基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的工程地質(zhì)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新探索

楊海 周浩瀾 叢沛桐 張偉鋒

摘 要：工程地質(zhì)課程是土木工程專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在培養(yǎng)具有在實(shí)際工程活動(dòng)中分析解決工程地質(zhì)問(wèn)題能力的應(yīng)用型人才。然而，工程地質(zhì)涉及知識(shí)面廣、內(nèi)容多，與實(shí)際教學(xué)學(xué)時(shí)少、實(shí)踐缺乏之間的矛盾，是目前高校的工程地質(zhì)課程教學(xué)中普遍存在的問(wèn)題。文章分析了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)工程地質(zhì)課程現(xiàn)狀，指出了該課程在教學(xué)與實(shí)踐方面的不足，并針對(duì)這些問(wèn)題，提出了具體的教學(xué)改革思路與改革措施，為該課程的教學(xué)改革與創(chuàng)新提供了借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)；應(yīng)用型人才；實(shí)踐教學(xué)；改革與創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2018）12-0043-03

Abstract： Engineering geology is an important basic specialized course for civil engineering majors， aiming at training applied talents who have the ability to analyze and solve engineering geological problems in practical engineering activities. However， engineering geology involves a wide range of knowledge and contents but insufficient teaching time， which is a common problem in engineering geology teaching in universities. This paper analyzes the present situation of geological engineering courses in civil engineering at South China Agricultural University， and points out the deficiency of the course in the teaching and practice. Furthermore， aiming at solving these problems， the paper puts forward specific ideas of teaching reform and reform measures， and provides a reference for the teaching reform and innovation of the course.

Keywords： Engineering geology；applied talents； practical teaching；reform and innovation

一、研究背景

工程地質(zhì)學(xué)在20世紀(jì)30年代初發(fā)展成為地質(zhì)學(xué)的一門(mén)獨(dú)立分支學(xué)科，在工程建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用。然而，工程地質(zhì)涉及多門(mén)學(xué)科，具有知識(shí)面寬廣、內(nèi)容多、重點(diǎn)不突出等特點(diǎn)（賀虎等，2016），而現(xiàn)代勘查手段的發(fā)展又對(duì)工程地質(zhì)行業(yè)提出了新要求。當(dāng)前，如何利用先進(jìn)的教學(xué)技術(shù)，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)具有扎實(shí)工程地質(zhì)基礎(chǔ)的土木專業(yè)人才，是該課程教學(xué)改革與創(chuàng)新研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一（陳永貴等，2008）。

工程地質(zhì)主要研究與人類工程建設(shè)活動(dòng)相關(guān)的一些地質(zhì)問(wèn)題，其主要特點(diǎn)是把地質(zhì)學(xué)科與工程學(xué)科密切結(jié)合，并把工程地質(zhì)原理與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系在一起，涉及地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、工程巖土學(xué)、水文地質(zhì)基礎(chǔ)、工程地質(zhì)問(wèn)題和工程勘察技術(shù)等寬廣的知識(shí)面（原俊紅等，2017），是一門(mén)應(yīng)用性和實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，被廣泛應(yīng)用于工程勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、環(huán)境評(píng)價(jià)及地質(zhì)災(zāi)害防治等領(lǐng)域（王志榮等，2011）。土木工程專業(yè)以工程應(yīng)用為主要服務(wù)對(duì)象，其本科生畢業(yè)后從事水電、公路、鐵路、市政、地質(zhì)災(zāi)害治理等各項(xiàng)工程建設(shè)，需要扎實(shí)的工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)，在工程的規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中也都需要仔細(xì)研究工程地質(zhì)條件，解決工程地質(zhì)問(wèn)題，才能很好地完成工程建設(shè)任務(wù)，其重要性不言而喻。然而，教學(xué)學(xué)時(shí)少，缺乏實(shí)踐，是目前高校的工程地質(zhì)課程中普遍存在的問(wèn)題。

