以培養(yǎng)創(chuàng)新思維為主的地下工程安全方向課程改革實(shí)踐

左偉芹，李利文，劉彥偉，李 波，崔佩雯

（1.河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院 河南 焦作 454003；2.安全工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（河南理工大學(xué)） 河南 焦作 454003）

創(chuàng)新教育是當(dāng)今世界教育發(fā)展的大勢(shì)所趨，課程的創(chuàng)新改革也是當(dāng)前教育發(fā)展的重要課題。河南理工大學(xué)安全工程地下安全方向的培養(yǎng)目標(biāo)旨在使學(xué)生適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要；具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論、強(qiáng)大的工程實(shí)踐能力、較高的綜合素質(zhì)以及較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)新精神，成為高素質(zhì)的應(yīng)用型人才[1-2]。

安全工程學(xué)科地下工程安全方向的課程通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外地下工程的發(fā)展現(xiàn)狀、地下工程施工技術(shù)、監(jiān)測(cè)、災(zāi)害防治等內(nèi)容的綜合概述，使學(xué)生獲得全面、完整的地下工程安全方向的知識(shí)，發(fā)展他們的工程概念[3]。針對(duì)地下工程安全方向課程的不足，崔光耀[4]提出了通過(guò)“隧道與地下工程”的施工課程教學(xué)改革，以?xún)?yōu)選的教學(xué)內(nèi)容和完善的教學(xué)方法為基礎(chǔ)來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；沈世偉[5]提出隧道與地下工程課程實(shí)習(xí)方面的問(wèn)題，指出創(chuàng)新思維培養(yǎng)、連貫性培養(yǎng)等優(yōu)化措施。

在新時(shí)代對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維需求強(qiáng)烈的發(fā)展背景下，地下工程安全方向的課程已經(jīng)總結(jié)了既往教學(xué)方式的不足，并結(jié)合安全領(lǐng)域的特點(diǎn)，提出并運(yùn)用了具有創(chuàng)新意義的教學(xué)方法，并將其與本專(zhuān)業(yè)相適應(yīng)的教學(xué)手段進(jìn)行融合，指導(dǎo)學(xué)生理解和運(yùn)用知識(shí)，培養(yǎng)出既具備地下工程安全的理論知識(shí)，又兼顧科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新思維的人才。

1 既往課程的限制

1.1 課程教學(xué)手段、考核方式單一

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是一種以教師為核心的教學(xué)方式。這種根據(jù)教學(xué)大綱形成的“灌輸式”教學(xué)方法，最大的缺陷就是不能讓學(xué)生主動(dòng)吸納知識(shí)，只是機(jī)械地完成課程計(jì)劃，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不能充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)作用。另外，由于地下工程安全方向的課程涉及的施工條件復(fù)雜，過(guò)程中所使用的設(shè)備和方法也有所不同，因此教師難以將這些內(nèi)容有效地傳遞給學(xué)生。單一的教學(xué)手段讓學(xué)生處于被動(dòng)接受的局面，導(dǎo)致一系列問(wèn)題的出現(xiàn)，比如難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和獨(dú)立思考能力；由于理論解釋較為抽象，學(xué)生在理解和領(lǐng)悟方面存在偏差或無(wú)法理解掌握；對(duì)施工工藝、施工機(jī)械和施工步驟的感性認(rèn)識(shí)較低；學(xué)生在工程實(shí)踐中理論聯(lián)系實(shí)際的能力較差。

傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)方式主要以期末考核作為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的依據(jù)，往往在考試前幾天，學(xué)生才匆忙地進(jìn)行突擊學(xué)習(xí)。這種為了考試而學(xué)習(xí)的態(tài)度無(wú)法維持長(zhǎng)期記憶，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐性教學(xué)不夠

地下工程安全方向的課程要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力，應(yīng)用型本科院校在教學(xué)計(jì)劃的設(shè)計(jì)中有涉及實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐課，但學(xué)生往往把實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)作理論課程的附屬，只記住實(shí)驗(yàn)結(jié)論，不注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)課沒(méi)有起到鍛煉學(xué)生觀察能力和動(dòng)手能力的目的，更不能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到創(chuàng)新性的啟示，發(fā)展創(chuàng)造性思維。此外，依據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)設(shè)備過(guò)少，甚至有些實(shí)驗(yàn)儀器已經(jīng)損壞或過(guò)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課往往流于形式，無(wú)法滿足所有學(xué)生上手操作的需求，也就無(wú)法完成正常的教學(xué)任務(wù)，難以達(dá)到最后的教學(xué)目標(biāo)。

