［摘要］當前，我國隧道工程領域的技術得到了迅速發展，這給高校隧道工程課程教學帶來了極大的挑戰。該課程教學不僅要讓學生打好理論基礎，同時對于學生的應用實踐能力也有更高要求。所以，隧道工程課程教學改革要以培養學生實踐能力為方向，探索新的教學理念與教學模式，這對于培養應用型工程人才具有重要意義。

［關鍵詞］應用型；人才培養；隧道工程；教學改革

在世界范圍內，新一輪的產業變革與科技革命快速發展，具有新模式、新產業、新技術特點的新經濟得到蓬勃發展，因此培養大量優秀的應用型、新型工程技術人才勢在必行隧道工程課程作為一門工程類課程，旨在培養創新、實踐能力強的優秀人才，為國家基礎設施建設輸送大量人才。尤其是在“一帶一路”倡議下，我國大量參與或投資了許多“一帶一路”沿線國家的基礎設施建設。由于國外地質條件、地理環境、法律法規等方面與國內的差異，使得參與設計施工的人員需要更強的靈活應對的能力以及更好的創新性思維，以解決在具體設計施工中的各種問題。所以，高校隧道工程課程教學要以培養應用型人才為目標，對現有的教學內容、教學方法、教學模式等進行改革，以期滿足社會對工程人才的需求。

一、隧道工程課程的特點與改革的必要性

（一）隧道工程課程的特點。隧道工程課程涉及結構力學、巖石力學、工程地質、高等數學、混凝土結構等多學科知識，其內容廣泛，具有很強的學科交叉性，同時注重理論與實踐的高度結合。在隧道工程教學中，教師會對隧道工程的勘察、設計、施工、運營等方面的知識進行系統講授。所以該課程涉及的內容較為廣泛龐雜，結構體系較為松散。不僅如此，該課程內容涉及大量復雜難懂的公式，僅靠理論學習遠遠不夠，需要理論與應用密切集合。其中，理論學習的內容主要包括隧道勘察、圍巖分級、圍巖壓力、襯砌結構等，其中在設計襯砌結構時需要運用力法方程計算公式，過程比較復雜難懂。在學習理論知識的同時，還要加強實踐教學。比如，在學習隧道實用技術時，會涉及礦山法、盾構法、TBM法等，這些施工方法的學習如果僅依靠課上的理論教學，而不組織學生進工地參觀實習，則很難讓學生真正理解并掌握。

（二）隧道工程課程改革的必要性。基于隧道工程課程的特點，以及當前高校隧道工程課程的教學現狀，可以發現隧道工程課程教學存在諸多問題，亟須進行教學改革。其中主要問題集中在以下四個方面。第一，隧道工程課程現使用的教材主線不明，存在結構體系混亂的問題。目前，該課程存在幾十種不同的教材，每種教材各有側重點。現有的教材種類較為繁雜，教學內容錯綜復雜，往往導致教學缺乏主線，結構體系混亂，不易于學生抓住重點。第二，當前隧道工程課程教學模式較為單一，板書與多媒體相結合是主要的授課模式，加之教師的知識灌輸，使得學生始終處于被動接受知識的地位。長此以往，學生的獨立思考能力、主觀能動性會逐漸喪失，難以取得良好的學習效果。第三，隧道工程課程教學存在理論與實踐嚴重脫節的問題，對學生理解并掌握所學知識造成了一定影響。隧道工程具有很強的應用性與實踐性，對于很多的施工工藝與技術，學生只有親臨施工現場才能真正了解。但在實際教學中，由于缺乏實習場地，學生只能憑借想象去理解隧道工程中涉及的工藝與方法。第四，隧道工程課程的學時難以滿足教學需求。教學內容多與教學學時少是高校教育中普遍存在的一個矛盾，尤其是對于內容繁雜且難懂的隧道工程課程來說，在有限的課時內很難把所有的知識點講透徹，學生對知識的掌握、應用也就很難得到保障。

二、基于應用型人才培養的隧道工程課程教學改革思考

摘要:

隧道工程課程內容覆蓋面廣、零散，傳統教學模式難以達到理想效果，迫切需要創新教學模式。結合該課程特點，可采用模塊化教學方法進行教學。根據涉及科學、工程問題的不同，將該課程內容劃分為基本概念模塊和地質、力學及支護結構模塊、傳統施工方法模塊、非傳統施工方法模塊、管理與維護模塊等。此外，還提出按照工程項目建設階段來劃分課程模塊，進一步豐富了隧道工程課程模塊化教學方法。實踐表明，該教學模式有助于學生深入理解課程內容，幫助學生建立專業知識體系。

