卓越地下工程师人才培养实验教学体系的构建

李富荣+殷勇+王照宇

摘要：实验教学是实施素质教育和培养创新人才的重要教学环节，在卓越工程师培养中处于核心地位。为培养卓越地下工程师，盐城工学院在新办城市地下空间工程专业过程中，构建了该专业的实验教学体系，包括实验教学课程体系、实验教学管理体系、实验教学保障体系，特别是对实验教学课程体系进行了优化与创新，形成了课程实验、综合实验、创新实验三个层次与模块，培养了学生的实践能力和创新能力。

关键词：卓越地下工程师；实验教学；城市地下空间工程

中图分类号：G640文献标识码：A文章编号：1002-4107（2014）08-0073-03

城市地下空间工程涵盖了地铁、隧道、地下停车场、地下通道等交通运输方面工程，各种地下库房、商店、人防与市政地下工程等工业与民用方面工程，以及文化、体育、娱乐与生活方面的城市地下综合体工程等。传统的土木工程专业，主要注重地面建筑、桥梁、交通、岩土等工程，不能真正以城市地下空间利用与开发为主轴进行专业系统建制。为此，在2012年教育部正式颁布实施的新《普通高等学校本科专业目录（2012年）》中，将专业分为基本专业和特设专业两大部分，并将城市地下空间工程专业作为土木工程学科下的一个特设专业。所谓特设专业是针对不同高校办学特色，或适应近年来人才培养特殊需求设置的专业。

目前，已有30所左右高校开设城市地下空间工程专业，这些高校均有岩土工程专业办学背景，涉及交通、建筑、矿业、核能、铁道、水利等不同行业，具有鲜明的办学特色。在培养地下工程师过程中，课程理论教学基本满足要求，但是作为培养和提高学生综合素质能力的实践教学却给这些高校带来了难题，实验教学作为实践教学的主要内容之一，体现了专业发展水平和人才培养质量。同时，城市地下空间工程专业仅仅依托岩土工程专业是不够的，尚需城市规划、结构工程等专业的支撑，这对构建城市地下空间工程专业实验教学体系提出了更高的要求。

《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》（教高[2011]1号）中指出，培养卓越工程师就是要培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。由此可见，卓越地下工程师在地下工程领域除了应具有扎实的理论基础、精深的专业知识外，还应具有良好的工程实践能力[1]。盐城工学院在新办城市地下空间工程专业过程中，以培养卓越地下工程师为目标，着重构建并优化了城市地下空间工程专业实验教学体系，包括实验教学课程体系、实验教学管理体系、实验教学保障体系。

一、实验教学课程体系

根据城市地下空间工程专业培养方案，实验教学课程体系可分为课程实验模块、综合实验模块和创新实验模块三部分，其中，课程实验模块由学科基础课模块、专业基础课模块和专业课模块构成，这里我们将涉及计算机上机环节的课程也作为实验课程体系环节，如图1所示。

（一）课程实验

表1给出了城市地下空间工程专业课程实验构成与安排，作为土木工程下的一个特设专业，城市地下空间工程专业的学科基础课模块与土木工程专业基本一致。在专业基础课模块中，存在实验教学内容交叉重复的问题[2]，如钢材的物理力学性能实验在“土木工程材料”和“材料力学”等课程中均有出现，我们对此进行了优化，其具体做法是在材料力学实验中保留经典的低碳钢拉伸实验，在土木工程材料实验中更新了钢筋拉伸实验，将钢筋的试验标准和抽检标准贯彻其中，并与工程检测单位要求相结合，形成应用性实验。地下工程通风是非常重要的，在地铁隧道中空气动力特性对高速行驶的车辆影响极大，为此，在流体力学实验中，针对城市地下空间工程专业特点和要求，由于实验条件限制，我们制作了风洞实验的动画，弥补了地方高校在大型实验上的条件缺陷，增强了学生对流体（空气）的认识，补充并丰富了课程实验的教学内容，并与选修课“地下建筑风水电工程”形成了衔接。在专业课实验中，土力学与基础工程作为城市地下空间工程专业核心主干课程，我们将土力学实验由8学时增加到16学时，以增设土体渗透、击实、孔隙水压力及土压力测试等实验项目，强化了学生对土力学的认识，提高了学生的实践能力，这对综合实验的开展也是有一定的益处。另外，我们根据培养方案要求，还开设了岩土工程勘察、地下工程测试与监测等专业课程实验，丰富了专业实验教学内容，达到了卓越地下工程师的培养要求。

