土木工程專(zhuān)業(yè)工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探討

李忠建，周麗霞，王晨

(1．山東科技大學(xué) 資源與土木工程系，山東 泰安271019;2．山東省沉積成礦作用與沉積礦產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島266510;3．山東師范大學(xué) 人口資源環(huán)境學(xué)院，山東 濟(jì)南250358)

工程地質(zhì)學(xué)作為一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其重要的教學(xué)組成部分，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和對(duì)實(shí)物的應(yīng)用分析。由于土木工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)的地質(zhì)類(lèi)課程較少，要在有限的課時(shí)內(nèi)，既能使學(xué)生認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的礦物、巖石、古生物化石等，又能在此基礎(chǔ)上調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，真正做到學(xué)以致用，存在較大的難度。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)該引起足夠重視。目前，由于課時(shí)量的壓縮，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容有所簡(jiǎn)化，教學(xué)質(zhì)量難以保證。為了培養(yǎng)應(yīng)用型人才，必須加大對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視力度。相關(guān)學(xué)者曾針對(duì)工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法提出了一些思考。如陳曦等對(duì)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了一些改革方法［1］;唐良琴對(duì)工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提出了幾點(diǎn)思考［2］;陳永貴等在探討工程地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)改革中，提出要加強(qiáng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，使其成為課堂理論教學(xué)及野外實(shí)踐教學(xué)的有利支撐［3］;也有學(xué)者在探討工程地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)方法改革的內(nèi)容中提到了部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方法。不同學(xué)校在各自課程設(shè)置中對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安排有所不同，本文以本校土木工程專(zhuān)業(yè)工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，在分析目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源與方法的基礎(chǔ)上，指出存在的問(wèn)題，并探討更加有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，為做新世紀(jì)的創(chuàng)新人才打下良好的基礎(chǔ)。

1 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源

第一，實(shí)驗(yàn)標(biāo)本。工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)用標(biāo)本主要有主要造巖礦物標(biāo)本、常見(jiàn)三大類(lèi)巖石標(biāo)本和各類(lèi)地質(zhì)模型標(biāo)本。主要造巖礦物標(biāo)本包括石英、方解石、正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、角閃石、輝石等礦物標(biāo)本。常見(jiàn)三大類(lèi)巖石標(biāo)本包括石英砂巖、頁(yè)巖、泥巖、鮞狀石灰?guī)r、白云巖等沉積巖標(biāo)本;流紋巖、安山巖、輝長(zhǎng)巖、花崗巖、玄武巖等巖漿巖標(biāo)本;片麻巖、大理巖、千枚巖、蛇紋巖等變質(zhì)巖標(biāo)本。各類(lèi)地質(zhì)模型標(biāo)本包括褶皺、斷層、巖漿噴發(fā)、地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)等模型。

第二，實(shí)驗(yàn)器材?，F(xiàn)有工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室主要儀器設(shè)備包括三聯(lián)高壓固結(jié)儀、膨脹儀、液限、塑限聯(lián)合測(cè)定儀、應(yīng)變控制式直剪儀、孔隙壓力儀等儀器;可進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括土的顆粒分析實(shí)驗(yàn)、含水率實(shí)驗(yàn)、直接剪切實(shí)驗(yàn)、膨脹實(shí)驗(yàn)、土的密度、土的液限、塑限測(cè)定實(shí)驗(yàn)等。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

本校工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源較為豐富，應(yīng)充分合理地應(yīng)用，各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)應(yīng)合理安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間。對(duì)于土木工程專(zhuān)業(yè)而言，由于課時(shí)量的壓縮，需要在有限的課時(shí)內(nèi)完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是有挑戰(zhàn)性的，既要保證完成各項(xiàng)內(nèi)容，又要盡可能提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，激發(fā)對(duì)工程地質(zhì)課程的學(xué)習(xí)熱情。以三大類(lèi)巖石的認(rèn)識(shí)與鑒定為例，分析現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)概況。

實(shí)驗(yàn)室的巖石標(biāo)本總計(jì)約150 多種，學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組安排6 ～8 人。指導(dǎo)教師首先講解實(shí)驗(yàn)的方法和步驟，以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，然后選取部分實(shí)驗(yàn)標(biāo)本做示范，并要求學(xué)生做好筆記，最后提出本次實(shí)驗(yàn)的要求，實(shí)驗(yàn)當(dāng)堂完成。講解完，學(xué)生即可進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的提問(wèn)，或講解，或示范?？傮w來(lái)看，即使有的教師也做一些啟發(fā)式的教學(xué)安排，但學(xué)生的主動(dòng)探索意愿不強(qiáng)，導(dǎo)致教學(xué)效果一般，往往只有少數(shù)學(xué)生和教師互動(dòng)。實(shí)際上，室內(nèi)實(shí)踐具有外擾性小、學(xué)生集中的特點(diǎn)，指導(dǎo)教師應(yīng)充分利用這一特點(diǎn)，提高學(xué)生的探索能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，提高學(xué)習(xí)效率。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探討

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為課程的重要環(huán)節(jié)，如何有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情以及對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的有效掌握是一個(gè)值得我們思考的問(wèn)題。筆者結(jié)合近年來(lái)本校區(qū)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀以及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從四個(gè)方面探討工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

