基于大流量時代的土木工程專業(yè)工程地質(zhì)課程實踐教學(xué)模式改革探討

劉舉　盧力強(qiáng)　李巖　孫曉涵　張建新

摘? 要：工程地質(zhì)學(xué)是實踐性很強(qiáng)的一門課程，文章以本校土木工程專業(yè)工程地質(zhì)實踐教學(xué)為例，在根據(jù)目前實踐教學(xué)資源、時間及經(jīng)費安排的基礎(chǔ)上，提出了一系列的解決方案以及提出把電子教學(xué)的方式引入到實踐教學(xué)中，能極大地調(diào)動學(xué)生興趣和提升學(xué)習(xí)動力，提高學(xué)生的探索能力和增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

關(guān)鍵詞：柳江盆地;三大巖;爾雅通識課

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）02-0126-03

Abstract： Engineering geology is a very practical course. The article takes the engineering geology practice teaching of civil engineering major in our school as an example. Based on the current practice teaching resources， time and funding arrangements， this paper puts forward a series of solutions and introduces electronic teaching into practice teaching， it can greatly arouse students' interest and motivation， improve students exploring ability and enhance students innovative consciousness.

Keywords： Liujiang Basin; igneous rock， metamorphic rock and sedimentary rock; Eryageneral education course

近年來，我校為加強(qiáng)教學(xué)效果，對教學(xué)大綱不斷進(jìn)行修訂和完善，尤其是實踐型大學(xué)建設(shè)目標(biāo)的提出，對實踐教學(xué)提出了更高的要求。如何加強(qiáng)工程地質(zhì)實踐性環(huán)節(jié)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，增強(qiáng)學(xué)生實踐動手和創(chuàng)新能力是一個很值得討論的問題。張永杰等在分析長沙理工大學(xué)、中南大學(xué)等學(xué)校工程地質(zhì)課程實踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，提出了一些教學(xué)改革建議[1]，肖擁軍等從特定的實習(xí)點出發(fā)，探討了工程地質(zhì)實踐教學(xué)的方法[2]，靳鵬偉等結(jié)合工程地質(zhì)實踐實習(xí)經(jīng)驗，探討了如何保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果[3]，王濤等提出了GPS與遙感影像結(jié)合的應(yīng)用、三維地質(zhì)模型等先進(jìn)研究方法和手段的應(yīng)用[4]，其他相關(guān)教師也探討了工程地質(zhì)實踐教學(xué)的各自方法[5-6]。眾所周知，在不同的地區(qū)進(jìn)行實踐教學(xué)，內(nèi)容不同，教學(xué)方法也會有相應(yīng)的變化。本文以本校土木工程專業(yè)工程地質(zhì)實踐教學(xué)為例，在根據(jù)目前實踐教學(xué)資源與時間安排的基礎(chǔ)上，提出了行之有效的培養(yǎng)學(xué)生動手動腦能力和合作創(chuàng)新能力的實踐教學(xué)方法。

一、我校工程地質(zhì)實踐教學(xué)概況

（一）課程開設(shè)

在我國，許多工程類大學(xué)都設(shè)有建筑類專業(yè)，工程地質(zhì)課程是這些專業(yè)必不可少的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。天津城建大學(xué)（以下簡稱“我?！保﹥蓚€學(xué)院（土木和地測學(xué)院）5個專業(yè)開了工程地質(zhì)學(xué)這門課，均先后開設(shè)了實踐教學(xué)的這個環(huán)節(jié)。由最早的城市地下空間工程和港口航道與海岸工程兩個專業(yè)有為期兩周的野外實習(xí)，逐漸增加地質(zhì)工程（新辦）和人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃兩個專業(yè)，在最新版的教學(xué)大綱中把土木工程專業(yè)也列入了工程地質(zhì)野外實習(xí)的行列。土木工程專業(yè)在大二下學(xué)期開設(shè)工程地質(zhì)學(xué)理論課，課時為24學(xué)時，野外實習(xí)時間為一周，安排在理論課開課學(xué)期最后教學(xué)實踐周里采用定點實習(xí)模式進(jìn)行。

（二）實踐教學(xué)資源

我校有專門的標(biāo)本實驗室，主要的標(biāo)本包括以下幾個方面。造巖礦物有：橄欖石、普通輝石、紫蘇輝石、角閃石、透閃石、黑云母、白云母、金云母、石英、霞石、蛇紋石、石榴子石、綠簾石、電氣石、方解石、白云石、綠泥石、十字石、滑石、磷灰石、螢石、綠柱石等;三大巖（沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖）有：粉砂巖、豹皮狀灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)頁巖、花崗巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、橄欖巖、閃長巖、千糜巖、片麻巖、流紋巖等上百種巖石標(biāo)本;還有各種構(gòu)造標(biāo)本、解理與斷口標(biāo)本、光澤標(biāo)本、顏色標(biāo)本若干。

實驗設(shè)備有：巖石壓力機(jī)、靜力觸探車、扁鏟側(cè)脹儀、地質(zhì)雷達(dá)儀、鉆機(jī)、標(biāo)貫儀、十字剪切板、劍橋自鉆式旁壓儀及一些室內(nèi)試驗儀器包括空心扭剪儀、粒度分析儀、真三軸儀和常規(guī)的固結(jié)、壓縮、剪切、滲透等試驗儀器。

