“地下工程安全技术”课程教学改革

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摘 要：“地下工程安全技术”作为安全工程专业的一门重要专业课程,具有较强的专业性和实践性.文章着眼于“地下工程安全技术”课程设置特点,从教材的选用、教学方法的改革、教学课件和素材的准备、考核方式等几个方面提出了“地下工程安全技术”课程教学改革的策略,并建议工科专业的专业课程在教学中应与时俱进,关注国际前沿,注重实效,适时进行教学改革.

关 键 词：地下工程安全技术,安全工程,教学改革

中图分类号：G642.3文献标识码：A文章编号：1002-4107（2015）02-0033-03

南华大学安全工程本科专业创办于2004年,目前每年招4个班,规模为130人左右（含卓越工程师计划1个班）.为适应我国核能开发战略,为我国核电事业的安全高效发展培养合格的安全类本科人才,学校2010年申报了高等学校战略性新兴产业相关专业――核安全工程专业,并获得批准,2011年该专业获批为湖南省特色建设专业,2012年获批为湖南省普通高校“十二五”综合改革试点专业.2013年,安全工程专业获批为教育部卓越工程师教育培养计划第三批学科专业.根据《2014年中国大学生就业报告》,安全工程专业毕业生就业率为96.9%,居全国第二位,其中最重要的就业方向为中铁、中建等国字号建筑施工企业,南华大学安全工程专业（含核安全工程）有相当比例的毕业生在中国核工业建设集团就业[1-3].南华大学安全工程专业的创

办,顺应了社会发展潮流,创办十年来获得了快速发展,但是也要看到还存在较多问题,教师在日常教学过程中必须重视课程教学改革,推动专业建设不断取得新的进步.

“地下工程安全技术”是安全工程专业重要的专业课程之一,该课程对地下工程的国内外发展现状、地下工程的规划理论、地下工程的设计计算、施工技术、监测,以及防灾、监理及计算机应用等方面进行概述性介绍,使学生对地下工程有一个总体而全面的了解,可拓宽学生的知识面,增进学生的工程概念.该课程的主要先修课程有：工程力学、结构力学、土力学、岩石力学、建筑结构和建筑材料等.该课程一般安排在第七学期,而此时正值大四学生考研、找工作等关键阶段,学生听课的积极性往往不高,学习效果较差.因此改变传统的教学方式,加强理论与实践的联系,调动学生的主观能动性,提高教学质量和效率成为教学改革的方向.笔者近几年从教材的选用、教学方法、教学课件和教学素材以及考核方式等几个方面进行了一系列的改革,取得了一定的成效.

一、精选教材,合理安排教学内容

教材是教学内容的一种承载形式,是进行课堂教学的基本工具,也是深入教学改革和提高教学质量的重要保证.专业课程由于针对性和专业性较强、灵活性较大,造成教材选用难度较大.一本适宜的教材可以使教学达到事半功倍的效果[4].现有的地下工程方面的教材,主要适用于土木工程等专业,经过调研发现没有专门的“地下工程安全技术”课程的教材,因此只能选用相近的教材.考虑到安全工程专业的毕业生主要面向建筑施工单位就业,因此在前期选用教材的时候偏向于选择地下工程施工方面的教材.目前可供选择的教材有：（1）张庆贺等主编的《地下工程》（同济大学出版社,2005年版）,（2）关宝树主编的《地下工程》（高等教育出版社,2007年版）,（3）贺少辉主编的《地下工程》（清华大学出版社和北京交通大学出版社联合出版,2008年版）,（4）徐辉,李向东主编的《地下工程》（武汉理工大学出版社,2009年版）.对以上四本教材进行深入分析和比较后,最终选择关宝树主编的《地下工程》作为本门课程的教材,其他三本教材作为参考书.结合教学改革的需要,除了选择质量较好的教材之外,主讲教师积极参与编写符合教学要求的教材.比如,我们和山东科技大学、北京科技大学等高校合编了《地下工程施工》一书,即将出版.通过教材的编写,提高了主讲教师的教学能力,也有力地推动了课程教学改革.

除了教材之外,对教学内容的合理安排也关系到教学效果.该课程为32学时,除掉4个实验课时,理论课时为28学时.结合安全工程专业的实际情况,对教材中各章节内容的教学学时安排如下：（1）第1篇地下工程概述（4学时）,（2）第2篇明挖法修建的地下工程（6学时）,（3）第3篇盾构法修建的地下工程（4学时）,（4）第4篇掘进机法修建的地下工程（4学时）,（5）第5篇矿山法修建的地下工程（8学时）,（6）安排2学时进行复习和答疑.

