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EBL教学模式在隧道工程教学中的应用
摘要：分析EBL教学模式的定义、特点及在隧道工程教学中的应用，探讨通过EBL教学模式提高学生的综合能力和实践能力。提出了应用EBL教学模式的具体方法和策略，包括引导学生主动学习、联系实际工程和评价学习效果等。通过实际案例分析和评价，验证了EBL教学模式在隧道工程课程中的有效性和实用性。
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隧道工程涉及地质力学、隧道施工、隧道设计等多方面知识，学生需具备丰富的理论知识和实践技能才能应对实际工程项目的挑战[1,2]。在隧道工程教学中，提高学生实践能力和创新能力是一项重要任务[3]。随着教育理念的变革和教学模式的创新，越来越多的教师开始关注如何提高学生的学习效果和能力，培养自主学习和解决问题能力[4]。在这种背景下，EBL教学模式应运而生，强调学生主动学习和解决问题能力培养，通过引导学生自主探究、分析和评价知识，在学习过程中形成自己的思维模式和认知结构，提高学习效果和能力。本文将探讨EBL教学模式在隧道工程教学中的应用，并分析其优点和局限性。
一、EBL教学模式定义和特点
EBL(Evidence-based learning）是近年来广泛应用于高等教育的教学模式[5]，是一种基于问题的学习方法，以学生为中心，以问题为导向，通过小组合作、研究和讨论等方式自主学习、发现问题、解决问题[6,7]。EBL教学模式注重培养学生批判性思维、创新意识和解决实际问题能力，强调学生的主动性和自主性[8]。
EBL教学模式的基本流程包括如下几点。
一是明确学习目标。
教师和学生一起明确学习目标和学习重点，帮助学生理解学习目标和意义，从而激发学生的学习兴趣。
二是收集证据。
学生通过阅读相关文献、实地考察等方式，收集和整理相关证据和信息。
三是分析证据。
学生根据收集到的证据和信息，进行分析和总结，提出问题和进行思考。
四是解决问题。
学生通过个人或小组合作的方式，研究和解决问题，得出结论和成果。
五是反思总结。
学生对整个学习过程进行反思和总结，发现自身存在的问题和不足，以及所学知识的应用和价值。
二、应用实践
在隧道工程教学中，EBL教学模式可以应用于课堂教学、实验教学和实践教学等多个方面，具有很大的优势。
（一）课堂教学
在隧道工程课堂教学中，通过问题情境的设定、学生小组合作和讨论等方式，让学生更好地理解和掌握课堂知识[9]。例如，教师可以将实际工程项目中的难题或问题作为课堂问题情境，包括地形勘测、隧道断面设计、隧道支护设计、施工计划等，让学生在小组中讨论、研究和解决，从而提高综合能力和实践能力。
（二）实验教学
在隧道工程实验教学中，通过小组实验、讨论和报告等方式，让学生更好地理解和掌握实验原理和方法。例如，教师可以将实验设定为一个问题情境，让学生通过小组合作、讨论和实验研究，解决实验中遇到的问题，从而提高实践能力和创新能力。
（三）实践教学
在隧道工程实践教学中，通过项目实践、小组研究和报告等方式，让学生更好地理解和应对实际工程项目中的问题和挑战，可以提供相关的资源和支持，包括隧道工程的基础理论知识、工程案例、计算软件、模拟实验等。例如，教师可以将实际工程项目作为问题情境，让学生通过小组合作、实践研究和报告等方式，解决项目中遇到的问题和挑战，从而提高综合能力和实践能力。
设计项目学习任务：将学生分成小组，根据实际情况设计隧道工程项目，包括地形勘测、隧道断面设计、隧道支护设计、施工计划等；学生可以通过团队合作和互动，发掘和解决实际问题，提高实践能力和创新能力。
提供资源和支持：提供相关资源和支持，包括隧道工程的基础理论知识、工程案例、计算软件、模拟实验等，学生在自主学习的基础上进行深入研究和探索。
建立反馈机制：建立学生和教师之间的反馈机制，及时了解学生学习情况和问题，提供必要指导和支持；对学生的学习过程进行跟踪和管理，及时纠正不足，提高教学质量和效果。
加强交流和合作：通过讨论、分享和合作等方式加强学生之间的交流和合作，提高合作学习和沟通能力，培养团队精神和协作能力。
注重实践操作：注重学生的实践操作，通过实践操作掌握相关技能和知识，提高实践能力和创新能力；将实践操作和理论知识相结合，促进学生的综合素质和能力提高。
三、EBL模式智慧实践平台搭建
根据隧道工程专业发展与建设现状，采用了EBL模式融入智慧建造课程教学实践环节。利用虚拟仿真平台，以隧道施工过程为导向，进行隧道和地铁典型工法虚拟仿真实验。学生可跨越空间限制，近距离、全方位、多角度地体验现实中难以接触的隧道施工建设过程。同时，利用中山大学的足尺综合试验基地项目进行实地实践教学。
（一）实践实训平台
足尺综合试验基地聚焦基础设施“疑难急险”病害诊断与修复治理，通过搭建涵盖隧道工程、轨道交通等工程领域的建筑防水、地基基础、地铁隧道、高铁实训、地下仓储、综合管廊、地下管道、公路加载、污染土防治9个1∶1足尺试验场和一个盾构机实验室，融合现代工程科技和互联网、大数据、人工智能等数字化、智慧化、信息化技术，服务于基础设施工程领域科技研发、人才培养、检验检测、教学实践、行业培训和科学普及。
以实践操作、现场教学为主的科研实训平台，主要功能是通过实训培养学生工程理念和核心技能，强化课堂所学知识。实训平台教学可采用分阶段形式派送学生到综合试验基地，根据教学进展情况开展认知实践和生产实践。必要时可开展毕业实践，使学生接触真实工程、装备和建设流程，学习最新规范，掌握前沿技术，促进复合型工程人才培养质量提升。
