摘要：隧道工程是土木工程學(xué)科巖土及地下方向的核心專業(yè)課程，理論性、實(shí)踐性及應(yīng)用性強(qiáng)，涵蓋的知識面廣而深。為了滿足新時期創(chuàng)新型工程技術(shù)人才培養(yǎng)的迫切需要，結(jié)合筆者近年來在教學(xué)一線所積累的經(jīng)驗(yàn)及深切體會，以工程科學(xué)角度，從教學(xué)方式、實(shí)踐性教學(xué)理念、科研促教等方面對隧道工程課程的教學(xué)改革問題進(jìn)行探討，以期進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量與效果。

關(guān)鍵詞：隧道工程； 教學(xué)改革；精品課程建設(shè)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）01-0082-04

隨著中國改革開放和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，尤其是近年來實(shí)行以高速公路、鐵路、城市地鐵，及西電東輸水利工程、南水北調(diào)輸水工程等基礎(chǔ)建設(shè)為主的積極財政政策，大型工程建設(shè)項(xiàng)目越來越多，從而帶來了大量的巖土與地下工程問題及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。這些問題的有效解決，需要大批理論扎實(shí)、技術(shù)過硬、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的專門工程技術(shù)人才。這對高等院校教學(xué)提出了更高要求，為保證工程科學(xué)專業(yè)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。

隧道工程是土木工程專業(yè)巖土及地下方向的一門專業(yè)課，也是核心和代表性的必修課程之一，其目的和任務(wù)是使學(xué)生掌握隧道的基本概念與構(gòu)造、基本力學(xué)原理、施工作業(yè)方法、最新設(shè)計理念及行業(yè)規(guī)范等專業(yè)知識，具備隧道工程的設(shè)計能力、隧道工程相關(guān)技術(shù)和研究工作的基本素質(zhì)，為從事各類隧道工程建設(shè)的設(shè)計、施工及維護(hù)管理奠定基礎(chǔ)。

文章結(jié)合筆者近幾年來在廈門大學(xué)土木系講授的隧道工程課程，通過教學(xué)實(shí)踐中獲取的經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)模式、實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)、科研促教等方面進(jìn)行探討，以期提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，拓展學(xué)生工程視野和實(shí)際應(yīng)用能力，達(dá)到培養(yǎng)人才、服務(wù)社會的目的。

一、教學(xué)中的體會

（一）基礎(chǔ)知識及認(rèn)識實(shí)習(xí)的先行修畢

隧道工程涉及多個學(xué)科，涵蓋的知識面廣而深。隧道工程教學(xué)，一方面要求學(xué)生已經(jīng)具備高等數(shù)學(xué)（含微積分、線性代數(shù)及概率論）、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、土/巖石力學(xué)、工程地質(zhì)等課程的基礎(chǔ)知識，即這些課程需要先行修畢才可繼續(xù)隧道工程課程的學(xué)習(xí)；另一方面，需要較強(qiáng)的工程背景，如隧道施工工藝（鉆爆、盾構(gòu)或TBM等）和工法（臺階、側(cè)壁導(dǎo)坑或CD法等）、裝渣與運(yùn)輸、噴錨初支與模注二襯、監(jiān)控量測、防水通風(fēng)、運(yùn)營管理、風(fēng)險控制，等等，即課程具有工程實(shí)踐性、應(yīng)用性特點(diǎn)。因此，在學(xué)習(xí)該課程之前，對隧道建設(shè)現(xiàn)場的實(shí)地認(rèn)識實(shí)習(xí)是有必要的。

（二）教學(xué)內(nèi)容多而課時有限

隧道工程課程內(nèi)容龐雜，既涉及規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工及運(yùn)營管理的內(nèi)容，又有鐵路隧道、公路隧道、城市地鐵、礦山及水利工程巷隧、海（水）底隧道等的設(shè)計差異，同時還涉及地質(zhì)、力學(xué)、材料科學(xué)等方面的基礎(chǔ)理論，無疑是一門工程科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的系統(tǒng)科學(xué)。這些內(nèi)容相互交叉、滲透，緊密聯(lián)系又相對獨(dú)立，對學(xué)生而言，教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)松散、主線不明、重點(diǎn)不突出，甚至有種一團(tuán)亂麻、理不出頭緒的感覺，學(xué)生普遍反應(yīng)這門課程難學(xué)。近年來，隧道工程的教學(xué)大綱和授課學(xué)時經(jīng)過調(diào)整和壓縮，學(xué)時減至30左右，大大低于學(xué)科強(qiáng)校50學(xué)時以上的要求，如重慶大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、西南交通大學(xué)，在有限的時間內(nèi)，要完成上述多方面的教學(xué)任務(wù)，且不乏生動性和啟發(fā)性，無疑增加了教學(xué)難度，同時對教師水平提出更高要求。

