把握專業(yè)應(yīng)用需求 注重實踐 觸發(fā)創(chuàng)新——以“巖土鉆掘工程”課程創(chuàng)新實踐為例

楊偉峰，夏筱紅

中國礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221116

把握專業(yè)應(yīng)用需求 注重實踐 觸發(fā)創(chuàng)新
——以“巖土鉆掘工程”課程創(chuàng)新實踐為例

楊偉峰，夏筱紅

中國礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221116

本文以地質(zhì)工程專業(yè)“巖土鉆掘工程”課程本科課堂教學(xué)為例，從不同學(xué)科側(cè)重點入手，嘗試進行課堂授課設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生多學(xué)科交叉綜合學(xué)習(xí)能力。探討了現(xiàn)階段該課程的創(chuàng)新教學(xué)實踐，突出了以人為本、在滿足課程核心內(nèi)容的認(rèn)知的基礎(chǔ)上，力爭打造以開放性、實踐性為主的教學(xué)模式。以當(dāng)前地質(zhì)工科實踐熱點、難點技術(shù)為吸引力，鼓勵學(xué)生打好專業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)，提高創(chuàng)新能力。

巖土鉆掘工程；實踐教學(xué)；開放實驗；創(chuàng)新

“巖土鉆掘工程”是地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)方向的主干專業(yè)課程，是一門集理論科學(xué)性、生產(chǎn)實踐性、實驗研究應(yīng)用性于一身的綜合性課程。它以現(xiàn)代鉆掘技術(shù)為手段，以巖、土體為工作對象，服務(wù)于礦產(chǎn)資源、基礎(chǔ)工程和地下深部科學(xué)探測等領(lǐng)域。近年來，隨著世界地質(zhì)資源的逐漸緊缺，經(jīng)濟發(fā)展的壓力增大，各國都在增大對自然資源勘查和開發(fā)的力度。我國經(jīng)濟發(fā)展勢頭尤為強勁，加之近年來城市化進程迅猛，使得基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如雨后春筍般涌現(xiàn)，這使得與之相關(guān)的巖土鉆掘工程施工技術(shù)和實踐應(yīng)用研究顯得尤為熱門和重要。

當(dāng)前，開展“巖土鉆掘工程”課程教學(xué)的專業(yè)主要集中在一些設(shè)有地質(zhì)學(xué)科以及與地下工程相關(guān)的專業(yè)，由于它不是單純的地質(zhì)理論、地下工程科目，而是綜合性很強的應(yīng)用性技術(shù)，因此各高校的課程側(cè)重點不同[1]。地質(zhì)專業(yè)該課程側(cè)重于其地質(zhì)影響因素，忽視巖土鉆掘技術(shù)因素，而地下工程專業(yè)則重點在工程技術(shù)因素，如此等等，不一而足。此舉的弊端就是，不同專業(yè)對該課程形成了自我的權(quán)限范圍，不愿越雷池半步。最終地質(zhì)專業(yè)的學(xué)生對機械、工程技術(shù)心生畏懼，而工程專業(yè)學(xué)生則無視地質(zhì)影響，只愿死守技術(shù)規(guī)程。作為一個研究型大學(xué)本科生培養(yǎng)方案，應(yīng)使學(xué)生不僅具有基本的專業(yè)技術(shù)知識和能力，還應(yīng)當(dāng)有處理實踐疑難問題的多學(xué)科知識統(tǒng)籌能力。而當(dāng)今的本科生專業(yè)教育，從專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)來看，“熟練不如民工，懂行不如技工?！倍?，一些學(xué)生畢業(yè)后還往往經(jīng)單位回爐再培訓(xùn)才能上崗[2]。而回爐的師傅不外乎是在現(xiàn)場摸爬滾打多年的一線工程師和現(xiàn)場工人。如何使我們的學(xué)生能夠更快地適應(yīng)用人單位需要，更好地展示自己所受教育帶來的人才特征，對于教師來說就是要在學(xué)生時代給學(xué)生提供更加實際的學(xué)習(xí)機會，讓課堂純粹的理論學(xué)習(xí)具有可理解性、可體驗性和創(chuàng)造性的人性化特征，不為考試所累，力求每個學(xué)生都能找到熟悉專業(yè)知識和技能的切入點，從而得到充分的的訓(xùn)練。

