隧道与地下工程专业实习教学模式改革探讨

沈世伟，代树林，徐 燕，于清杨，张 敏

（吉林大学建设工程学院，吉林 长春130026）

中国工程院院士、国家最高科学技术奖获得者钱七虎教授在山东科技大学做专题报告中指出：“二十一世纪是地下空间开发利用的世纪”。随着国家基础设施建设步伐逐步加快，高速公路、高速铁路等国家重大基础设施建设将向西部地区延伸和扩展。由于西部地区地形复杂、多山的地理条件，隧道工程建设数量将逐年增加，同时，国家对隧道工程高层次人才的需求量也将逐年增大。

目前，国内各高校在土木工程专业[1-2]、城市地下空间专业[3-5]等各领域均开展了教学模式探讨工作，也取得了一定的教育教学改革成果。隧道与地下工程是土木工程的一个分支，同时使一个理论联系实际的专业，在教学过程中必须同时注重理论知识教学与实践教学。专业实习是学生就业前接触隧道实际工作方法和相关现场测试方法的重要途径和手段，是隧道与地下工程教学环节中不可缺少的部分。

1 隧道与地下工程专业实习模式改革的意义

隧道与地下工程作为典型的理论联系实际型专业，在隧道工程勘察、设计、分析、监测检测多方面均表现出显著的工程导向。在隧道工程相关课程教学过程中，学生经历以基本理论教学为主的学习，而对于实际工程需要和工程问题的解决方法，并未经历系统的学习，仅仅通过课堂教学难以达到培养应用型专业人才的培养目标。因此，有必要在理论教学的同时，加强实践和实习教学环节。

隧道与地下工程专业实习的主要目的，是通过学生自主实验，开展以隧道围岩力学性质测试为主的实验与监测检测项目，培养学生动手能力与理论联系实际能力，在实验过程中了解隧道工程中实际存在的问题及其解决方案，并通过实验数据处理，服务于隧道工程设计、施工、监测检测等实际工程建设过程。

通过实习基地建设，从实验项目开设、实习方案编制、室内授课与现场实验过程以及数据分析处理等环节，改进和完善教学体系，使学生全面掌握隧道与地下工程相关的围岩原位测试及隧道监测检测操作过程，对提升学生动手能力及理论联系实际能力，解决隧道与地下工程现场实际问题有重要的实际意义。

2 隧道与地下工程专业实习中存在的不足

现阶段的隧道与地下工程专业实习存在以下不足之处：①开设的实验项目与实际工程差距较大，与学科前沿及行业需求结合度不够，制约学生创新思维的培养。目前的隧道工程建设，逐步表现出隧道跨度及长度大、工程地质条件复杂、高地应力隧道、岩溶隧道、寒区隧道、水下隧道、连拱隧道、偏压隧道等特殊形式隧道越来越多等特点。因此，常规实验及实习项目已难以满足实际工程发展需要。另一方面，以基本理论及基本实验手段为主的实习内容，严重制约了学生创新思维的培养，已难以适应学生就业后面临复杂工程问题的现状。②教学方法和手段相对单一，多强调指导教师讲解和现场指导，而对学生的观察及描述方面训练不足，不利于学生自主学习能力的提升。隧道与地下工程相关课程均是典型的理论联系实际的课程，在课堂理论教学之外，必须注重学生动手能力和操作能力的培养。只有这样，才能使学生学以致用，真正达到知行合一的目的。③教学和实习形式与其他课程及工程实际联系不够紧密，对学生理论联系实际能力的培养不足。隧道与地下工程专业学生的就业方向是面向隧道勘察、设计及施工等一线工程现场，因此必须培养学生理论联系实际的能力。

具体说来，使课堂理论知识所学与工程实际相结合，切实解决实际工程中可能存在的问题，是本专业学生培养的重中之重。

3 隧道与地下工程专业实习教学模式的改进

基于上述不足，隧道与地下工程专业实习教学模式需进行如下改进。

3.1 实习实验大纲的修订及实验项目开设调整

针对目前所开设的实验项目与工程实际和学科前沿贴近度不够的问题，计划结合课程组教师主持的相关科研项目，了解实际工程面临的主要问题，同时对典型隧道工程开展实地调研，在此基础上结合工程实际和学科前沿问题，对实习大纲及项目开设情况进行调整，使实习教学和项目开设满足学生就业后的工作需要。

利用吉林大学特有的净月岩体力学实习基地，增加隧道工程相关现场实验项目。例如在隧道勘察阶段，增加地表钻孔，在孔内取芯进行岩石物理力学性质室内实验，掌握隧道勘察阶段能够获得的围岩物理力学性质指标；此外，在钻孔内进行岩体波速测试，并结合室内实验，获取岩体完整性系数。基于此，使学生掌握按照《工程岩体分级标准》[6]进行隧道围岩初步分级的方法；另外，在洞内开展围岩波速测试、岩体回弹实验等项目，并结合隧道工程地质条件，调研各个区段地下水条件、主控结构面条件、地应力条件等参数，使学生掌握隧道围岩详细分级过程，并讲解围岩分级在隧道勘察、设计、施工中的重要作用。