（三）教學(xué)實(shí)踐的限制

隧道工程實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)，在教學(xué)中必須注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，這是工程科學(xué)學(xué)習(xí)所必備的素質(zhì)?？紤]到隧道施工工藝復(fù)雜、作業(yè)線繁多，經(jīng)常會使用炸藥、雷管等危險品以及各類重工機(jī)械設(shè)備，加之隧道現(xiàn)場往往是圍巖裸露、積水、噪音大、油煙粉塵污染物多、錨桿鋼筋遍布、電路設(shè)備復(fù)雜，學(xué)生的現(xiàn)場安全問題難以得到保證。另外由于隧道工程的工作面較一般的施工現(xiàn)場更為狹小擁擠，導(dǎo)致施工單位不愿意接收學(xué)生實(shí)習(xí)、參觀。即使聯(lián)系到一些實(shí)習(xí)單位，也只是在短時間內(nèi)或停工間隙對某一局部粗淺、簡單地觀摩，不能全面了解工程的整個建設(shè)過程，不能形成系統(tǒng)、深刻的工程印象。

（四）缺少學(xué)生互動

受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，教師在課堂上單一講解授課，學(xué)生習(xí)慣于被動接受，聽課時忙于記筆記，很少主動思考、質(zhì)疑。盡管學(xué)生對工程問題的興致很高，求知欲強(qiáng)，但限于工程經(jīng)歷的缺乏，很少與教師交流、討論，授課教師很難獲知學(xué)生的課程興趣所在，及重、難點(diǎn)的理解與掌握情況。這與國外工程科學(xué)的教學(xué)有一定差距。國外一般采用引導(dǎo)性教學(xué)，在課程基礎(chǔ)知識講授完畢之后，提出某一工程問題，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識自行查閱資料，咨詢專業(yè)人員，通過團(tuán)隊合作完成。傳統(tǒng)的教學(xué)模式，導(dǎo)致學(xué)生知識理論水平較高，動手能力則較低。

二、教學(xué)改革的思考

結(jié)合國內(nèi)兄弟院校的教學(xué)情況，隧道工程課程普遍存在以下問題：課程內(nèi)容龐雜，實(shí)踐內(nèi)容偏少，與工程現(xiàn)場要求嚴(yán)重脫節(jié)；在有限學(xué)時的分配上，理論課時多，實(shí)踐課時少；課程的考核方式上，理論比重大，實(shí)踐考核少。傳統(tǒng)的教學(xué)方式和內(nèi)容不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程認(rèn)知、創(chuàng)新與應(yīng)用能力，不利于學(xué)生綜合能力和工程素質(zhì)的訓(xùn)練與提升。鑒于此，提出隧道工程課程的教學(xué)改革建議。

1. 教學(xué)與科研緊密結(jié)合

隧道工程是一門實(shí)踐性、理論性、應(yīng)用性很強(qiáng)的工程科學(xué)，如果教師僅僅是將書本內(nèi)容生硬地搬入課堂，學(xué)生通常會感到所學(xué)內(nèi)容枯燥，喪失學(xué)習(xí)興趣，難以激發(fā)日后從事該項(xiàng)工作的熱情。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷推進(jìn)，隧道工程科學(xué)中許多新的設(shè)計理念、研究成果不斷涌現(xiàn)。在傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將隧道設(shè)計施工的新理念、新方法、新技術(shù)、新工藝以及國家重大隧道工程（如港珠澳沉管隧道、膠州灣海底隧道、杭州錢江盾構(gòu)隧道等跨海隧道工程）的科研支撐計劃、技術(shù)攻關(guān)課題及最新進(jìn)展與研究成果直接引入課堂教學(xué)，不僅能夠加深學(xué)生對基本理論、基本技能的掌握，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維、創(chuàng)新精神，而且使學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展的形勢，以及當(dāng)前隧道工程建設(shè)中存在的實(shí)際技術(shù)問題，從而發(fā)生興趣、拓寬知識面，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的科研意識、創(chuàng)新能力。

對教師而言，在從事科研的同時，跟蹤國內(nèi)外發(fā)展前沿與動向，密切關(guān)注隧道科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和最新研究成果，不斷獲得新知識、新思路，以此提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì)，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握。同時，將科研最新成果融入教學(xué)，提高教學(xué)的理論起點(diǎn)，深化教學(xué)內(nèi)容，使課程教學(xué)緊跟隧道工程學(xué)科發(fā)展步伐，促進(jìn)教學(xué)水平和科研水平的共同提高[1-2]。

