ方法的掌握程度与运用能力。又如，在隧道结构计算部分，目前采用的两种方法分别为荷载-结构法和围岩-结构法，在课堂教学部分重点讲述前者，而后者则在专业软件课程中介绍。荷载-结构法涉及先修课程《结构力学》中力法的具体运用问题，因此对力法原理的介绍可以从简，但对其在隧道结构计算中的假设、结构简化处理等方面做重点介绍，采用算例和作业练习题的形式强化学生对这部分内容的掌握。

课程十分重视学生对相关概念的掌握与理解，将规范与课本对照串联，将课程的知识点与规范条文对应衔接，培养学生对规范的理解与运用，从而加深学生对规范的熟悉程度，为今后的应用提供良好的基础。

2.2 开发立体化教学资源，加强信息技术和课程教学的深度融合

依托学校订购的雨课堂网络教学平台、教学评价平台，实现信息技术与课程建设的深度融合。课程利用雨课堂平台进行课程信息化建设，课程团队教师在雨课堂平台上建设了丰富多样的网络教学资源，包括PPT课件、学习视频（工程录像、动画、微视频）习题，讨论互动，规范学习等网络教学栏目，打造一个立体化教学资源库，隧道工程建设的网络资源共有72节。以第二章为例介绍课程建设内容，第二章的教学资源有：PPT课件（分成两部分，分别为“第二章 课件-1”和“第二章 课件-2”）、习题（课前和课后习题，分别为“习题2-1”和“习题2-2”；课后习题，为“第2章 计算题1”和“第2章 计算题2”）、雨课堂在线教学内容（“隧道工程-2-1”和“隧道工程-2-2”）、学习视频（“乌鞘岭隧道地质情况”，时长10分55秒，为课后学习内容）等，教学内容较饱满。

在雨课堂平台将教学资源分成课前、课堂、课后三个模块开展针对性课程教学。课前模块先将即将学习的内容通过预习指导、知识脉络图、学习视频及课前自测题等形式提前推送给学生，要求学生在上课之前完成课程预习和自测题，帮助学生初步掌握一些即将讲授的知识，且学生在预习过程中将不易理解的内容以及问题通过雨课堂平台发给教师，教师根据情况进行备课调整，在课堂重点讲解或个别辅导等方式进行教学，通过课前预习模块培养学生自主学习的能力。课堂模块的主要任务是帮助学生梳理课程知识结构，重点讲解学生集中反馈的难点和易错内容，并通过随堂测试题进一步了解学生的掌握情况。课后模块包括知识点回顾、课程知识点的高阶应用以及扩展知识的了解，通过课后测试题（相对前面模块难度提高）、扩展的视频、案例、讨论等形式在课后发布给学生，进一步督促复习课程、巩固知识点。

同时，利用雨课堂平台的线上签到自动考勤功能，以及对三个环节得分的自动统计功能，实时了解学生的出勤及对知识点的学习掌握情况，以便教师对教学策略及组织进行适当调整。

雨课堂平台三个模块的考勤情况、学习情况、测试分数设置合理的权重，并量化成分数，最后将学生在所有模块获得的分数计入其平时成绩。平时成绩在理论课结束后、考试前向学生们公布。学生还可以根据自己的平时成绩做考前复习，特别是能敦促平时成绩较差的同学下功夫做好考前复习，这对提高学生总评成绩有一定的促进效果。

2.3 注重工程案例教学，培养学生独立思考和创造性地解决问题的能力

由于隧道工程仍然是理论落后于实践，工程经验在隧道工程实践中有重要作用，因此，案例式教学在隧道工程教学中有重要意义。精心选择不仅能紧靠教学内容，满足教学大纲要求，而且能反映学科行业发展趋势的工程案例，包括成功案例和失败案例。因此，课程团队根据课程内容对一些典型的知识点设计针对性工程案例，并兼顾地域特点，重点在隧道选址、塌方、涌水突泥、岩溶隧道和重大工程等方面进行了资料收集、分析加工并经课程组老师研讨后进行电子化，按课程章节归属，形成了典型的工程案例加入课程资源库中。

