高校“水下隧道”课程教学模式与教学优化措施探讨

张志强

（西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 610031）

引言

近年来，我国水下隧道建设需求日益增大，对毕业生的需求也逐年增加；但是目前国内开设“水下隧道”课程的高校较少，教材也相对缺乏。西南交通大学是国内较早开设“水下隧道”课程的高校，经过多年的教学积累，对既有的教学方式进行了优化，调整后的教学模式和课程内容设置可显著提高学生的学习兴趣和学习效果。因此，本文将主要分析“水下隧道”教学的课程设计优化路径，以此为相关工作人员提供可行性建议。

一、“水下隧道”课程介绍

“水下隧道”是土木工程专业的一门核心课程，主要研究水下隧道的设计理论、施工方法及工程应用等，其内容涉及流体力学、岩石力学、结构力学、土木工程等学科知识。“水下隧道”课程涉及理论方法多，为加深学生对专业知识的理解，教学过程中采用多媒体教学及实物模型实验的方法，激发学生学习兴趣，提高学生学习效率。本门课程的主要目标是使学生了解水下隧道技术的基本概念和研究方法，掌握水下隧道设计方法及工程应用等基本技能。

（一）教学内容

“水下隧道”课程主要内容包括：水下隧道设计、水下隧道施工及水下隧道运营设施。其中，施工技术包括盾构法、沉管法和矿山法等，施工监测包括水下隧道的应力应变监测、衬砌混凝土裂缝监测、隧洞的变形监测等。

（二）教学方法

“水下隧道”是一门综合性很强的课程，涉及的内容多且复杂，教学过程中教师应采取多媒体教学、案例分析和现场教学等多种教学方法，使学生掌握专业知识的同时，掌握一定的科研方法。针对“水下隧道”课程内容理论知识较多的特点，在讲解理论知识时，教师结合工程实例进行讲解。例如，讲授沉管法时，通过港珠澳大桥海底隧道实例讲述沉管法的施工方法和要点；教授盾构法时，结合武汉长江隧道工程进行讲解等，以此引导学生积极思考和主动学习，将教材中抽象难懂的概念转化为具体形象实例，并通过典型工程案例，分析如何将理论知识应用于工程实际。在讲解基本原理和设计方法时，将理论知识与实际工程相结合。例如，采用隧道开挖实例进行教学，使学生对开挖方法、掘进控制等基础原理有一个深刻的理解。使学生在脑海中形成清晰的认识，掌握基本原理和设计方法。在课堂上，教师要鼓励学生参与讨论，调动学生的积极性和主动性。以实际工程案例教学，激发学生学习兴趣和热情。

（三）考核方式

考核方式是检验学生掌握知识和技能的重要环节，因此必须采用科学合理的考核方式，为学生提供及时有效的反馈，保证教学质量。“水下隧道”课程的考核主要分为平时成绩、案例设计和期末考试三部分。其中平时成绩主要考查学生对本门课程内容的理解程度，是否认真上课、课后是否主动学习、课后作业是否完成等；案例设计主要考查学生对本门课程知识点的掌握程度，考查学生能否综合运用所学知识应用于工程实际；期末考试则主要考查学生对本门课程理论知识的掌握程度，以及能否将所学知识解决工程实际问题。考核方式可以根据学生成绩评定结果及时进行调整，以不断提高教学质量，培养优秀人才。

二、“水下隧道”教学模式和考核方式

水下隧道是一种全新的隧道设计理论和方法，具有多学科交叉、理论抽象、施工技术复杂等特点。而目前国内相关教材多以理论研究为主，且主要关注隧道工程的施工方法和技术，对水下隧道设计理论和方法涉及较少，导致高校在教学中存在教材体系缺乏的问题。此外，在教学模式和考核方式上，也存在相应的提高空间。

（一）以工程问题为驱动的教学模式

为使学生更好地理解水下隧道工程的设计方法，并掌握解决实际工程问题的能力，以工程问题作为教学的核心，将其贯穿整个教学过程，形成以工程问题为驱动的教学模式。具体做法如下：通过引入“水下隧道施工过程及关键技术”这个实际工程问题，帮助学生理解“水下隧道施工过程及关键技术”知识点；提出与实际工程问题相关的几个典型问题，如水下隧道围岩稳定性、隧道结构计算方法等；通过深入分析这些典型问题，提出解决方案；在解决这些案例的过程中，不断加深对水下隧道相关知识点的理解和掌握。通过这种教学模式，学生能够主动思考、探索、总结和运用所学知识，达到提高学生解决实际工程问题能力的目的。

