田向辉讲师 季淮君副教授 程五一教授

(中国地质大学(北京) 工程技术学院,北京 100083)

0 引言

“双一流”建设是新时期党和国家对高等教育的重要战略部署,对于提高高等教育综合实力、支撑创新驱动发展战略、服务经济社会高质量发展意义重大[1]。教育部、财政部、国家发展改革委联合印发的《关于高等学校加快“双一流”建设的指导意见》中明确要求[2],“双一流”建设要坚持特色一流,首先应扎根中国大地,服务国家重大战略需求。想国家之所想、急国家之所急、应国家之所需,立足自身特色、瞄准国家需求,成为行业院校“双一流”建设取得有益突破的重要途径[3]。

当前,向深部要资源、向地下要空间是可持续发展的必然选择。“十三五”期间,我国累计新增地下空间建筑面积达13.3亿m2,新增铁路、公路、地铁隧道运营里程分别达6592、9315.4、3622.8km,成为名副其实的地下空间开发利用大国[4-5]。地下工程规模越来越大、深度越来越深、结构越来越复杂[6],对长期安全运行的要求也越来越严格。与此同时,地下工程灾害和事故仍时有发生,例如,2007年,宜万铁路高阳寨隧道口岩崩,造成35人死亡;2008年,杭州地铁1号线湘湖站坍塌,造成21人死亡;2020年,广西百色上岗隧道坍塌,9人死亡;2021年,郑州“7.20”特大暴雨,造成地下空间39人溺亡;2021年,珠海石景山施工隧道坍塌诱发透水,致14人死亡。可见,我国地下工程安全形势严峻,培养面向地下工程安全的高素质人才不仅是当前的现实需求,更是顺应国家高质量发展的战略需要。

中国地质大学(北京)(以下简称“北地”)作为以地质、地球科学为特色的“双一流”院校,地质学、地质资源与地质工程连续两轮入选国家“双一流”学科,在培养安全工程类地下工程安全领域卓越拔尖人才方面具有显著的特色优势和资源优势。此前,北地安全工程专业尚未开展地下工程安全相关的系统性教学工作。在“双一流”建设和服务国家重大需求双重背景下,进行“地下工程安全”课程教学设计与探索具有重要的现实意义,将有助于强化北地安全工程专业特色、提高学生的就业能力。同时,在“双一流”学科的引领下,安全工程有望成为北地新的优势学科增长点[7]。

鉴于此,本文开展“地下工程安全”课程教学设计研究,明确课程教学目标和内容设计原则,构建课程主要教学内容框架,并进行教学方法和考核方式的设计探索。研究结果可为相关行业院校开展“地下工程安全”及其他特色安全类课程的教学与人才培养提供借鉴。

1 课程教学目标

北地安全工程专业秉承“重基础、宽口径”的办学理念,课程内容涵盖国家教委对安全工程专业在学科基础、专业知识和素质教育方面的培养目标要求。力求经过专业学习,学生既具备扎实的基础理论知识,又具有宽泛的安全工程学科的基本知识和技能,培养能够从事多行业安全管理、监察和科研的“管理+技术”型综合性高级人才,更加广泛地适应社会人才市场的需求。“地下工程安全”的课程教学设计,应以当前和长期市场需求为导向,以提高学生就业能力为宗旨,着重培养能够解决新时期城市地下工程安全科学和技术问题的高素质人才。经过该门课程的学习,确保学生具备地下工程安全管理、风险辨识、安全评价、安全监测、事故救援与应急等基本从业能力,适应并满足国家对安全生产水平的高标准要求和对城市安全高质量发展的需要。

2 课程教学设计

2.1 教学内容设计

教学内容设计遵循“理论通俗易懂、方法系统全面、考核科学有效”的原则。“地下工程安全”不同于“矿山安全工程”和“地下工程”课程,其主要面向的是城市地下工程,且学习的重点是地下工程的安全建设、安全运行和安全服役,而非地下工程的施工和设计[8]。首先,将城市地下工程概述作为课程开篇部分,具体包括各类地下商场、地下隧道(地铁)、地下管廊、地下能源储备库等地下工程的特点和发展历程,让学生对课程研究对象和服务对象的现状与未来趋势有充分的了解;第二部分为典型地下工程的安全问题,包括施工安全、运行安全和工程服役安全3大专题,内容涉及地下工程全生命周期,旨在用问题引导学生[9],激发其深入学习解决问题的兴趣、主观能动性和社会责任感;第三部分为地下工程安全管控原理与技术,核心内容包括地下工程风险辨识、地下工程安全评估、地下工程安全监测及地下工程安全事故应急与救援;最后,开展地下工程安全案例研讨,包括施工安全、运行安全、工程服役安全和事故应急4个专题,该部分课程可充分调动学生的积极性,分类探讨工程实际问题,既是对前期教学内容的复习,也是对学生知识应用能力的有效训练,达到了对总体教学效果进行检验的目的。

根据安全工程专业培养计划,“地下工程安全”课程应安排在本科第6或第7学期,确保学生已经掌握相关基础课和部分专业课程,如“安全学原理”“安全评价”“事故调查与分析”“安全系统工程”“地下工程”等。课程教学内容的总体构成和预期课时分配,如图1。

图1 “地下工程安全”课程体系及课时分配Fig.1 Course system and hour allocation of "Underground Engineering Safety"

2.2 教学方法探索

“地下工程安全”的定位是理论和应用并重的专业课,不仅要让学生掌握扎实的基础原理和完备的方法论,同时需要具备过硬的实操能力,能够发现并熟练解决地下工程各类具体的安全问题。为此,根据课程特点,采取“任课教师讲授基础知识+行业专家分享实践经验+学生分组案例研讨展示”的总体教学思路,如图2。