近年，我國(guó)多種地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，如工程滑坡、泥石流、地面塌陷等，對(duì)人民生命和財(cái)產(chǎn)造成了重大損失。而現(xiàn)階段南水北調(diào)、西部梯級(jí)水電站、高速公路與鐵路、城市軌道交通等基礎(chǔ)工程建設(shè)，也對(duì)工程地質(zhì)教學(xué)提出了新的要求（張永杰等，2014）。同時(shí)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程地質(zhì)勘查手段和測(cè)試技術(shù)也更加先進(jìn)和自動(dòng)化，工程地質(zhì)教學(xué)內(nèi)容需要不斷適應(yīng)工程建設(shè)發(fā)展的需要，進(jìn)行更新和完善。而隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，多種技術(shù)及資料，如多媒體、視頻、航片及衛(wèi)片等，使多樣化教學(xué)成為可能。因此，如何構(gòu)建科學(xué)合理的教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并使其掌握最新的工程地質(zhì)勘查手段，是工程地質(zhì)教學(xué)改革與創(chuàng)新中迫切需要解決的問(wèn)題。

本文通過(guò)分析華南農(nóng)業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)工程地質(zhì)課程目前存在的問(wèn)題，提出了該課程在授課內(nèi)容、授課方式與手段、實(shí)踐內(nèi)容等方面的改進(jìn)與改革的措施，通過(guò)這些改革措施的推進(jìn)與實(shí)施，力求培養(yǎng)具有扎實(shí)理論與實(shí)踐基礎(chǔ)的新型土木工程人才。

二、現(xiàn)狀分析

首先，課程內(nèi)容多，理論教學(xué)課時(shí)嚴(yán)重不足。本課程包括普通地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、災(zāi)害地質(zhì)學(xué)、地下工程、邊坡工程、地基與基礎(chǔ)工程、巖土勘察等多個(gè)學(xué)科，內(nèi)容龐雜，知識(shí)點(diǎn)分散（羅容等，2016）。同時(shí)，由于土木工程學(xué)科課程設(shè)計(jì)特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)該門(mén)課程時(shí)，一般沒(méi)有地質(zhì)學(xué)相關(guān)課程的基礎(chǔ)，造成學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容理解的困難（賀虎等，2016）。學(xué)生普遍反映內(nèi)容多，重點(diǎn)不突出，核心知識(shí)不好把握等問(wèn)題。并且，縱觀國(guó)內(nèi)各大高校土木工程專業(yè)的工程地質(zhì)課程，一般開(kāi)設(shè)32 課時(shí)，另有部分高校開(kāi)設(shè)48課時(shí)，其中包括理論課時(shí)及室內(nèi)試驗(yàn)課時(shí)（張永杰等，2013）。然而，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)的工程地質(zhì)課程，教學(xué)計(jì)劃只有16個(gè)課時(shí)，且中間涵蓋十一假期，實(shí)際授課時(shí)數(shù)只有14課時(shí)，存在嚴(yán)重不足的現(xiàn)象。在這么短的時(shí)間內(nèi)，需要講授地球概論、內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用及外動(dòng)力地質(zhì)作用、礦物和巖石、地質(zhì)年代及地質(zhì)圖、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、巖石的工程地質(zhì)性質(zhì)、斜坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)問(wèn)題等內(nèi)容，非常困難。每部分內(nèi)容只能講到最核心的部分，其余內(nèi)容一筆帶過(guò)，授課內(nèi)容無(wú)法展開(kāi)，很難讓學(xué)生具備堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)。

