孫明磊　朱正國

摘要:對于隧道工程這門實(shí)踐性非常強(qiáng)的工科專業(yè)課程來講,“書本教育≠理論教育”,更不等同于實(shí)踐教育,僅依靠單一的課堂教學(xué)、單一的教學(xué)手段和方法不能培養(yǎng)出合格的工程型創(chuàng)新人才。為了改變過去課程教學(xué)內(nèi)容落后于實(shí)際工程、教學(xué)手段相對單一的特點(diǎn),筆者嘗試在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段方面進(jìn)行改革,以此來適應(yīng)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代特點(diǎn)以及本課程的專業(yè)特點(diǎn),培養(yǎng)出更多、更全面的工程科學(xué)技術(shù)人員。

關(guān)鍵詞:隧道工程;教學(xué)改革;教學(xué)方法;教學(xué)手段

隧道工程作為土木工程、交通工程類的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課程,涉及的教學(xué)內(nèi)容較多,要求學(xué)生在學(xué)習(xí)材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)等力學(xué)系列、工程基礎(chǔ)系列課程的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步掌握埋置于地層中的結(jié)構(gòu)物的荷載特征、受力特點(diǎn)、計(jì)算原理和方法以及施工方法和工藝,為有關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)、進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工以及科學(xué)研究打好基礎(chǔ),培養(yǎng)綜合分析與解決問題的能力。而過去這類專業(yè)課程的學(xué)習(xí)往往普遍存在“重論文、輕設(shè)計(jì)、重成績、缺實(shí)踐”的問題。為徹底改變這種狀況,真正培養(yǎng)出工程技術(shù)型人才,我們必須要在教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法、手段方面進(jìn)行改革,以此來促進(jìn)課程教學(xué)的規(guī)范化、系統(tǒng)化建設(shè),提高教學(xué)質(zhì)量和師資水平。

一、教學(xué)內(nèi)容的改革

教學(xué)內(nèi)容的改革是隧道工程課程改革的主要方向。教材更新作為教學(xué)內(nèi)容改革的主要體現(xiàn)就成為重中之重,它反映了教學(xué)改革的深度和力度。此外還有課程中實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革。只有經(jīng)過實(shí)踐,學(xué)生對理論課程的學(xué)習(xí)才能有更深刻的認(rèn)識,才能進(jìn)一步地理解和掌握。

1.注重教材建設(shè)

石家莊鐵道學(xué)院隧道工程課程授課已有50多年的歷史,其間,所用教材歷經(jīng)多次修訂,其中1985年版和1996年版均被列為鐵道部高等院校統(tǒng)編教材,2005年版更是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材,其修改版也于2007年5月正式出版。

在教材建設(shè)中,我們注重理論與實(shí)踐并重,經(jīng)典理論、方法與現(xiàn)代新技術(shù)、新方法相結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生掌握理論知識,注重解決實(shí)際工程技術(shù)問題能力的培養(yǎng),力求做到教材內(nèi)容豐富、信息量大、知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

另外,在新版教材中,除繼續(xù)保持原書特色外,我們還將章節(jié)內(nèi)容適當(dāng)調(diào)整,使學(xué)生能了解國內(nèi)外隧道工程技術(shù)的新進(jìn)展和國內(nèi)隧道工程的新成果,并按照當(dāng)前隧道建設(shè)事業(yè)的新發(fā)展,增加了高速鐵路、高速公路隧道構(gòu)造,不良地質(zhì)隧道施工,隧道運(yùn)營養(yǎng)護(hù),以及一些新技術(shù)、新方法和新工藝等相關(guān)內(nèi)容。書中理論與實(shí)踐并重,并結(jié)合大量工程實(shí)例介紹了各種理論和知識的實(shí)際應(yīng)用。

2.運(yùn)用獨(dú)特的“3+1+1”教學(xué)組織形式激活學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

為了適應(yīng)新世紀(jì)社會發(fā)展的需要,培養(yǎng)高素質(zhì)寬口徑工程技術(shù)人才,石家莊鐵道學(xué)院于1995年首先在隧道工程專業(yè)實(shí)行“3+1+1”的教學(xué)模式,1999年后,在土木工程專業(yè)全面展開。學(xué)生先在校學(xué)習(xí)3年,對基礎(chǔ)知識及隧道工程的概況有一個(gè)初步了解;第四年去各用人單位實(shí)習(xí)1年,在實(shí)習(xí)過程中,學(xué)生必須扎扎實(shí)實(shí)地在施工現(xiàn)場作為技術(shù)員從事一線工作,系統(tǒng)了解隧道工程施工的全過程,使學(xué)生在適應(yīng)社會、積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),反思自己理論及實(shí)踐等各方面的不足;第五年再回到學(xué)校根據(jù)實(shí)習(xí)期間在現(xiàn)場帶回的技術(shù)難題繼續(xù)學(xué)習(xí)隧道工程課程,這樣學(xué)生從過去的“要我學(xué)”變成“我要學(xué)”,從“要我學(xué)什么”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)什么”,大大增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效率和解決實(shí)際問題的能力,改變了過去學(xué)習(xí)盲目的狀況,明確了在第五年要補(bǔ)充什么知識。