一、課程創(chuàng)新環(huán)境背景研究

就“巖土鉆掘工程”課程而言，課堂的理論和實踐學(xué)習(xí)學(xué)時分配相對固定，在總共32學(xué)時的課程中，實驗課4學(xué)時(即2次實驗課），不外乎參觀、操作鉆機設(shè)備，各類鉆井液配制實驗和泥漿參數(shù)測定實驗。在課時較少、學(xué)生較多的客觀條件下，學(xué)生主要在課堂上獲取知識，較少進行實驗操作，而實驗課上往往僧多粥少，學(xué)生親自上陣機會有限，多數(shù)只能走馬觀花，被動地進行參觀和操作，不利于產(chǎn)生專業(yè)親近感、歸屬感，更難激發(fā)學(xué)生進一步深入學(xué)習(xí)的愿望。這一點也是我國高校專業(yè)教育與國外諸多大學(xué)教育相差較大的方面之一。在實驗條件和方便程度上我國差距明顯。其實我們國家也投入了很多的實驗設(shè)施經(jīng)費，但有的束之高閣，利用率較低；有的則超負(fù)荷運轉(zhuǎn)。如何在資源有限、實驗學(xué)時有限的情況下，讓大多數(shù)學(xué)生主動設(shè)計、參與實驗，難度非常大。在今后一定時期內(nèi)，高校在校學(xué)生人數(shù)必然呈增長趨勢，實驗教學(xué)資源不足與在校學(xué)生人數(shù)增多之間的矛盾仍然十分突出[3]。因此，筆者認(rèn)為可通過課堂授課設(shè)計，將課堂理論知識變得可以理解；實行開放實驗室制度，可以在有限資源條件下，最大限度地使學(xué)生近距離接觸實踐應(yīng)用技術(shù)，積極主動做一些設(shè)計性和綜合性實驗；同時制訂更人性化的學(xué)生課程考核方法，這樣既減少擴招帶來的壓力，也保證教育不縮水。

美國學(xué)者羨慕我國基礎(chǔ)知識教學(xué)水平，但是為什么我們的學(xué)生基礎(chǔ)知識比美國大學(xué)生要系統(tǒng)、牢固、深入， 但遠遠不如美國學(xué)生的創(chuàng)新程度高呢？這可能與我國教育從小學(xué)開始的通才培養(yǎng)傳統(tǒng)有關(guān)，而忽視了知識應(yīng)用和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。如美國的中學(xué)生通過數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，就掌握了美國地理知識的一半以上。而我們的基礎(chǔ)知識只是加強到業(yè)已成熟的知識體系上而已，以至于在地質(zhì)類課程中，使用一些簡單的數(shù)學(xué)公式還要從推公式做起，否則學(xué)生不知道用什么數(shù)學(xué)方法解決簡單的地質(zhì)問題。這是緣于我們的學(xué)科知識體系割裂嚴(yán)重，學(xué)數(shù)學(xué)的知識無法應(yīng)用到其他學(xué)科如地學(xué)上[4]。

對于我校這種研究型大學(xué)學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，最重要的是把教學(xué)與研究緊密結(jié)合起來，讓學(xué)生早期參與科學(xué)研究活動。而科研與教學(xué)相結(jié)合的目的是培養(yǎng)創(chuàng)新人才，尤其是高層次創(chuàng)新人才，這是國外一些著名大學(xué)的成功經(jīng)驗。但是學(xué)生在專業(yè)課程初始階段如果沒有合適的引導(dǎo)、扎實的專業(yè)基礎(chǔ)、感興趣的科學(xué)研究方向，將最終影響后期的研究興趣和專業(yè)選擇，這不但是學(xué)生的損失，也是國家培養(yǎng)人才事業(yè)的損失。作為具有極強實踐性的“巖土鉆掘工程”課程的教學(xué)，其應(yīng)用、創(chuàng)新是不可分割的整體，既要培養(yǎng)適于未來工作崗位的行家，又要使得這些行家在日后的工作挑戰(zhàn)中有創(chuàng)新意識，能解決實際工作中的復(fù)雜問題。