關鍵詞:

隧道工程;模塊化教學;學習遷移理論;教學研究

近年來，隨著高速公路、鐵路建設及城市地下空間開發的蓬勃發展，出現了越來越多的隧道工程，交通、市政建設領域對隧道工程專業技術人才的需求量不斷增大。培養創新能力、應用能力及解決能力實際問題較強的應用型專業人才是地方本科院校的主要辦學目標之一［1－2］。筆者在隧道工程教學過程中發現，該課程內容覆蓋面廣，且較為零散，采用按教材章節順序進行授課的傳統教學模式難以達到良好效果，亟需探索新的教學模式。起源于德國的“模塊化教學”［3］方法，可以較好解決上述問題。該方法是基于學習遷移理論基本原理，把課程內容分解成若干個部分，再將具有相同或相近主題的內容進行整合，形成具有內在聯系的單元模塊并進行教學［4－6］，可以提高學生學習的靈活度，激發學生學習的積極性和主動性，進而提高教學質量。文章以武漢工程大學土木工程專業、道路橋梁與渡河工程專業為例，探索模塊化教學方法在隧道工程課程中的應用。

一、隧道工程課程特點及教學現狀

(一)內容覆蓋面廣

摘要：

隧道工程是交通土建學科隧道與地下工程方向的核心專業課程，其理論性、實踐性及應用性強，涵蓋的知識面廣而深，且更新較快，給教學帶來一定的難度。為了滿足新時期創新型工程技術人才培養的迫切需要，結合筆者近年來在教學一線所積累的經驗及深切體會，從課程教學特點及存在問題出發，對教學模式、教學方法等方面對隧道工程課程的教學改革問題進行探討，以期進一步提高教學質量與效果。

關鍵詞：

隧道工程；教學改革；教學模式；教學方法

一、引言

我國是一個多山的國家，尤其是西部地區，山地面積更是占到了國土面積的一半以上。近年來，隨著國家西部大開發戰略的實施以及拉動內需的需要，在西部山區修建了大量的高速公路、鐵路以及水電工程，相應的隧道工程數量也日益增多。隧道工程的大發展，遇到的巖土及地下工程災害問題也越來越多。對各種復雜工程災害問題的處置，需要工程技術人員具有一定的理論基礎、實踐經驗和從事科研的能力，這同時也對目前高等院校隧道工程專業的教學培養模式提出更為嚴格的要求。作為交通工程與土木工程專業必須具備的重要專業基礎課，《隧道工程》是一門實踐性、綜合性和針對性很強的課程。該課程的教學目的和教學任務就是使學生掌握隧道工程的基本概念、基本構造、設計理念、施工方法以及行業規范等，初步具備從事隧道工程設計、施工和監管的行業從業能力。如果繼續沿用傳統的單純課程教學，對發展技能、培養能力等方面的作用有限，不能完全適應新形勢下學生全面發展的需要。有鑒于此，部分學者從教學模式[1，2]、教學方法[3-6]和教學手段[7-9]等方面對隧道工程的教學改革進行了研究，力圖在提高隧道工程的課堂教學質量的同時，培養學生的專業素質以及工程實踐和創新能力。這些研究大大促進隧道工程教學的改革，但是從實際教學效果來看，還有繼續提升的空間。本文結合《隧道工程》實踐性強的特點，繼續探索更為適用的教學模式和教學方法。

二、隧道工程教學特點

摘要：

現階段的隧道結構計算都采用電算，無論是設計、施工及研究都需要掌握隧道結構電算相關知識，但是《隧道結構電算》課程在一些學校沒有開設或課時較少。該門課程教學明顯不夠成熟，且具有理論性強、實踐性要求高等特點，本文通過分析隧道工程專業本科生的就業現狀，對教學的目的、內容及教學方式展開了探討，可為《隧道結構電算》課程的教學提供一定的參考。

