城市地下空间工程(Urban Underground Space Engineering)是一门
普通高等学校本科专业,属于土木类专业,基本修业年限为四年,授予工学学士学位。
设置背景
城市地下空间工程是在城市地面以下土层或岩体中修建的各种地下工程的统称,包括
地下铁道、地下交通隧道、
地下停车场、地下商业街、地下通道、地下公共建筑、地下生产车间、地下发电站、地下能源存储设施、地下人防建筑等,其内涵为用各种建筑材料修建上述地下空间工程的生产活动及其相关的工程技术,包括城市地下空间工程的规划、勘测、设计、施工、维护和运营管理等。
城市地下空间工程是国家的重要行业和产业,为人民生活与生产提供各类地下空间建筑和设施,是提高人民生活水平和城市社会经济发展与文明的基础保障,在充分开发和利用城市地下空间资源、提升城市社会经济发展水平、改善城市生态条件和加快国家现代化建设以及促进国民经济建设中发挥着重要的作用。
城市地下空间工程是一门工程与技术相结合的学科,具有很强的应用性。其主干学科是工程地质学、地下空间工程学、岩土工程学、结构工程学等,以数学、物理学、化学、力学、材料科学、计算机科学与技术等学科为基础,同建筑工程、市政工程、道路工程、铁道工程、防灾减灾与防护、环境工程以及能源与资源工程等学科相互渗透和交叉。
发展历程
城市地下空间工程专业传承于1949年建校的抚顺矿山工业专门学校土木建筑专业,经历了煤矿建井、矿山企业建筑等专业名称的更替。
2011年, 辽宁石油化工大学开办土木工程专业(地下建筑方向)。
2012年9月,教育部将新的城市地下空间工程(专业代码081005T)专业取代旧的城市地下空间工程(专业代码080706W)专业。
2020年2月21日,教育部颁布《普通高等学校本科专业目录(2020年版)》,城市地下空间工程专业为工学门类专业,专业代码为081005T,属于土木类专业,授予工学学士学位,学制为四年。
培养目标
城市地下空间工程专业培养适应社会主义现代化建设需要,德、智、体、美全面发展,掌握城市地下空间工程学科的基本原理和基本知识,获得工程师基本训练,能胜任城市地下空间工程的规划、勘测、设计、施工与管理,具有扎实基础理论、较宽厚专业知识和较强实践能力与创新能力,具有一定国际视野,能面向未来的高级专门人才。
培养规格
4年。
工学学士。
城市地下空间工程专业总学分为140-180学分,集中实践教学类环节安排38-40周。
1.思想政治和德育方面
具有科学的世界观和正确的人生观,愿为国家富强、民族振兴服务;为人诚实、正直,具有高尚的道德品质;能体现人文和艺术方面的良好素养。具有严谨求实的科学态度和开拓进取精神;具有科学思维和辩证思维能力;具有创新意识和一定的创新能力;具有良好的职业道德和敬业精神;坚持原则,具有勇于承担技术责任,不断学习、获取新知识和寻找解决问题的愿望;具有推广新技术的进取精神;具有良好的心理和身体素质,能乐观面对挑战和挫折;具有良好的市场、质量和安全意识;注重城市地下空间工程对社会和环境的影响,并能在工程实践中自觉维护生态文明与社会和谐。
2.业务方面
(1)了解哲学、政治学、经济学、法学等方面的基本知识,了解文学、艺术等方面的基础知识;掌握工程经济、项目管理的基本理论和方法;掌握1门外语。
(2)熟悉工程科学、环境科学的基本知识,了解当代科学技术发展的主要趋势和应用前景;掌握数学、力学和物理学的基本原理和分析方法;掌握至少1门计算机高级编程语言并能运用其解决一般工程问题。
(3)掌握工程地质条件对城市地下空间工程的影响规律,掌握工程材料的基本性能和选用原则,掌握工程测绘的基本原理和方法、工程制图的基本原理和方法。
(4)掌握城市地下空间工程规划、施工方法选取、结构选型、构造、计算原理和设计方法,掌握工程结构CAD(计算机辅助设计)和其他软件应用技术;掌握城市地下空间工程施工的基本技术、过程、组织和管理,以及城市地下空间工程施工对周围环境影响的工程检测和试验基本方法。
(5)了解城市地下空间工程专业的有关法律、法规、规范与规程;了解地下建筑、给水与防排水、地下建筑环境与能源应用、建筑电气与智能化等相关知识;了解工程机械、交通、环境的一般知识;了解城市地下空间工程的发展动态和相近学科的一般知识。