其次，教學(xué)方法手段單一，缺少高質(zhì)量的教學(xué)資源。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，巖土工程新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，讓學(xué)生了解學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，擴(kuò)大視野，也是本課程的任務(wù)之一（師偉等，2011）。多媒體技術(shù)已經(jīng)成為教學(xué)不可缺少的一種手段，在一定程度上豐富了工程地質(zhì)課程教學(xué)內(nèi)容（原俊紅等，2017）。對(duì)于我們學(xué)院土木工程專業(yè)的工程地質(zhì)課程，我們新設(shè)計(jì)的課件，在原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上，加入了大量的圖片，力求生動(dòng)形象，將授課內(nèi)容更加直觀地介紹給學(xué)生。這在一定程度上提高了學(xué)生聽(tīng)課的積極性。然而，一方面，受課時(shí)限制，課程主體內(nèi)容尚無(wú)法講授完，因而沒(méi)有時(shí)間展開(kāi)講授與理論知識(shí)相關(guān)的一些工程實(shí)例。另一方面，雖然多媒體教學(xué)手段被大量使用，但是與專業(yè)知識(shí)緊密結(jié)合的高質(zhì)量的教學(xué)視頻資源，比如地球概貌、火山作用、溶洞奇觀、地震、滑坡、泥石流等比較缺乏，多媒體教學(xué)效果仍然不是十分理想。此外，學(xué)院已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)了多種礦物、巖石標(biāo)本及構(gòu)造模型等，以及一些相關(guān)地質(zhì)儀器，但是目前還未能應(yīng)用到土木工程專業(yè)該課程的教學(xué)活動(dòng)中。并且，還缺少一些硬件設(shè)備支持，比如用來(lái)觀察礦物結(jié)構(gòu)的高分顯微鏡等。

第三，實(shí)踐教學(xué)課時(shí)不足，場(chǎng)地偏少，經(jīng)費(fèi)不足。實(shí)習(xí)是工程地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)的主要手段。通過(guò)野外實(shí)習(xí)，應(yīng)該使學(xué)生初步具備一定的地質(zhì)思維能力，并以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立觀察能力、對(duì)比分析和綜合判斷能力為目標(biāo)（王濤等，2014）。我們的實(shí)習(xí)場(chǎng)地主要包括廣州市火爐山森林公園和廣東省博物館地質(zhì)館?；馉t山森林公園是花崗巖地貌為主的丘陵地貌，可見(jiàn)花崗巖、花崗斑巖等巖石，地質(zhì)作用包括花崗巖球形風(fēng)化、節(jié)理等。護(hù)坡措施包括擋土墻、格構(gòu)、植草等，坡面可見(jiàn)排水溝、邊溝等。參觀廣東省地質(zhì)博物館，可以認(rèn)識(shí)一些常見(jiàn)的巖石、礦物，了解廣東省的自然地理、地貌、地層、礦物、水文地質(zhì)等概況。這些實(shí)習(xí)增強(qiáng)了同學(xué)們對(duì)課程講授的內(nèi)容的直觀認(rèn)識(shí)。但是，實(shí)習(xí)時(shí)數(shù)偏少，場(chǎng)地偏少，缺乏沉積巖、變質(zhì)巖以及不良地質(zhì)現(xiàn)象、基礎(chǔ)工程地質(zhì)等內(nèi)容。另外，受學(xué)校辦學(xué)經(jīng)費(fèi)限制，實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足。目前校外實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)最高是每人每天20元，市內(nèi)實(shí)習(xí)每人每天10元。上述費(fèi)用，安排一周的實(shí)習(xí)時(shí)間，實(shí)際上僅夠1天校外實(shí)習(xí)的包車費(fèi)和現(xiàn)場(chǎng)講解費(fèi)，且實(shí)習(xí)場(chǎng)地只能位于廣州附近，便于當(dāng)天往返。若到距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)地，即便老師與學(xué)生自己解決住宿、飲食，交通費(fèi)也會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)算費(fèi)用。實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)不足嚴(yán)重影響了實(shí)習(xí)的有效開(kāi)展。

三、課程改革內(nèi)容探索

基于工程地質(zhì)的學(xué)科特點(diǎn)，針對(duì)我校土木工程專業(yè)工程地質(zhì)教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，結(jié)合其他高校該課程的經(jīng)驗(yàn)，我們提出如下改革措施。

