城市地下空间工程专业课程改革探讨★

徐 薇 田 亮 王国璇

(中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京 100083)

1 概述

随着城市建设的迅速发展，为了解决城市中心土地供应紧张的问题，我国越来越重视对于城市地下空间的利用。为了顺应国家对于城市地下工程专业人才紧缺的需求，许多高校在原有土木工程专业的基础上，结合自身特色，增开了城市地下空间工程专业。中国矿业大学(北京)于2015年新增了城市地下空间工程专业，并在2019年入选了北京市高精尖交叉学科建设项目，北京高校“重点建设一流专业”，也是全国唯一入选国家一流本科专业建设“双万计划”的城市地下空间专业。在新一轮的产业发展和变革中，国家对于专业人才的迫切需要，对高校人才的培养也提出了更高的要求[1]。城市地下空间工程专业的课程体系设置与传统的土木工程专业有重合地方，也有其自身的诸多特点。学生毕业后，一部分进入土木工程类设计单位、施工单位，还有一部分学生选择进一步深造后进入科研院所、大中专院校等从事相关研究或教学。因此，在学生培养中，一方面要注重基础理论，另一方面也要重视学生作为未来工程师的基础实践训练。如何在专业课教学中，结合专业特点让学生有针对性的掌握相应知识，体现出专业的差异性，是授课教师需要思考的问题。本文基于文献调研、教学实践和针对学生的问卷调查结果，首先分析了城市地下空间工程专业的专业及专业研究对象的特点，基于专业必修课程《工程经济》，探讨了目前专业课教学中存在的问题。探索了采用案例教学法来解决现有问题的思路，为城市地下空间工程专业课后续教学改革提供参考。

2 城市地下空间工程专业及工程经济课程特点

2.1 专业特点

城市地下空间工程专业最早是由中南大学在2001年申报成功，随后我国十几所高校陆续开展了该专业，如同济大学、山东大学、安徽理工大学等。一些高校本专业的开设脱胎于采矿工程专业、矿井建设工程专业，还有一些高校是在土木工程专业的基础上开办的。因此，在专业课的选择上各学校存在一定差异，教材也尚未有一个相对统一的标准。中国矿业大学(北京)城市地下空间工程专业作为北京高校“重点建设一流专业”和全国唯一入选国家一流本科专业建设“双万计划”的专业，专业课程体系包括与土木工程专业相同的《建筑材料》《工程力学》《结构力学》《钢筋混凝土结构基本原理》等，同时涵盖了《岩石力学与工程》《城市地下工程》《地铁与轻轨工程》《隧道工程》《地下建筑结构》《城市地下建筑与规划》《城市地下管网工程设计原理》《盾构设计与施工》等专业特色课程。课程内容涉及面广，专业综合性强。

2.2 专业研究对象特点

基于土木工程专业设置的城市地下空间工程专业研究对象包括：城市地铁、轻轨、城市管廊、人防工程等。与房屋建筑工程、道路桥梁工程这些“大土木”类工程相比，城市内的地下环境较地上更为复杂、不同场地区域地质条件有很大差异，工程单一性的特点明显。因此，特别强调学生在学习过程中，除了掌握共通的基本知识原理，也要能针对不同工程的特点，举一反三，加强实践学习。随着城市地下工程技术不断的发展，一些新兴的技术，如城市地下绿色工程技术、智能技术等创新性的课程也逐渐融入到日常教学之中。