在隧道设计阶段，结合净月潭隧道实际工程地质条件及实测围岩级别，要求学生采用工程类比法进行不同围岩级别隧道的爆破方案设计、初期支护设计及二次衬砌设计等，使学生掌握完整的隧道设计方法。在隧道施工阶段，针对不同的围岩级别，掌握超前支护施工方法、隧道钻爆施工方法、初期支护施工方法、二次衬砌施工方法等，真正使实习与实际工程相结合，使隧道工程专业实习与学生就业后从事的具体工作紧密联系起来。

3.2 以实习基地和实验项目为基础的学生创新思维培养模式研究

结合目前实习对学生创新思维培养不足的问题，拟以隧道围岩现场测试方法及监控量测技术方法需求为导向，引导学生结合实习开展“大创”项目及其他自主研究项目，抓住学科前沿，依托实习基地开展相关研究工作。

目前，隧道工程建设规模及难度逐渐增大，工程项目的特殊性逐步显现。这就要求实习过程能够密切联系工程实际，从创新性角度培养学生解决复杂工程问题的能力。例如在实习期间，可开展多项实际监测及检测项目，使学生掌握全站仪、水准仪、收敛计、多点位移计等监测设备的使用。同时结合具体工程案例，讲解现场监测及检测工作对隧道施工的重要意义，并结合教师主持的相关科研项目，向学生介绍监测与检测工作可能出现的问题与解决方案，激发学生的创新意识。

另一方面，启发学生思考大跨度隧道、连拱隧道、偏压隧道、高地应力隧道、寒区隧道等特殊类型隧道在监控量测、现场施工及稳定性评价方面的特殊性，启发学生独立思考上述特殊隧道建设过程中可能面临的问题。

3.3 实习教学方法和教学模式改革

结合目前实习教学方法单一、对学生自主学习能力培养不足的问题，推进教学方式的改革和教学方法的创新。实习教学应分为课堂教学及现场实际操作两个阶段进行。在课堂教学阶段，以教师讲解为主，拟采用以“引导式教学”和“启发式教学”为主的形式进行。除讲解各项实验的目的和操作流程外，点明实际工程中可能遇到的问题，引导学生在实验前自主查阅资料，寻找解决问题的方法。同时，应在各实验项目讲解完毕后，给学生布置思考题，主要侧重本实验在实际工程中的作用和意义、在实测过程中可能遇到的问题及解决方案等。使学生在课堂学习之余，能够广泛查阅相关资料及工程案例，在实际实验前对实验目的及过程全面了解。在实验操作阶段，采用以教师指导为辅，学生动手为主的教学模式，在阐明各项实验的操作规程和注意事项后，由学生亲自动手完成设备安装调试、实验数据采集、实验数据处理分析的全过程。在实验数据采集过程中，鼓励学生对不合理数据及操作等问题与教师积极讨论，发现实验过程中可能存在的不足及对实验数据产生误差的影响因素等，以提高数据准确性。另一方面，对隧道围岩地质条件描述、稳定性分析等现场调查工作，采取以学生自主观察描述为主、教师补充答疑为辅的教学模式。上述教学方法及教学模式，充分表现出以学生为主体、引导和鼓励学生自主学习的主线，使学生真正在实习过程中发现问题和解决问题，为今后工作奠定基础。

3.4 注重实习教学与专业课课堂教学的连贯性

针对目前实习教学与专业课教学关联度不够的问题，在实习教学过程中注重与专业课课堂教学的相关性，针对“岩体力学”“隧道施工技术”“地下工程设计”“隧道工程监测检测技术”等主干课程中涉及到的相关内容，在实验过程中进行详细讲解和分析，主要注重现场操作和数据处理的方法和技巧；另一方面，结合课程组教师的相关研究项目，重点讲解实际工程中如何利用实习相关实验解决工程问题，培养和提高学生理论联系实际的能力。现场实习是课堂教学的深入和延展，在实习过程中，应对以上各门专业课的相关室内实验及现场实验项目进行归纳总结，各实验项目不孤立存在，而是以隧道工程为主线融会贯通。比如岩石的各项物理力学性质实验的目的是为隧道围岩分级提供力学指标，现场波速测试及工程地质条件调研是为隧道围岩分级提供岩体完整性指标及修正参数，各类现场监测实验项目是为了保证隧道施工期的安全和稳定等。实习的最终目的是通过各项现场实验，使学生掌握隧道工程勘察、设计、施工、监测检测等各类工作方法，为将来的工作打下根基。

4 结论

针对目前隧道与地下工程专业实习存在的问题，提出以学生为主体的新型教学模式。通过实习大纲修订及项目开设、学生创新思维的培养、学生动手能力及实际操作能力的培养等方面，综合培养学生利用理论知识解决复杂工程问题的能力，使实习教学真正与实际工程接轨，同时使隧道与地下工程系统教学达到知行合一。