關鍵詞：

隧道工程；隧道電算；有限元

結構受力計算如果采用手算需要大量的人力、物力和時間，并且精度可能達不到要求，而電算可以解決這些問題。隨著計算機硬件和軟件技術的發展，結構計算已經基本采用電算。隧道結構電算在上世紀80年代起步并獲得了一定的發展，比如：1981年4月21~27日在成都舉行了第一次隧道專業電算交流會[1]；1984年3月18~22日在北京召開了專業標準化工作會議[2]；1987年3月20~24日在成都召開了鐵道部基建系統隧道專業第三次電算歸口會議[3]等。這些會議的召開對隧道電算的發展起到了巨大的推動作用，由此也可以看出隧道電算受到隧道工程專業人員的高度重視。目前，并非所有具有隧道工程專業的學校都開設了《隧道結構電算》課程，但是它是隧道工程專業必須學習的重要專業課程，因而《隧道結構電算》教學值得探討。該課程具有自身的特點，其最大的特點是考慮圍巖與隧道結構的相互作用或先計算出荷載直接作用于隧道支護結構上，實現理論與實踐的高度統一，使學生能夠運用有限元軟件完成簡單的、常見隧道結構受力計算。

1《隧道結構電算》教學的目的

課程的教學目的與學生畢業后所從事的工作密切相關，全國范圍內土木工程專業本科生就業去向主要有施工和讀研兩大類，隧道工程專業畢業生也不例外。從目前的施工技術水平來講，施工單位應對一般隧道工程項目的技術相當成熟，但是遇到特殊地質狀況時需要工程變更。由于地勘資料不可能完整反映整個隧道開挖及影響范圍內的地質情況，所以在隧道施工過程中變更常常存在。隧道結構計算書是設計圖變更及施工工藝變更的重要支撐材料。對于立志進一步深造的同學更應該學好電算計算理論和軟件應用，因為這是目前主流及常用的研究手段之一。總之，《隧道結構電算》對隧道工程專業的學生都非常重要。由上述分析可知，《隧道結構電算》教學應使學生了解隧道結構計算的當前狀況和技術水平，理解一般隧道結構計算的基本理論、計算方法和手段，掌握一種計算方法和一種計算軟件，能夠獨立使用電算軟件完成二維隧道結構模型計算（包括荷載——結構法和地層——結構法），為畢業后從事隧道工程相關工作或研究奠定基礎。

［摘要］針對目前我國高等工程教育中全面推進新工科建設與發展的新形勢，通過分析傳統課堂教學理念與新工科背景下教學理念的差異，結合土木工程隧道工程課程的教學實踐，提出基于互動式教學，實時更新教學內容并在此基礎上融合現代化教學手段的教學模式。文章探索了基于新工科教學理念的高等工程教育課堂教學方法，為新工科背景下創新型人才和復合型人才的培養提供了一些思路。

［關鍵詞］新工科；互動式教學；教學模式；教學理念；隧道工程課程

隨著世界范圍內新一輪科技革命和產業變革的加速以及我國“一帶一路”“制造強國”等重大戰略的實施，以新技術、新產業、新模式為特點的新經濟蓬勃發展，勢必要求我國的高等教育培養大批新型工程科技人才，為新形勢下國民經濟的持續發展提供動力。鑒于這一現狀，教育部于2017年2月和4月分別在復旦大學和天津大學召開了高等教育發展戰略研討會，確立了新工科背景下高等工程教育的發展共識和建設行動路線。在此基礎上，教育部高等教育司下發了《關于開展新工科研究與實踐的通知》，全面推進新工科的建設與發展。新工科建設是一種新的工程教育發展模式，其核心內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才[1-4]。從新工科的核心理念可以看出，新工科是在培養具備實踐創新能力的新型工程科技人才的基礎上，根據未來新技術和新產業的發展，推動不同學科的交叉融合，以新理念、新結構、新模式對高等工程教育進行新一輪改革。土木工程專業隸屬于工程類學科，對學生的實踐能力和創新能力有較高的要求，尤其是在目前我國“一帶一路”國家級合作倡議大規模實施的背景下，大量由我國投資或者參與的基礎設施在“一帶一路”沿途國家建設。國外的地理環境、地質條件和法律法規與我國有很大不同，導致按我國現行規范設計和施工不一定完全符合當地的建設要求，需要參與的施工設計人員具備更好的創新思維和靈活應變能力來解決項目建設過程中遇到的各種問題。因此，有必要在土工工程人才培養過程中通過對現有專業課程教學方法進行改革，尋求新的教學模式，滿足新工科形勢下土木工程技術人才培養的需求。本文擬從新工科的視角，結合土木工程隧道工程課程的教學實踐，通過分析傳統課堂教學體系和教學方法存在的不足，對新工科背景下的課堂教學模式改革進行探索。

