基于協(xié)同育人理念的城市地下空間工程實(shí)踐教學(xué)體系探索

摘要：城市地下空間工程專業(yè)作為專業(yè)目錄的特設(shè)專業(yè)之一，由于開設(shè)時間短，“重理論、輕實(shí)踐”現(xiàn)象仍存在，勢必影響人才培養(yǎng)質(zhì)量。在調(diào)查城市地下空間新專業(yè)實(shí)踐教學(xué)面臨的問題基礎(chǔ)上，廣東工業(yè)大學(xué)利用區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)勢，以培養(yǎng)“應(yīng)用型創(chuàng)新地下空間工程師”為目標(biāo)，整合校內(nèi)外各種教學(xué)資源，實(shí)施 “協(xié)同育人”教學(xué)改革與創(chuàng)新。構(gòu)建了“四年不斷線”漸進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)體系、“多層次”實(shí)踐教學(xué)平臺、“工程模擬與實(shí)戰(zhàn)相結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)模式、“多樣化”科技活動和創(chuàng)新實(shí)驗，將創(chuàng)新教育融入人才培養(yǎng)全過程，全面提升大學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：城市地下空間工程;協(xié)同育人;實(shí)踐教學(xué);工程能力;創(chuàng)新能力

中圖分類號：TU94; G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2020）02-0152-06

近年來，為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，實(shí)施“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，全面推進(jìn)我國從工程教育大國走向工程教育強(qiáng)國，這給新興的城市地下空間專業(yè)發(fā)展帶來機(jī)遇和挑戰(zhàn)[1]。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著城市人口急劇膨脹和建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，“城市綜合癥”日益突出，如土地資源緊張、生存空間擁擠、交通嚴(yán)重堵塞、環(huán)境污染加劇等系列問題。合理開發(fā)利用城市地下空間資源成為“解決城市問題、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的重要舉措[2-6]。

2002年，中南大學(xué)開設(shè)了我國首個城市地下空間工程本科專業(yè)，2019年1月12日于西南交通大學(xué)成立了土木工程教學(xué)指導(dǎo)委員會城市地下空間專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)小組，專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)逐漸步入正軌。第一屆教指委會議就教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、課程體系、教材和實(shí)踐教學(xué)等問題展開了熱烈討論，與會代表一致認(rèn)為迫切需要根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，構(gòu)建新型實(shí)踐教學(xué)體系與創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，以適應(yīng)現(xiàn)代城市地下空間工程迅猛發(fā)展的需要。廣東工業(yè)大學(xué)于2013年正式招收城市地下空間工程專業(yè)本科生，在協(xié)同育人和實(shí)踐教學(xué)改革方面開展了大量有益探索與創(chuàng)新[7-11]。

一、“協(xié)同育人”理念下的城市地下空間工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式

（一） 城市地下空間工程專業(yè)建設(shè)背景

城市地下空間工程專業(yè)在《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》中屬特設(shè)專業(yè)（專業(yè)代碼081005T），是教育部為適應(yīng)新時期城市建設(shè)人才特殊需求而設(shè)置的新興專業(yè)。隨著城市地下空間的快速發(fā)展，特別是城市地下綜合體、地鐵、綜合管廊、地下商場等的建設(shè)，城市地下空間工程專業(yè)人才需求與日俱增，人才缺口非常很大。據(jù)統(tǒng)計，截至2018年，我國已有76所高校開設(shè)該專業(yè)，每年招生3 800人左右，高校背景不一，主要有礦業(yè)、核能、交通、建筑、水利、鐵道等不同行業(yè)，其中土木工程背景50所、礦冶19所、其他7所，預(yù)計2020年開設(shè)學(xué)校將增至100所，呈快速發(fā)展態(tài)勢。由于大多數(shù)高校城市地下空間工程專業(yè)從土木工程專業(yè)和礦冶專業(yè)分離而來，早已超出兩大專業(yè)的范疇;新專業(yè)建設(shè)初期遇到許多困難和問題，如：辦學(xué)條件（師資、實(shí)驗儀器設(shè)備和場地、教材等）不夠完備、專業(yè)特色不明顯、“重理論、輕實(shí)踐”現(xiàn)象仍存在，課程設(shè)置與銜接欠科學(xué)、教材內(nèi)容偏陳舊、特色教材欠缺，實(shí)踐教學(xué)問題突出，直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量。