(6)具有综合运用各种手段查询资料、获取信息、拓展知识领域、继续学习的能力。
(7)具有应用语言、图表等进行城市地下空间工程表达和交流的基本能力;具有常规工程测试仪器的运用能力。
(8)具有综合运用知识进行城市地下空间工程设计、施工和管理的能力。
(9)具有初步的科学研究和应用技术开发能力。
(10)具有较好的组织管理、交流沟通、环境适应和团队合作能力。
3.体育方面
掌握体育运动的一般知识和基本方法,形成良好的体育锻炼和卫生习惯,达到国家规定的大学生体育锻炼合格标准。
课程体系
总体框架
课程设置应能支持城市地下空间工程专业培养日标的达成。为此,课程体系应支持城市地下空间工程专业人才培养各项要求的有效达成。
课程体系宜包括:
(1)工具类和人文社会科学类课程。
(2)数学和自然科学类课程。
(3)学科基础知识类课程。
(4)专业知识类课程和选修课程。
(5)实践教学类课程,其应涵盖人文社会科学、数学和自然科学类实践、学科基础与专业基础实践、
社会实践和创新实践。
人文社会科学类教育能够使学生在从事工程设计时考虑安全、经济、环境、法律、伦理等各种制约因素。
数学和自然科学类教育能够使学生掌握基本理论和实验方法,将相应基本概念运用到实际工程中,并能进行分析和推理。
学科基础类课程应包括本学科的基础内容,能体现工程地质、力学、专业技术相关基础、工程经济与管理、结构、施工、机械和计算机应用等在城市地下空间工程专业应用能力的培养。专业课程的设置应能体现城市地下空间工程设计、施工和运营管理能力的培养。
所有实践环节均为必修,其构建的原则是能够深化所学的知识,培养学生工程设计与施工的能力,以及实验和科学研究的初步能力。
课程体系的设置应征求企业或行业专家的意见。
随着人类科学技术水平和现代化发展水平的提升,城市地下空间工程的业务范围也从工程的勘察、规划、设计、施工扩大到材料、管理、维护、运营、环保、物流、减灾防灾等领域,要求城市地下空间工程专业的毕业生不仅要了解所建造工程的性能,还需要考虑建造和运行的代价,以及其他可能带来的副作用。此外,随着工程建设国际化进程的加快,专业人才的跨文化交流能力和工程创新能力也是人才多样化的重要考虑因素。
多样化人才培养的有效方式还在于更加重视实践训练和创新能力培养。应整合优化培养方案和教学计划,强化校内外实践基地的建设和学生实践与创新能力的培养,将理论学习与实践创新有机地结合在一起。可根据人才的社会需求和学校的人才培养目标,着重培养更适合于从事城市地下空间工程规划、勘测、设计、施工、管理、开发等的某一类或几类职业的高素质专门技术人才。
理论课程
通识类知识包括工具类知识、人文社会科学类知识、数学和自然科学类知识三类。工具类知识包括外语等。
人文社会科学类知识包括思想政治理论、哲学、政治学、经济学基础、管理学基础、大学生心理学、体育等基本内容。
数学和自然科学类包括高等数学(或数学分析)、线性代数、概率与数理统计、大学物理、大学物理实验、信息科学技术、计算机技术与应用、工程化学、环境保护概论等基本内容,具体应符合教育部相关课程教学指导委员会制定的基本要求,各高校可根据自身人才培养定位提高教学要求。
学科基础知识也称专业基础知识。教学内容须覆盖以下知识领域的核心内容:工程地质学基础、力学原理与方法、专业技术相关基础、工程项目经济与管理、结构基本原理与方法、施工原理与方法、工程机械基础等。
专业知识主要指地质工程、地下空间工程、地下建筑、隧道工程等专业领域的专门知识,其中包括地下结构设计原理与方法的知识,以及施工原理与方法的知识。
示例一
理论力学、材料力学、结构力学、岩石力学、土力学、流体力学、弹性力学、工程材料、工程地质、工程制图、工程测量、结构基本原理、城市地下空间工程概论、地下空间工程施工技术、地下空间工程环境与防灾学、岩土工程试验、工程项目管理与法规、计算机辅助设计。
示例二
理论力学、材料力学、结构力学、隧道力学、土力学、流体力学、工程材料、工程地质、工程制图、工程量测与试验技术、结构基本原理、城市地下空间工程概论、地下结构基本原理、地下铁道工程、工程项目管理与法规、基础工程、计算机辅助设计。