2.3 《工程经济》课程特点

《工程经济》是城市地下工程专业的必修课，与《土力学》《基础工程》等专业课相比，《工程经济》课程有以下特点：1)课程理论内容相对独立。工程经济学实际上是经济学和工程学互相结合而产生的一门交叉学科。涉及的基本原理包括经济学原理、工程建设的概念、建筑安装工程费用构成、土木工程定额原理、工程量的计量、建筑工程工程量清单计价等。诸如资金的时间价值、净现值、内部收益率、定额等学生在前期学习和日常生活中接触少。2)课程前置课程内容多。课程相关知识基本覆盖了学生从第一学期到第六学期所有专业课程，内容涉及工程项目从规划、勘察、设计、施工、运营全过程，要求对学生对之前所学知识有较好的掌握。3)与后续课程衔接紧密。专业课程中的《项目管理》《工程项目招投标与合同管理》等课程都需要《工程经济》课程内容作为基础。如果本课程知识掌握出现问题，势必会影响后续课程的学习。4)与未来职业要求挂钩紧密。学生毕业后如继续从事与土木工程专业、城市地下空间工程专业相关的工作，必须通过相关职业资格考试才能够进行执业。职业资格考试中的造价师、一级建造师、注册土木工程师(岩土)均有单独的科目或者考试中涉及本课程的内容。因此，学生需要在本科学习阶段就打好基础，为以后的职业生涯做准备。

3 教学中存在的问题及探讨

为了进一步明确教学中存在的问题，设计了针对学生的调查问卷，本次调研共回收有效问卷120份，就学生关心的问题展开了调研。问卷内容包括“日常对经济学的理解”“本课程的抽象度”“对知识点相互关联的理解”“课程内容与毕业设计的关联”“课程未来对职业生涯的影响”等。结合问卷调查结果，在文献调研、课堂教学、与同行交流、师生交流的基础上，总结了目前城市地下空间工程专业在《工程经济》这门课程授课中存在以下三方面的问题。

3.1 经济学原理的抽象性

调研结果显示65%的学生表示在本课程授课前几乎没有学习或关注过有关经济学的知识。因此，课程内容中有关经济学上的一些专业知识，对于城市地下空间工程专业的学生来说十分陌生。有70%的学生表示，课程里“进口设备交易价格”中的“FOB”“CFR”“CIF”等概念很容易混淆，不易理解。造成学生学习困难的原因是，一方面现有教材里在讲授相关经济学知识时，并没有针对城市地下空间工程的相关内容来进行设置。另一方面，在目前的教学中，一部分教师授课过于依赖教材。很多教师自身也没有经过实践锻炼，只能依靠教材讲授基本原理。还有一部分教师虽然希望将经济学中的基本原理从头阐述，帮助学生理解，但是由于课程课时压缩，课堂缺少相应课时而很难实现。种种原因导致学生学习主动性不高，不追求理解相应的知识点，而只是机械的记忆。如果某一知识点听不懂，后续课堂内求知欲又会进一步降低，形成恶性循环。学生无法将教材里的内容有机的串联起来，更无法主动发现问题、解决问题。

3.2 城市地下空间工程与传统房屋建筑工程的差异性

城市地下空间工程中的经济活动与房屋建筑工程在前期项目投资、中期项目建设和后期维护运营都存在着一定的差异性。在教学中，主要表现在以下两个方面：

第一，与传统的房屋建筑工程相比，城市地下空间工程经济活动具有金额高、工程个体性更明显、建设周期更长的特点，所采用的规范也不相同。目前教材普遍都是基于《建筑安装工程费用项目组成(建标[2013]44号)》讲解概预算的知识点，而城市地下空间工程上所使用的是《城市轨道交通工程设计概预算编制办法(建标[2006]279号)》等标准规范。这类对于建设项目费用划分为工程费用、其他费用、预备费、专项费用四项，对于建安工程费又划分为直接费、间接费、利润和税金。对比不难发现，这些内容与教材所述《建筑安装工程费用项目组成(建标[2013]44号)》既有相通之处，又有其专业特点，但是目前还没有一本教材针对城市地下空间工程所涉及的建筑物、构筑物的费用组成有清晰的描述。

第二，现有的教材基本都是针对传统房屋建筑工程所编写的。以“工程量的计量”这部分内容为例，教材基本围绕房屋建筑工程展开，由于城市地下空间工程专业的学生没有设置《房屋建筑学》这门课程，一些房屋建筑学里的“女儿墙”“内外山墙”“马牙槎”“亮子”等专业术语学生感到十分陌生。而关于城市地下工程中工程量的计算教材里又涉及较少。

