新工科背景下基于OBE理念的课程教学探讨——以“高速公路隧道工程”课程为例

方勇，杨宇，杨文波，蒋雅君

（1.西南交通大学土木工程学院，四川成都610031；2.成都航空职业技术学院马克思主义学院，四川成都610100）

交通基础设施是保障和促进社会、经济发展的重要基础，近年来，我国交通基础设施建设发展迅速，以公路为例，截至2020年，全国公路总里程达到519.81万千米并保持高速增长的趋势。随着公路工程建设逐渐向西部山区延伸，公路隧道工程的数量和规模显著增长［1］。截至2019年，我国已建公路隧道19067座，总里程1896.66万千米，与2009年底的总里程相比，增长了381.14%，同时依然保持着强劲的增长势头［2］，急需大量公路隧道建设的专业人才。与此同时，随着人工智能、大数据等技术在土木工程技术中的应用，以及智慧交通概念的提出与实践，传统的粗放式、经验驱动的公路隧道建设模式已不再适用，因此，公路隧道的建设模式亟须改变，这也对隧道工程专业人才培养模式提出了新的挑战。为了应对以“新技术、新业态、新模式、新产业”为代表的新经济发展需求，新工科建设理念应运而生，与传统工科教育相比，新工科建设以培养符合当前和未来产业升级需求的卓越工程创新人才为目标，强调培养学生的跨学科思维和解决工程实践问题的能力［3］。新工科建设理念为当前工程学科人才培养提供了思路和方向，如何培养具有跨学科思维和解释工程实践问题的新型人才已经成为高校教育改革探索的重要方向。本文以“高速公路隧道工程”课程为例，探索了新工科背景下土木工程学科教学改革的方向和思路。

目前，国内外已有多所院校设立了“高速公路隧道工程”课程作为土木工程专业的重要专业基础课程［4-5］，为传统隧道工程行业人才培养做出了重要贡献，但是该课程教学还存在如下问题。

目前，“高速公路隧道工程”的课程目标是使学生通过该课程的学习，形成对隧道工程的基本认识，掌握隧道工程的构造特点、设计方法和施工流程，侧重专业知识的传授而非专业素养的提升，课程内容全面但针对性不足。例如，就隧道所属工程领域而言，隧道可细分为水工隧道、矿山隧道、交通隧道，而交通隧道又可以细分为铁路隧道、公路隧道等，不同的隧道具有不同的结构特点和设计方法，但在目前的“高速公路隧道工程”课程教学过程中，主要针对隧道工程的基本概念、基本原理和基本施工方法进行讲解，很少深入讲解具体隧道形式，不能体现出具体隧道工程的特点［6］。对高速公路隧道工程而言，除了常规的隧道施工等内容外，高速公路隧道的运营和维护中的通风、照明、防灾救援设计等都是高速公路隧道工程建设过程中的重要组成部分，但目前的教学内容中均缺乏该方面内容的详细介绍。

目前的培养方案依然依托传统的教材，与当下的新科技、新技术契合度不够。近年来，随着信息技术、材料科学和施工机械装备等相关技术的发展，高速公路隧道的建设技术包括设计、施工和运营维护技术得到了长足发展，BIM设计、TBM掘进方法、喷膜防水等新理念、新技术、新材料在隧道工程中逐步得到了应用并有效推动了隧道建设技术的进步，但是这些内容并没有在隧道规程的培养方案中得到体现，导致学生对目前高速公路隧道建设技术认识不够深刻，不能很好地与工作衔接［7］。

目前，“高速公路隧道工程”课程重理论轻实践的问题较为突出。教学过程依然以“填鸭式”课堂教学为主，缺乏实践认知环节，教师负责讲授课程内容，学生被动接受；课程考核仍以传统的考试为主，学生主要通过死记硬背准备考试，缺乏主动思考和探索。这些因素导致学生不能够熟练掌握课程的核心内容，在一定程度上影响了授课质量［8］。

学者Spady于1981年首次提出了成果导向教育理念（Outcomes-BasedEducation,OBE），该理念的基础原理是每一名学生都是有才能的且都能通过合适的途径获得成功（Successforall），而学校的主要任务是帮助每名学生找到成功的方法。该理念强调知识、能力、素质的全面协调发展，在教学过程中遵循“反向设计、正向施工”的原则，注重教育产出［9］。Spady进一步提出了OBE的金字塔结构理论，根据该理论，OBE教育理念主要包括核心目标、重要条件、关键前提、实施原则和实施要点等五个方面的内容［10］。其中一个核心目标即教学的首要目标是要让每名学生都能达到顶峰成果，这个成果并不是指单一的学习成绩。根据新工科背景下工程教育发展的趋势，这个成果应该不仅包含智力与实践技能基础和职业能力，还包括人文科学与技术基础知识、社区与全球意识、综合与应用学习等［11］。两个重要条件包括构建学习成果蓝图和营造成功环境两项内容，其中学习成果蓝图主要用于细化、明确能力结构和内容构架，对于“高速公路隧道工程”课程而言，要通过课程内容设置和教学环节优化实现上述条件。三个关键前提重