专业实习:工程地质实习、工程测量实习、专业认识实习、专业生产实习、专业毕业实习。
专业课程设计:地下建筑规划设计、地下建筑环境控制设计、地下工程结构设计、地下工程施工组织设计。
专业毕业设计或毕业论文。
实践教学
实践教学环节由实验、实习、设计、社会实践以及创新训练等组成。
实验的内容主要包括普通物理实验、普通化学实验、材料力学实验、流体力学实验、土木工程材料实验、基本构件实验、土力学实验、岩石力学与土力学工程测试技术等。
实习主要包括课程实习,以及结合专业的认识实习、生产实习和毕业实习。
设计包括结合专业的课程设计和毕业设计(论文)。
社会实践及创新训练包括人文社会科学课程中的社会调查和专业教育中的专业调查,由学校自行掌握。城市地下空间工程专业人才的培养应体现知识、能力、素质协调发展的原则,特别强调大学生创新思维、创新方法和创新能力的培养。鼓励学校在人才培养中遵循循序渐进的原则,以知识体系为载体,在实验、实习和设计中进行创新训练,组织大学生创新实践活动。
教学条件
教师队伍
有一支相对稳定、水平较高的教师队伍,整体结构(年龄、职称、学缘、专业)合理。教师须具备高校教师资格。
承担城市地下空间工程专业主干课程的任课教师每门不少于2人;专业教师中,具有高级职称的比例不低于40%,具有硕士及以上学位和讲师及以上职称的比例不低于70%。平均每位教师指导毕业设计(论文)的人数不超过10人。
教师队伍中有正高级职称的教师担任带头人,具有一定比例的有工程实践经历的专兼职教师。应有业务能力和组织协调能力较强、教学经验较为丰富的教师主持教学管理工作,并有一支胜任城市地下空间工程专业各主干课程教学任务的骨干教学队伍。有足够的实验技术人员(或实验教师)指导实验课程。有企业或行业专家担任兼职教师并履行职责。
公共课、基础课和专业基础课教师应能够满足城市地下空间工程专业教学的需要。
专任教师在其学习经历中至少有一个阶段属于土木、岩土、水利、矿山等与地下工程相关的学科经历。
专任教师应具有一定的工程背景,其中部分教师承担过实际工程性项目或具有与企业共同工作或协作的经历。
专任教师应具备与所授课程相匹配的教学能力和从事城市地下空间工程领域相关的科学研究能力。
教师有良好的工作环境和条件。学校有合理可行的师资队伍建设规划,为教师进修、从事学术交流活动提供支持,促进教师专业发展,包括对青年教师的指导和培养。
学校拥有良好的相关学科基础,为教师从事学科研究与工程实践提供条件、环境和氛围。鼓励和支持教师指导学生、开展教学改革、学术研究与交流、工程设计与技术开发、社会服务等。使教师明确其在教学质量提升过程中的责任,不断改进工作,满足培养目标的要求。
教师承担的课程数量和授课学时数应限定在合理范围内,保证教师有一定精力开展科学研究、工程实践和参加学术活动,不断提升个人专业能力。
设备资源
(1)具备大学物理、化学、计算机、测量、力学(工程力学、流体力学)、工程材料、结构、工程地质、地下工程、岩石力学与土力学等实验室;实验设备、仪器完好,场地面积和设备台套数能满足实验教学的分组要求,操作型实验分组应满足生均操作的要求;实验标准符合现行工程规范规程要求。
(2)多媒体、语音教室等能满足课程教学需要;计算机的数量和管理应满足学生学习的需要;课程设计、毕业设计(论文)有固定教室。
(3)有稳定的、能覆盖所设专业的校内外实习基地,并符合专业实习的要求。
1.基本信息资源
通过手册或者网站等形式,提供城市地下空间工程专业的培养方案,各课程的教学内容、教学要求、考核要求,毕业审核要求等基本教学信息。
2.教材及参考书
(1)基础课程教材应尽量选用优秀、经典的国家级规划教材。
(2)专业基础课程教材应尽量选择优秀、经典的国家级规划教材及专业教学指导委员会推荐的教材。
3.图书信息资源
(1)城市地下空间工程及其相关专业的图书量生均不少于50册,并且近几年生均年进书量不少于2册。城市地下空间工程专业的中文期刊不少于50种,外文期刊不少于30种。
