《盾構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)施工》理實(shí)一體化教學(xué)改革與實(shí)踐

◇陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 張 媛 周江濤

《盾構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)施工》課程是地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)（盾構(gòu)施工方向）學(xué)生的專業(yè)核心課程。通過建設(shè)校內(nèi)盾構(gòu)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)基地、盾構(gòu)仿真操作平臺(tái)、盾構(gòu)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，進(jìn)行理實(shí)一體化課程教學(xué)改革，為學(xué)生提供實(shí)踐鍛煉平臺(tái)，加強(qiáng)理論知識(shí)學(xué)習(xí)，提升實(shí)踐技能水平，對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)的盾構(gòu)專業(yè)人才具有一定的意義。

1 引言

當(dāng)前城市軌道交通工程發(fā)展迅猛，地鐵建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模與技術(shù)等級(jí)不斷提升，盾構(gòu)機(jī)在地鐵建設(shè)中所占比重日益增大，市場(chǎng)對(duì)盾構(gòu)施工專業(yè)技術(shù)人員的需求很大。作為國家骨干院校重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)，全國第二批現(xiàn)代學(xué)徒制試點(diǎn)專業(yè)，我校地下與隧道工程技術(shù)（盾構(gòu)施工）專業(yè)列為全國高水平建設(shè)專業(yè)群—城市軌道交通工程技術(shù)專業(yè)群子專業(yè)之一，具備良好的建設(shè)基礎(chǔ)及廣闊的發(fā)展前景。

課程主要圍繞盾構(gòu)法施工技術(shù)，介紹盾構(gòu)機(jī)工作原理、類型、發(fā)展、盾構(gòu)組裝與運(yùn)輸、始發(fā)與到達(dá)、掘進(jìn)姿態(tài)與土壓管理、管片拼裝與壁后注漿、渣土改良與特殊地層施工等內(nèi)容。這門課傳統(tǒng)的教學(xué)方式是理論教授，采用動(dòng)畫、視頻、微課形式進(jìn)行多媒體教學(xué)，學(xué)生反映無法真實(shí)了解盾構(gòu)施工技術(shù)，存在理論與實(shí)踐脫節(jié)的情況，因此積極探索理實(shí)一體化這一新的教學(xué)理念對(duì)《盾構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)施工》課程進(jìn)行改革，勢(shì)在必行[1]。

2 教學(xué)改革內(nèi)容

2.1 《盾構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)施工》教學(xué)改革目標(biāo)

《盾構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)施工》是該專業(yè)的主干核心課程，課程依據(jù)國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范，要求掌握盾構(gòu)施工技術(shù)、盾構(gòu)操作與維保、盾構(gòu)施工安全管理等基本專業(yè)知識(shí)，遵循學(xué)生學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的一般規(guī)律，圍繞未來工作崗位需求進(jìn)行針對(duì)性學(xué)習(xí)，循序漸進(jìn)地進(jìn)行課堂設(shè)計(jì)，以校企合作為依托，以學(xué)生為中心，以典型工作任務(wù)為載體，實(shí)現(xiàn)更高水平的理實(shí)一體化[2]，培養(yǎng)適應(yīng)地鐵隧道施工、盾構(gòu)制造維保、盾構(gòu)管理等一線需要的“下得去、留得住、用得上、干得好”的高素質(zhì)技術(shù)技能人才。

2.2 《盾構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)施工》教學(xué)改革思路

為實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對(duì)接，《盾構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)施工》課程的課堂教學(xué)應(yīng)重新梳理教學(xué)內(nèi)容、整合課程資源、優(yōu)化教學(xué)方法、更新教學(xué)設(shè)計(jì)，以促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)性、交互性、協(xié)作學(xué)習(xí)，理論授課的同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)與訓(xùn)練，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，依托盾構(gòu)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)基地、盾構(gòu)仿真操作平臺(tái)、盾構(gòu)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，讓學(xué)生真實(shí)的認(rèn)識(shí)盾構(gòu)機(jī)基本構(gòu)造，掌握盾構(gòu)操作知識(shí)，理解盾構(gòu)施工流程，從而理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐反饋理論。

3 理實(shí)一體化實(shí)施條件

3.1 盾構(gòu)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)基地

盾構(gòu)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)基地占地2500多平方米，總投資700余萬元，這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)是國家863計(jì)劃、中國首批自主生產(chǎn)的C2型土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，由上海城建集團(tuán)上海隧道工程股份有限公司制造，刀盤直徑6.34米，主機(jī)長(zhǎng)8.5米，整機(jī)長(zhǎng)60米，附5節(jié)配套臺(tái)車,總重約365噸，包括主機(jī)及后配套系統(tǒng)，能滿足學(xué)生掌握盾構(gòu)機(jī)基本構(gòu)造、盾構(gòu)機(jī)工作原理、盾構(gòu)施工流程及盾構(gòu)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)等實(shí)踐教學(xué)需求。

圖1 盾構(gòu)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)基地（內(nèi)含一臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)）

圖2 盾構(gòu)仿真操作平臺(tái)（上位機(jī)、操作琴臺(tái)、顯示屏）

3.2 盾構(gòu)仿真操作平臺(tái)

盾構(gòu)仿真操作平臺(tái)展示了盾構(gòu)機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)及細(xì)部構(gòu)造、盾構(gòu)施工前期準(zhǔn)備、盾構(gòu)吊運(yùn)與組裝、盾構(gòu)始發(fā)、盾構(gòu)掘進(jìn)、盾構(gòu)姿態(tài)控制、管片拼裝、壁后注漿、渣土改良、盾構(gòu)到達(dá)、特殊地層盾構(gòu)掘進(jìn)等11個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)模式、訓(xùn)練模式、學(xué)習(xí)模式，并配有考核系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)實(shí)踐操作訓(xùn)練與考核的一體化。