為順應(yīng)城市地下空間工程的蓬勃發(fā)展，廣東工業(yè)大學(xué)調(diào)整專業(yè)結(jié)構(gòu)，依托具有60多年辦學(xué)歷史的“土木工程國家級特色專業(yè)”“土木工程省優(yōu)勢重點(diǎn)學(xué)科”和“第七輪、第八輪省巖土工程重點(diǎn)學(xué)科”，增設(shè)城市地下空間工程專業(yè)[10-11]。以工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，加大投入力度和教學(xué)改革步伐，從人才培養(yǎng)模式、課程體系、教學(xué)模式、實(shí)踐平臺建設(shè)、師資隊伍建設(shè)、課外創(chuàng)新體系和質(zhì)量保障體系等七個方面進(jìn)行改革，構(gòu)建了協(xié)同育人理念下的城市地下空間工程人才培養(yǎng)體系。

（二） “多元協(xié)同育人”模式

針對高校實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)、設(shè)備、場地和師資不足，而社會教學(xué)資源和實(shí)踐場所又十分豐富的問題[12-13]，廣東工業(yè)大學(xué)依托廣東區(qū)域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展優(yōu)勢，匯集社會力量，整合優(yōu)質(zhì)教育資源，探索實(shí)踐了“校內(nèi)協(xié)同、校企協(xié)同、境內(nèi)外協(xié)同、國內(nèi)外協(xié)同”四層次協(xié)同育人模式[14-15]，旨在培養(yǎng)優(yōu)秀的城市地下空間工程師。

1.校內(nèi)協(xié)同教學(xué)模式

打破各學(xué)科之間的藩籬，促進(jìn)跨學(xué)科和專業(yè)建設(shè)協(xié)同發(fā)展。協(xié)同形式，包括土木與交通工程學(xué)院與建筑與城市規(guī)劃學(xué)院、環(huán)境工程學(xué)院跨學(xué)院的協(xié)同，以及學(xué)院內(nèi)部不同專業(yè)之間的協(xié)同。協(xié)同方式有每門主干課程設(shè)置一個教學(xué)團(tuán)隊，不同專業(yè)協(xié)同畢業(yè)設(shè)計等，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)資源共享、多學(xué)科融合。

2.校企協(xié)同育人模式

通過協(xié)同育人與協(xié)同創(chuàng)新的方式，與企業(yè)聯(lián)合進(jìn)行人才培養(yǎng)。如：“雙導(dǎo)師制”，在畢業(yè)設(shè)計階段給每位學(xué)生配備企業(yè)指導(dǎo)教師，從選題、任務(wù)書、設(shè)計等方面給予全面指導(dǎo)。此外，還包括聘請企業(yè)專家來校開設(shè)課程或講座等多種形式。

3.境內(nèi)外協(xié)同育人模式

成立了廣東工業(yè)大學(xué)-香港理工大學(xué)高性能結(jié)構(gòu)與材料聯(lián)合研究中心，通過搭建平臺，促進(jìn)交流，實(shí)施境內(nèi)外協(xié)同育人，開展創(chuàng)新實(shí)驗和創(chuàng)新項目訓(xùn)練，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4.國內(nèi)外協(xié)同育人模式

積極開展國內(nèi)外聯(lián)合培養(yǎng)育人模式，如與英國女王大學(xué)、英國卡迪夫大學(xué)開展聯(lián)合人才培養(yǎng)，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力，培養(yǎng)拔尖人才。

三、 基于“協(xié)同育人”的城市地下空間工程實(shí)踐教學(xué)改革

（一）“四年不斷線” 漸進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)體系

如圖1，建立了“課程實(shí)驗+實(shí)習(xí)+設(shè)計+科學(xué)實(shí)踐”的多層次實(shí)踐教學(xué)體系，由于現(xiàn)代城市地下空間工程的復(fù)雜性和綜合性，對人才的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力要求很高，在制訂人才培養(yǎng)方案時，堅持“理論與實(shí)踐并重”原則，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)45.5學(xué)分。對課程的實(shí)踐（實(shí)驗）教學(xué)、專業(yè)實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新訓(xùn)練和工程實(shí)踐四個維度確定了由淺入深、課內(nèi)外相結(jié)合、“四年不斷線”漸進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的相互支撐，課內(nèi)課外的相互補(bǔ)充，產(chǎn)學(xué)研有機(jī)結(jié)合，全面培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

（二） “工程模擬和實(shí)戰(zhàn)相結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)模式

實(shí)施校內(nèi)工程模擬和校外工程項目實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練相結(jié)合的協(xié)同育人實(shí)踐教學(xué)模式。

1.校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)

土木與交通工程實(shí)驗中心擁有

土木工程實(shí)驗室、城市地下空間實(shí)驗室、道路橋梁與渡河工程實(shí)驗室、工程力學(xué)實(shí)驗室、流體力學(xué)實(shí)驗室等8個專業(yè)實(shí)驗室，擁有基建規(guī)模國內(nèi)最大的L型反力墻、大型有限元軟件、真三軸測試系統(tǒng)等先進(jìn)的儀器設(shè)備，為校內(nèi)開展實(shí)踐性教學(xué)創(chuàng)造了良好條件，如圖2。