(2)有满足教学需要的现行工程建设法规文件、标准规范规程、标准图集。
(3)有课程教学和毕业设计(论文)所必需的正版专业软件。
(4)提供主要的数字化专业文献资源、数据库和检索工具,并提供使用指导。
(5)建设专业基础课、专业必修课课程网站,或利用现有的网络课程资源,为学生提供一定数量的网络教学资源。
教学经费
1.新增教学科研仪器设备总值
在满足教育部对工科专业教学仪器设备总值基本要求的前提下,平均每年新增教学科研仪器设备值不低于设备总值的10%。
2.生均年日常教学经费
教学经费投入应较好地满足城市地下空间工程专业人才培养的需要,专业生均年教学日常运行经费支出应不少于1200元。
3.新开办专业经费要求
新设的城市地下空间工程专业,开办经费(不包括学生宿舍、教室、办公场所等资产价值)一般不低于生均1万元。
质量保障
各高校应对主要教学环节(包括理论课程、实验室课程等)建立质量监控机制,使主要教学环节的实施过程处于有效监控状态;各主要教学环节应有明确的质量要求;应建立对课程体系设置和主要教学环节教学质量的定期评价机制,评价时应重视学生与校内外专家的意见。
各高校应建立毕业生跟踪反馈机制,及时掌握毕业生就业去向和就业质量、毕业生职业满意度和工作成就感、用人单位对毕业生的满意度等;应采用科学的方法对毕业生跟踪反馈信息进行统计分析,并形成分析报告,作为质量改进的主要依据。
各高校应建立持续改进机制,针对教学质量存在的问题和薄弱环节,采取有效的纠正与预防措施,进行持续改进,不断提升教学质量。
培养模式
一、城市地下空间工程人才培养方案的制定
人才培养方案是城市地下空间工程专业人才质量的前提与关键,结合学院特色,依托土木工程专业的丰富资源,设置紧密联系土木工程且具有鲜明城市地下空间工程专业特性的人才培养方案,培养适应国家“一带一路”战略和经济社会发展需要,按照新工科培养要求,德、智、体、美全面发展,掌握城市地下空间工程学科的基本原理和基本知识,具有扎实的基础理论、系统的专业知识、较强的工程实践能力和创新能力,能在公路、铁路、建筑、市政等相关部门或行业,从事地铁、隧道、基础、基坑与边坡、地下储库、地下商业与工业空间等工程的勘察、设计、施工、检测、管理等工作的高素质应用型人才。
二、教学方法的改革
1.明确培养目标
首先根据本校定位制定人才培养方案,学院是培养应用型的复合型人才,就业方向主要是面向地铁、隧道、基础等常见的地下工程,就业单位一般是中铁、中隧、地铁公司等施工单位,主要培养的是以后的一线施工工程人员,明确方向后确定培养方案,能做到有的放矢。
2.改革教学方法
颠覆传统式的教学方法,城市地下空间工程专业学生主要是以后面向施工一线的工程人员,不应采用一般理论教学方法,采用较为形象、生动的教学方法。
(1)案例式教学方法
案例式教学方法需要授课教师有工程的丰富经验,同时对工程案列有分析讲解的能力。比如在讲解“隧道工程”这门课程中隧道施工方法时,纯讲理论施工方法学生会比较模糊,掌握知识不牢固,学生也会觉得课堂枯燥无味。授课教师可以结合国内外某典型著名隧道施工过程来讲解,比如讲解盾构法施工方法时,可以结合具体工程案列讲解具体工程的施工流程、施工中碰到的施工难点入手,带动学生的积极性,并利用学校提供的盾构机模型及工程的盾构施工流程方法视频,详细讲解盾构施工,这样会使学生有较大兴趣和深刻印象。
(2)互动式教学
互动式教学要求学生在线上与线下与教师相互讨论,利用现在方便的社交软件及在线教学课程等,双向交流,能显著提高教学效果。教师可提前在线上提出相关问题,学生需要搜集的资料等,在课堂上可以有的放矢,提高学生参与的积极性。比如讲解桩基础施工方法时,由于施工方法比较多,特点也多样,要求学生搜集相关施工方法的图片及影像资料等,在课堂上可以让学生根据自己的理解先讲解,再进行讨论。
(3)诱惑性教学
诱惑性教学是教师上课拿出一部分学生的平时成绩进行奖惩,进一步提高学生的上课参与性及积极性。一般学生课程考核有期末考试成绩和平时成绩组成,现在学生对平时成绩比较重视,教师上课时可以提出一些带有奖励平时分的题目,如果学生回答正确,可以适当加点平时成绩分,经过课堂实践,大大提高学生参与课堂的积极性。
