实践场景视频教学模式在隧道工程课程中的创新应用研究

2023-02-15成帅张晨曦盖伟刘其方刘洪亮焦静

创新创业理论研究与实践 2023年1期

成帅，张晨曦，盖伟，刘其方，刘洪亮，焦静

（1.山东大学齐鲁交通学院，山东济南 250002；2.山东大学岩土与结构工程研究中心，山东济南 250012；3.山东大学软件学院，山东济南 250101；4.山东大学土建与水利学院，山东济南 250061）

《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》指出，川藏铁路、雅鲁藏布江下游水电开发、西部陆海新通道等重大工程[1]的实施将极大增加隧道工程领域的人才需求，因此，培养新基建时代的隧道工程领域创新人才，是经济建设的必然需求，同时，建立科学合理的隧道工程教学教育体系，是推动实践型学科教育服务智能建造需求、培养满足社会需要的应用型人才的重要方法。目前，隧道工程学科存在知识理论繁杂琐碎、教学内容抽象难懂等问题，导致学生对专业知识的理解产生偏差、理论知识储备与实践脱节。

实践场景视频融入课堂[2]是教学模式的创新探索，视频教学具有音、像兼具的独特优势，能够以形象直观的形式向学生传递较大体量的专业知识，在日常教学中有着不可忽视的作用。

然而，实践场景教学在隧道工程课程中鲜有应用，将隧道实践场景视频纳入课堂，深化学生对专业知识的理解，形成直观形象的专业知识体系，激发学生的求知积极性，是从根本上解决隧道工程教学难题的有力措施。将理论与实践紧密结合，基于工程培养人才，是提高学生毕业后竞争力、培养满足社会需求的应用型人才的核心方法。纠正学生的专业理解偏差[3]，使学生所学知识紧跟工程发展，是树立专业自信心、减少学科领域人才流失、增强专业凝聚力的重要环节。引领学生认知尖端工程技术、探索未来发展趋势，是隧道工程学科形成良性教学模式、学科领域可持续发展的重要举措。

1 隧道工程教学与应用的难点分析

隧道工程作为一门理论与实践相融合的学科，其知识体系的发展与工程实际紧密结合，传统的教学模式难以高效教授庞大的知识体量与繁杂的理论体系，学科知识碎片化、理论与实践脱节、专业知识更新滞后的教学问题随着工程的发展日益凸显。

1.1 学科知识繁杂琐碎

隧道工程是集工程勘察、设计、施工和管理于一体的理论研究与施工实践相结合的学科，学科涉及土木、信息、测绘、软件、机械等多领域知识，其知识体系呈现出琐碎繁杂、体量大的特征。传统课堂常采用教师讲课、学生听讲的被动教学模式[4]，该种模式难以将隧道工程课程中的琐碎知识点进行整合，学生难以将各个领域的知识点进行有机串联，难以对知识进行透彻理解，最终导致学生的学习积极性不高、知识掌握效果差。

1.2 知识描述抽象，学生对工程实际情况了解不足

隧道工程多采用文字性描述、配以工程图片的方式进行教授，隧道工程知识的阐述过程抽象难懂。隧道工程设备及结构构件种类繁多，学生从书本所学知识难免与工程实际情况不符，导致学生对工程实际情况了解不足。

1.3 理论知识与实践脱节

隧道工程学科教学的实践课时安排较少，这与其强实践性的课程特点背道而驰。一方面，传统教学模式缺少工程现场的“直击式”教学理念[5]，忽视现场实践对学生的启发，如：讲授隧道施工方法章节，没有动态性、程序性的展示方式，难以全面掌握隧道工程繁杂的知识体系。另一方面，多数高校难以为学生提供实践平台，无法将学生派至工程现场进行实践，导致学生分析与处理问题的能力欠缺，不易发挥主观能动性，实践与创新性思维滞后。此外，学生从工程现场发现问题的能力较差，从书本中所学的理论知识无法在工程实践中得以验证。

1.4 课程教学滞后于学科前沿知识

工程现场的新技术、新装备、新方法未及时纳入教学内容，造成学生产生学科偏见，无法培养学生的专业自信心。例如，部分学生认为当今的隧道工程施工是依赖于人工的隧道修建技术，认为其技术水平低、人才需求量不高。然而，实际的隧道施工方法是掘进机械以及智能机器人等各类设备共同配合工作的智能建造技术，且未来的隧道工程将是集聚少人化、无人化特征，是集卫星平台、航空平台、地面平台、钻孔和洞内相融合的空天地隧多视域立体化的建造技术，是一门具有广泛应用及发展前景的重要学科。

2 实践场景视频教学在隧道工程课程中的应用模式

针对隧道工程教学过程中的难点问题，开展实践场景视频教学模式在隧道工程学科教学的创新应用探索，形成琐碎知识的有机串联、纠正学生的认知偏差、加大学科实践力度、形成前沿知识认知，其技术路线如图1所示：

图1 实践场景视频教学在隧道工程课程应用技术路线图

（1）将隧道实践场景视频灵活穿插至课堂教学，琐碎知识模块化，建立各模块间的关联脉络，并进一步加强各知识模块间的关联，做到学科交叉式教学。由实际工程视频引领学生“发散式”学习，设立多学科领域的课程小组，并根据学生的兴趣与专长为其建立专研课题[6-8]，结合课题内容，组织学生分工网络搜集并分类梳理隧道施工视频，调动学生参与有关隧道工程知识的学术沙龙，真正激发学生的求知欲望，推动教学模式由“被动灌输”向“主动求知”方向转变。

（2）充分发挥实践场景视频的可视化优势[9]，直观还原隧道勘察设计、施工、抢险救灾、监测巡检工序，联动工程现场采集补充课程相关视频素材[10]。为学生提供隧道构件、设备等的直观展示平台[11]，拓宽学生的专业知识认知途径，培养学生“书本”与“视频”融合的对照式学习方法，使学生能够深刻、精准地学习专业知识，减少学生的认知偏差，为其毕业后顺利融入现场工作打好坚实基础。

（3）加强学生的实践学习力度[12]，以工地现场为课堂、以工程经验为教案，打造沉浸式教学模式，培养学生学习兴趣、动手技能，引导学生深度思考、发现问题、促进知识成果转化。例如，鼓励学生小组讨论，头脑风暴提出隧道工程新理念[13]、新方法，教师引导学生参加创新创业大赛，指导学生申报发明专利、软件著作权等成果。学科方面应为学生提供更多实践机会，带领学生参观学习工程现场，形成基本的工程认知。

（4）及时跟进隧道工地实践教学，通过一线工程踏勘、远程视频、现场录像反馈工程现场实际，同时建立丰富的视频数据库，积累视频教学素材；充分利用教学实践基地平台[14-15]，邀请一线参建人员分享隧道工程经验；为学生播放高精尖工程设备的科普类视频，让学生了解学科前沿，树立学生的专业自信心，培养学生的专业情怀，引领学生展望学科发展，培养学生正确的择业观。