第一，增加授課學(xué)時(shí)，豐富授課內(nèi)容，引入實(shí)際工程案例及學(xué)科發(fā)展前沿。修訂本科人才培養(yǎng)方案，重新編寫(xiě)教學(xué)大綱，以工程地質(zhì)教材為基礎(chǔ)，參考地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、普通地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、巖土工程、地質(zhì)災(zāi)害等相關(guān)教材的內(nèi)容，修改現(xiàn)有多媒體課件，擴(kuò)展現(xiàn)有課程講授的內(nèi)容，包括地球概論、內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用、礦物與巖石、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、巖石工程地質(zhì)性質(zhì)、斜坡穩(wěn)定工程地質(zhì)問(wèn)題分析等內(nèi)容，使講授內(nèi)容更加系統(tǒng)化，具體化。此外，理論緊密聯(lián)系實(shí)際，將實(shí)際工程案例引入課堂教學(xué)，如典型公路、橋梁與隧道等工程實(shí)例，以及地貌與第四紀(jì)松散沉積物和工程地質(zhì)勘探等，研討常見(jiàn)的工程地質(zhì)問(wèn)題，讓學(xué)生能夠迅速將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐應(yīng)用。同時(shí)，在課堂教學(xué)中穿插介紹一些學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀和前沿動(dòng)態(tài)，拓寬學(xué)生知識(shí)面，開(kāi)闊學(xué)生視野。

第二，改進(jìn)授課方式與手段，豐富現(xiàn)有多媒體課件內(nèi)容，引進(jìn)相關(guān)教學(xué)錄像帶，增加室內(nèi)試驗(yàn)。修改現(xiàn)有工程地質(zhì)學(xué)課程的多媒體課件，將野外的地質(zhì)現(xiàn)象、工程地質(zhì)問(wèn)題、實(shí)地勘察等以圖片的形式融入到多媒體課件相應(yīng)內(nèi)容中，使學(xué)生能夠?qū)こ痰刭|(zhì)現(xiàn)象及工程地質(zhì)問(wèn)題有一個(gè)初步、直觀的印象。引進(jìn)相關(guān)音像資料，包括地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、勘探方法、巖土工程施工等，以及地震、火山和泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，建立音像資料庫(kù)，以彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，并在課下對(duì)學(xué)生開(kāi)放，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的理解。增加室內(nèi)試驗(yàn)，通過(guò)室內(nèi)認(rèn)知實(shí)習(xí)，使學(xué)生掌握常見(jiàn)礦物和巖石的認(rèn)識(shí)和鑒別方法，為野外實(shí)踐打下基礎(chǔ)。利用我們學(xué)院地質(zhì)陳列室新購(gòu)置的礦物巖石標(biāo)本及相關(guān)儀器，通過(guò)對(duì)典型礦物標(biāo)本、巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖標(biāo)本的觀察與鑒別，掌握三大巖類的成因及基本特征，進(jìn)一步掌握每種巖石的成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，初步了解其工程地質(zhì)性質(zhì)，掌握典型地質(zhì)構(gòu)造成因及特征。

第三，拓寬實(shí)踐教學(xué)實(shí)習(xí)內(nèi)容，增加地層、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)作用、典型地質(zhì)災(zāi)害及建筑場(chǎng)地等工程基礎(chǔ)認(rèn)知場(chǎng)所。首先，通過(guò)實(shí)地調(diào)研，增加實(shí)習(xí)場(chǎng)地，要求學(xué)生掌握用肉眼或其他簡(jiǎn)單工具鑒定礦物的方法，認(rèn)識(shí)最主要的造巖礦物；在野外實(shí)地觀察主要類型的巖石，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單地鑒別巖石礦物類型的方法；遠(yuǎn)距離、近距離觀察一些常見(jiàn)的地質(zhì)構(gòu)造，判斷其構(gòu)造類型，通過(guò)所學(xué)的知識(shí)推斷構(gòu)造形成的條件以及原因；認(rèn)識(shí)斷層、節(jié)理、滑坡等地質(zhì)現(xiàn)象；認(rèn)識(shí)花崗巖地層、風(fēng)化作用、不良地質(zhì)現(xiàn)象等。其次，經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)研，通過(guò)書(shū)面申請(qǐng)，陳列實(shí)習(xí)所需經(jīng)費(fèi)詳細(xì)項(xiàng)目及用途，向?qū)W校及學(xué)院申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)，增加現(xiàn)有實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)。從而做到切實(shí)執(zhí)行一周的工程地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)計(jì)劃，真正將課堂講授的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)習(xí)當(dāng)中，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