1.3 深入在建項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)受限

考慮到資金、學(xué)生安全保障以及地下工程安全所涉及的施工過(guò)程的復(fù)雜性，比如工作面狹窄、施工環(huán)境惡劣、施工現(xiàn)場(chǎng)安全隱患相對(duì)較多等原因，教師無(wú)法將學(xué)生送到施工一線進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中深入施工現(xiàn)場(chǎng)參觀學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)極其有限，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法全面了解施工全過(guò)程。與隨處可見(jiàn)的地上結(jié)構(gòu)相比，學(xué)生鮮有機(jī)會(huì)接觸地下工程的建設(shè)過(guò)程，對(duì)地下工程的認(rèn)識(shí)不夠深入，這造成學(xué)生很難真正建立起對(duì)地下工程安全的感性認(rèn)知，對(duì)于理論知識(shí)的理解和掌握造成了一定的困難。

2 教學(xué)改革實(shí)踐

2.1 基于OBE 教學(xué)理念優(yōu)化教學(xué)目標(biāo)

在新工科背景下，基于OBE 教育理念的地下工程安全方向的課程體系建設(shè)應(yīng)該以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，注重培養(yǎng)新工科背景下急需的人才。地下工程安全方向教師針對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題，詳細(xì)討論了相關(guān)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，將教學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題與工程教育標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，探索該學(xué)科的“特色”和“亮點(diǎn)”。在課程理論教學(xué)中，充分考慮與地下工程安全方向有關(guān)項(xiàng)目的引進(jìn)；優(yōu)化教材資源的內(nèi)容，提高專(zhuān)業(yè)授課內(nèi)容的專(zhuān)業(yè)性和實(shí)用性；嘗試提高新技術(shù)、新方法在地下工程安全方向課程中所占的比重，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和獨(dú)立思考能力；健全課程考核方式，建立以考試為主、多種考核方式相結(jié)合的評(píng)價(jià)機(jī)制；探索培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的途徑，以達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐型人才的最終目標(biāo)。

2.2 構(gòu)建學(xué)生參與型的課堂教學(xué)方法

2.2.1 增設(shè)課前自學(xué)環(huán)節(jié)

由于地下工程安全方向的知識(shí)內(nèi)容比較豐富，在課程的重點(diǎn)知識(shí)上增設(shè)課前自學(xué)環(huán)節(jié)，比如隧道施工、深基坑施工等當(dāng)前的熱點(diǎn)問(wèn)題，教師指出在實(shí)際工程中有可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，并在教學(xué)開(kāi)始之前要求學(xué)生組成小組，查找相關(guān)的資料解決這些問(wèn)題。另外，課程通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的方式，為學(xué)生提供大量的圖表、專(zhuān)題背景材料以及有關(guān)地下工程安全方向的動(dòng)畫(huà)錄像，極大地?cái)U(kuò)展了課堂上的信息，使教學(xué)效果得到明顯改善，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.2.2 實(shí)行互動(dòng)教學(xué)模式

在既有教學(xué)模式基礎(chǔ)上增設(shè)互動(dòng)教學(xué)方法彌補(bǔ)原有課程教學(xué)的不足。在課堂教學(xué)階段，教師鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題，以達(dá)到開(kāi)拓學(xué)習(xí)知識(shí)面，調(diào)動(dòng)積極性，培養(yǎng)獨(dú)立思考和研究創(chuàng)造能力的目的。學(xué)生根據(jù)自己的喜好收集有關(guān)材料后，在課堂上根據(jù)自己的理解，匯報(bào)所收集到的材料和創(chuàng)新想法，然后由教師和其他學(xué)生發(fā)言提問(wèn)，師生之間進(jìn)行互動(dòng)，形成了一個(gè)完整的系統(tǒng)，以此為依據(jù)，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造性進(jìn)行指導(dǎo)和培養(yǎng)。互動(dòng)教學(xué)模式可以有效克服過(guò)去教師“喂食式”的教法，培養(yǎng)學(xué)生的自主思維，同時(shí)也向教師發(fā)出了挑戰(zhàn)，改善了課堂枯燥氛圍，增強(qiáng)了教學(xué)樂(lè)趣，同時(shí)讓學(xué)生可以接觸到不同的實(shí)際項(xiàng)目，相互促進(jìn)，從而提高教學(xué)效果。

2.2.3 提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)主動(dòng)性

實(shí)驗(yàn)課程以觀察和描述為主，并輔以教師答疑的方式。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作前，教師先為學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程和注意事項(xiàng)，確保學(xué)生能夠熟練掌握實(shí)驗(yàn)操作流程，并對(duì)不同情況有足夠的準(zhǔn)備。教師在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都講完之后，向?qū)W生提出一些思考問(wèn)題，這些思考問(wèn)題的重點(diǎn)應(yīng)該是這個(gè)實(shí)驗(yàn)在實(shí)際工程中的功能和意義、在實(shí)測(cè)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題以及解決方法等，然后讓學(xué)生自己動(dòng)手來(lái)完成設(shè)備的安裝調(diào)試、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、處理和分析等過(guò)程。通過(guò)這種方式，學(xué)生可以對(duì)所學(xué)知識(shí)有更加深刻的理解和認(rèn)識(shí)。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和處理的過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生積極探討不合理的數(shù)據(jù)或操作等，并與教師交流，找出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差的影響因素等，從而提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