二、創(chuàng)新激勵教學(xué)改革方案規(guī)劃

針對這一背景研究，結(jié)合巖土鉆掘教學(xué)的學(xué)科交叉性特征，我們制訂了一系列教學(xué)改革方案，力求形成持久的課堂文化，打造創(chuàng)新意識。首先，對課堂內(nèi)容進行分割，打包處理，如模仿國外課堂教學(xué)，先簡短描述整個課程大綱，包括所需預(yù)備知識、參考書籍以及文獻查閱技巧等。這樣做的好處是避免學(xué)生過分依賴教材而忽視課堂聽課，打破了過去聽不聽課無所謂的狀況，然后將講課內(nèi)容分為研究歷史前沿篇、基礎(chǔ)介紹篇(包括基礎(chǔ)鉆探設(shè)備、地質(zhì)影響、工藝參數(shù)影響）、拓展實驗篇。對每個區(qū)塊都要布置研究性作業(yè)，如組成研討小組、寫讀書報告、做課題答辯、學(xué)生提問、教師解答等。這樣做的目的，既減少了學(xué)生一味被動的聽講時間，又加強了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，擴大了專業(yè)認(rèn)知的積極性；這就要求教師必須認(rèn)真地學(xué)習(xí)，追蹤與查閱許多最新的資料，認(rèn)真?zhèn)湔n，并且教學(xué)生如何查閱與消化前人研究成果，從中發(fā)現(xiàn)問題及設(shè)計方案與思路來解決這些問題。這種靈活、啟發(fā)式的教學(xué)方式使教與學(xué)兩方面均能站在前人科研成果的基礎(chǔ)上，起步于不同學(xué)科與方向的結(jié)合點，從而基礎(chǔ)寬、視域廣、起點高，有利于教與學(xué)雙方拓展研究和學(xué)習(xí)領(lǐng)域。這一點，與我國目前地學(xué)類專業(yè)仍沿用教科書(教材)的方式構(gòu)成明顯反差。教材在幫助同學(xué)預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)上自然有它的功用，但是容易導(dǎo)致教師固守教學(xué)大綱，深入淺出，可以擴展的內(nèi)容往往由于大綱的限制而與學(xué)生無緣，學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)難以靠近地學(xué)前沿，更不用說創(chuàng)新能力了。學(xué)生也因有了教材這根“拐棍”而懶得再去“東奔西走”地查閱資料。也會出現(xiàn)上課“可聽可不聽”、“聽與不聽一個樣”的情況。

在此基礎(chǔ)上，總結(jié)一些有價值的技術(shù)信息，讓學(xué)生進行開放性實驗設(shè)計。如涉及不同巖土性質(zhì)對巖心鉆探的工藝影響，筆者參考各高校實驗課程經(jīng)驗，設(shè)計了巖土力學(xué)性質(zhì)實驗，并鼓勵學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)軟件如Matlab進行模擬分析；嘗試不同鉆井環(huán)境鉆頭設(shè)計，努力將理論知識與實際操作相結(jié)合，同時結(jié)合當(dāng)前研究熱點，對不同地質(zhì)環(huán)境(如煤層氣鉆井液）進行鉆井液進行配方設(shè)計及機理研究等。力爭打造開放性、實用性課內(nèi)外實驗教學(xué)，重在實踐，以多學(xué)科知識交叉，從單一實驗到綜合實驗，鼓勵學(xué)生腳踏實地，在學(xué)習(xí)中延伸，在延伸中創(chuàng)新，不斷提高對本行業(yè)的實際動手能力，解決實際問題的能力。這些與時俱進而又基礎(chǔ)的研究課題，把書上一成不變的知識變成了活生生的金鑰匙，引領(lǐng)著學(xué)生向著自己未來的工作一步步接近，逐步樹立了學(xué)生敢于動手，勤于研究的創(chuàng)新思維。