四、課程改革措施及建議

第一，修訂本科人才培養(yǎng)方案，重新編寫(xiě)教學(xué)大綱。修訂本科人才培養(yǎng)方案，將工程地質(zhì)課程原來(lái)的16學(xué)時(shí)調(diào)整為32學(xué)時(shí)；重新編寫(xiě)教學(xué)大綱，擴(kuò)展現(xiàn)有課程講授的內(nèi)容，引入典型實(shí)際工程案例，并穿插學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀和前沿動(dòng)態(tài)。

第二，建立代表性工程地質(zhì)現(xiàn)象及問(wèn)題音像資料庫(kù)。購(gòu)買(mǎi)包括地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、勘探方法、巖土工程施工以及地震、火山和泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象的音像資料，建立音像資料庫(kù)，并對(duì)學(xué)生開(kāi)放；充分利用互聯(lián)網(wǎng)，獲得最新不良地質(zhì)現(xiàn)象案例，適時(shí)更新。

第三，建立全面的室內(nèi)標(biāo)本實(shí)驗(yàn)室。目前我院的地質(zhì)陳列室，已經(jīng)購(gòu)置了幾百件礦物巖石標(biāo)本，包括常見(jiàn)礦物、巖石標(biāo)本，礦物單晶及聚型標(biāo)本，礦物硬度、節(jié)理及斷口標(biāo)本，建筑材料、化工原料、冶金材料標(biāo)本等。并購(gòu)置了若干地質(zhì)羅盤(pán)儀、手持放大鏡、地質(zhì)錘等儀器設(shè)備。建議后期再購(gòu)置一些高倍顯微鏡、指南針等儀器及標(biāo)本用陳列桌等。

第四，增加實(shí)習(xí)時(shí)間及內(nèi)容，建立突出實(shí)踐能力訓(xùn)練的實(shí)習(xí)基地。切實(shí)執(zhí)行一周的工程地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)計(jì)劃，并通過(guò)向?qū)W校及學(xué)院申請(qǐng)，增加現(xiàn)有實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)。在原有實(shí)習(xí)基地的基礎(chǔ)上，新建若干實(shí)習(xí)基地：1. 中科院廣州地球化學(xué)研究所地質(zhì)標(biāo)本陳列室，認(rèn)識(shí)我國(guó)常見(jiàn)的巖石礦物；2. 番禺蓮花山，認(rèn)識(shí)沉積巖地層、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、河流地質(zhì)作用等；3. 建立周邊巖層產(chǎn)狀測(cè)量和典型地質(zhì)構(gòu)造觀測(cè)實(shí)習(xí)點(diǎn)；4. 通過(guò)調(diào)查踩點(diǎn)，建立不良地質(zhì)現(xiàn)象觀察實(shí)習(xí)點(diǎn)；5. 參觀一些建筑基坑施工現(xiàn)場(chǎng)，了解建筑地基基礎(chǔ)工程地質(zhì)問(wèn)題。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文分析了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)土木工程專業(yè)工程地質(zhì)課程的現(xiàn)狀，借鑒并總結(jié)了其他高校土木工程專業(yè)該課程的課程設(shè)置及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，指出了該課程在實(shí)踐教學(xué)課時(shí)、教學(xué)方式及內(nèi)容、室內(nèi)試驗(yàn)及校外實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與經(jīng)費(fèi)等方面的不足，并針對(duì)這些現(xiàn)狀及問(wèn)題，從教學(xué)課時(shí)調(diào)整、教學(xué)方式多樣化、室內(nèi)試驗(yàn)與校外實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合等方面提出了具體的教學(xué)改革思路與改革措施，對(duì)工程地質(zhì)課程教學(xué)的新模式、新思路進(jìn)行了探討，為培養(yǎng)具有扎實(shí)理論與實(shí)踐基礎(chǔ)的新型土木工程人才提供了理論基礎(chǔ)。

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