新型城鎮(zhèn)化需求下城市工程地質學課程教學改革探索和研究

董梅

摘要：隨著城市化進程的加快，城市地下空間開發(fā)趨向更大規(guī)模和更深層次，進而產(chǎn)生了眾多新型城市工程地質問題，現(xiàn)有城市工程地質學課程的教學內容和模式已不能滿足國家城市建設主題和社會需求。文章結合城市工程地質學課程教學和科學研究經(jīng)驗，提出以經(jīng)典工程地質學及城市地質的知識系統(tǒng)為基礎，以應用導向型國內外工程案例為補充，以信息化平臺為交流和學習手段，以問題導向型小組學習為教學輔助手段，充分利用社會資源推進實踐教學的特色教學體系，學生的主體作用和教師的引領作用得以充分發(fā)揮。新的課程體系有利于提高學生學習能力和主動性，幫助學生獲得學科最新科研成果，教學效果較好。

關鍵詞：城市工程地質;新型城鎮(zhèn)化;課程教學;信息化;小組教學法

中圖分類號：G6420;TU42 ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：1005-2909（2019）05-0096-08

一、 城市工程地質學課程背景

據(jù)有關權威機構統(tǒng)計，2030年世界城鎮(zhèn)人口將達到總人口的60%以上。許多發(fā)達國家的城鎮(zhèn)人口比例在80年代初就達到了80%～90%，接近飽和狀態(tài)。《國家人口發(fā)展規(guī)劃（2016—2030年）》預計中國城鎮(zhèn)人口將于2030年前后達到總人口的70%以上，約10億。城市人口急劇膨脹的同時，中小城市不斷出現(xiàn)，特大城市快速發(fā)展，形成了城市、城市群或大城市連綿區(qū)。由于可擴張的城市面積已捉襟見肘，城市地下空間的開發(fā)利用是21世紀實施中國城市可持續(xù)發(fā)展的必然選擇和重要途徑。2016年住建部發(fā)布《城市地下空間開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》，提出大力開發(fā)城市地下空間。2017年，李克強總理在全國人防會議上明確提出，中國城市地上空間承載能力非常有限，應加大地下空間開發(fā)，加強城市地下基礎設施建設，解決“城市病”問題?，F(xiàn)代城市地下工程，如地鐵、地下商場、地下停車場、人防工程、高層建筑地下室、市政基礎設施管線、地下管線綜合廊道（共同溝）、地下排水（洪）暗溝等在許多城市都得到了應用[1]。中國幅員遼闊，地質條件復雜，新型地下工程建設面臨的技術難題眾多，是前人研究中沒有遇到過的。城市環(huán)境中復雜的水文、地質條件和密集建筑群附加應力集中與擴散等現(xiàn)象突出，城市地下工程建（構）筑物的建設成本較高、技術難度較大、施工期較長，建成后對其再度改造難度更大[2]。近年來，開發(fā)利用地下空間過程中重大工程事故屢見不鮮，隧道塌方、地下管道堵塞斷裂、已有建筑物開裂、地下空間滲漏水、地面塌陷等，給社會造成了巨大的經(jīng)濟損失，甚至危及生命安全。由此，形成了城市發(fā)展與地質環(huán)境之間的矛盾。2017年國土資源部印發(fā)《關于加強城市地質工作的指導意見》，明確提出統(tǒng)籌城市地上地下建設，補齊城市綠色發(fā)展的地質工作短板。對于城市建設與地質環(huán)境這一對相互制約、相互依存的矛盾，如果控制得當則有利于城市發(fā)展，協(xié)調不力則將影響和限制城市發(fā)展。因此，為適應新型城鎮(zhèn)化發(fā)展需要，解決快速城鎮(zhèn)化引發(fā)的地上地下資源矛盾、資源環(huán)境承載力與城鎮(zhèn)化間矛盾加劇等問題，城市工程地質學這一學科越來越受到重視。

開設城市工程地質學課程，不僅是學科發(fā)展的需求，更是國家城市建設的實際需求，因此，眾多高校開展了面向土木工程專業(yè)本科生的城市工程地質學課程。城市工程地質學是工程地質學的一個分支，主要包括區(qū)域穩(wěn)定性、地基穩(wěn)定性、地下水、地質災害防災減災、環(huán)境工程地質、廢物排放及污染等領域的研究、評價和預測。開設城市工程地質學課程的目的，是為中國新型城鎮(zhèn)化需求儲備知識和專業(yè)人才，為快速城鎮(zhèn)化保駕護航。