第一，室內(nèi)室外相結(jié)合。以室內(nèi)三大類(lèi)巖石的認(rèn)識(shí)與鑒定為例，傳統(tǒng)的教學(xué)步驟為:首先教師講解部分巖石標(biāo)本，然后學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后總結(jié)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)標(biāo)本是統(tǒng)一采購(gòu)的，既標(biāo)準(zhǔn)又齊全，但同時(shí)也讓人記不住這么多的標(biāo)本。為了提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，可適當(dāng)安排課時(shí)量與野外實(shí)際看到的巖石進(jìn)行對(duì)比觀(guān)察。比如可以拿著實(shí)驗(yàn)室輝綠玢巖的標(biāo)本到紅門(mén)附近與由輝綠玢巖組成的巖體進(jìn)行對(duì)比觀(guān)察;可拿著實(shí)驗(yàn)室閃長(zhǎng)巖標(biāo)本和普照寺的閃長(zhǎng)巖巖體進(jìn)行對(duì)比觀(guān)察。學(xué)生看到了實(shí)際巖石的樣子，既加深了對(duì)巖石認(rèn)識(shí)的印象，又提高了學(xué)習(xí)的熱情，同時(shí)提高了巖石鑒定實(shí)踐應(yīng)用能力。由于在一個(gè)地方巖石種類(lèi)較少，因此，要合理規(guī)劃實(shí)習(xí)地點(diǎn)和實(shí)習(xí)時(shí)間，盡可能多地將室內(nèi)和室外結(jié)合起來(lái)。

第二，建立地質(zhì)災(zāi)害模擬實(shí)驗(yàn)室。像泥石流、崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的課程內(nèi)容講解一般以文字?jǐn)⑹龊蛯?shí)例講解為主，學(xué)生印象不深。而且，外出實(shí)習(xí)時(shí)一般看到的已是結(jié)果，看不到過(guò)程。有些教師輔以視頻講解，這一點(diǎn)非常好。然而，為了給學(xué)生留下更加深刻的印象，建議可建立地質(zhì)災(zāi)害模擬實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室里，一是視頻演示，各種實(shí)例演示，或者已做好的各種模擬視頻演示均可;二是實(shí)材演示，相對(duì)難度較大，可采用各類(lèi)巖塊、沙子以及土類(lèi)等，模擬泥石流、崩塌等的發(fā)生，甚至在設(shè)計(jì)可讓學(xué)生也參與操作，則實(shí)驗(yàn)效果更好，印象更加深刻，不僅能激發(fā)學(xué)生探究其發(fā)生的機(jī)理，還提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

第三，建立開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)由于受課時(shí)量的限制，不能滿(mǎn)足優(yōu)秀學(xué)生的探索需求。這部分學(xué)生具有較強(qiáng)的自主探索能力，有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)興趣，作為學(xué)科設(shè)置的配套，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該給他們提供自主發(fā)揮的空間，更加有效地提高他們的創(chuàng)新能力。因此，建議建立開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生可找教師參與指導(dǎo)，也可自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。比如，要研究某地區(qū)土的膨脹性，就需做膨脹實(shí)驗(yàn)。有些膨脹實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng)，這種探索既能鍛煉學(xué)生吃苦耐勞的精神，又能促其認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)中時(shí)間安排的合理性和重要性。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，指導(dǎo)教師可做必要的學(xué)術(shù)引導(dǎo)，初步培養(yǎng)學(xué)生的科技論文寫(xiě)作能力，激發(fā)學(xué)術(shù)探索的熱情。

第四，注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程考核方式?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)考核方式一般都是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為主。由于是分組實(shí)驗(yàn)，每組中的報(bào)告差別不大，但在每組中總是有學(xué)生積極主動(dòng)地做實(shí)驗(yàn)，起到了良好的帶頭作用。因此，指導(dǎo)教師需要注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考核。對(duì)那些表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生加以鼓勵(lì)，并做好記錄，同時(shí)對(duì)不認(rèn)真的學(xué)生加以督促，從而促進(jìn)全班學(xué)生的共同進(jìn)步。注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考核方式可有效避免僅靠實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為考核方式的單一性，讓所有學(xué)生都積極參與其中，以培養(yǎng)良好的學(xué)風(fēng)。

第五，其他。為了進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，指導(dǎo)教師還應(yīng)對(duì)本部門(mén)的新進(jìn)儀器設(shè)備快速熟悉，讓它盡早地在教學(xué)中發(fā)揮作用。例如，本部門(mén)為提升教學(xué)效果新進(jìn)了一批實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括YTZ1 礦用本安型地震儀、YCS160 礦用本安型瞬變電磁儀等。指導(dǎo)教師應(yīng)充分利用這些有利資源，讓學(xué)生實(shí)際操作這些儀器，提升他們的實(shí)踐動(dòng)手能力。例如，在使用瞬變電磁儀時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)線(xiàn)圈較硬、裝線(xiàn)圈的紙箱較軟、不易存放，就從線(xiàn)圈的材質(zhì)以及包裝盒的設(shè)計(jì)等方面提出了多種改進(jìn)方案。這既鍛煉了學(xué)生的思維方式，又進(jìn)一步提升了他們的創(chuàng)新能力，提高了對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)獲取的積極性。

4 結(jié)語(yǔ)

工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為本課程教學(xué)的組成部分，其重要性不言而喻。教師應(yīng)該堅(jiān)持探索更加有效的教學(xué)方法，要在有限的課時(shí)內(nèi)盡量提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。本文在分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出從四個(gè)方面來(lái)提升學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，達(dá)成新世紀(jì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

［1］陳曦，張曉莉．地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探索［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011(21):180．

［2］唐良琴．關(guān)于工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考［J］．科學(xué)咨詢(xún)(科技·管理)，2012(2):115．

［3］陳永貴，黃生文，周德泉，等．土木工程專(zhuān)業(yè)工程地質(zhì)課程實(shí)踐性教學(xué)改革與創(chuàng)新研究［J］．中國(guó)地質(zhì)教育，2008(4):160 －163．