传统以任课教师口头讲授为主的教学方法是教学的根基,任课教师可根据课程特点和学生的接受能力提前做好讲解设计,确保基本理论的正确讲述和输出,保证学生能够最大限度、最高效率地吸收。但仅使用传统讲述模式往往较为枯燥[10],易造成学生的视听疲劳,老师在讲台上滔滔不绝,学生在座位上低头玩手机,缺乏互动,教学效果不佳[11]。因此,传统方法值得传承但需要改进。课程中“城市地下工程概述”“典型地下工程安全问题”“地下工程安全管控原理与技术”3部分主要内容由教师讲授,在讲授时可穿插一些视频素材,例如,近年来一些典型地下工程安全事故的新闻报道,中大型城市的地下工程发展纪实等,并适时开展课堂讨论,调动学生积极性,也是对前期教学效果的一个初步检验。

图2 “地下工程安全”课程教学思路Fig.2 Teaching ideas for the course of "Underground Engineering Safety"

为丰富教学内涵与趣味,邀请相关领域的行业专家(包括知名教授、企事业专职人员等)开展微型专题讲座。例如,邀请学校“双一流”学科的院士、资深教授等开展学术讲座,邀请中铁、中建等工程企业的一线安全管理人员分享实践经验、心得体会等。既能培养学生的学术思维,对有志于科研的学生产生启蒙作用,又能让学生对工程实践有一定的认识,帮助其树立正确的择业和就业观念。同时,这些由实践得出的真知也是对课程内容的有效补充[12]。

在地下工程安全案例研讨部分,学生作为课程主导,采用抽签的方式,划分为4个组,对应4个专题。每位同学在各自专题内自主选题,独立开展文献调研、信息搜集和PPT制作,并在课堂上依次进行展示分享。每位同学分享后,任课老师和其他同学进行点评、提问和打分,与展示人员共同探讨交流。该过程不仅是对学生学习效果的有效检验,同时锻炼了学生分析问题、解决问题的能力,其中涉及信息检索、语言表达、沟通协作和逻辑思辨等能力的塑造,真正实现了学生综合素质的培养[13]。

3 考核与反馈

大学教学注重的是综合能力和素质的培养,传统“平时作业+考试”的方式难以充分反映学生专业知识和学习能力的培养效果[14],不适用于“地下工程安全”这种理论和应用并重的专业课。此外,以试题考试为主来检验和评判学生的学习成绩容易让学生陷入重理论、轻实践的思维定式,产生重结果、轻过程的不良导向,造成会背书、掌握知识而不能解决问题的后果[15]。学生在课程学习过程中一味追求高分,囫囵吞枣、死记硬背,或者仅靠考前的临时抱佛脚来应对,用短期的记忆突击换取高分,通常事后很快就对课程内容一无所知。

教学的目的不是知识灌输,而是知识赋能,让学生通过学习具备利用知识解决问题的能力。事实上,在教学方法中加入案例研讨环节,已经可以有效反映学生的学习效果和综合素质。鉴于此,本文通过“笔试试卷+日常表现+研讨效果”的形式,从理论和实践2个方面对学生的素质与能力进行充分考核,三者分值占比依次为30%、20%和50%。其中,笔试部分以基本概念、理论和方法考核为主,以百分制进行考核;日常表现主要考核学生的出勤、课堂小测验完成情况、课堂活跃程度等,反映学生的积极性和认真程度;研讨效果由学生自评和匿名互评(自评和互评在该部分分值的占比不超过30%)以及老师评分共同组成,老师评分时着重考察案例研讨的深入性、观众参与度及学生的答辩表现。

此外,通过观察总结笔试结果和案例研讨中暴露出来的普遍问题,例如,是否存在某个概念未理解到位、某个知识点或方法原理学生们普遍掌握得不够扎实等,回看反思教学内容设计和方法的合理性,及时做出调整完善。同时,认真分析结课后学生对课程的评分和建议,在反复的实践中持续优化教学方法,提高教学效果。

4 结论

为深入贯彻国家对“双一流”建设提出的“坚持特色一流,扎根中国大地,服务国家重大战略需求”的指示要求,充分利用北地“双一流”学科的引领效应和特色优势,开展“地下工程安全”课程教学设计与探索研究。主要结论如下:

(1)明确了“地下工程安全”课程教学目标,即通过课程学习,学生应具备地下工程安全管理、风险辨识、安全评价、安全监测、事故救援与应急等基本从业能力,能够有效应对新时期城市地下工程安全科学和技术问题,满足国家对城市安全高质量发展的需要。

(2)提出了“理论通俗易懂、方法系统全面、考核科学有效”的教学内容设计原则,构建了教学内容的主要框架。课程内容主要由城市地下工程概述、典型地下工程安全问题、地下工程安全管控原理与技术、地下工程安全案例研讨4个部分构成,包含较为完备的基础理论、方法原理和应用实操,可满足教学目标要求。

(3)提出了“任课教师讲授基础知识+行业专家分享实践经验+学生分组案例研讨展示”的教学思路,并据此开展了教学方法和考核方式的探索。基础知识由教师讲授并辅以行业专家微讲座,可增加教学的趣味性、学术性、实用性,有效调动学生学习的积极性,并对教学内容形成补充。最后的地下工程安全案例研讨以学生为主导,是对学生知识应用能力的有效训练,也是对教学效果的检验。