2. 豐富課堂教學(xué)的形式

隧道工程教學(xué)與實(shí)際工程關(guān)系緊密，隧道工程的結(jié)構(gòu)形式、工法和施工工藝及各作業(yè)線的講述難以僅憑傳統(tǒng)板書在黑板上準(zhǔn)確地演示和表達(dá)，而學(xué)生恰恰正缺乏這些工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對隧道工程的認(rèn)知較淺，因此在教學(xué)中需深化課程的感性認(rèn)識與工程認(rèn)識。這就要求教師充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，運(yùn)用多媒體教學(xué)“圖文并茂”的優(yōu)點(diǎn)，輔之以工程錄像、照片、圖表、動畫等資料，精心制作電子教案，給予學(xué)生圖、文、聲、動、實(shí)等多方位的信息，加深學(xué)生對課程內(nèi)容的理解與掌握。在講解典型案例時，通過錄像資料、工程圖片或?qū)嵨锿队?，讓學(xué)生了解隧道建設(shè)施工的全過程信息，對實(shí)際工程有直觀感受，讓原本枯燥、平面的教學(xué)變得生動、立體，更利于學(xué)生理解、掌握，激發(fā)其求知欲，同時彌補(bǔ)教學(xué)內(nèi)容多、課時少的矛盾，達(dá)到事半功倍的效果。

3.加強(qiáng)實(shí)踐

組織學(xué)生參加必要的認(rèn)識實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)踐，完成較高水平的實(shí)踐或認(rèn)識報告，是目前辦學(xué)條件下理論與實(shí)踐相結(jié)合的主要途徑。隧道建設(shè)工程量大、工序多雜、周期長，短時間的實(shí)習(xí)往往只能看到工程的某個局部或某道工序，很難深入了解整個建設(shè)過程。從時間、經(jīng)費(fèi)及安全考慮，一次實(shí)習(xí)又難以在多個工地同時展開，因此，有些實(shí)習(xí)只能是走馬觀花，流于形式。鑒于此，通過強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)基地的建設(shè)，如依托高?！?85”平臺，結(jié)合各個以實(shí)際工程為依托的科研項(xiàng)目，不斷與新近工程建設(shè)單位建立長期的校企合作關(guān)系，如港珠澳島隧工程國家重大科研支撐計劃、杭州建設(shè)局錢江隧道科研、廈門交通委地下軌道交通項(xiàng)目計劃，等等，為課程實(shí)踐培育長期且成熟的實(shí)習(xí)基地，不再是以往“走馬燈”式的實(shí)習(xí)。另外，通過實(shí)習(xí)基地的建設(shè)，可逐步建立一支優(yōu)秀的師資隊伍，聘請校外企業(yè)、生產(chǎn)一線中經(jīng)驗(yàn)豐富、業(yè)務(wù)過硬的專家，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐，保證實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。這樣，學(xué)生的實(shí)踐能力和工程認(rèn)知能力才能充分提高，實(shí)踐教學(xué)真正達(dá)到預(yù)期效果[3]。

4.聘請工程一線技術(shù)專家授課

聘請生產(chǎn)、施工或建設(shè)管理部門的技術(shù)負(fù)責(zé)人、專家為兼職教授，定期來校為學(xué)生授課，開設(shè)專題講座，及時給學(xué)生講述國內(nèi)外隧道施工的新問題、新特點(diǎn)，介紹一些施工經(jīng)驗(yàn)及行業(yè)發(fā)展動向、最新科研成果和熱點(diǎn)問題等，將隧道工程技術(shù)的最新成果補(bǔ)充到課堂教學(xué)中，實(shí)時解答學(xué)生的一些疑惑，以拓展學(xué)生視野、增長知識、開闊思路。通過這些校外專家自身的業(yè)務(wù)專長，結(jié)合其負(fù)責(zé)的某一實(shí)際工程，開展一些實(shí)際案例教學(xué)，如隧道塌方問題、巖爆專題、突涌水災(zāi)害等，以加深學(xué)生對隧道基本概念和原理的理解，進(jìn)而提高實(shí)際工程問題的分析與解決能力[4-5]。

5. 加快自身特色教材建設(shè)步伐

有關(guān)隧道工程課程的教材紛繁雜多，具有見地和獨(dú)到觀點(diǎn)，有一定技術(shù)特色的優(yōu)秀教材并不多見，因此，在某些經(jīng)典隧道著作的基礎(chǔ)上（于學(xué)馥先生撰寫的《地下工程圍巖穩(wěn)定分析》、孫鈞先生撰寫的《地下工程的設(shè)計理論與實(shí)踐》等），依靠“985”高校優(yōu)秀師資團(tuán)隊，逐步引入新近隧道的最新科研成果，如有限元極限分析法、地下工程破壞機(jī)理、圍巖壓力理論與設(shè)計計算方法等，加強(qiáng)自身特色教材的建設(shè)步伐，為培養(yǎng)具有技術(shù)優(yōu)勢和特色的隧道工程人才奠定基礎(chǔ)。同時，為彌補(bǔ)教材不足，教學(xué)過程中應(yīng)依靠輔助教材補(bǔ)充教學(xué)。輔助教材主要是指最新修訂的設(shè)計、施工規(guī)范。比如，隧道圍巖級別的劃分，2004 版《公路隧道設(shè)計規(guī)范》將原規(guī)范（1994版）中的“類別”修訂為“級別”，同時，將圍巖類別的質(zhì)量好壞順序完全調(diào)換。