（二）基于创新思维的考核方式

结合水下隧道的特点，在案例设计中采用基于创新思维的考核方式，可以激发学生的创新思维。主要做法：针对教学内容，设计一些开放性问题，如某水下隧道在复杂地质条件下如何修建等；针对设计任务，采用启发式、探究式教学，激发学生自主思考。在项目设计中，将学生分组完成项目任务，教师针对每个小组的情况进行指导。如采用启发探究式教学，让学生根据所学知识提出问题和解决方法，引导学生自主学习。在期末考试中，取消闭卷考试，采用开放式试题（如案例分析题、计算题等）进行考核。这种考核方式既能激发学生的学习兴趣和创新思维能力，又能培养其实际能力［1］。

三、“水下隧道”教学模式和课程设计中存在的问题

（一）“水下隧道”教学模式不合理

目前，隧道工程或者“水下隧道”课程都是按照传统的教学模式进行教学。而传统的教学模式中，课堂讲解为主要授课方式，教师将所有知识点进行系统讲解，学生只需要记忆教师所讲内容即可。这种教学模式存在很多缺点：学生在学习过程中无法形成完整的知识体系；教师在讲解过程中难以根据学生特点和需求进行调整，使得教学效果不佳。

（二）课程案例设计内容单一

“水下隧道”课程案例设计是以结构设计为核心、以施工为重点的综合性设计实践课。但是目前国内高校课程案例设计主要采用理论计算为主的设计模式。一方面，由于学生缺乏实践经验和动手能力，导致课程案例设计内容过于理论化；另一方面，由于缺乏现场调研和实际操作经验，学生的学习兴趣不高，教学效果较差。

（三）理论教学与实践脱节

目前国内高校的隧道工程方向开设了“工程地质”“水文地质”“土力学”“岩石力学”等相关专业基础课程。然而这些课程主要目的是为学生提供理论基础知识。虽然能够帮助学生理解隧道工程中遇到的实际问题，但是由于缺少现场调研和实际操作经验，导致学生在理解知识时存在很大困难。此外，由于理论知识较为抽象、枯燥无味，加之学生缺乏工程实践经验和动手能力，导致其在学习过程中无法真正理解和掌握所学知识。

（四）课程案例设计题目陈旧、缺乏创新精神

当前我国高校在进行课程案例设计时通常采用的是以工程案例为背景的题目形式，学生在课堂上完成了课程案例设计后需要到现场进行调研和实习操作。然而目前国内高校课程案例设计的教学过程主要以课堂讲解为主、学生参与为辅。这种模式无法充分调动学生学习积极性和主动性，导致学生在进行课程案例设计时难以理解相关知识点。另外，由于缺乏实践经验和动手能力的培养以及相关实习操作的机会，导致学生无法充分发挥自己的能力和水平，最终导致教学效果不佳。

（五）缺乏优秀教师和师资队伍

“水下隧道”课程具有很强的专业性和实践性，因此在进行教学时必须由专业水平较高、实践经验丰富、理论水平较高、学术造诣较深的教授或副教授担任教师角色。然而，目前国内高校中拥有丰富工程经验和科研经历的教师数量不足且缺乏相应的指导教师队伍，这导致教学过程中缺少高水平师资队伍和优秀教学资源保障。此外，由于师资队伍无法及时更新知识体系、创新教学方法等原因导致教学效果不佳、学生对课程设计内容理解不够透彻等问题也时有发生。

四、高校“水下隧道”教学设计的优化措施

理论知识教学和实践应用是“水下隧道”教学的两个重要环节。目前国内高校所使用的教材主要侧重于理论研究，对水下隧道施工技术和设计方法的具体应用涉及较少。因此，本节从课程、学生、教师、学校四方面入手，提出教学设计的优化措施。