建立了工程地質(zhì)模型與標(biāo)本室、地下空間工程仿真模擬展示廳、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)組合模型（露天）等校內(nèi)實(shí)驗實(shí)訓(xùn)基地。大型盾構(gòu)機(jī)模擬操作仿真系統(tǒng)，學(xué)生通過實(shí)際操作，了解地下空間工程施工技術(shù)、地下空間作業(yè)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械運(yùn)作原理流程，獲得足夠時間、保證質(zhì)量的動手技能訓(xùn)練機(jī)會，實(shí)現(xiàn)了與工程實(shí)踐的“零距離”接觸，訓(xùn)練了學(xué)生在隧道施工設(shè)備領(lǐng)域從事研究、規(guī)劃、設(shè)計、施工和管理等工作的基本技能，達(dá)到了“研、教、學(xué)、訓(xùn)”一體化。通過校內(nèi)工程模擬實(shí)驗訓(xùn)練，使學(xué)生在

頭腦中建立工程概念和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

2.“校企協(xié)同”實(shí)踐教學(xué)

以打造“應(yīng)用型創(chuàng)新城市地下空間工程師”為目標(biāo)，以國家級城市地下空間工程實(shí)驗教學(xué)示范中心、國家級工程實(shí)踐教育中心和國家級虛擬仿真實(shí)驗室為依托，7個省級教學(xué)平臺為支撐，K個企業(yè)為合作單位，建立了“3+7+K”開放式多層次實(shí)踐教學(xué)平臺，形成了以校外實(shí)踐教學(xué)基地、校內(nèi)實(shí)驗室和校企聯(lián)合組成的“多層次”實(shí)踐教學(xué)平臺。通過校外參與實(shí)際工程項目的設(shè)計、施工、管理和監(jiān)測等工作，在工程項目實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練過程中全面提升大學(xué)生的工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

依據(jù)《普通高校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》，參照行業(yè)人才質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮國家和廣東省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要、學(xué)校人才培養(yǎng)定位、學(xué)生發(fā)展期望等方面要求，學(xué)校每隔兩年修訂一次人才培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱。新版課程教學(xué)大綱提出了“能力遞進(jìn)，課程對接”實(shí)踐性教學(xué)改革措施，增加了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育內(nèi)容，將創(chuàng)新性、批判性思維融入知識講授、課堂研討、課程作業(yè)等各教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在專業(yè)課程學(xué)習(xí)的過程中增強(qiáng)創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)全過程。

四、“多樣化”課外創(chuàng)新實(shí)踐活動

（一）協(xié)同創(chuàng)新平臺

近年來，廣東工業(yè)大學(xué)分別與廣州、東莞、佛山、河源及產(chǎn)業(yè)界聯(lián)手搭建了東莞華南工業(yè)設(shè)計創(chuàng)新園、佛山數(shù)控裝備技術(shù)創(chuàng)新研究院、河源協(xié)同創(chuàng)新研究院等100 多個協(xié)同創(chuàng)新平臺。2016年，獲首批“全國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)典型經(jīng)驗高?！?，校內(nèi)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地入選第二批“全國高校實(shí)踐育人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地” “國家級眾創(chuàng)空間”等。協(xié)同育人與創(chuàng)新平臺向上連接高端人才與資源;向外拓展至各合作企業(yè)，校企深度融合;向內(nèi)整合校內(nèi)各教學(xué)資源。城市地下空間工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺依托國家級工程實(shí)踐教育中心、國家級城市地下空間工程實(shí)驗教學(xué)示范中心、廣東省大學(xué)生實(shí)踐教學(xué)基地及廣東工業(yè)大學(xué)大學(xué)生校內(nèi)外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，已建成穩(wěn)定合作的土建類校外實(shí)習(xí)基地45個，每年提供1 000人次的實(shí)習(xí)機(jī)會。校企合作為區(qū)域和企業(yè)提供智力資源、人力資源、設(shè)備資源支持，開展協(xié)同育人，實(shí)現(xiàn)學(xué)生成長需求與社會、行業(yè)、企業(yè)用人需求“雙向柔性對接”。