3.3 运用技能培养欠缺

现有教学中往往强调理论而忽视实践技能的培养。但技能培养对城市地下空间工程专业的学生来说无疑是非常重要的。在课堂上，教师只讲授基本原理，针对某个项目进行工程量或者概预算也是划分工程的某个局部，然后进行手算计算。而在工程上普遍使用的广联达算量软件、斯维尔算量和计价软件，以及近年来的BIM,Python等，在课堂教学中覆盖很少。运用技能培养的欠缺导致学生在学习完本课程后，在后续相关的课程设计或者毕业设计中，仍然感到无从下手。工作以后，更是感到在校园里学习的知识与实践工作之间的差异性。因此，有必要对传统的授课理念进行更新，教师在传统教材的基础上，应积极开展对学生实操技能的培养。

4 基于案例教学法的教学改革

针对以上提出的教学中存在的问题，有必要对现有的教学模式进行改革。就现阶段而言，案例教学是一个很好的途径。案例教学是通过一个典型的、完整的事件作为基础，基于教学内容，撰写相关的真实或者虚拟的情景，让学生在与教师的讨论互动中掌握知识，同时提高综合能力的一种教学方法[2]。这种方法最早由哈佛大学法学院Christopher C. Langdell在1890年提出，学生在面对案例的时候，以对话、讨论的方式通过解决问题，反思自己所学的知识。经过100多年的发展，又逐渐衍生出了决策性案例、角色扮演、历史案例、复杂案例等多种形式。案例的内容可以是原始的材料，也可以是教师针对教学内容进行加工后的材料。但是，无论哪种情况，都要求教师做到案例具有完整性、典型性和启发性[3,4]。

以城市地下空间工程中地铁车站建设里常见的地下车站工程为例。这类轨道交通工程从规划、设计、施工、设备制造、安装调试、运营全过程中都与工程经济活动密切相关。建筑安装造价占总造价的50%～60%，因此是工程经济活动中十分重要的环节。建筑安装工程费用包括主体工程，出入口通道，风道、风井，施工监测，车站装饰，车站附属设施和桩基处理技术措施等。根据主体工程不同的施工方法，又分为明挖、盖挖和暗挖法。针对不同施工方法，所采用的围护结构、土石方工程、地基处理、地基加固等工程量的计算与教材中的内容实际上是相通的。在课堂教学中，教师通过引入济南地铁某采用明挖法车站的具体案例，引导学生基于课堂教学内容、《城市轨道交通工程预算定额》(GCG103—2008)和《城市轨道交通工程预算定额山东省价目表(2019)》等资料展开工程量的计算和预算定额计算。整个过程分“两步走”。第一步：学生基于具体案例问题，展开分析和讨论，整个过程要求学生对知识点有全面的掌握。学生很容易发现自己在哪部分的知识点中还有所欠缺，及时查缺补漏。当案例问题解决后，学生可以很好的将所学知识点有机的串联起来。第 二步：教师引导学生与实际工程实践相对比，发现问题并带领学生解决问题。为学生演示采用BIM技术进行的概预算分析结果，强调基础理论与工程实践异同点，真正做到课堂教学与实践不脱节。

在整个过程中，学生因基于解决实际问题及时发现自己在学习上的不足，加深、巩固所学的知识，串联知识点。完成案例后，在学习知识的同时也获得了成就感。教师后期的引导，为学生搭建了课本与最新技术之间的桥梁，为以后的课程设计或工作阶段处理问题打下了良好的基础。

5 结语

城市地下空间工程专业是伴随着我国城市地下空间工程基础建设不断发展、城市地下空间开发利用亟需相关专业人才而设立的依托于土木工程的新专业。为了讨论城市地下工程专业的专业课教学中的问题，本文城市地下空间工程专业的专业必修课——《工程经济》为例，基于文献调研、教学实践和组织学生进行问卷调研等方法，分析了《工程经济》教学中存在的问题。在此基础上，探讨了采用案例教学法对本课程进行教学改革。本文可为后续城市地下空间工程专业课教学改革提供参考。