（二）虚拟仿真平台
中山大学土木工程学院同步建设了虚拟仿真（VR）平台，可为学生构建不同学习情境，以满足不同能力培养的需求。隧道工程课程虚拟实践部分采用隧道典型施工工法虚拟仿真教学实验系统，此系统由两部分组成，一个是具备虚拟实验功能的课程实验仿真平台，另一个是面对教师的虚拟实验教学管理系统。课程实验仿真平台采用了先进的VR技术，可高度还原隧道工程施工过程的工况、环境、材料、机械、设备等，为学生提供身临其境的虚拟教学环境。虚拟实验教学管理系统主要为教师提供教学辅助，包括实验的开课管理、实验结果的批改等功能。
人机三维交互界面（UI）是虚拟仿真系统中重要的组成部分，采用了Unity 3D的UGUI系统进行交互界面的设计。硬件部分由头戴显示器、两个基站和两个VR操控手柄组成。头戴显示器用于显示充满视野的虚拟场景图像；VR操控手柄用于实现虚拟场景和设备之间的交互；基站作为探测器，能够精确测定头戴显示器和手柄的位置及其变化情况，并将信号实时输入主机进行人机交互。本文以“钻爆法隧道施工”为例，介绍了隧道典型工法虚拟仿真实验。
1. 操作方法
从实验主页进入隧道典型施工工法虚拟实验室；观看实验介绍视频、图片，阅读实验操作注意事项；学习掌握钻爆法隧道施工中涉及的机械设备和材料；点击设备展示，学习设备的用途和功能；点击施工前检查模块，学习施工前检查工作并确认所有工作全部正常；点击施工步骤，学习钻爆法施工的步骤。
2. 操作步骤
钻爆法隧道施工由超前地质探测等26个操作步骤组成，每个步骤对应一次交互式操作。系统配置了钻爆法特效展示和物理引擎模块，能随着影响参数变化而展示音效、振动、裂隙、塌落、爆炸等物理特效变化。在交互操作中，系统融入了与钻爆法相关的知识点，以加强学生的知识体系构建，并提供不断试错功能。当出现设计不合理等情况时，系统会及时反馈，直至符合要求并给出试验操作成绩。
四、EBL教学模式在隧道工程教学中的优点
一是提高学生实践能力。
隧道工程课程的学习重点是理论知识和实践经验的结合，传统的课堂教学难以满足学生的学习需求。采用EBL教学模式可以让学生通过实践操作和问题解决，探究和发现新的知识和技能，提高实践能力和综合素质。
二是激发学生学习兴趣和积极性。
采用EBL教学模式可以激发学生的学习兴趣和积极性，在探究和解决问题的过程中获得成就感和满足感，从而更加主动地参与学习。
三是提高学生合作学习和沟通能力。
隧道工程项目通常需要多个专业人员协作完成，隧道工程教学中采用EBL教学模式可以让学生之间进行合作学习，通过小组研究和讨论，促进学生之间的互动和交流，提高学习效果和质量。
五、EBL教学模式在隧道工程教学中的局限性
一是评价方式和标准。
教师应提供有效的评估和反馈，及时指导和纠正学生的学习过程和表现。由于EBL教学模式强调学生的自主学习和探究，评价方式和标准可能比较难以确定和统一，导致评价结果的客观性和准确性受到影响。
二是教师的教学能力和指导水平。
EBL教学模式需要教师具备一定的教学能力和指导水平，包括知识储备、教学方法和指导经验等，否则难以为学生提供有效的指导和支持。
三是教学管理和组织。
EBL教学模式需要对学生的学习过程进行跟踪和管理，对学生进行指导和评价，对教学资源进行有效的组织和利用，这些都需要教师投入较大的时间和精力，增加了教学管理和组织的难度。
六、结论
隧道工程课程是一门实践性和综合性较强的课程，EBL教学模式在隧道工程教学中具有较为广泛的应用前景和优势，可以有效提高学生实践能力和综合素质，激发学习兴趣和积极性，提高合作学习和沟通能力，培养自主学习能力。
以实践操作、现场教学为主的EBL模式智慧实践平台搭建，有效培养了学生工程理念和核心技能，强化了课堂所学知识。教师亦需根据学生实际情况和需求进行有效指导和支持，以实现EBL教学模式的最优化效果。应用EBL教学模式，将有利于隧道工程课程教学改革和教学质量提高。
参考文献:
[1]方勇,杨宇,杨文波,等.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[J].教育教学论坛,2023(3):117-122.
[2]段淑倩,时刚,闫长斌,等.新工科与双一流建设背景下隧道工程课程智慧教学改革探索[J].高等建筑教育,2020,29(6):30-39.
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[6]徐杰,王磊.EBL模式培养高端技能型人才的实证研究[J].淮南职业技术学院学报,2014,14(1):75-78.
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文章来源:陈瑜,林存刚,赵辰洋.EBL教学模式在隧道工程教学中的应用[J].中国冶金教育,2024(02):14-16+21.
《建筑工程计量与计价》是建筑工程专业中的一门核心课程,涉及建筑工程量的计算､计价依据和方法､工程量清单编制及投标报价等多个方面｡该课程不仅要求学生掌握扎实的理论知识,还要求学生具备实际操作能力｡然而,传统的教学方式往往注重理论知识的传授,而忽视了对学生实践能力的培养｡
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2025-02-08我要评论
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2024-04-26
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