二、 城市工程地質學課程教學現(xiàn)狀剖析

（一）學科發(fā)展快，教學內容更新滯后

城市工程地質研究與經(jīng)濟效益關系密切。世界范圍內，城市工程地質學的研究均起步較晚，體現(xiàn)在課程教學上就是和傳統(tǒng)的工程地質學課程教學內容相似，在一定程度上限制了城市工程地質學課程的教學質量，進而也影響了專業(yè)人才的培養(yǎng)質量和培養(yǎng)周期。隨著中國城鎮(zhèn)化進程的加快，可以預見，在不久的將來城市工程地質學領域將出現(xiàn)更多令人矚目的研究成果。因此，如何將科研最新成果融入課程教學中，提高人才的培養(yǎng)質量是值得思考和探討的問題，對加速中國城市工程地質學科的研究進度具有重要意義。

（二）傳統(tǒng)教學模式不能發(fā)揮學生積極性和創(chuàng)造性

研究表明，對中國大學生學習成果產(chǎn)生積極影響的主要因素有教學方式、學習主動性、大學教育對能力與素質的強調程度、學生滿意度、學業(yè)任務以及時間分配[3]。多元教學方式、師生互動等有效教學行為對學生的學習行為產(chǎn)生積極影響，能促進學習成果的提升。

中國高校對于本科生的教學方式還是以“滿堂灌”為主。以德國、英國和美國課堂為例，對于實踐性較強的課程，教師常常以布置小組作業(yè)為主要教學方式。在小組學習中，學生通過自己努力獲取的知識往往掌握更深入，且學生表達自我的能力也更強。隨著計算機、網(wǎng)絡技術的發(fā)展和普及，學生接收信息的方式及容量與以往不同，很多學生在初高中時已能獨自負責或參與社會活動，以往的“滿堂灌”教學方式不能完全適應學生的需求，應充分利用學生的個性及需求，設計新的教學模式。

（三）教學評價形式單一，不能公平評價學生能力

城市工程地質學是一門理論知識和實踐經(jīng)驗并重的課程，如果單以一紙試卷定義學生的能力，不免有失偏頗。實際上在學生應用知識時，基礎的參數(shù)、計算公式、操作流程等都有規(guī)范可查詢，死記硬背這些知識意義不大。因此，本課程的評價形式應是“問題牽引”“任務牽引”，而不是“學科理論牽引”。

面對城市工程地質問題日新月異、知識獲取方式多元化的現(xiàn)狀，高校本科生城市工程地質學課程的教學內容、教學模式和評價方式必須改進和創(chuàng)新。針對現(xiàn)狀，筆者結合十余年的城市工程地質研究經(jīng)歷，以及在德國和中國講授城市工程地質學課程的經(jīng)驗，從教學內容、教學手段、課程實踐和考試考核等環(huán)節(jié)提出自己的一些想法，與同行探討。以下主要以浙江大學城市工程地質學課程教學為例展開研究。

三、 教學模式改革探討

課堂教學改革的核心是“促進有效學習”，至少應體現(xiàn)在兩個方面：一是學習質量的提高，二是學習能力的增強。前者顯性反映學生學業(yè)水平的提升，而后者既是顯性又是隱性，兩者相輔相成。課堂教學改革包括信息化教學平臺建設、應用導向型案例教學法、問題導向型小組學習模式、多元化實踐教學方式、過程考核和期末考核并重的教學評價法。

（一）信息化教學平臺建設

網(wǎng)絡和移動設備的飛速發(fā)展給整個社會帶來了強烈的沖擊，微信這一社交工具目前在高校已擁有絕對優(yōu)勢的用戶群體?；谖⑿殴娖脚_建設“云課堂”是很多課程的第一選擇。將微信應用到學習中，在傳統(tǒng)教學的基礎上，結合大學生的學習習慣，有針對性地利用微信平臺、移動工具和碎片化時間獲取知識，提高獲取知識的效率，養(yǎng)成良好的學習習慣[4]。

針對高校學生發(fā)放問卷200份。經(jīng)統(tǒng)計，83%的學生認為課程信息化教學平臺十分必要。另外，將課程教學資源上傳到網(wǎng)絡之后，讓學生仔細研讀，教師就會更加注重教學資源的正確性、充實度、精美度、前沿性和邏輯性。

城市工程地質學信息化教學平臺可為教師教學提供有效的支撐，學生可應用此平臺完成自主學習。平臺各個功能模塊有機結合構成統(tǒng)一的體系，圖1是平臺功能模塊結構圖。

城市工程地質學課程信息化教學平臺的三大功能如下：

1.基本信息

基本信息包括課程大綱、教學日志、教學參考書目三類，可通過微信公眾平臺的信息推送功能，由教師進行編輯和上傳，學生點擊“歷史消息”進行查看。

2.教學資源

教學資源的上傳與下載功能需要通過開發(fā)H5界面來實現(xiàn)，界面分為面向學生的課件下載界面和面向教師的課件操作界面。在公眾號中可添加跳轉H5界面的菜單入口，點擊“課件中心”按鈕便可進入課件中心的H5界面。