（一）基于课程的角度

1.针对课程设计，应采取“课堂讲授+问题引导”的教学模式，在课堂上，教师首先将教学内容进行系统梳理，在此基础上引入实际工程案例，引导学生将所学知识应用到实际工程中；然后组织学生针对工程案例进行讨论，并提出问题；最后教师对学生的讨论进行总结。

2.针对实践教学环节，采取“课堂讲授+现场实践”的教学模式。课堂讲授主要是以PPT为主进行理论讲解，结合案例进行分析讲解。在课堂讲授结束后，组织学生到现场进行实地考察，通过讲解和实地考察的结合，将所学知识应用到实际工程中；最后针对工程实例提出问题并由学生回答［2］。

3.针对教学模式的优化措施包括：一是加强对教师队伍的建设，通过提升教师的教学能力和科研能力来提高教学质量；二是加强实践教学环节建设，如利用校内校外资源建设实训基地、建立创新实验项目等；三是加强对学生课外学习的引导，通过加强对学生课外学习的引导和管理来提高学生自主学习能力和综合素质；四是加强教学评估体系建设，建立科学、系统的教学评价体系，促进教学质量的不断提高。

（二）基于学生的角度

1.激发学生学习兴趣，提高学生学习积极性。通过对学生的问卷调查结果分析，学生对“水下隧道”课程案例设计表现出较高的学习兴趣和积极性。学生认为教师能够在课程案例设计中激发他们的学习兴趣，帮助其拓展思维、锻炼实际工程能力。

2.提升学生综合素质。通过对学生问卷调查结果分析，发现学生具有较好的综合素质和实践能力。如学生在进行课程案例设计过程中能够主动查阅工程资料、文献资料，并且能够与他人进行交流，提出自己的想法和解决方案；如在进行课程案例设计过程中，很多学生能够根据自己对工程实例的理解提出一些问题并进行解决，这也体现出了学生较好的综合素质。

3.课程案例设计内容与实际工程相结合。根据教学目标要求和学生反馈情况分析，在课程案例设计中所涉及的知识是很好的实践案例。在具体实践中，可以将水下隧道工程作为案例进行研究分析，首先提出问题并，然后针对提出的问题进行讨论并提出解决方案，最后对学生讨论过程进行总结。通过这样一个完整的过程可以让学生对所学知识有充分的掌握和理解［3］。

（三）基于教师的角度

1.提高教师的教学能力和科研能力。高校教师应该通过参加教育培训、外出交流和自主学习来提升自身的教学能力和科研能力。具体措施包括：加强对教师的培养，对年轻教师实行导师制，帮助其尽快成长；鼓励青年教师提高学历层次，争取更多的学术交流机会；鼓励青年教师参与科研项目和工程项目，从而积累丰富的实践经验，同时促进青年教师在教学方法和手段上的创新。

2.增加实践教学课时。随着我国社会经济发展水平的不断提高，社会对工程技术人才的需求不断增加。目前，我国高校中大部分学生都是“00后”，他们思维活跃、好奇心强、有较强的自我意识，且有较好的自主学习能力。因此在实践教学过程中，要尽可能地增加实践教学课时，让学生参与到实际工程中去，增加其对所学知识的应用能力和实际操作能力。

（四）基于学校的角度

1.建设校内实训基地。学校可以在校内建设实训基地，让学生在校内进行专业实习和毕业设计，学校为学生提供场地、设备、师资等方面的支持。同时将学生带到实际工程中进行实地考察，使其更直观地了解工程实际情况。

2.加强专业实验室建设。学校为学生提供一定数量的实验设备和场地，如实验室、学生机房等；同时鼓励学生参加创新创业实践活动，提高学生的实践能力和创新能力。

3.加强创新教育与专业教育的融合。学校利用学科优势和专业优势来促进创新教育与专业教育的融合；同时开设创新创业类课程，增加实践环节。

4.加强宣传力度。学校可以通过多种渠道提高社会对“水下隧道”课程设计的认识度，并通过宣传活动让更多人了解水下隧道［4］。

结语

本文基于“水下隧道”课程的特点，对“水下隧道”的教学模式和课程设计进行了优化研究，通过不断地实践和总结经验，对教学模式和课程案例设计进行改进，有效提高学生的学习积极性和学习效果。