二、创新教学方法

教学方法是教师和学生为了实现共同的教学目标、完成共同的教学任务,在教学过程中运用的方式与手段的总称.教学方法包括教师教的方法（教授法）和学生学的方法（学习方法）两大方面,是教授方法与学习方法的统一[5].

(一)由“授人以鱼”到“授人以渔”

地下工程的种类繁多,在地下工程概述中,教材中列举了很多的具体类型.在教学过程中,鼓励学生课余上网查找课堂中教材中提到的各种类型地下工程的资料,包括文字资料、图片和视频等,一方面可以加强学生对课堂内容的消化和吸收,另外一方面可以发现教科书中未提到的地下工程的类型或者实例.比如,有学生在互联网上搜索到“地坑院”这一独特的地下工程方式.该类型的地下建筑主要分布在河南的西部,被国内外游客描述为“见树不见村,见村不见房,闻声不见人”,并对这一奇异的民间建筑文化风俗叹为观止.该学生将相关资料做成题为《豫西地坑院简介》的PPT,在课堂上进行了介绍,不仅扩大了学生的知识面,提高了大家对历史遗产的保护意识,而且锻炼了学生独立获取知识的能力,改善了教学效果.

(二)将教法和学法相结合

教学是教师“教”和学生“学”所组成的一种双向活动.本课程主要的教学方法有：（1）讲授法.讲授法是教师在课堂上通过口头语言向学生传授知识、培养能力、进行教育的方法.这种方法信息量大,学生在短时间内可获得大量的系统科学知识,但是容易形成注入式教学.在平常的教学过程中主要是通过PPT课件来进行讲授,因此课件质量的高低直接影响教学效果.此外,该方法需要与其他教学方法配合才能取得好的效果.（2）提问法.提出疑问对于发现问题和解决问题都是极为重要的.创造力强的人,都具有善于提问题的能力,一般来说,提出一个好的问题,就意味着问题解决了一半.提问教学法大致包括以下五个阶段：准备问题、陈述问题、鼓励学生进行回答、对学生的回答进行加工和对提问行为进行反思.本课程教学中,每次课提问的次数控制在2―3次,通过提问可以有效控制课堂秩序,将学生的注意力转移到课堂上来.（3）案例法.该教学法是一种以案例为基础的教学法,“地下工程安全技术”课程涉及很多工程施工的内容,单凭教师在课堂上口头讲授,学生很难理解具体的施工工艺和施工过程.此外,在讲解事故原因时,配合事故案例讲解会收到事半功倍的效果.（4）自学指导法.该方法是指教师在课程教学过程中,引导学生掌握学习技巧,提高自学能力,养成良好自学习惯的一种教学方法.内容包括指导学生预习、复习、阅读参考书和自学教材等.考虑到关宝树主编的《地下工程》教材内容多达438页、计69万字,信息量很大.课堂上教师每次安排5分钟自学,自学结束后,教师提出问题要学生回答.以上教学方法在教学过程中穿插使用,起到了良好的效果.（三）将直接面授与远距离的间接授受结合

面授是学生直接接受教师的教学内容,是学习最重要的方式,也是效果最好的方式.但是课堂教学只有28学时,每节课只有45分钟,因此教学内容非常有限,也限制了教师和学生的互动.随着网络技术的发展,对学生的辅导可以通过网络间接完成,使得教学活动具有更大的灵活性.本门课程在开学之初,主讲教师就将相关教学材料上传到南华大学数字化教学中心网站（http：//210.43.126.37：9988/sc8/）,该网站的立体化资源主要包括：图书资源、网络资源、光盘资源、参考资料、授课录像、课件与教案、习题、讨论题、课程实践、答疑库、教学大纲和实验等.该网站的辅助教学功能非常强大,不仅教师能够根据教学的需要在网站上随时增加、更新和删除相关教学资料,布置相关教学任务,进行辅导答疑和师生互动,而且学生可以下载相关资料,进行讨论、提问、提交作业,教师可以查看学生的登录记录等情况,对学生进行考勤.