課件下載界面如圖2所示，該界面提供課件搜索、課件下載以及掃描二維碼下載課件三項功能。頁面中的課件由教師在課件操作界面中上傳，教師上傳文件之后會生成一個文件下載二維碼，學生可通過課件資源的二維碼下載文件，也可保存二維碼方便教師與學生進行分享。

課件操作界面需在電腦端進行操作。教師可在此界面中進行課件搜索、上傳、下載、重命名及刪除操作，在此界面的操作結果將同步到課件下載界面。

3.交流空間

交流空間中的“互動功能”可通過微信公眾平臺的留言功能實現(xiàn)相同的效果。學生可在公眾號中留言，如圖3所示。在微信公眾平臺下的消息管理中可看到學生留言，教師對相關留言進行回復并推送給相應學生，從而實現(xiàn)師生之間的互動。

交流空間中的 “學習筆記”功能主要面向學生。該項功能只提供最基本的文字記錄。用戶可通過公眾號的菜單欄進入筆記頁面，筆記列表頁提供筆記搜索與添加功能。

（二）應用導向型的案例教學方法

城市工程地質學對于非工程地質專業(yè)來說屬于專業(yè)基礎課程，該課程的整個教學過程也應圍繞和貫穿專業(yè)基礎知識體系，即培養(yǎng)和提高學生閱讀工程地質資料、綜合分析工程地質條件、解決城市工程地質問題的能力[5]。案例是幫助工科學生全方位理解和應用課堂知識的最佳手段。案例教學法是指圍繞一定的教學目的，模擬或重現(xiàn)生活中的場景，把真實情景加以典型化處理，形成供學生分析思考的案例，通過討論、研討，提高學生分析和解決問題能力的一種教學方法。案例教學的關鍵在于教師引導學生透過案例中提供的資料分析解決案例問題[6]。在操作過程中，分為如下幾個步驟：事先布置學生瀏覽案例，進行相關思考;學生分組討論案例，交流各自對案例的看法，各小組發(fā)言;教師提出一系列問題，引導學生對案例進行分析;根據(jù)學生分析討論結果，教師最后歸納、總結。

在教學過程中，應結合經(jīng)典案例和前沿案例，讓學生不但能了解科研動態(tài)和學科知識體系的發(fā)展歷史，而且能掌握科研成果在實踐中的應用方法[7]。課程建立的工程案例庫以國內外前沿案例為主，經(jīng)典案例為輔，不但能突顯城市工程地質學科最新發(fā)展動態(tài)，而且具有很強的實用性。先后將“軟土區(qū)城市地下空間開發(fā)工程地質評估”“新型城市地質信息化平臺建設及應用融合”“垃圾填埋場地工程地質評估”“2015.12.20深圳渣土場滑坡事故分析”“城市規(guī)劃中面臨的新型工程地質問題”“三維城市地質調查新手段和新成果”等新時代城市建設的經(jīng)典工程地質案例融入教學中。應用導向型的案例法教學有利于提升教師素質，提高教學質量和水平，有利于增強學生的自覺性，提高分析與解決問題的能力，有利于加強師生之間的互動，吸引學生的興趣。

（三）問題導向型的小組學習模式

隨著信息化的快速發(fā)展，學生可通過多種渠道學習專業(yè)知識，如網(wǎng)絡公開課、在線直播、微信公眾號等。因此，教師應改變傳統(tǒng)授課模式，給學生提供更好的學習平臺，使學生學有所獲。

課程教學中，充分利用信息化平臺，鼓勵學生自主查閱、先行學習課堂內容，反饋興趣點和難懂的知識點。教師可根據(jù)學生的反饋調整教學內容，既提高了教學效率，也更吸引學生認真聽課。

在每學期的授課過程中，拋出若干個問題，組織學生自由選題、分組討論、課堂匯報并提交研究報告。在這個環(huán)節(jié)中，教師需對選題負責，既照顧到基礎理論知識，又包含前沿內容。引導學生通過CNKI、Springer、Elsevier等數(shù)據(jù)庫查閱專業(yè)期刊，培養(yǎng)學生的科研能力和創(chuàng)新能力。選題報告時，提供學生單獨完成和分組完成兩種模式，制定小組報告打分標準（表1）。根據(jù)教學效果來看，分組討論能幫助學生全面掌握課程知識，更好地完成課堂匯報和紙質報告。近兩年的小組報告中，學生基本上都得到80分以上的成績，通過此方法學生能獲取更加全面和豐富的知識。