經(jīng)過(guò)上述教學(xué)方法及模式的運(yùn)用，教師將以學(xué)生為主體、鼓勵(lì)自主學(xué)習(xí)作為主要內(nèi)容，讓學(xué)生在實(shí)踐中深刻感受到問(wèn)題的產(chǎn)生和解決過(guò)程，同時(shí)培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。

2.3 開(kāi)展研究型學(xué)習(xí)模式

在研究型學(xué)習(xí)中，教師還需定期針對(duì)性地解答學(xué)生的疑問(wèn)，幫助他們更好地理解和掌握知識(shí)。此外，在教學(xué)過(guò)程中，教師還需要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，結(jié)合創(chuàng)新能力不足等問(wèn)題，采用多種方式來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。例如，可以開(kāi)展開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)、大學(xué)生創(chuàng)新培訓(xùn)等活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生參與科研工作，并提高他們對(duì)地下工程安全方向相關(guān)問(wèn)題的了解。通過(guò)這種方式，教師不僅可以鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，還可以為學(xué)生揭開(kāi)科學(xué)研究的神秘面紗，通過(guò)參與科研項(xiàng)目，學(xué)生針對(duì)實(shí)際的問(wèn)題進(jìn)行思考和探索，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，掌握問(wèn)題的思考和解決辦法，并增強(qiáng)動(dòng)手能力。

2.4 進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐式學(xué)習(xí)模式

結(jié)合具體工程項(xiàng)目，增設(shè)具有開(kāi)放性和實(shí)際需求的課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生通過(guò)思考、實(shí)踐、探索等方式依據(jù)某一項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工方案形成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。這些項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案往往不是唯一的，多種設(shè)計(jì)方案都有其優(yōu)勢(shì)及其不足，利用課程設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和發(fā)散思維能力，考查學(xué)生解決問(wèn)題的創(chuàng)新思維及創(chuàng)新研究能力。教師鼓勵(lì)學(xué)生采用多元化的思維方式，在分析問(wèn)題時(shí)從不同角度入手，結(jié)合地下工程、巖土力學(xué)、巖土工程支護(hù)等理論和技術(shù)，判斷問(wèn)題的原因，將同類(lèi)工程問(wèn)題的征兆、現(xiàn)象、效果聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)仔細(xì)對(duì)比、推敲、研究，得出結(jié)論。通過(guò)這種方式進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐性學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)⒃撜n程所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、基礎(chǔ)方法進(jìn)行串聯(lián)，并將其運(yùn)用到具體的工程中，從而提高對(duì)知識(shí)的理解和掌握。

3 課程教學(xué)體系建設(shè)與改革體會(huì)

發(fā)展一門(mén)學(xué)科、建設(shè)一個(gè)專(zhuān)業(yè)體系是一個(gè)需要大量投入研究、不斷探索和實(shí)踐的過(guò)程。當(dāng)前新技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)課程教學(xué)提出了更高的要求。河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院在教學(xué)模式方面展開(kāi)了一系列的改革與實(shí)踐，將創(chuàng)新培養(yǎng)模式和培養(yǎng)理念與專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)和實(shí)踐相融合，以達(dá)成最終目標(biāo)。

隨著課程教學(xué)的不斷改革與探索，河南理工大學(xué)地下工程安全方向的課程教學(xué)改革已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)目標(biāo)。

①通過(guò)建設(shè)一套比較完備的、能夠滿足工程教育認(rèn)證需要的課程教學(xué)體系，該校在18 級(jí)、19 級(jí)和20 級(jí)三個(gè)屆次地下安全方向的教學(xué)中，取得了顯著的成效。學(xué)生對(duì)于本課程的教學(xué)評(píng)價(jià)也在逐步提高，整個(gè)課程教學(xué)質(zhì)量得到進(jìn)一步優(yōu)化。

②在教學(xué)過(guò)程中，該校建立了良好的師生互動(dòng)模式，采用多元化的教學(xué)方式，讓課堂充滿樂(lè)趣的同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。這些措施不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，還促進(jìn)了他們創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和自主學(xué)習(xí)能力的訓(xùn)練。

③學(xué)院還成立了大學(xué)生科研團(tuán)隊(duì)，在有限的教育資源條件下，依靠創(chuàng)新型學(xué)科競(jìng)賽，鼓勵(lì)有科研欲望的學(xué)生盡早加入科研隊(duì)伍，深入學(xué)習(xí)探究地下工程安全方向中值得研究的問(wèn)題，不僅激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，還訓(xùn)練了學(xué)生的創(chuàng)新思維和自主獲取知識(shí)的能力。

實(shí)踐表明，地下工程安全方向的教師們已經(jīng)開(kāi)展了大量工作，教學(xué)模式也已經(jīng)形成了課程特色，有效提高了學(xué)生的綜合工程素質(zhì)和能力水平，為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這些成果的取得不僅為該校的教學(xué)質(zhì)量提升做出了重要貢獻(xiàn)，還為地下工程安全方向及相關(guān)領(lǐng)域注入了源源不斷的創(chuàng)新力量。