三、課程創(chuàng)新激勵效果

在過去幾年的課程教學(xué)中，通過課外指導(dǎo)學(xué)生進行開放性創(chuàng)新實驗，很好地證明了上述激勵機制的適用性和成效。學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)、課外實驗增加對書本知識的理解，尋找到一些自己感興趣的專業(yè)方向，培養(yǎng)邏輯思維方式，扎實的寫作功底和生動的演講本領(lǐng)。在找工作和畢業(yè)設(shè)計中針對自己的興趣愛好來進行選擇，增加了學(xué)生的興趣和自信，提高了專業(yè)技巧和動手能力，在一定程度上指明了研究方向。

近幾年來學(xué)生自主設(shè)計研究的開放性實驗范圍包括對鉆掘工程施工廢棄泥漿處理的環(huán)境探討；不同鉆孔施工工藝應(yīng)用及機理研究；不同應(yīng)用鉆頭設(shè)計、不同應(yīng)用泥漿配置；圍巖穩(wěn)定性影響研究；定向孔的孔深軌跡理論研究；多煤層分層開采覆巖破壞與變形規(guī)律的試驗?zāi)M研究；模擬不良地質(zhì)條件井下采煤落煤規(guī)律的數(shù)值模擬研究；煤矸石的利用；礦井水害防治和水資源利用研究等等。有些同學(xué)還在此基礎(chǔ)上嘗試發(fā)表了自己的專利和科研文章。由此可見，適宜的激勵環(huán)境和適宜的人群相結(jié)合，就能擦出創(chuàng)新的火花。

四、結(jié)語

“巖土鉆掘工程”課程教學(xué)創(chuàng)新性教學(xué)改革只是諸多大學(xué)課程中的一個，而其內(nèi)涵的“創(chuàng)新性環(huán)境”的打造，則是我們每位高校教育工作者所最終將面臨的選擇。面對21世紀(jì)的人才競爭，創(chuàng)新教育對于我們已不是一般的教育目標(biāo)和要求，而是關(guān)乎國家富強和民族興衰的大事。對個人而言，“創(chuàng)新性”是個人在今后急劇變化的社會里具備生存能力的重要內(nèi)容。而科學(xué)方法的掌握與學(xué)生能力的培養(yǎng)都必須依靠學(xué)生自己的實踐和感悟。

[1] 孟憲來.地質(zhì)工作面臨的形勢和地質(zhì)人才培養(yǎng)[J].中國地質(zhì)教育，2006，(4):1-3.

[2] 張福遠.20世紀(jì)90年代以來美國研究型大學(xué)本科教學(xué)改革研究[D].北京:首都師范大學(xué)，2007.

[3] 李峰，莊鳳良，周梅.地質(zhì)資源與地質(zhì)工程學(xué)科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實踐教學(xué)體系[J].中國地質(zhì)教育， 2007，(4):127-130.

[4] 趙錫奎.遵循教學(xué)規(guī)律辦地質(zhì)教育，力推知行相濟育地質(zhì)人才—地質(zhì)工科教育教學(xué)雜談[J].中國地質(zhì)教育，2006，(1):30-34.

Grasping Requirement of Professional Application, Strengthening Practice, and Triggering Innovation——Taking Curriculum Innovation in Practical Teaching of Rock & Soil Drilling and Excavation Engineering as An Example

YANG Wei-feng, XIA Xiao-hong
China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China

This paper took the class teaching of rock & soil drilling and excavation engineering to geosciences engineering for undergraduate student as an example, from different objects demand point, trying to design the classroom teaching, and to train the comprehensive learning abilities of multidiscipline intersection.Then we discussed the innovative teaching experience of the course.,based on human-oriented professional education and grasping the core content by class discussion, in order to open and practical practice teaching mode.By means of attracting students by new focus of geological engineering discipline practice, we encourage they lay good foundation in professional application, then cultivate their innovative consciousness.

rock & soil drilling and excavation engineering; practice teaching; open experiment; creation

G642

A

1006-9372 (2011）01-0055-03

2011-01-20。

江蘇省“青藍工程”項目；中國礦業(yè)大學(xué)課程建設(shè)與教學(xué)改革項目(201017)。

楊偉峰，男，副教授，主要從事地質(zhì)工程與災(zāi)害地質(zhì)的教學(xué)與研究工作。