學(xué)生遵照標(biāo)準(zhǔn)控制操作流程，能掌握盾構(gòu)機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及按鈕控制，虛擬仿真系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示盾構(gòu)施工場(chǎng)景，并在上位機(jī)中顯示盾構(gòu)機(jī)刀盤掘進(jìn)參數(shù)、推進(jìn)油缸參數(shù)、掘進(jìn)姿態(tài)等參數(shù)變化。該平臺(tái)滿足課堂教學(xué)、實(shí)操訓(xùn)練及考核需求，也適用于開展盾構(gòu)技術(shù)培訓(xùn)，組織盾構(gòu)操作技能大賽及社會(huì)服務(wù)等。

3.3 盾構(gòu)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)

盾構(gòu)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，是采用中鐵工程服務(wù)有限公司“盾構(gòu)遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)”技術(shù)方案，進(jìn)行自主研發(fā)且具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能管控平臺(tái)，界面顯示“盾構(gòu)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)”，具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)預(yù)警、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)分析、歷史回訪等功能，可通過手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端來掌握每臺(tái)盾構(gòu)機(jī)的運(yùn)行狀況，使盾構(gòu)施工管理更簡(jiǎn)便、高效、直觀，使施工組織更加標(biāo)準(zhǔn)、安全、智能。利用盾構(gòu)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生更加深刻地掌握盾構(gòu)機(jī)構(gòu)造、了解盾構(gòu)施工流程、熟悉盾構(gòu)操作與維保規(guī)程，對(duì)盾構(gòu)施工安全控制、培養(yǎng)施工管理技術(shù)人才具有指導(dǎo)意義。

圖3 盾構(gòu)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)-盾構(gòu)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

3.4 豐富的教學(xué)資源庫

理實(shí)一體化的課程教學(xué)，離不來教學(xué)資源庫的建設(shè)。課程團(tuán)隊(duì)教師收集新聞、資訊、新技術(shù)、新工藝，將理論教學(xué)資源、實(shí)踐教學(xué)資源、施工現(xiàn)場(chǎng)資料整合，增加微課、動(dòng)畫、視頻等動(dòng)態(tài)資源，在國家智慧職教平臺(tái)-地下與隧道工程技術(shù)資源庫-盾構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)施工，上傳了400多條資源。教學(xué)過程中教師可以設(shè)置課堂作業(yè)、在線測(cè)試、期中期末考試等環(huán)節(jié)，學(xué)生可以隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，不再受時(shí)間、空間的限制，教學(xué)資源庫的應(yīng)用對(duì)提升學(xué)生的崗位適應(yīng)能力和可持續(xù)發(fā)展能力有很大的影響。

圖4 國家級(jí)地下與隧道工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫

3.5 專業(yè)師資隊(duì)伍

課程團(tuán)隊(duì)以盾構(gòu)技能大師為引領(lǐng)，組建雙師素質(zhì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，推行工匠精神塑造。盾構(gòu)首席大師曾宇翔，從事盾構(gòu)行業(yè)十余年，具備豐富的盾構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)教師均為高職院校一線專業(yè)課教師，參加過職業(yè)教育課堂教學(xué)的培訓(xùn)，對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織、教學(xué)形式有深刻的理解，均有盾構(gòu)施工現(xiàn)場(chǎng)鍛煉的經(jīng)歷，具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，工作富有激情和創(chuàng)造性，開展“線上+線下、理論+實(shí)踐”混合式教學(xué)組織[3]，以學(xué)生為中心，進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)改革，推進(jìn)德技雙休，助力培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型盾構(gòu)施工技術(shù)技能人才。

4 推廣價(jià)值

“理實(shí)一體化”應(yīng)用到《盾構(gòu)與掘進(jìn)機(jī)施工》課程中，是整合課程教學(xué)的實(shí)踐與創(chuàng)新，是對(duì)傳統(tǒng)的理論教學(xué)的改革，在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)，還提高了學(xué)生將專業(yè)理論知識(shí)與專業(yè)技能操作有機(jī)結(jié)合的應(yīng)用能力[4]。本課程教學(xué)改革的推廣價(jià)值體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)。

（1）城市軌道交通行業(yè)的大發(fā)展，造就了盾構(gòu)專業(yè)會(huì)有大發(fā)展，理實(shí)結(jié)合使學(xué)生達(dá)到學(xué)以致用、提升技能的效果，對(duì)培養(yǎng)具有理論知識(shí)扎實(shí)、實(shí)操技能過硬的盾構(gòu)人才意義重大。

（2）盾構(gòu)施工技術(shù)是融合型專業(yè)，涉及機(jī)械、電氣、液壓、土木、PLC等多個(gè)學(xué)科、多個(gè)專業(yè)，理實(shí)一體化教學(xué)改革成果可以輻射推廣到其他課程，以及工程機(jī)械運(yùn)用技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、工程機(jī)械制造與維護(hù)等相關(guān)專業(yè)，推廣和輻射帶動(dòng)范圍廣。

（3）加強(qiáng)素質(zhì)教育、價(jià)值引領(lǐng)，為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供高素質(zhì)人才，為城市軌道交通、盾構(gòu)隧道行業(yè)貢獻(xiàn)力量。