一、傳統工科的課程教學存在的主要問題

（一）新工科的教學理念沒有完全融入傳統工科的課堂教學體系中

傳統的工科課堂教學還是以灌輸式教學方法為主，教師按照教學大綱制定的教學內容，將課本上的知識點傳授給學生，學生被當成“知識容器”，被動地接受一個個知識點，課堂成為知識搬運的場所，教學過程中忽視了對知識的探索，壓抑了學生的創新熱情，從而導致學生學習興趣下降，影響教學效果。而新工科背景下的高等工程教育，提倡以學生為中心，注重個性化學習，提高學生的適應變化能力與工程創新能力。傳統教學主要采用“以教師為中心”的“傳道、授業、解惑”方式，與新工科所要求的“以學生為中心”的“悟道、生惑、解疑”方式有很大的差別。

（二）傳統工科的教學內容體系與新工科背景下的社會需求脫節

摘要：案例庫建設對于教學以及職工培訓具有重要的作用。分析了隧道工程案例庫案例遴選的原則：應遵循案例的真實性、典型性、啟發性，并且服務教學目的。確定了案例分類方法，提出了案例收集的途徑。明確了隧道工程工程案例庫的功能及構成，闡述了基于B/S網絡的案例庫開發路徑，應用Delphi軟件，采用access數據庫，開發了隧道工程案例庫系統，實現了案例錄入、案例查詢、圖片瀏覽、視頻播放等功能。

關鍵詞：地下工程；案例庫；數據庫開發

隧道工程工程是一門實踐與應用性很強的課程，受場地、資金和工程條件等因素制約，現在的教學模式仍主要以書本知識傳授為主，缺乏與工程實踐的有機結合。學習隧道工程的最終目的是為工程服務，而對于與工程應用緊密結合的章節，如隧道工程支護原則與支護技術等內容，學生在課堂上只能靠想象，與工程實踐脫節，這不符合《隧道工程》理論與實踐兼備的課程特點，難以激發學生學習的積極性和主動性，更不用提培養學生的創造性。因此，迫切需要建設科學合理的工程案例庫，在課堂教學中引入工程案例教學模塊，通過典型的工程案例講解和討論，提高學生的興趣，激發其自主學習的熱情。目前案例庫的研究在商務英語、化學、禁毒學、工程索賠等課程開展了初步的研究，但是從文獻內容看，還沒形成具體的數據庫系統，只是一個大體的思路。本文主要以承擔教學的《隧道工程》課程為依托，探討隧道工程案例庫中案例選取的選擇及建設開發思路。

一、隧道工程案例遴選原則、分類與收集方法

（一）隧道工程案例遴選的原則

（1）入庫案例及依托工程的真實性。這是隧道工程案例庫遴選案例的首要條件。真實性保證了每個工程案例確有其事，要對案例進行實事求是的描述。（2）入庫案例必須服務教學目的。隧道工程案例庫遴選的案例是為了適應特定的教學而選編，因此每個工程案例都應具有相應的教學目的，反映相應的教學內容。（3）入庫案例具有典型性和啟發性。典型性就是保證每一個工程入庫遴選的案例價值。典型工程案例，要選擇知名度比較高的地下工程，或者在勘察、設計、施工和科研上有特色的工程，在業界有口碑且比較知曉的工程。特別是在科研上有特色的要更加注重收集，這個有利于啟發培養學生的創新思維和精神，從工程中發現工程問題。

（二）隧道工程案例分類

一、采礦專業就業現狀

安徽理工大學能源與安全學院采礦專業是培養具備固體（煤、金屬及非金屬）礦床開采與開發利用的基本理論，具有采礦工程師的基本能力，能從事礦區開發規劃、礦山工程設計與施工、生產技術管理、安全監察及科學研究的復合型工程技術人才[1]。自2013年以來煤炭行業效益出現了斷崖式下滑，到煤礦企業工作的畢業生也大幅減少，根據2014年與2015年的畢業生派遣信息可以看出畢業生總人數上基本無變化，2014年與2015年采礦畢業生就業情況發生了較大變化，如圖1所示。繼續從事采礦業的學生由151人降低到62人，降低了19%，而非礦山行業，如房地產、橋梁、地鐵等建筑業和交通行業的就業人數呈現不同程度的上升。例如：建筑業的就業人數在非礦山行業中增長最多，由11人增長到40人；而增長人數最少是科學研究與公共管理和社會保障，均增長1人；人數不變的為金融業1人。到地鐵、隧道等交通建設單位就業的人數呈逐年增加趨勢，近3年更是達到并超過了60%，學生的學習興趣也發生了一些變化，很多學生在大三階段開始自學地下工程相關課程，這都給我采礦專業教學提出了新的挑戰。