表1城市地下空间工程专业课程实验构成及安排

（二）综合实验

综合实验可以从更高层次训练学生的实验技术和技能[3]，包括土体与岩石力学对比实验、原位测试技术训练、工程结构测试技术训练、地下工程设计软件训练等。其中，土体与岩石力学对比实验是我们对相关实验内容进行有机整合和改进后形成的一个综合实验，其实验内容为采用几种常规实验（如压缩、直剪、三轴）方法，对比分析土体和岩石在物理指标、力学性质、工程应用等方面的异同，这些均由学生自主设计实验方案（包括实验目的、方法、步骤、仪器、要求），并向实验室教师申请实验时间，经批准后在实验教师指导下，独立完成实验实验报告。最后，结合学生实验能力，根据实验过程、实验结果综合评定实验成绩。开展原位测试技术训练、工程结构测试技术训练两个综合实验，使学生同时具备了岩土工程和结构工程的基本实验能力，拓宽了学生的实验技能，增强了学生从实验数据中分析实验现象、得出实验结论的能力，培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

（三）创新实验

创新实验是学生在全面掌握专业实验技术和技能基础上的最高实验能力，更是卓越工程师培养的必备环节。因此，在城市地下空间工程专业培养方案中，为了加强学生的实验创新能力，培养卓越地下工程师，我们要求学生在校期间，必须完成2学分的创新实验。我们将创新分为两大类，一类是课题项目类，如学生主持的大学生实践创新训练项目、学生参加的教师科研项目和社会横向课题等，还有一类为实验技能类，如设计性开放性实验、学科竞赛等。

大学生实践创新项目是学生根据自己的专业兴趣选题，自主选择指导教师，并在导师的指导下，撰写项目申报书申报项目，项目结题时，由学生参加结题答辩，并接受答辩评审专家的提问与质疑。在实施过程中，大学生实践创新项目以学生为主体，在导师指导下，培养学生的创新意识，加强学生自主创新的能力。创新实验还可以与教师科研项目和社会横向课题相结合，这样更贴近工程实践，从工程实践中发现问题、分析问题、解决问题更加有利于学生创新思维的培养[4]。同时，我们积极鼓励和协助学生参加学科竞赛（如结构创新大赛、交通科技大赛等），或根据自身兴趣完成一些开放性、设计性实验，由专业教师负责指导，培养了学生的创新意识、合作精神和工程实践能力。

二、实验教学管理体系

（一）实行实验督导制度

在课程教学中，很多学校实行了教学督导制度，即督导小组对全校教学工作进行监督、评价和指导，随机听课，调查研究，提出意见和建议，但是在实验教学中基本未实行督导制度，盐城工学院对实验环节同样实行了督导制度，改变了以往实验环节不受重视的局面，加强了实验教学工作，提高了实验教学质量。

（二）确立实验负责人制度

教学大纲中所有实验环节均由专人负责，包括组织实验教学大纲的制定与更新，确定实验内容和实验安排（如实验时间、分组等），建立实验考核方法。实验内容的更新要与课程教学相结合，体现学科发展前沿。同一专业不同实验负责人之间要加强交流，例如，针对地下工程特点，隧道断面测量是城市地下空间工程专业的一个常规实验项目，该实验可安排在土木工程测量实验或地下工程测试与监测实验中，要求学生掌握全站仪和断面仪的使用，但如果实验负责人之间缺少交流，遗漏该实验项目，就会导致专业实验内容的不完整。

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（三）建立实验预习与小结制度

在实验前，学生要利用查阅文献、网络资源等方式，了解本次实验的原理、步骤、操作方法及注意事项等，这样实验时可使学生主动思考，带着问题完成实验，充分调动了学生的主动性和积极性。每项实验结束后，学生需完成相应的实验报告，其中，实验报告的最后一项为实验小结，学生的讨论、建议、意见、评价及受到的启发等均可在小结中阐述，实验教师在实验记载薄中要对学生小结内容进行汇总、归纳，以便在后续实验中改进。