如在特殊地质地段隧道讲解中，重点选取了典型岩溶区隧道和特殊地层段隧道施工中存在的主要问题及施工技术等，加深对隧道勘察设计特点、施工技术特别是特殊地质地段的隧道的施工技术的理解，对提高学生分析问题和解决问题的能力具有重要的帮助。如课程第六章选取了宜万铁路上圆梁山隧道的典型岩溶隧道施工过程工程灾害的应对与处置措施、黄土地区因地制宜的隧道创新性开挖方法等工程案例进行了介绍分析，这种案例式教学模式使学生课堂参与度提高，学生在课堂上学习的热情高涨。同时结合地方区域特点，对在建的桂柳高速公路福岭隧道施工中遇到的问题进行了介绍和分析，并组织学生到施工一线进行参观学习。通过课堂讲授与工程案例紧密结合，培养学生对隧道工程相关知识点和基本原理的理解，拓展学生理论联系工程实践的视野，锻炼了学生分析问题和解决问题的能力。

2.4 隧道工程模型化与图像化教学

“隧道工程”课程采用模型实验及数值模拟等形式加强学生的实践能力，加强学生对知识点的理解及学习兴趣，增强课程挑战度。以班级隧道模型设计竞赛为切入点，采用学生分组，老师指定设计题目的形式组织隧道设计比赛。运用CAD及数值分析软件对隧道的选线及结构荷载进行设计与分析；建造隧道实物模型的形式对隧道洞门、洞身及明洞等结构进行创新性设计，并将设计比赛的评审结果计入学生的最终成绩考核之中。目前课程团队开发了隧道结构设计、锚杆加固碎石隧道设计及数值仿真设计等三个操作性较好的实体模型竞赛。

模型试验和数值分析能够较直观地体现相关内容，如通过隧道结构模型试验可以使学生直观体会衬砌结构在承受外荷载（围岩压力）作用下的变形，以及如何设计衬砌结构才能使结构用材达到经济安全的平衡，同时在此过程中可以较深刻地理解隧道围岩破坏过程及其相关的理论知识。隧道工程模型化与图像化教学能提高学生的兴趣，调动学生的学习积极性，更重要的是能加强学生对专业基础知识的掌握，锻炼学生的实践能力，培养良好的工程师素质和解决隧道工程问题的综合能力和高级思维。

2.5 课程教学实施效果

“隧道工程”课程考核采用“平时考核+期末考核”的考核方式，其中平时考核主要采用雨课堂平台设置的考核方式，本课程设置了视频考核、讨论考核、雨课堂考核、课堂考核、考试单元考核等考核模块。由雨课堂平台导出的成绩作为平时成绩，不仅相对较为客观和方便，而且能加强对学生平时学习过程的考核，即雨课堂平台涵盖了课堂出勤情况、课前预习和视频学习情况、课前和课后作业完成情况、课堂参与度和随堂测验情况以及分组讨论情况等都能在雨课堂平台得到体现。

通过两学年的实践，实施教学改革的2018级和2019级较改革前2017级学生的课程期末卷面成绩有明显的提升，平均成绩分别较2017级提高6.4分和7.6分，期末考卷的及格率和优良率呈逐年上升趋势，总评成绩也有明显提升。

3 结语

在“双万计划”背景下，“隧道工程”课程建设以“金课”标准进行教学改革，经过近两届的教学实践，在课程内容优化与组织、新形态教学资源开发和建设、教学过程管理与评价、实际案例教学以及在隧道模型和数值模拟竞赛等方面积累了较丰富的教学资源和教学经验，学生成绩有较明显的提升。在今后的教学过程中继续坚持教学改革，不断夯实学生的专业理论知识，提高学生实践应用能力，为社会培养能分析和解决实际隧道工程问题的应用型技术人才。