6. 課程考核形式的多元化

為考查學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度，課程結(jié)束后需以一定方式對每位學(xué)生考核?？紤]隧道工程課程隸屬工程科學(xué)且極富應(yīng)用實(shí)踐性的特點(diǎn)，考核不應(yīng)簡單以期末試卷為單一評判形式。結(jié)合實(shí)際教學(xué)體會與經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為考核宜由3部分組成：（1）課堂表現(xiàn)和平時作業(yè)（占15%）?？疾閷W(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）理論考試（占70%）。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(diǎn)的掌握，又考查其對工程實(shí)際問題的分析、解決能力；（3）實(shí)踐設(shè)計技能（占15%）。主要目的是對學(xué)生學(xué)習(xí)技能和動手能力的考查，通過設(shè)置某一隧道工程的設(shè)計任務(wù)，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識，查閱文獻(xiàn)資料，參考相關(guān)行業(yè)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對某一工程問題作資料整理、力學(xué)分析、理論計算、報告書寫、工程出圖整個過程的綜合訓(xùn)練。

三、力爭創(chuàng)造省級、國家級精品課程及教學(xué)科研團(tuán)隊

工科學(xué)生培養(yǎng)的最終目的是為工程服務(wù)，為工程建設(shè)提出科學(xué)建議和技術(shù)保障，保證工程的建設(shè)及運(yùn)營安全，為社會和國家建設(shè)貢獻(xiàn)技術(shù)力量。隧道工程建設(shè)不是科學(xué)試驗(yàn)，而是生命線工程?？茖W(xué)試驗(yàn)允許失敗，失敗了總結(jié)經(jīng)驗(yàn)可以從頭再來，這一過程循環(huán)往復(fù)得以成功。然而，工程建設(shè)絕對不允許重來，因?yàn)檫@期間可能以生命的消逝為代價。這是工程科學(xué)與科學(xué)試驗(yàn)的本質(zhì)區(qū)別，必須高度重視。開設(shè)隧道工程課程，目的是培養(yǎng)學(xué)生的高度責(zé)任感和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，使學(xué)生在工程中能考慮到任一細(xì)小環(huán)節(jié)、任一可能發(fā)生因素。

廈門大學(xué)土木工程系巖土及地下工程課群組具有光榮的傳統(tǒng)，曾培養(yǎng)了巖土工程領(lǐng)域的老一輩名師：曾國熙先生、吳自迪先生、林幼堃先生等。1952年國家高校院系調(diào)整，廈門大學(xué)土木系先后并入浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、福州大學(xué)等學(xué)校，為現(xiàn)今這些高校的土木學(xué)科發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。為繼承巖土工程學(xué)科的傳統(tǒng)優(yōu)勢，進(jìn)一步開拓巖土及地下學(xué)科的發(fā)展局面，近年來，土木工程系不斷引進(jìn)國內(nèi)外高層次人才，目前已組建巖土工程與災(zāi)害監(jiān)測研究所，師資力量逐步壯大。每一位教師在各自領(lǐng)域內(nèi)均有所建樹，承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，并積極參與國家、省、市及地方科研項(xiàng)目和技術(shù)服務(wù)工作，正逐步成長為一支富有活力、年齡結(jié)構(gòu)合理、富有創(chuàng)新開拓精神的教學(xué)科研隊伍。在5—10年內(nèi)，廈門大學(xué)土木工程專業(yè)希望通過特色教材建設(shè)和科研項(xiàng)目提升多年來積淀的教學(xué)傳統(tǒng)，廣泛汲取和學(xué)習(xí)專業(yè)強(qiáng)校的經(jīng)驗(yàn)，打造省級乃至國家級精品課程和教學(xué)科研團(tuán)隊，培養(yǎng)更多的優(yōu)秀青年人才。

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Teaching reform of tunnel engineering course

MA Kang

（School of Architecture and Civil Engineering， Xiamen University， Xiamen 361005， P. R. China）

Abstract：Tunnel engineering， as a main fundamental course of geo- underground engineering direction in civil engineering， features strongly in theory， practice as well as application， and takes a wide scope of professional knowledge. To meet the requirement of training excellent engineers in the new situation， based on my teaching experiences in recent years， I discussed the existing problems in teaching and then presented some reform approaches in teaching methods， practical teaching idea， and research for teaching to improve the teaching quality.

Keywords：tunnel engineering； teaching reform； excellent course construction

（編輯 周 沫）