三、充分利用多媒体手段与视频教学素材

多媒体课件是根据课程教学大纲的要求和教学的需要,经过严格的教学设计,并以多种媒体的表现方式和超文本结构制作而成的课程教学软件,具有表现力丰富、交互性良好、共享性大等特点.本门课程在课件的制作过程中主要依据教材内容和教学大纲展开,首先在网络上搜集相关的教学课件,对符合要求的部分直接采用,对缺失部分自行进行制作,制作完成后进行检查、补充、调整和完善.全部课件分为六个部分,即：课程概述和相关要求、地下工程概述、明挖法修建的地下工程、盾构法修建的地下工程、掘进机法修建的地下工程以及矿山法修建的地下工程.在第一部分中重点介绍了学时、学分和先修课程、课程的性质和任务、教学目的与要求、课程考核要求和教材等.特别介绍了教材（高等教育出版社出版、普通高等教育“十一五”国家级规划教材）,从一开始,就使学生对课程教材质量有认同感,然后重点介绍了主编关宝树先生（从事隧道及地下工程教学和科研50多年,出版十余部教材及专著,我国著名的隧道与地下工程专家）,使学生认识到主编是一位德高望重的学者,从而产生敬畏感.在第二部分地下工程概述中强调了地下工程的发展前景,引用王梦恕院士的预测：“21世纪末将有三分之一的世界人口工作、生活在地下空间中.地下空间是城市可持续发展的宝贵资源.”使学生充分了解地下工程广阔的发展前景后,列举一系列地下工程灾害与工程事故案例,使学生认识到地下工程所面临的不确定性和风险以及在施工过程中确保安全的重要性,很好地结合了地下工程学科和安全工程专业的特点,以增强他们将来作为安全工程师的责任感和使命感,充分调动他们学习的积极性和主动性,以严谨的态度对待专业课程的学习.

此外,该课程介绍施工方法的内容较多,而在教学过程中,学生不可能都身临现场,因此视频教学成为重要手段[6].比如：《隧道施工（上、中、下）》可配合第5篇矿山法修建&

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在全球化背景下,国内外大中型建设项目在设计和施工等环节普遍采用全球范围内的招投标与合作方式,英语作为知识传播和交流的媒介,成为培养具有全球视野和国际交往能力的复合型人才的必备工具[7].因此,在教学过程中,适当引用国外主要网站上的资料作为教学素材十分必要.主讲教师从国际隧道协会网站上下载了《WhyGoUnderground?》等资料作为教学素材,满足了教学需要.

大学生毕业后都会参加各类职业资格考试,因此在教学过程中适当引入一、二级建造师资格考试部分试题作为课堂讨论题.实践证明学生对于这部分试题的兴趣远高于教材后面的思考题,效果很好,一方面使学生提前知道了资格考试的题型和试题难度,另外一方面有效巩固了已学知识,起到查漏补缺的作用.

四、变革考核方式

大学课程的考核方式一直存在争议.大学阶段的专业课分为考试课和考查课,考试或考查在制定培养方案和课程计划的时候就已经确定.采用闭卷考试,方式简单、易操作,但方式单一、内容单调、死板,缺乏对学生知识、能力与素质的综合考察[8].本课程采用考查方式,考查的主要内容包括：（1）学生的到课率,（2）学生的课堂表现,（3）学生的作业情况,（4）学生参加实验和完成实验报告质量情况,（5）其他（包括学生在数字化教学中心网站上的表现,教材检查情况等）.对于到课率,教师规定无故缺课三次及以上的学生考核不及格.以上考查项目,主讲教师登记在册,期末对每一考查项目赋予一定权重,然后采用计算机编程方法计算得到学生的最后成绩.特别是在课程结束前主讲教师统一检查学生的教材情况,认真的学生教材中往往有比较多的记录,显得比较陈旧,而不认真的学生往往教材很新,中间很少有笔记或者画线,极个别学生的教材中没有一个字、没画一条线,甚至连名字都没写.通过对教材的检查,可以判断学生平常的学习认真程度,并将检查结果作为期末考核的依据之一.实践证明,这种方法起到了很好的效果.

五、结论

“地下工程安全技术”作为安全工程专业的一门重要专业课程,实践性很强.在教学实践过程中,通过优选课程教材、合理安排教学内容,不断改进教学方法,优化课件内容和精心准备教学素材和改革考核方式等措施,取得了较好的教学效果,学生课堂到课率在98%以上,学生对主讲教师的好评在95%以上.

考虑到课程和专业的特殊性,为进一步加强课程教学,提出以下建议：（1）尽快购买相关数值模拟软件,建立数值模拟与仿真实验室,用于课程教学,增强学生对内容的理解.（2）进一步收集和整理尽可能多的英文教学素材,关注学科国际发展前沿,条件成熟时开展双语教学.（3）将课程移至第六学期,使学生有更多精力和时间进行学习,进一步提高教学效果.