目前，大部分高校城市地下空间工程专业每届学生一般只有1个班，30-35人，只有开设较早办学较好的高校设有2个班，总体人数较少，这样在实验分组、预习、小结等实验教学管理环节中，可以做得更好。

（四）改革与创新实验考核方式

传统的实验考核方式是根据学生完成的实验报告，由教师批改给出实验成绩。根据城市地下空间工程专业小班教学特点，可以改革实验考核方式，如现场考核实验操作、实验结束后现场提问考核等，这样更有助于了解学生掌握实验教学的内容，教师也更加了解学生对实验的掌握程度，给出的实验成绩也更加准确，

三、实验教学保障体系

（一）加强师资队伍建设

建立一支优秀的实验教师队伍是保障实验教学的首要环节。为此，我们在实验负责人制度的基础上，建立了一支实验专职教师和兼职教师相结合的教师队伍，其中兼职教师由专业知识比较全面的教师担任，实验时安排实验室人员一起监督和指导学生操作仪器设备。另外，我们要求新进年轻教师必须参与实验教学环节，确保了实验教学师资队伍的可持续性。

（二）确保实验经费投入

实验经费的投入是保障实验教学环节的基础，作为新建专业，城市地下空间工程专业依托江苏省“十二五”高等学校“土木类”重点专业建设项目、江苏省新材料与江苏沿海工程建设实验教学示范中心建设项目及学校对新专业实验室建设项目，提供了城市地下空间工程专业实验仪器设备的经费。学院加大了实验教学经费的投入，对实验耗材进行统一管理，保证了实验教学的正常需要，避免了不必要的浪费。

（三）提高实验教师的工作积极性

通过制定实验教学工作量统计方法，将实验教学工作量计算系数在理论教学工作量计算系数基础上加上0.2，提高了实验教学工作量，提高了实验教学的工作积极性，改变了长期以来实验环节不受重视的弊端。学校组织了实验教材建设立项专项工作，鼓励教师编写实验教材，将“新知识、新技术、新信息”融入实验教材，教材出版经费由学校资助，提高了教师创新实验教学体系的积极性，推动了学校实验教学的发展，提升了实验教学质量工程。

（四）健全实验规章制度

为了加强实验室规范化管理，提高实验室建设水平，保障实验教学顺利开展，我们建立健全了实验规章制度，如实验原理、操作规程，实验不合格标准及重做要求、仪器设备损坏赔偿细则等规定，并将这些规章制度规范化上墙。同时，系统制定了《实验室管理规定》、《实验操作须知》、《实验室教师守则》和《实验室学生守则》，全面规定了进入实验室前全体师生必须熟悉的规定，保证了实验室工作的有序进行。

（五）建立实验教学的网络平台

将实验教学目标、教学大纲、实验内容、实验方法、实验教材、实验仪器和设备、实验报告及学生实验成果等实验教学资源上网，建立实验教学网络平台，通过网络辅助实验教学。在此基础上，开发实验教学网络管理平台，实现网上预约实验并选择实验项目，并与学校学生成绩管理系统相连接，使得学生在完成实验后及时查询到自己的实验成绩。

城市地下空间工程专业以培养卓越地下工程师为目标，其实验教学体系的构建促进了实验教学资源的建设与有效利用，我们在建设“江苏省实验教学示范中心—新材料与江苏沿海基础设施建设实验教学示范中心”过程中，合理优化了实验设备的配备标准，扩充了实验室面积，完善了实验教学仪器设备的台套数，合理使用实验耗材，使得实验资源得到优化配置，提高了实验仪器设备的使用效率，为培养卓越地下工程师打下了坚实基础。同时，实验教学体系是本科教学的主要环节之一，为培养卓越地下工程师，必须更新实验教学内容体系，严格执行实验教学管理制度，健全实验教学保障体系。办好城市地下空间工程专业，必须充分调动社会、学校、教师、学生等多方面的主动性、积极性，不断改进、创新，培养学生的实践能力和创新能力，将专业建设与人才培养紧密结合，全面适应卓越地下工程师的培养要求。

参考文献：

[1]曾榕，尹霞.构建培养卓越土木工程师实验教学体系的探索[J].中国电力教育，2013，(17).

[2]白文辉等.基于应用型人才培养的土木工程专业实验教学改革思考[J].高等建筑教育，2009，(6).