學(xué)校開設(shè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程分為三類顯性課程和三層次隱性課程[8]。顯性課程包括思維引導(dǎo)、專業(yè)創(chuàng)新和實(shí)踐訓(xùn)練，隱性課程包括創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)理論知識、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐。在人才培養(yǎng)過程中注重四個融合：一是創(chuàng)新教育與學(xué)科專業(yè)教育相融合，將培養(yǎng)創(chuàng)新思維融入專業(yè)教學(xué)各環(huán)節(jié);二是創(chuàng)新教育與創(chuàng)業(yè)教育相融合，將專業(yè)課程的創(chuàng)新思維導(dǎo)向創(chuàng)業(yè)思維培養(yǎng)，創(chuàng)新到創(chuàng)業(yè)的全鏈條銜接;三是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與社會需求相融合，校企聯(lián)合培養(yǎng)，注重技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計、成果轉(zhuǎn)化孵化各環(huán)節(jié);四是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的理論教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練相融合，以創(chuàng)新為導(dǎo)向的創(chuàng)業(yè)，反過來提升創(chuàng)新水平，形成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)良性互動。目前，學(xué)校在校學(xué)生80%以上參與了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動。

（三）課外創(chuàng)新活動

通過創(chuàng)新實(shí)驗和科技競賽活動，開展課外創(chuàng)新教育。構(gòu)建國家級競賽、省部級競賽、校級競賽和院級競賽并舉，專業(yè)技能、科技創(chuàng)新和各學(xué)科專業(yè)相結(jié)合的學(xué)科競賽體系。形成了用制度保障創(chuàng)新，課外創(chuàng)新活動和科技競賽促進(jìn)創(chuàng)新，形成創(chuàng)新人才培養(yǎng)的良好氛圍。如圖5，構(gòu)建以“創(chuàng)新能力培養(yǎng)”為導(dǎo)向的“多樣化”課外創(chuàng)新體系，學(xué)校修訂了《創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐學(xué)分認(rèn)定及課程免修實(shí)施暫行辦法》，實(shí)施學(xué)生科技創(chuàng)新成果與課程學(xué)分互換機(jī)制，激勵學(xué)生參與創(chuàng)新實(shí)驗和科技競賽，提高創(chuàng)新意識和綜合素養(yǎng)。

土木與交通工程學(xué)院成立了學(xué)生“創(chuàng)想工作室”，定期組織學(xué)生參加各類競賽，如挑戰(zhàn)杯全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、全國城市地下空間工程專業(yè)模型設(shè)計大賽、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽、全國周培源力學(xué)競賽、全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽、全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計信息技術(shù)大賽、水上人家魯班節(jié)、工程測繪競賽、創(chuàng)新實(shí)驗技能競賽、環(huán)保建模設(shè)計制作等課外科技活動。其中，力學(xué)架構(gòu)大賽等多項科技競賽已形成了學(xué)校的一大特色。組織了多層次的創(chuàng)新實(shí)驗，包括國家級、省級、校級、院級等大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練，提升了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，如圖3。通過系列教學(xué)改革措施[7-11]，教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提升，新專業(yè)建設(shè)取得了良好的人才培養(yǎng)效果。

五、 結(jié)語

21世紀(jì)，中國進(jìn)入城市地下空間工程迅猛發(fā)展時代，城市地下空間工程專業(yè)人才的數(shù)量和質(zhì)量從某種意義上影響城市地下空間資源開發(fā)利用的質(zhì)量。協(xié)同育人為城市地下空間工程專業(yè)新型實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建和創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了一條重要途徑。通過協(xié)同校內(nèi)教學(xué)、校企協(xié)同、境內(nèi)外協(xié)同和國內(nèi)外協(xié)同多種方式為創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。通過“四年不斷線”漸進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)、“多層次”實(shí)踐教學(xué)、“工程模擬與實(shí)戰(zhàn)相結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)、“多樣化”課外創(chuàng)新科技競賽活動和創(chuàng)新實(shí)驗，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)全過程。通過系列措施的實(shí)施，深化了教學(xué)改革，形成了鮮明的城市地下空間工程專業(yè)特色，提高了實(shí)踐教學(xué)效果，提升了人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)了符合新時代城市地下空間工程發(fā)展要求的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。

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Abstract： Urban underground space engineering is one of the special professions of professional catalogue. Due to the short opening time， the phenomenon of heavy theory and light practice directly affects the quality of talent training. On the basis of investigating the problems faced by new professional practice teaching for urban underground space， Guangdong University of Technology takes advantage of regional economic development to cultivate application-oriented innovative underground space engineers， integrates various teaching resources inside and outside the school， and implements teaching reform and innovation of cooperative education. A series of measures were adopted， including a four-year continuous practice teaching system， a multi-level practice teaching platform， a practice teaching mode combining engineering simulation and practice， diversified scientific and technological activities and innovative experiments. Innovation education is integrated into the whole process of talent cultivation， and comprehensively enhances the engineering practice ability and innovation ability of college students.

Key words： urban underground space engineering; collaborative education; practice teaching; engineering ability; innovation ability

（責(zé)任編輯 梁遠(yuǎn)華）