浅谈隧道工程课程教学方法改革

刘礼标

摘 要：隧道工程是隧道及巖土工程方向专业最重要的专业课程之一，为保证隧道工程课程的教学建设及人才培养能适应新形势，改变传统的教学方式以提高教学质量和增强学生学习效果是非常必要的。教学过程中分别就如何提高学生兴趣、学生独立思考能力和解决实际工程问题的能力等方面进行改革，采用的具体措施包括：认知实习、工程实践活动、分组讨论、专题讲座和独立课程设计等手段。通过隧道工程的教学改革，最终旨在培养一批具备一定科研能力和实验实践技能的隧道工程建设方面的高级工程技术人才。

关键词：隧道工程 教学改革 专题讲座

1.前言

随着我国交通建设的大力发展和科学技术的快速发展，铁路、公路、城市地铁及城市建设等领域产生了大量的隧洞与地下工程，因此隧洞与地下工程的稳定分析得到了完善和发展，同时也带来了大量的问题及经验教训。急要解决隧道工程中遇到的问题，需要一批具有理论扎实、实践结合和一定科研能力的隧道工程专业技术人才，这对目前高等院校隧道工程专业教学提出更严格要求，因此为保证隧道工程课程的教学建设及人才培养能适应新形势，突出工程背景，教学模式亟待改革。

该课程需要先修课程岩石力学、材料力学、结构力学、弹性力学和工程地质学等基础课程后才能开课，因此课程一般在第七学期开设，而此时学生面临双选会和考研复习等事情，往往出勤率较低和听课积极性不高，导致学习效果较差，因此改变传统的教学方式以提高教学质量和增强学生学习效果是非常必要的。

2.教学方法新思路

2.1投石问路——吸引学生兴趣

该课程由于在大四开设，学生面临的工作和考研等压力，如何积极主动调动学生学习兴趣。以往专业课学习前，学生对课程的主要内容结构及其应用前景不够了解，容易导致学习上的盲目性，因此第一次上课就展示隧道的效果图，给予学生启发，提出如何能稳定的在山体中修建隧道，如何与周围景观协调等。

2.2启发学生思考能力

首先，应该选取一本内容全面、充实，符合现行国家标准规范的教材；其次，在教授过程中一定要让学生了解隧道设计、施工等方法的真正原因，进行原因分析，不能让学生只是为了考试而学习；最后，在课堂教学过程中经常提出问题，培养学生的积极性和启发学生的思维，如：

深埋隧道围岩竖向压力计算公式：

q = 0.45×2s-1×γω 式（2.1）

式中：S—围岩级别，如属II级，则S=2；

γ—围岩容重， （kN/m3）；

ω=1+ i（B-5） — 宽度影响系数；

B — 隧道宽度，（m）；

i —以B=5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率。当B<5m，取i=0.2；当B > 5m，取i=0.1。

由式（2.1）可知，隧道围岩越好，围岩竖向压力越小。然而一般情况，围岩越好，密度越大，而式（2.1）表示围岩压力和密度成正比，分析其原因？

通过一系列提问，启发学生的思考能力和查阅文献能力，吸引学生的兴趣，达到教学的效果。

2.3 加强实验、实践性教学

在隧道工程专业学生新生入学第一年期间，组织学生进行实地工程的认识实习，让学生对隧道工程有个整体了解。在教学过程中，联络相关施工单位组织学生参观施工现场和认识实习，并独立提交较高水平的认识报告，是目前隧道工程教学与实践紧密结合的主要途径。由于隧道施工方法较多，如全断面法、台阶法、双侧壁导坑法和中隔壁法等，为了让学生了解各种方法的优点的及其开挖步骤，制作不同施工方法的模型图。

2.4 引入数值计算可视化教学

影响隧道工程的稳定性因素较多，也是确保隧道在施工和运营过程中安全的主要因素。要让学生充分理解不同施工方法、埋深、围岩级别下隧道稳定性，仅靠教师口头讲授和课本知识难以让学生掌握到隧道破坏机理。因此，采用数值计算方法能够很好的演示隧道破坏的过程，可以让学生更加清晰的了解隧道动态破坏过程。教学过程中，结合数值模拟方法，不仅简单易懂、适用性强、经济性、可操作性和可重复性，而且能弥补实验的不足和观察到更多的信息。

2.5 定期开展专题讨论及专题讲座

在教学过程中，要积极培养学生的思考能力和解决实际工程问题的能力，可以依据目前研究的热点和难点开展一些专题分组讨论和专题讲座，如隧道抗震设计、防排水技术、灾害事故等专题。同时聘请施工一线人员、专家或高校教授等为学生讲解国内外最新研究成果、实际中常遇到的问题及其处理措施等，以拓展学生视野、增长知识、开阔思路、激发学习兴趣等。通过分组开展专题讨论，培养学生主动思考和初步科研能力，鼓励学生通过查阅文献、咨询老师、阅读相关知识及最新研究成果，充分发挥学生在课堂中的主动能力及课后自学能力。

2.6 灵活的考核制度

为考查学生对隧道工程所学知识的掌握程度，课程教学过程中和结束后需以一定方式对每位学生考核。由于隧道工程课程隶属工程科学且极富应用实践性的特点，考核不应简单以期末试卷为单一评判形式。结合实际教学体会与经验，作者认为综合考核应由3部分组成：（1）课堂表现和平时作业（占30%）。主要考查学生出勤率、听课表现（提问与回答问题），及课后作业完成情况；（2）期末理论考试（占40%）。传统的期末笔试形式仍占考核的主体，建议在试题的设计上，既考查学生对隧道基本原理与知识点的掌握，又考查其对工程实际问题的分析、解决能力；（3） 综合技能考核（ 占30% ）。主要目的是对学生创新能力、思考能力、学习技能和动手能力等方面的考查，如要求学生查阅最新研究成果；学习相应行业规范及技术标准；具体设计图纸的分析、计算及报告编写；论文写作及实习心得等。

2.7 课程设计的独立性

隧道工程属于工程科学，具有较强的实践性、理论要求高等特点，要使学生对隧道有整体了解和处理实际问题的能力，课程设计是最有效、可行的途径。目前课程设计往往是采用小组讨论或多人一题、一班一题的形式，不乏大致很多学生相互抄袭的现象，因此推行课程设计改革，实行1人1题，题目覆盖了设计、研究、实验等；设计内容紧密结合实际工程，采用结构分析与计算，实行手工与计算机辅助相结合，培养学生理论知识和动手能力；实行课程设计题目和教师资格审查制度、中期质量检查制度，解决了多人1题、内容雷同互相抄袭等问题，加强了课程设计过程管理问题，完善了课程设计质量保障体系，使学生的综合能力大大提高.

3.结论

为了适应我国交通建设的大力发展，急需培养一批具备一定科研能力和实验实践技能的隧道工程专业高级工程技术人才，结合工程实际、现行规范、数值模拟、专题讲座和课程设计等方法，对隧道工程课程教学方法进行改革，主要包括：紧靠国家现行行业规范，以培养适应国家行业发展需要的人才；充分采用实际工程和实验数据及成果，以培养具有一定科研能力和解决实际问题的人才；采用数值模拟、专题讲座形式，启发学生的思考能力和认知国内外最新研究成果，以培养与时俱进的人才。通过隧道工程课程的教学改革，培养出适应行业发展需求、科研能力和工程应用能力等多方面发展的卓越工程师。

参考文献：

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基金项目：国家自然科学基金资助项目（51027004）；国家自然科学基金资助项目（50878218）；长江学者和创新团队发展计划资助项目（IRT1045）