劉禮標(biāo)

摘 要：隧道工程是隧道及巖土工程方向?qū)I(yè)最重要的專業(yè)課程之一，為保證隧道工程課程的教學(xué)建設(shè)及人才培養(yǎng)能適應(yīng)新形勢，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式以提高教學(xué)質(zhì)量和增強學(xué)生學(xué)習(xí)效果是非常必要的。教學(xué)過程中分別就如何提高學(xué)生興趣、學(xué)生獨立思考能力和解決實際工程問題的能力等方面進行改革，采用的具體措施包括：認(rèn)知實習(xí)、工程實踐活動、分組討論、專題講座和獨立課程設(shè)計等手段。通過隧道工程的教學(xué)改革，最終旨在培養(yǎng)一批具備一定科研能力和實驗實踐技能的隧道工程建設(shè)方面的高級工程技術(shù)人才。

關(guān)鍵詞：隧道工程 教學(xué)改革 專題講座

1.前言

隨著我國交通建設(shè)的大力發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，鐵路、公路、城市地鐵及城市建設(shè)等領(lǐng)域產(chǎn)生了大量的隧洞與地下工程，因此隧洞與地下工程的穩(wěn)定分析得到了完善和發(fā)展，同時也帶來了大量的問題及經(jīng)驗教訓(xùn)。急要解決隧道工程中遇到的問題，需要一批具有理論扎實、實踐結(jié)合和一定科研能力的隧道工程專業(yè)技術(shù)人才，這對目前高等院校隧道工程專業(yè)教學(xué)提出更嚴(yán)格要求，因此為保證隧道工程課程的教學(xué)建設(shè)及人才培養(yǎng)能適應(yīng)新形勢，突出工程背景，教學(xué)模式亟待改革。

該課程需要先修課程巖石力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)等基礎(chǔ)課程后才能開課，因此課程一般在第七學(xué)期開設(shè)，而此時學(xué)生面臨雙選會和考研復(fù)習(xí)等事情，往往出勤率較低和聽課積極性不高，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果較差，因此改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式以提高教學(xué)質(zhì)量和增強學(xué)生學(xué)習(xí)效果是非常必要的。

2.教學(xué)方法新思路

2.1投石問路——吸引學(xué)生興趣

該課程由于在大四開設(shè)，學(xué)生面臨的工作和考研等壓力，如何積極主動調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。以往專業(yè)課學(xué)習(xí)前，學(xué)生對課程的主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用前景不夠了解，容易導(dǎo)致學(xué)習(xí)上的盲目性，因此第一次上課就展示隧道的效果圖，給予學(xué)生啟發(fā)，提出如何能穩(wěn)定的在山體中修建隧道，如何與周圍景觀協(xié)調(diào)等。

2.2啟發(fā)學(xué)生思考能力

首先，應(yīng)該選取一本內(nèi)容全面、充實，符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的教材；其次，在教授過程中一定要讓學(xué)生了解隧道設(shè)計、施工等方法的真正原因，進行原因分析，不能讓學(xué)生只是為了考試而學(xué)習(xí)；最后，在課堂教學(xué)過程中經(jīng)常提出問題，培養(yǎng)學(xué)生的積極性和啟發(fā)學(xué)生的思維，如：

深埋隧道圍巖豎向壓力計算公式：

q = 0.45×2s-1×γω 式（2.1）

式中：S—圍巖級別，如屬II級，則S=2；

γ—圍巖容重， （kN/m3）；

ω=1+ i（B-5） — 寬度影響系數(shù)；

B — 隧道寬度，（m）；

i —以B=5m為基準(zhǔn)，B每增減1m時的圍巖壓力增減率。當(dāng)B<5m，取i=0.2；當(dāng)B > 5m，取i=0.1。

由式（2.1）可知，隧道圍巖越好，圍巖豎向壓力越小。然而一般情況，圍巖越好，密度越大，而式（2.1）表示圍巖壓力和密度成正比，分析其原因？

通過一系列提問，啟發(fā)學(xué)生的思考能力和查閱文獻能力，吸引學(xué)生的興趣，達(dá)到教學(xué)的效果。

2.3 加強實驗、實踐性教學(xué)

在隧道工程專業(yè)學(xué)生新生入學(xué)第一年期間，組織學(xué)生進行實地工程的認(rèn)識實習(xí)，讓學(xué)生對隧道工程有個整體了解。在教學(xué)過程中，聯(lián)絡(luò)相關(guān)施工單位組織學(xué)生參觀施工現(xiàn)場和認(rèn)識實習(xí)，并獨立提交較高水平的認(rèn)識報告，是目前隧道工程教學(xué)與實踐緊密結(jié)合的主要途徑。由于隧道施工方法較多，如全斷面法、臺階法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和中隔壁法等，為了讓學(xué)生了解各種方法的優(yōu)點的及其開挖步驟，制作不同施工方法的模型圖。

2.4 引入數(shù)值計算可視化教學(xué)