[3]陈奕柏等.地方高校土木工程专业实验教学内容体系改革实践[J].高等建筑教育，2013，(1).

[4]李强，马惠彪.海洋工程特色的土木工程创新实验体系实践[C]//高等学校土木工程专业建设的研究与实践——第九届全国高校土木工程学院（系）院长（主任）工作研讨会论文集.北京：科学出版社，2008：549-552.

收稿日期：2013-11-03

作者简介：李富荣（1982—），男，江苏盐城人，盐城工学院土木工程学院讲师，主要从事岩土与地下工程研究。

基金项目：国家特色专业建设项目“土木工程专业”（TS12101）；江苏省“十二五”高等学校重点专业建设项目“土木类专业”（苏教高[2012]23号）；江苏省教育科学“十二五”规划课题“地方本科院校土木工程专业应用型人才培养研究”（C-c/2013/

01/002）；盐城工学院教改研究项目“城市地下空间工程专业实践教学体系的创新性研究”（2013-52）

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（三）建立实验预习与小结制度

在实验前，学生要利用查阅文献、网络资源等方式，了解本次实验的原理、步骤、操作方法及注意事项等，这样实验时可使学生主动思考，带着问题完成实验，充分调动了学生的主动性和积极性。每项实验结束后，学生需完成相应的实验报告，其中，实验报告的最后一项为实验小结，学生的讨论、建议、意见、评价及受到的启发等均可在小结中阐述，实验教师在实验记载薄中要对学生小结内容进行汇总、归纳，以便在后续实验中改进。

目前，大部分高校城市地下空间工程专业每届学生一般只有1个班，30-35人，只有开设较早办学较好的高校设有2个班，总体人数较少，这样在实验分组、预习、小结等实验教学管理环节中，可以做得更好。

（四）改革与创新实验考核方式

传统的实验考核方式是根据学生完成的实验报告，由教师批改给出实验成绩。根据城市地下空间工程专业小班教学特点，可以改革实验考核方式，如现场考核实验操作、实验结束后现场提问考核等，这样更有助于了解学生掌握实验教学的内容，教师也更加了解学生对实验的掌握程度，给出的实验成绩也更加准确，

三、实验教学保障体系

（一）加强师资队伍建设

建立一支优秀的实验教师队伍是保障实验教学的首要环节。为此，我们在实验负责人制度的基础上，建立了一支实验专职教师和兼职教师相结合的教师队伍，其中兼职教师由专业知识比较全面的教师担任，实验时安排实验室人员一起监督和指导学生操作仪器设备。另外，我们要求新进年轻教师必须参与实验教学环节，确保了实验教学师资队伍的可持续性。

（二）确保实验经费投入

实验经费的投入是保障实验教学环节的基础，作为新建专业，城市地下空间工程专业依托江苏省“十二五”高等学校“土木类”重点专业建设项目、江苏省新材料与江苏沿海工程建设实验教学示范中心建设项目及学校对新专业实验室建设项目，提供了城市地下空间工程专业实验仪器设备的经费。学院加大了实验教学经费的投入，对实验耗材进行统一管理，保证了实验教学的正常需要，避免了不必要的浪费。

（三）提高实验教师的工作积极性

通过制定实验教学工作量统计方法，将实验教学工作量计算系数在理论教学工作量计算系数基础上加上0.2，提高了实验教学工作量，提高了实验教学的工作积极性，改变了长期以来实验环节不受重视的弊端。学校组织了实验教材建设立项专项工作，鼓励教师编写实验教材，将“新知识、新技术、新信息”融入实验教材，教材出版经费由学校资助，提高了教师创新实验教学体系的积极性，推动了学校实验教学的发展，提升了实验教学质量工程。

（四）健全实验规章制度

为了加强实验室规范化管理，提高实验室建设水平，保障实验教学顺利开展，我们建立健全了实验规章制度，如实验原理、操作规程，实验不合格标准及重做要求、仪器设备损坏赔偿细则等规定，并将这些规章制度规范化上墙。同时，系统制定了《实验室管理规定》、《实验操作须知》、《实验室教师守则》和《实验室学生守则》，全面规定了进入实验室前全体师生必须熟悉的规定，保证了实验室工作的有序进行。