3.產(chǎn)、學(xué)、研緊密結(jié)合實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的常動常新

任課教師、學(xué)生利用科研、實(shí)習(xí)的機(jī)會深入隧道工程施工現(xiàn)場,使理論知識與工程實(shí)踐緊密結(jié)合,只要有隧道施工的地方就有我們的老師、學(xué)生;另外還積極吸納工程科技人員到學(xué)校兼職,及時(shí)將國內(nèi)外隧道工程設(shè)計(jì)與施工的新成果充實(shí)到教學(xué)中,不斷更新隧道設(shè)計(jì)、施工新技術(shù)、新方法等教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)中著重學(xué)生能力的培養(yǎng),注重理論聯(lián)系實(shí)際,基礎(chǔ)理論與工程案例、理論課與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,才能夠解決隧道設(shè)計(jì)與施工中的技術(shù)問題,真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合,而不是僅靠孤立的幾個(gè)課題或項(xiàng)目。

4.注重實(shí)踐教學(xué)

隧道工程是地下結(jié)構(gòu)理論與工程實(shí)踐并重的課程,實(shí)踐性要求較高。本課程課內(nèi)總共有64學(xué)時(shí),課堂教學(xué)安排60學(xué)時(shí)(包括綜合性習(xí)題課學(xué)時(shí)),兩個(gè)實(shí)驗(yàn)課題4學(xué)時(shí),三次錄像不占課內(nèi)學(xué)時(shí)(課外集中播放或?qū)W生獨(dú)自在校園網(wǎng)上觀看)。除課堂教學(xué)外,還通過大量的教學(xué)錄像、實(shí)際項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)和綜合性習(xí)題以及課程以外的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí),不斷拓寬學(xué)生知識面,加深學(xué)生的理解,加強(qiáng)學(xué)生的能力培養(yǎng)[1]。另外,在地下工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的基礎(chǔ)上,我們結(jié)合土木工程仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè),建立了擁有1臺曙光天湖4000高性能計(jì)算機(jī)、9個(gè)曙光天闊工作站和96臺微機(jī)的計(jì)算機(jī)房;購置了ANSYS和MIDAS著名軟件網(wǎng)絡(luò)版,使學(xué)生能隨時(shí)獲得最先進(jìn)的訓(xùn)練計(jì)算分析能力的機(jī)會與條件。

5.實(shí)行專業(yè)教師班主任制度

從教研室教師中選拔出部分學(xué)識淵博、年富力強(qiáng)、責(zé)任心強(qiáng)、有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的隧道專業(yè)課教師作為學(xué)生班主任,每周抽出大量課余時(shí)間,與學(xué)生共同探討國內(nèi)外隧道工程施工的新理念、新知識以及隧道建設(shè)的新成就,爭取能做到與學(xué)生隨時(shí)交流、隨時(shí)溝通,使學(xué)生遇到的專業(yè)方面的問題能得到及時(shí)解決,大大彌補(bǔ)了輔導(dǎo)員專業(yè)方面的不足。

二、教學(xué)方法、手段的改革

教學(xué)手段必須與教學(xué)內(nèi)容相適應(yīng)。教師應(yīng)針對不同類型的教學(xué)內(nèi)容,選擇靈活多樣的教學(xué)手段,以促進(jìn)教學(xué)相長。在當(dāng)今信息時(shí)代,應(yīng)采取傳統(tǒng)教學(xué)、多媒體、錄像資料等相結(jié)合的教學(xué)方法。譬如,利用配套齊全的自編文字教材、輔助文字教材、試驗(yàn)教材等,構(gòu)成系列化教材;利用自行研制開發(fā)的多媒體電子教材、網(wǎng)絡(luò)課程以及電子教學(xué)文件等構(gòu)成立體化教材與實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)。這些教材、教案,教學(xué)內(nèi)容先進(jìn)、科學(xué),課程體系完整、新穎,體現(xiàn)了系統(tǒng)化的教學(xué)理念,并呈現(xiàn)出數(shù)字化教學(xué)的特點(diǎn)。另外,還通過教學(xué)網(wǎng)站來實(shí)現(xiàn)師生互動以及學(xué)校與現(xiàn)場的互動。