三、教师工程训练和科研能力的培养
作为一般应用型本科院校,注重培养学生的工程实际应用能力,城市地下空间工程专业学生毕业后一般从事施工方面的工作,尤其要培养解决工程问题的能力。但是大多数教师缺乏工程训练,学校专门出资让老师到相关设计、施工单位进行进修、培训,增加老师的工程经验,以便在课堂上能多培养学生解决工程问题的能力。学校每年还聘请设计、施工单位经验较丰富的工程师来给学生上课,指导毕业设计等,进一步提升了城市地下空间工程学生的工程实践能力。老师也要加强科学研究能力,因为城市地下空间工程许多情况下面临的都是全新、比较复杂的问题,只有自身科研能力提高了,才能在出现问题能及时解决,同时以科研带动教学,为社会服务,增强自身在行业中的知名度。
一、“四年不断线”渐进式实践教学体系
建立“课程实验+实习+设计+科学实践”的多层次实践教学体系,由于现代城市地下空间工程的复杂性和综合性,对人才的实践能力和创新能力要求很高,在制订人才培养方案时,坚持“理论与实践并重”原则,加强实践环节,实践教学环节45.5学分。对课程的实践(实验)教学、专业实训、创新训练和工程实践四个维度确定了由浅入深、课内外相结合、“四年不断线”渐进式实践教学体系,实现了理论教学与实践教学的相互支撑,课内课外的相互补充,产学研有机结合,全面培养学生的工程实践能力和创新能力。
二、“工程模拟和实战相结合”的实践教学模式
实施校内工程模拟和校外工程项目实战训练相结合的协同育人实践教学模式。
1.校内实践教学
土木与交通工程实验中心拥有土木工程实验室、城市地下空间实验室、道路桥梁与渡河工程实验室、工程力学实验室、流体力学实验室等8个专业实验室,拥有基建规模国内最大的L型反力墙、大型有限元软件、真三轴测试系统等先进的仪器设备,为校内开展实践性教学创造了良好条件。建立了工程地质模型与标本室、地下空间工程仿真模拟展示厅、钢结构节点组合模型(露天)等校内实验实训基地。大型盾构机模拟操作仿真系统,学生通过实际操作,了解地下空间工程施工技术、地下空间作业的机械结构和机械运作原理流程,获得足够时间、保证质量的动手技能训练机会,实现了与工程实践的“零距离”接触,训练了学生在隧道施工设备领域从事研究、规划、设计、施工和管理等工作的基本技能,达到了“研、教、学、训”一体化。通过校内工程模拟实验训练,使学生在头脑中建立工程概念和创新意识,培养实践和创新能力。
2.“校企协同”实践教学
以打造“应用型创新城市地下空间工程师”为目标,以国家级城市地下空间工程实验教学示范中心、国家级工程实践教育中心和国家级虚拟仿真实验室为依托,7个省级教学平台为支撑,K个企业为合作单位,建立了“3+7+K”开放式多层次实践教学平台,形成了以校外实践教学基地、校内实验室和校企联合组成的“多层次”实践教学平台。通过校外参与实际工程项目的设计、施工、管理和监测等工作,在工程项目实战训练过程中全面提升大学生的工程实践和创新能力。依据《普通高校本科专业类教学质量国家标准》,参照行业人才质量标准,综合考虑国家和广东省经济社会发展的需要、学校人才培养定位、学生发展期望等方面要求,学校每隔两年修订一次人才培养方案和教学大纲。新版课程教学大纲提出了“能力递进,课程对接”实践性教学改革措施,增加了创新创业教育内容,将创新性、批判性思维融入知识讲授、课堂研讨、课程作业等各教学环节,让学生在专业课程学习的过程中增强创新意识,培养创新精神、创业意识和创新创业能力,将创新创业教育融入人才培养全过程。
数据统计
截至2022年12月31日,城市地下空间工程专业全国普通高校毕业生规模:4000—4500人。
发展前景
考研方向
就业方向
毕业生可在与城市地下空间工程有关的政府部门(建委、交通委、建设局等)、业主单位(城投、地铁、市政等建设单位)、规划设计单位(土木工程类设计)、施工单位(中建、中铁、中交及各省市相关施工企业等)和监理单位等,从事与城市轨道交通、地下隧道、地下商业设施、城市地下人防设施、地下综合管廊与工业空间、地下排水设施与地下储库等工程的管理、投资、设计、施工、监理等部门从事技术或管理工作。
开设院校