（五）建立实验教学的网络平台

将实验教学目标、教学大纲、实验内容、实验方法、实验教材、实验仪器和设备、实验报告及学生实验成果等实验教学资源上网，建立实验教学网络平台，通过网络辅助实验教学。在此基础上，开发实验教学网络管理平台，实现网上预约实验并选择实验项目，并与学校学生成绩管理系统相连接，使得学生在完成实验后及时查询到自己的实验成绩。

城市地下空间工程专业以培养卓越地下工程师为目标，其实验教学体系的构建促进了实验教学资源的建设与有效利用，我们在建设“江苏省实验教学示范中心—新材料与江苏沿海基础设施建设实验教学示范中心”过程中，合理优化了实验设备的配备标准，扩充了实验室面积，完善了实验教学仪器设备的台套数，合理使用实验耗材，使得实验资源得到优化配置，提高了实验仪器设备的使用效率，为培养卓越地下工程师打下了坚实基础。同时，实验教学体系是本科教学的主要环节之一，为培养卓越地下工程师，必须更新实验教学内容体系，严格执行实验教学管理制度，健全实验教学保障体系。办好城市地下空间工程专业，必须充分调动社会、学校、教师、学生等多方面的主动性、积极性，不断改进、创新，培养学生的实践能力和创新能力，将专业建设与人才培养紧密结合，全面适应卓越地下工程师的培养要求。

参考文献：

[1]曾榕，尹霞.构建培养卓越土木工程师实验教学体系的探索[J].中国电力教育，2013，(17).

[2]白文辉等.基于应用型人才培养的土木工程专业实验教学改革思考[J].高等建筑教育，2009，(6).

[3]陈奕柏等.地方高校土木工程专业实验教学内容体系改革实践[J].高等建筑教育，2013，(1).

[4]李强，马惠彪.海洋工程特色的土木工程创新实验体系实践[C]//高等学校土木工程专业建设的研究与实践——第九届全国高校土木工程学院（系）院长（主任）工作研讨会论文集.北京：科学出版社，2008：549-552.

收稿日期：2013-11-03

作者简介：李富荣（1982—），男，江苏盐城人，盐城工学院土木工程学院讲师，主要从事岩土与地下工程研究。

基金项目：国家特色专业建设项目“土木工程专业”（TS12101）；江苏省“十二五”高等学校重点专业建设项目“土木类专业”（苏教高[2012]23号）；江苏省教育科学“十二五”规划课题“地方本科院校土木工程专业应用型人才培养研究”（C-c/2013/

01/002）；盐城工学院教改研究项目“城市地下空间工程专业实践教学体系的创新性研究”（2013-52）

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（三）建立实验预习与小结制度

在实验前，学生要利用查阅文献、网络资源等方式，了解本次实验的原理、步骤、操作方法及注意事项等，这样实验时可使学生主动思考，带着问题完成实验，充分调动了学生的主动性和积极性。每项实验结束后，学生需完成相应的实验报告，其中，实验报告的最后一项为实验小结，学生的讨论、建议、意见、评价及受到的启发等均可在小结中阐述，实验教师在实验记载薄中要对学生小结内容进行汇总、归纳，以便在后续实验中改进。

目前，大部分高校城市地下空间工程专业每届学生一般只有1个班，30-35人，只有开设较早办学较好的高校设有2个班，总体人数较少，这样在实验分组、预习、小结等实验教学管理环节中，可以做得更好。

（四）改革与创新实验考核方式

传统的实验考核方式是根据学生完成的实验报告，由教师批改给出实验成绩。根据城市地下空间工程专业小班教学特点，可以改革实验考核方式，如现场考核实验操作、实验结束后现场提问考核等，这样更有助于了解学生掌握实验教学的内容，教师也更加了解学生对实验的掌握程度，给出的实验成绩也更加准确，

三、实验教学保障体系

（一）加强师资队伍建设

建立一支优秀的实验教师队伍是保障实验教学的首要环节。为此，我们在实验负责人制度的基础上，建立了一支实验专职教师和兼职教师相结合的教师队伍，其中兼职教师由专业知识比较全面的教师担任，实验时安排实验室人员一起监督和指导学生操作仪器设备。另外，我们要求新进年轻教师必须参与实验教学环节，确保了实验教学师资队伍的可持续性。