二、課程體系重新梳理

安徽理工大學能源與安全學院采礦工程專業順應這樣一個形勢，對專業培養方案也做了相應的修改，以滿足專業發展與社會需求，在2018年修訂的采礦工程專業培養方案單列出一個地下工程方向，以增加學生的學習興趣。因此，采礦專業的地下工程施工課程要首先進行改革，改革后地下工程施工與傳統以井巷工程為主要教學內容課程的主要區別在于基本力學原理發生了擴展，原來主要是深部巖層施工，現在增加了淺埋土層施工，其基本力學原理、開挖方法，支護方式都有明顯差異。比如CRD工法，它是軟弱破碎圍巖隧道暗挖法的一種，主要應用于淺埋且對地表沉降控制嚴格的大跨度隧道施工中。通過在大二、大三開設專業基礎課彈性力學、礦山巖石力學、結構力學、土力學，大三開設鑿巖爆破工程、隧道工程，大四開設地下工程物探、工程建設法律法規、工程項目管理，形成一個完整課程體系，這些課程與地下工程施工形成一個有機的整體，大部分課程為該課程的學習提供了基礎和準備。

三、課程內容改革

本課程的目的是使學生學習和掌握地下工程設計與施工技術，包括交通水電隧道工程，礦山井巷工程，城市地鐵隧道工程，停車場、商場等城市地下市政工程，防空工程，大型洞庫倉儲工程等。考慮到地下工程也包括淺埋，特別是土層介質，課程內容上增加地下工程勘察，根據工程特點與工程介質不同，教學內容要涵蓋地下工程相關的主要內容，在原來以煤礦井巷工程為主的教學內容基礎上，增加基坑施工、淺埋暗挖施工、盾構法施工、沉管法施工等，由于該課程范圍廣、內容多，學時也要進行大幅增加，調整到64個學時較為合適。

四、實踐環節改革

摘要：案例庫建設對于教學以及職工培訓具有重要的作用。分析了隧道工程案例庫案例遴選的原則：應遵循案例的真實性、典型性、啟發性，并且服務教學目的。確定了案例分類方法，提出了案例收集的途徑。明確了隧道工程工程案例庫的功能及構成，闡述了基于B/S網絡的案例庫開發路徑，應用Delphi軟件，采用access數據庫，開發了隧道工程案例庫系統，實現了案例錄入、案例查詢、圖片瀏覽、視頻播放等功能。

關鍵詞：地下工程；案例庫；數據庫開發

隧道工程工程是一門實踐與應用性很強的課程，受場地、資金和工程條件等因素制約，現在的教學模式仍主要以書本知識傳授為主，缺乏與工程實踐的有機結合。學習隧道工程的最終目的是為工程服務，而對于與工程應用緊密結合的章節，如隧道工程支護原則與支護技術等內容，學生在課堂上只能靠想象，與工程實踐脫節，這不符合《隧道工程》理論與實踐兼備的課程特點，難以激發學生學習的積極性和主動性，更不用提培養學生的創造性。因此，迫切需要建設科學合理的工程案例庫，在課堂教學中引入工程案例教學模塊，通過典型的工程案例講解和討論，提高學生的興趣，激發其自主學習的熱情。目前案例庫的研究在商務英語、化學、禁毒學、工程索賠等課程開展了初步的研究，但是從文獻內容看，還沒形成具體的數據庫系統，只是一個大體的思路。本文主要以承擔教學的《隧道工程》課程為依托，探討隧道工程案例庫中案例選取的選擇及建設開發思路。

一、隧道工程案例遴選原則、分類與收集方法

（一）隧道工程案例遴選的原則

（1）入庫案例及依托工程的真實性。這是隧道工程案例庫遴選案例的首要條件。真實性保證了每個工程案例確有其事，要對案例進行實事求是的描述。（2）入庫案例必須服務教學目的。隧道工程案例庫遴選的案例是為了適應特定的教學而選編，因此每個工程案例都應具有相應的教學目的，反映相應的教學內容。（3）入庫案例具有典型性和啟發性。典型性就是保證每一個工程入庫遴選的案例價值。典型工程案例，要選擇知名度比較高的地下工程，或者在勘察、設計、施工和科研上有特色的工程，在業界有口碑且比較知曉的工程。特別是在科研上有特色的要更加注重收集，這個有利于啟發培養學生的創新思維和精神，從工程中發現工程問題。

（二）隧道工程案例分類