影響隧道工程的穩(wěn)定性因素較多，也是確保隧道在施工和運營過程中安全的主要因素。要讓學(xué)生充分理解不同施工方法、埋深、圍巖級別下隧道穩(wěn)定性，僅靠教師口頭講授和課本知識難以讓學(xué)生掌握到隧道破壞機理。因此，采用數(shù)值計算方法能夠很好的演示隧道破壞的過程，可以讓學(xué)生更加清晰的了解隧道動態(tài)破壞過程。教學(xué)過程中，結(jié)合數(shù)值模擬方法，不僅簡單易懂、適用性強、經(jīng)濟性、可操作性和可重復(fù)性，而且能彌補實驗的不足和觀察到更多的信息。

2.5 定期開展專題討論及專題講座

在教學(xué)過程中，要積極培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和解決實際工程問題的能力，可以依據(jù)目前研究的熱點和難點開展一些專題分組討論和專題講座，如隧道抗震設(shè)計、防排水技術(shù)、災(zāi)害事故等專題。同時聘請施工一線人員、專家或高校教授等為學(xué)生講解國內(nèi)外最新研究成果、實際中常遇到的問題及其處理措施等，以拓展學(xué)生視野、增長知識、開闊思路、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣等。通過分組開展專題討論，培養(yǎng)學(xué)生主動思考和初步科研能力，鼓勵學(xué)生通過查閱文獻、咨詢老師、閱讀相關(guān)知識及最新研究成果，充分發(fā)揮學(xué)生在課堂中的主動能力及課后自學(xué)能力。

2.6 靈活的考核制度

為考查學(xué)生對隧道工程所學(xué)知識的掌握程度，課程教學(xué)過程中和結(jié)束后需以一定方式對每位學(xué)生考核。由于隧道工程課程隸屬工程科學(xué)且極富應(yīng)用實踐性的特點，考核不應(yīng)簡單以期末試卷為單一評判形式。結(jié)合實際教學(xué)體會與經(jīng)驗，作者認(rèn)為綜合考核應(yīng)由3部分組成：（1）課堂表現(xiàn)和平時作業(yè)（占30%）。主要考查學(xué)生出勤率、聽課表現(xiàn)（提問與回答問題），及課后作業(yè)完成情況；（2）期末理論考試（占40%）。傳統(tǒng)的期末筆試形式仍占考核的主體，建議在試題的設(shè)計上，既考查學(xué)生對隧道基本原理與知識點的掌握，又考查其對工程實際問題的分析、解決能力；（3） 綜合技能考核（ 占30% ）。主要目的是對學(xué)生創(chuàng)新能力、思考能力、學(xué)習(xí)技能和動手能力等方面的考查，如要求學(xué)生查閱最新研究成果；學(xué)習(xí)相應(yīng)行業(yè)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；具體設(shè)計圖紙的分析、計算及報告編寫；論文寫作及實習(xí)心得等。

2.7 課程設(shè)計的獨立性

隧道工程屬于工程科學(xué)，具有較強的實踐性、理論要求高等特點，要使學(xué)生對隧道有整體了解和處理實際問題的能力，課程設(shè)計是最有效、可行的途徑。目前課程設(shè)計往往是采用小組討論或多人一題、一班一題的形式，不乏大致很多學(xué)生相互抄襲的現(xiàn)象，因此推行課程設(shè)計改革，實行1人1題，題目覆蓋了設(shè)計、研究、實驗等；設(shè)計內(nèi)容緊密結(jié)合實際工程，采用結(jié)構(gòu)分析與計算，實行手工與計算機輔助相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生理論知識和動手能力；實行課程設(shè)計題目和教師資格審查制度、中期質(zhì)量檢查制度，解決了多人1題、內(nèi)容雷同互相抄襲等問題，加強了課程設(shè)計過程管理問題，完善了課程設(shè)計質(zhì)量保障體系，使學(xué)生的綜合能力大大提高.

3.結(jié)論

為了適應(yīng)我國交通建設(shè)的大力發(fā)展，急需培養(yǎng)一批具備一定科研能力和實驗實踐技能的隧道工程專業(yè)高級工程技術(shù)人才，結(jié)合工程實際、現(xiàn)行規(guī)范、數(shù)值模擬、專題講座和課程設(shè)計等方法，對隧道工程課程教學(xué)方法進行改革，主要包括：緊靠國家現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范，以培養(yǎng)適應(yīng)國家行業(yè)發(fā)展需要的人才；充分采用實際工程和實驗數(shù)據(jù)及成果，以培養(yǎng)具有一定科研能力和解決實際問題的人才；采用數(shù)值模擬、專題講座形式，啟發(fā)學(xué)生的思考能力和認(rèn)知國內(nèi)外最新研究成果，以培養(yǎng)與時俱進的人才。通過隧道工程課程的教學(xué)改革，培養(yǎng)出適應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求、科研能力和工程應(yīng)用能力等多方面發(fā)展的卓越工程師。

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基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（51027004）；國家自然科學(xué)基金資助項目（50878218）；長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃資助項目（IRT1045）