（二）确保实验经费投入

实验经费的投入是保障实验教学环节的基础，作为新建专业，城市地下空间工程专业依托江苏省“十二五”高等学校“土木类”重点专业建设项目、江苏省新材料与江苏沿海工程建设实验教学示范中心建设项目及学校对新专业实验室建设项目，提供了城市地下空间工程专业实验仪器设备的经费。学院加大了实验教学经费的投入，对实验耗材进行统一管理，保证了实验教学的正常需要，避免了不必要的浪费。

（三）提高实验教师的工作积极性

通过制定实验教学工作量统计方法，将实验教学工作量计算系数在理论教学工作量计算系数基础上加上0.2，提高了实验教学工作量，提高了实验教学的工作积极性，改变了长期以来实验环节不受重视的弊端。学校组织了实验教材建设立项专项工作，鼓励教师编写实验教材，将“新知识、新技术、新信息”融入实验教材，教材出版经费由学校资助，提高了教师创新实验教学体系的积极性，推动了学校实验教学的发展，提升了实验教学质量工程。

（四）健全实验规章制度

为了加强实验室规范化管理，提高实验室建设水平，保障实验教学顺利开展，我们建立健全了实验规章制度，如实验原理、操作规程，实验不合格标准及重做要求、仪器设备损坏赔偿细则等规定，并将这些规章制度规范化上墙。同时，系统制定了《实验室管理规定》、《实验操作须知》、《实验室教师守则》和《实验室学生守则》，全面规定了进入实验室前全体师生必须熟悉的规定，保证了实验室工作的有序进行。

（五）建立实验教学的网络平台

将实验教学目标、教学大纲、实验内容、实验方法、实验教材、实验仪器和设备、实验报告及学生实验成果等实验教学资源上网，建立实验教学网络平台，通过网络辅助实验教学。在此基础上，开发实验教学网络管理平台，实现网上预约实验并选择实验项目，并与学校学生成绩管理系统相连接，使得学生在完成实验后及时查询到自己的实验成绩。

城市地下空间工程专业以培养卓越地下工程师为目标，其实验教学体系的构建促进了实验教学资源的建设与有效利用，我们在建设“江苏省实验教学示范中心—新材料与江苏沿海基础设施建设实验教学示范中心”过程中，合理优化了实验设备的配备标准，扩充了实验室面积，完善了实验教学仪器设备的台套数，合理使用实验耗材，使得实验资源得到优化配置，提高了实验仪器设备的使用效率，为培养卓越地下工程师打下了坚实基础。同时，实验教学体系是本科教学的主要环节之一，为培养卓越地下工程师，必须更新实验教学内容体系，严格执行实验教学管理制度，健全实验教学保障体系。办好城市地下空间工程专业，必须充分调动社会、学校、教师、学生等多方面的主动性、积极性，不断改进、创新，培养学生的实践能力和创新能力，将专业建设与人才培养紧密结合，全面适应卓越地下工程师的培养要求。

参考文献：

[1]曾榕，尹霞.构建培养卓越土木工程师实验教学体系的探索[J].中国电力教育，2013，(17).

[2]白文辉等.基于应用型人才培养的土木工程专业实验教学改革思考[J].高等建筑教育，2009，(6).

[3]陈奕柏等.地方高校土木工程专业实验教学内容体系改革实践[J].高等建筑教育，2013，(1).

[4]李强，马惠彪.海洋工程特色的土木工程创新实验体系实践[C]//高等学校土木工程专业建设的研究与实践——第九届全国高校土木工程学院（系）院长（主任）工作研讨会论文集.北京：科学出版社，2008：549-552.

收稿日期：2013-11-03

作者简介：李富荣（1982—），男，江苏盐城人，盐城工学院土木工程学院讲师，主要从事岩土与地下工程研究。

基金项目：国家特色专业建设项目“土木工程专业”（TS12101）；江苏省“十二五”高等学校重点专业建设项目“土木类专业”（苏教高[2012]23号）；江苏省教育科学“十二五”规划课题“地方本科院校土木工程专业应用型人才培养研究”（C-c/2013/

01/002）；盐城工学院教改研究项目“城市地下空间工程专业实践教学体系的创新性研究”（2013-52）

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