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【中南金课】《隧道工程》:修筑育人的主干道

来源:大学生通讯社 点击次数:次 发布时间:2022年04月15日 作者:黄长青 彭咏

“积薪一炬石为坼,锤凿既加如削腐。”中国最早的人工隧道——古褒斜道南端的石门隧道使用的是原始的火烧水淬的修筑方式。时至当下,隧道建设技术越发先进复杂,对培养优秀的“隧道人”也提出了更高的要求。如何更好地“授人以渔”?中南大学“隧道工程”一代又一代师生经过不断探索,递上了一份独特的答卷。

把工程“搬进来”

人才培养不是一蹴而就的,需要经过长期绵延式的深厚积淀。《隧道工程》这门课程在师者的长期研磨之下,已经历过70余年的风风雨雨,在当下仍然焕发着生机。

新中国成立之初,百废待兴。铁路作为交通运输行业中的中流砥柱,成为了建设中的“重中之重”,然而摆在眼前的现实却是隧道专业人才十分匮乏的窘境。1953年,政务院和教育部决定将多个学校的土建专业和铁道专业合并组建中南土木建筑学院,并设立桥梁与隧道工程系。中南土木建筑学院是当时全国设有桥梁与隧道专业的三所高校之一。

学科建设起来了,教什么内容以及如何教成为老师们心中的一大难题。为了改变这一现状,1956年,国家铁道部邀请了四名前苏联专家在唐山铁道学院开展一至两年的讲学活动,学院乘此东风,从各系各专业抽调了4名老师前往唐山进修。直至1958年4位教师修满返校才正式成立隧道和地下铁道教研组。至此,通过将外来知识“搬”进来,隧道工程课程立稳了脚跟。

在当时,新中国的隧道研究刚起步,尚未有成型的教材。教研组吸收前苏联关于山岭隧道建设的意见,新编了一本铁道建筑专业专用的“隧道讲义”,侧重于理论知识。1976年,中国铁路建设如火如荼,也为隧道工程这门课程注入了实践的灵魂。教学团队的老师多次深入到建设一线中,一方面运用专业知识指导建设,参与了包括大瑶山铁道隧道、秦岭隧道等在内的国家重大工程;另一方面在建设实践中也不断地积累经验教训,并将其巧妙地转化到教材中。1988年,韩玉华教授参与到“大瑶山长大铁路隧道修建新技术”的建设中,并获得了铁道部科技进步奖特等奖,其研究成果也融入到现行的教材中。通过将本土案例“搬”进来,隧道工程课程的教材也不断完善,成了理论扎实、实践落地的“硬通货”,同时也逐步出版了全套自编教材,教学质量得到显著提高。

而至21世纪,为了顺应信息化浪潮,课程团队开始探索线上教学建设。通过将智能技术“搬”入课程中,不仅丰富了教学方法,而且团队通过线上线下混合式教学,解决了此前课程面临的“课程太抽象,学生难理解”、“工程需实践,课堂难展示”等问题。

在教师团队的积极实践探索下,2020年,《隧道工程》被教育部认定为“首批国家级一流本科课程”。

让课堂“活起来”

为顺应新时代教学发展需要,团队积极进行新型教学模式的探索。早在2008年,彭立敏教授带领教学团队整合历年来的科研实践资源并尝试线上建设。随着线上教学资料储备的逐步完善,在2018年暑假,教学团队将书本上的知识点串联成体系,并精心录制教学视频,让学生们通过线上学习把握整体的知识脉络。同时将线下课堂作为线上课堂的延伸,让学生在课堂交流过程中实现知识面的拓展。

为了让两者更好地融合在一起,团队利用导学问题将线上与线下课堂衔接在一起,不止针对某个单一的知识点,还关注对隧道技术的追根溯源,引导学生知其然,更知其所以然。线上课堂开始前,学生针对导学问题深入学习,在自主学习中深入思考;线下课堂也由导学问题引出,师生在围绕问题进行的积极互动中形成教与学的双向思维反馈,既激发了学生的思维,又启发了老师的教学灵感。

学习是一个知识吸收、问题思考和重构知识体系的螺旋上升过程。隧道工程课程的混合教学模式的设计就很好地顺应了这一学习规律。“这种灵活的教学模式,既提高了我们学习的效率,也给我们留有时间思考问题。老师会引导我们进行深度的思考,让我们得以突破思维的单一。”隧道1805班的侯兴宇说。

《隧道工程》的很多知识点与工程实际紧密相联。如何以一种学生更易接受的方式向学生传授知识,是教研团队改革之初所面临的难题之一。课程团队用工程实例讲解知识应用,用实例图片再现工程面貌,将教学内容变得鲜活。团队还制作通俗易懂的视频动画、直观的课程模型,直接呈现工程全貌,以直观生动的方式引导学生学习。比如,为了让学生更好理解“洞口位置确立”的知识点,团队精心制作隧道洞口的三维模型。随着老师讲述,模型也随之变化,在很短的时间内呈现出不同洞口位置的区别。通过模型多维度的展示,学生对隧道洞口实际场景的想象越发清晰,思考也随之深刻。隧道1901班的王文博说:“课堂中,工程实例和图片的运用是很赞的。例如老师们将‘甘青隧道’刷坡前后的照片进行对比展示,让我们对‘刷坡’有更具体全面的认知”。

使教学“走出去”

隧道工程的教学不是纸上谈兵,其最终目的就是让学生更好地参与到隧道建设的队伍中来。《隧道工程》是一门直接面向实际工程的课程, 实践是深入学习的途径和知识的出口。“让学生代入多种工程问题去思考,培养其工程思维和素养,学生将来面对实际问题时便有了解决问题的方向。”王薇副教授说。

课程仿照工程设计模式,将工程实例融入作业之中,并让三、四人聚成一个小组,以小组为单位完成作业。通过小组的思考和讨论,将知识点过渡到应用层面上。每完成一个章节的学习,学生们就解决一个实际的工程问题。从最初的定洞口位置,接着在原有洞口位置的基础上拟定断面尺寸……通过累积沉淀,到最后完成一个完整的隧道设计。在层层递进中,学生一步步地掌握修筑隧道的相关知识,培养运用基本知识解决隧道工程问题的能力。

同时,在学生完成《隧道工程》的理论学习之后,团队会安排相应的生产实习,以夯实学生理论基础,使之熟悉实践操作。在1958年暑假,“隧道工程”进行了第一次生产实习,邝国能、毛儒等五位老师带领学生到川黔路凉风桠隧道进行为期3个月的专业生产实习。老师跟班当施工技术员,学生跟班当工人,结合生产现场进行教学。此后,专业的生产实习成为教学的必需环节。铁道1802班的王棨曾经在沈阳地铁5号线上进行隧道实习,他说:“当时通过《隧道工程》的学习,我们确实学了一些真东西。实习时,我们用的是盾构,虽然现场操作与理论有一定的差距,但是通过课堂上的系统学习,我们实践起来也更得心应手一些。”

课程老师不拘泥于课堂所学知识点,更善于引导和发散学生的思维,将工程现场也搬进了课堂之中,将沉默在书本上的知识符号,转变为流淌在学生脑海中的工程源泉。《隧道工程》的建设,是几代隧道人不负使命锐意探索的过程,也是自强不息追求卓越的精神在新老力量之间的传承过程。


图说中南

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