以培养创新思维为主的地下工程安全方向课程改革实践

左伟芹，李利文，刘彦伟，李 波，崔佩雯

（1.河南理工大学安全科学与工程学院 河南 焦作 454003；2.安全工程国家级实验教学示范中心（河南理工大学） 河南 焦作 454003）

创新教育是当今世界教育发展的大势所趋，课程的创新改革也是当前教育发展的重要课题。河南理工大学安全工程地下安全方向的培养目标旨在使学生适应社会主义现代化建设和社会经济发展需要；具备扎实的基础理论、强大的工程实践能力、较高的综合素质以及较强的社会责任感和创新精神，成为高素质的应用型人才[1-2]。

安全工程学科地下工程安全方向的课程通过对国内外地下工程的发展现状、地下工程施工技术、监测、灾害防治等内容的综合概述，使学生获得全面、完整的地下工程安全方向的知识，发展他们的工程概念[3]。针对地下工程安全方向课程的不足，崔光耀[4]提出了通过“隧道与地下工程”的施工课程教学改革，以优选的教学内容和完善的教学方法为基础来激发学生的学习积极性；沈世伟[5]提出隧道与地下工程课程实习方面的问题，指出创新思维培养、连贯性培养等优化措施。

在新时代对学生创新思维需求强烈的发展背景下，地下工程安全方向的课程已经总结了既往教学方式的不足，并结合安全领域的特点，提出并运用了具有创新意义的教学方法，并将其与本专业相适应的教学手段进行融合，指导学生理解和运用知识，培养出既具备地下工程安全的理论知识，又兼顾科学素养和创新思维的人才。

1 既往课程的限制

1.1 课程教学手段、考核方式单一

传统的课堂教学是一种以教师为核心的教学方式。这种根据教学大纲形成的“灌输式”教学方法，最大的缺陷就是不能让学生主动吸纳知识，只是机械地完成课程计划，在这个过程中，学生不能充分发挥自己的主观能动作用。另外，由于地下工程安全方向的课程涉及的施工条件复杂，过程中所使用的设备和方法也有所不同，因此教师难以将这些内容有效地传递给学生。单一的教学手段让学生处于被动接受的局面，导致一系列问题的出现，比如难以激发学生的学习热情和独立思考能力；由于理论解释较为抽象，学生在理解和领悟方面存在偏差或无法理解掌握；对施工工艺、施工机械和施工步骤的感性认识较低；学生在工程实践中理论联系实际的能力较差。

传统的教学评价方式主要以期末考核作为评价学生学习成果的依据，往往在考试前几天，学生才匆忙地进行突击学习。这种为了考试而学习的态度无法维持长期记忆，不利于培养学生的综合素质。

1.2 实验、实践性教学不够

地下工程安全方向的课程要求学生具有较强的实践能力，应用型本科院校在教学计划的设计中有涉及实验、实践课，但学生往往把实验教学当作理论课程的附属，只记住实验结论，不注重实验过程，实验课没有起到锻炼学生观察能力和动手能力的目的，更不能使学生在实验过程中得到创新性的启示，发展创造性思维。此外，依据学校的实际情况，实验室中实验设备过少，甚至有些实验仪器已经损坏或过时，实验课往往流于形式，无法满足所有学生上手操作的需求，也就无法完成正常的教学任务，难以达到最后的教学目标。

1.3 深入在建项目现场受限

考虑到资金、学生安全保障以及地下工程安全所涉及的施工过程的复杂性，比如工作面狭窄、施工环境恶劣、施工现场安全隐患相对较多等原因，教师无法将学生送到施工一线进行学习和实践，实践教学环节中深入施工现场参观学习的机会极其有限，导致学生无法全面了解施工全过程。与随处可见的地上结构相比，学生鲜有机会接触地下工程的建设过程，对地下工程的认识不够深入，这造成学生很难真正建立起对地下工程安全的感性认知，对于理论知识的理解和掌握造成了一定的困难。

2 教学改革实践

2.1 基于OBE 教学理念优化教学目标

在新工科背景下，基于OBE 教育理念的地下工程安全方向的课程体系建设应该以学生为中心，以成果为导向，注重培养新工科背景下急需的人才。地下工程安全方向教师针对现存问题，详细讨论了相关教学内容和教学方法，将教学过程中产生的问题与工程教育标准进行对比，探索该学科的“特色”和“亮点”。在课程理论教学中，充分考虑与地下工程安全方向有关项目的引进；优化教材资源的内容，提高专业授课内容的专业性和实用性；尝试提高新技术、新方法在地下工程安全方向课程中所占的比重，培养学生的创新意识和独立思考能力；健全课程考核方式，建立以考试为主、多种考核方式相结合的评价机制；探索培养学生综合能力的途径，以达到培养创新实践型人才的最终目标。

2.2 构建学生参与型的课堂教学方法

2.2.1 增设课前自学环节

由于地下工程安全方向的知识内容比较丰富，在课程的重点知识上增设课前自学环节，比如隧道施工、深基坑施工等当前的热点问题，教师指出在实际工程中有可能会出现的问题，并在教学开始之前要求学生组成小组，查找相关的资料解决这些问题。另外，课程通过互联网的方式，为学生提供大量的图表、专题背景材料以及有关地下工程安全方向的动画录像，极大地扩展了课堂上的信息，使教学效果得到明显改善，并激发学生的学习热情。