本科生不論是進入社會工作還是進入研究生學習生涯，都有寫作能力的要求。近年來，學校畢業(yè)生調研信息顯示，畢業(yè)生寫作能力較差，不僅格式問題多，而且不擅長組織內容。對此，在分組討論環(huán)節(jié)有意識地加強了學生的寫作能力培養(yǎng)。每個報告的相關任務完成后，要求每小組獨立提交一篇完整的研究報告，并對整個材料的內容安排、格式提出了詳細要求，計入評分標準，以此來規(guī)范和訓練學生的科技寫作能力。

問題導向學習方式的具體過程為：先小組討論，然后每組分別闡述自己的觀點。在激烈的討論中，小組能得出較為準確和完善的想法，而通過討論，理論和案例相結合，學生能更加透徹地了解書中的理論，了解其適用的背景條件。按照小組的形式進行課堂討論和學習，充分啟發(fā)思維、調動積極性，既體現(xiàn)出小組內的團隊合作，又反映了小組間的競爭。通過小組制學習方法，提高了學習效率，優(yōu)化了學習方法。

（四）充分利用社會資源推進實踐教學

工科類課程除了教授學生理論知識，更重要的是幫助學生更好地將知識應用到實踐中，解決實際問題。城市工程地質學是一門實踐性很強的課程，實踐教學的基本任務是讓學生親自接觸各類真實的地質現(xiàn)象及工程地質、城市地質問題，并用已學到的理論知識來調查、分析和評估實際案例，提出解決辦法，進而加深對課堂教學內容的理解，與課堂教學相輔相承、缺一不可。如果缺少了實踐這一環(huán)節(jié)，工科類課程教學就如紙上談兵。

在每個學期，設計6個學時的課外實踐教學課程，內容不固定，包含某新區(qū)城市規(guī)劃展覽館參觀、城市中典型地質剖面勘察（圖4）、特殊土處理項目現(xiàn)場參觀等，每年根據(jù)情況確定實踐教學內容。除野外實踐教學外，主講教師還將與學生分享自己的相關橫向科研課題背景及成果，幫助學生充分理解所學知識的實際用途，加強學生的認同感。此外，聘請企業(yè)和科研院所的專家走進課堂，為學生介紹城市工程地質評估及重大基礎設施建設的情況，以彌補教師一線設計和建設經(jīng)驗的不足。

（五） 過程考核和期末考核并重的教學評價方法

傳統(tǒng)教學一般以期末考試成績?yōu)樵u價主要依據(jù)，適當考慮平時成績和平時表現(xiàn)，但這對于城市工程地質學課程并不適合[8]?？紤]到工科類課程講究理論結合實際，學生在平時的學習過程中投入時間精力較多，主要工作包括問題研討、課堂匯報、研究報告撰寫等。因此，建立了過程考核50%、期末考核50%的評價模式，以達到公平評價學生能力、充分調動學生積極性的目的。

這些教學改革突出了對學生學習過程的評價，更強調在平時多查、多寫、多觀察，養(yǎng)成自主學習的習慣。

四、 結語

為適應國家快速城鎮(zhèn)化政策，順應社會需求，以“問題牽引”和“任務牽引”為基礎，從教學內容、教學手段、課程實踐及考試考核等環(huán)節(jié)為提高城市工程地質學課程的教學效果設計教學改革體系。

城市工程地質學課程教學改革初步得到學校的認可，2017年獲批學院教改項目。學生滿意度調查表明，學生在教學內容前沿化、教學內容實踐性、教學案例新穎性、教學方法多樣性等方面滿意度較高，在師生互動、教材更新速度方面滿意度相對較低。在后續(xù)的教學過程中，將在平臺互動、課堂互動、課后互動方面加強工作，并自行出版授課教材。

參考文獻：

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[7]熊浩.巖土工程類課程案例教學方法探索[J].高等建筑教育，2017，26（4）：64-66.

[8]楊志雙，張立杰，李廣杰.淺談工程地質學教學的改革與實踐[J].教育現(xiàn)代化， 2017（32）：119-120.

Abstract： With the acceleration of urbanization， the development of urban underground space has become larger and deeper. Thus， a large number of new urban engineering geological problems have emerged. The present model and content of the course of urban engineering geology cannot meet the national urban construction theme and social needs. Based on the teaching and scientific research experience of urban engineering geology， this paper puts forward a characteristic teaching system based on the knowledge system of classical engineering geology and urban geology， supplemented by the application-oriented engineering cases at home and abroad， taking information platform as communication and learning means， taking problem-oriented group learning as teaching assistant means， and making full use of social resources to promote practical teaching. The main role of students and the leading role of teachers can be brought into full play. The new curriculum system is conducive to improving students learning ability and initiative， helping students to obtain the latest scientific research results of the subject， and the teaching effect is good.

Key words： urban engineering geology; new urbanization; course teaching; informatization; group cooperative learning

（責任編輯 周 沫）