1.傳統(tǒng)的教學(xué)手段

對于要求學(xué)生重點(diǎn)掌握的、理論性強(qiáng)的內(nèi)容,通常采用傳統(tǒng)教學(xué)手段,即教師在黑板上一邊推演、一邊設(shè)問的方法,同時(shí)改變過去“以教師為中心,使學(xué)生知道了什么”的理念,形成“以學(xué)生為中心,使學(xué)生會用得怎么樣”的新思路。例如,在講授圍巖的應(yīng)力狀態(tài)時(shí),采用黑板加粉筆的教學(xué)手段比采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的效果好,教師可結(jié)合學(xué)生已具有的力學(xué)知識,以設(shè)問的方式在黑板上逐步推導(dǎo)出圍巖的各次應(yīng)力狀態(tài),然后利用具體實(shí)例使學(xué)生鞏固剛學(xué)到的理論知識。這樣,學(xué)生不僅體會到了已學(xué)的知識在該課程中的應(yīng)用,而且對所學(xué)公式記憶深刻,為后續(xù)知識的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

2.多媒體教學(xué)手段

針對學(xué)生的工程實(shí)踐知識薄弱,在教學(xué)中需重視加強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識的特點(diǎn),我們組織研發(fā)了隧道工程多媒體課件。課件采用動靜相結(jié)合的形式,如模擬隧道的開挖、外部荷載對隧道變形的影響等均采用了動畫的形式,合理利用文本、圖形、動畫及音響等媒體,使得授課內(nèi)容生動、形象,學(xué)生理解和掌握起來也變得相對容易,極大地激發(fā)了學(xué)生的求知欲。另外,注重課件的科學(xué)性、交互性及通用性,教師在課堂上可根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的選擇、切換及重現(xiàn)等操作。這種聲、像、文并茂的教學(xué)形式,不僅形象生動,而且有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)識和理解,縮短教學(xué)時(shí)間,提高教學(xué)效率。

3.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段

充分利用互聯(lián)網(wǎng),使學(xué)生能通過校園網(wǎng)自學(xué)。為使課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)能優(yōu)勢互補(bǔ),我們建立了網(wǎng)上教育平臺,將隧道工程電子課件、教案、習(xí)題集和實(shí)錄講課錄像等學(xué)習(xí)資料全部上網(wǎng),特別是將反映施工過程的錄像、動畫、照片及相關(guān)文字編入電子課件,使學(xué)生在課余時(shí)間能隨時(shí)調(diào)用,自由掌握學(xué)習(xí)時(shí)間,以彌補(bǔ)課內(nèi)學(xué)時(shí)不足的缺陷。

4.典型案例教學(xué)法

針對目前地下工程設(shè)計(jì)中工程類比經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)仍占重要地位,施工中風(fēng)險(xiǎn)較大,各種方法和技術(shù)的針對性、適用性強(qiáng),設(shè)計(jì)和施工中各種經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的指導(dǎo)性很強(qiáng)的特點(diǎn),教師在教學(xué)中除了概括地講授基礎(chǔ)知識,并作普通的歸納總結(jié)外,還應(yīng)采用工程全過程案例教學(xué)法,即在課堂上講完理論知識后馬上針對本節(jié)內(nèi)容講述相關(guān)典型案例,與學(xué)生一起思考該案例中設(shè)計(jì)及施工的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn),使學(xué)生印象更深刻,更易于接受。為此,本課程充分利用教研室教師參與隧道工程研究與建設(shè),以及校友廣泛分布于各隧道建設(shè)領(lǐng)域與項(xiàng)目的便利條件,廣泛收集典型工程實(shí)錄、資料,分析加工、充實(shí)典型工程案例,再經(jīng)過教研組內(nèi)部的充分研討與消化,使其適用于課堂教學(xué)。這樣,就轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的教學(xué)理念,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,更培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

三、結(jié)論

教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法、手段的改革是課程教學(xué)改革的關(guān)鍵,它們直接關(guān)系到課程教學(xué)能否系統(tǒng)化與規(guī)范化[2]。對于這門理論與實(shí)踐并重的隧道工程課程來說就更是如此。通過近幾年的教學(xué)實(shí)踐,我們嘗試進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容和方法的改革,并取得了一定的效果和經(jīng)驗(yàn),從課后學(xué)生接受情況的反饋信息及畢業(yè)生走到工作崗位以后的適應(yīng)能力來看,教學(xué)效果有很大提高。今后我們將進(jìn)一步沿著這一思路不斷探索、完善,以響應(yīng)國家提出的“呼喚創(chuàng)新工程科技人才培養(yǎng)”的號召,適應(yīng)建設(shè)單位“召之即來,來之能用”的要求,為國家培養(yǎng)出更多的工程技術(shù)型創(chuàng)新人才。

參考文獻(xiàn):

[1] 陳彪,韋堯兵,周琦,賀連娟,陶濤.加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),注重綜合訓(xùn)練,培養(yǎng)工程能力強(qiáng)的高級專門人才[J].中國大學(xué)教學(xué),2007(9):75-76.

[2] 徐穎.《爆破工程》課程改革[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版),2005,7(4):86-88.

(作者單位:石家莊鐵道學(xué)院土木工程分院)