2.2.2 实行互动教学模式

在既有教学模式基础上增设互动教学方法弥补原有课程教学的不足。在课堂教学阶段，教师鼓励学生独立思考问题，以达到开拓学习知识面，调动积极性，培养独立思考和研究创造能力的目的。学生根据自己的喜好收集有关材料后，在课堂上根据自己的理解，汇报所收集到的材料和创新想法，然后由教师和其他学生发言提问，师生之间进行互动，形成了一个完整的系统，以此为依据，对学生的创造性进行指导和培养。互动教学模式可以有效克服过去教师“喂食式”的教法，培养学生的自主思维，同时也向教师发出了挑战，改善了课堂枯燥氛围，增强了教学乐趣，同时让学生可以接触到不同的实际项目，相互促进，从而提高教学效果。

2.2.3 提高学生的实验主动性

实验课程以观察和描述为主，并辅以教师答疑的方式。在进行实验操作前，教师先为学生讲解实验的操作规程和注意事项，确保学生能够熟练掌握实验操作流程，并对不同情况有足够的准备。教师在每一个实验项目都讲完之后，向学生提出一些思考问题，这些思考问题的重点应该是这个实验在实际工程中的功能和意义、在实测过程中可能会出现的问题以及解决方法等，然后让学生自己动手来完成设备的安装调试、实验数据的采集、处理和分析等过程。通过这种方式，学生可以对所学知识有更加深刻的理解和认识。在实验数据采集和处理的过程中，鼓励学生积极探讨不合理的数据或操作等，并与教师交流，找出实验过程中可能出现的缺陷及实验数据产生误差的影响因素等，从而提高实验数据的准确性和学生的实践应用能力。

经过上述教学方法及模式的运用，教师将以学生为主体、鼓励自主学习作为主要内容，让学生在实践中深刻感受到问题的产生和解决过程，同时培养他们的创新能力。

2.3 开展研究型学习模式

在研究型学习中，教师还需定期针对性地解答学生的疑问，帮助他们更好地理解和掌握知识。此外，在教学过程中，教师还需要根据学生的实际情况，结合创新能力不足等问题，采用多种方式来培养学生的科研能力。例如，可以开展开放式实验、大学生创新培训等活动，引导学生参与科研工作，并提高他们对地下工程安全方向相关问题的了解。通过这种方式，教师不仅可以锻炼学生的自主学习能力，还可以为学生揭开科学研究的神秘面纱，通过参与科研项目，学生针对实际的问题进行思考和探索，加强理论联系实际，掌握问题的思考和解决办法，并增强动手能力。

2.4 进行项目实践式学习模式

结合具体工程项目，增设具有开放性和实际需求的课程设计，让学生通过思考、实践、探索等方式依据某一项目设计施工方案形成设计说明书。这些项目的设计方案往往不是唯一的，多种设计方案都有其优势及其不足，利用课程设计可以培养学生的独立思考能力和发散思维能力，考查学生解决问题的创新思维及创新研究能力。教师鼓励学生采用多元化的思维方式，在分析问题时从不同角度入手，结合地下工程、岩土力学、岩土工程支护等理论和技术，判断问题的原因，将同类工程问题的征兆、现象、效果联系起来，通过仔细对比、推敲、研究，得出结论。通过这种方式进行项目实践性学习，学生能够将该课程所学的基础知识、基础方法进行串联，并将其运用到具体的工程中，从而提高对知识的理解和掌握。

3 课程教学体系建设与改革体会

发展一门学科、建设一个专业体系是一个需要大量投入研究、不断探索和实践的过程。当前新技术的发展和创新性人才的培养目标对课程教学提出了更高的要求。河南理工大学安全科学与工程学院在教学模式方面展开了一系列的改革与实践，将创新培养模式和培养理念与专业课程的教学和实践相融合，以达成最终目标。

随着课程教学的不断改革与探索，河南理工大学地下工程安全方向的课程教学改革已经实现了多个目标。

①通过建设一套比较完备的、能够满足工程教育认证需要的课程教学体系，该校在18 级、19 级和20 级三个届次地下安全方向的教学中，取得了显著的成效。学生对于本课程的教学评价也在逐步提高，整个课程教学质量得到进一步优化。

②在教学过程中，该校建立了良好的师生互动模式，采用多元化的教学方式，让课堂充满乐趣的同时也增强了学生的学习效率。这些措施不仅激发了学生的学习热情，还促进了他们创新思维的培养和自主学习能力的训练。

③学院还成立了大学生科研团队，在有限的教育资源条件下，依靠创新型学科竞赛，鼓励有科研欲望的学生尽早加入科研队伍，深入学习探究地下工程安全方向中值得研究的问题，不仅激发了学生的创新意识，还训练了学生的创新思维和自主获取知识的能力。

实践表明，地下工程安全方向的教师们已经开展了大量工作，教学模式也已经形成了课程特色，有效提高了学生的综合工程素质和能力水平，为相关领域的研究和应用奠定了坚实基础。这些成果的取得不仅为该校的教学质量提升做出了重要贡献，还为地下工程安全方向及相关领域注入了源源不断的创新力量。