除了上述實踐教學(xué)資源外，還有實習(xí)路線視頻錄像和各種地質(zhì)構(gòu)造模型。

（三）實習(xí)基地的建設(shè)情況

我校其它專業(yè)最早工程地質(zhì)實習(xí)基地定在河北省易縣，但是由于地質(zhì)現(xiàn)象和工作條件等原因于2010年把實習(xí)地基選在秦皇島市以北燕山腳下的柳江盆地。在考慮土木工程專業(yè)特點和實習(xí)時間的前提下，原計劃把土木工程專業(yè)實習(xí)基地定在離市區(qū)較近的薊州區(qū)，但通過對該地地質(zhì)現(xiàn)象的現(xiàn)場考察、其他專業(yè)原來在該地實習(xí)的情況及經(jīng)費預(yù)算等因素綜合考慮后，最終仍舊決定把實習(xí)地點定在柳江盆地。柳江盆地地層分區(qū)屬華北-東北南部區(qū)、燕山分區(qū)的山海關(guān)區(qū)，地層特征屬華北型。除較普遍缺失上奧陶系、志留系、泥盆系、下石炭統(tǒng)、三疊系、白堊系及第三系外，就華北型地層而言，該區(qū)地層出露較全，化石豐富，各單位地層劃分標(biāo)志清楚，地層特征具有一定代表性，地質(zhì)現(xiàn)象典型、突出，對于地質(zhì)類專業(yè)的實習(xí)是比較理想的地方。

二、現(xiàn)有實踐教學(xué)情況分析

主要從以下幾個方面來分析現(xiàn)有實踐教學(xué)模式：

（一）現(xiàn)有教學(xué)資源和教學(xué)方法方面

從現(xiàn)有實踐教學(xué)情況來看，從開課情況、實驗室各類實驗標(biāo)本和試驗儀器以及野外實習(xí)點選擇等方面來看，實踐教學(xué)資源豐富，滿足實踐教學(xué)需求基本沒有問題。

從現(xiàn)在教學(xué)方法來看，基本上以指導(dǎo)教師講授為主。比如：標(biāo)本室里的標(biāo)本大部分都是教師講解三大巖的認(rèn)識和鑒定，學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師講解的步驟與方法，按要求做筆記與描述;試驗儀器以教師講解，學(xué)生參觀的方式為主;野外實習(xí)點也是教師講解各種地質(zhì)構(gòu)造、形成環(huán)境以及成因方面，學(xué)生只是記錄和簡單測量產(chǎn)狀等。如何能有效利用現(xiàn)有教學(xué)資源和改革教學(xué)方法是一個值得深思的問題。

（二）實習(xí)點的選擇方面

實習(xí)點地質(zhì)現(xiàn)象的典型性、代表性、多樣性是直接影響實習(xí)效率的重要因素。柳江盆地地層特征屬華北型，實習(xí)基地位于河北省秦皇島市海港區(qū)北部的石門寨鎮(zhèn)上。為了能比較豐富地為學(xué)生展示各種地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造等知識，給土木工程專業(yè)的學(xué)生安排了六條實習(xí)路線。比如：第一條路線雞冠山大平臺，可以了解到“綏中花崗巖”與景兒峪組之間的沉積接觸關(guān)系;認(rèn)識沉積巖的水平層理、斜層理、交錯層理及波痕等沉積構(gòu)造，了解其研究意義;觀察雞冠山地塹構(gòu)造及地貌特征;觀察小型正斷層、平移斷層的主要特征，學(xué)習(xí)確定兩盤的相對運動方式等內(nèi)容。但大部分實習(xí)點缺少工程建筑物，實習(xí)點與工程結(jié)合不夠，不利于該專業(yè)學(xué)生綜合知識能力的培養(yǎng)。

（三）實習(xí)時間方面

野外實習(xí)受外界環(huán)境的變化影響比較突出，特別在野外如果遇到暴雨天氣，有效實習(xí)時間將會大大縮短，另外實習(xí)場地轉(zhuǎn)換多，花費在轉(zhuǎn)換場地的趕路時間會極大增加，有效實習(xí)時長也會相應(yīng)有所縮短。如何在一周的時間內(nèi)能夠高效地把工程地質(zhì)知識點傳授給學(xué)生是一個問題。

（四）實習(xí)教師的配備方面

受工程地質(zhì)課程專業(yè)教師人數(shù)限制，基本上每個實習(xí)大組僅能保證有1～2名工程地質(zhì)專業(yè)教師。這種在實習(xí)點比較空曠的地方，可以集中認(rèn)真仔細(xì)地為學(xué)生講解，但是如果遇到山路途中，隊伍一字排開時，就沒有辦法就不同的地質(zhì)現(xiàn)象給每一位同學(xué)講解清楚，雖說配備了無線發(fā)射器，但不能原地講解，仍然有很多同學(xué)一知半解。而且由于不是專門的地質(zhì)院校，年青教師較多，底子相對較薄，在實習(xí)經(jīng)驗方面也有所欠缺，如何調(diào)動年青教師的積極性，使他們快速成長起來，在實習(xí)中能獨當(dāng)一面是一個問題。

（五）實習(xí)經(jīng)費方面

想要使實習(xí)達(dá)到一定的效果，就得保證在野外有效實習(xí)時長，讓學(xué)生增加動手動腦分析問題的機(jī)會，但這就意味著實習(xí)費用會相應(yīng)增加。實習(xí)開支中，主要由包車費、住宿費構(gòu)成。由于實習(xí)基地不在本地，長途包車費就占了很大一部分，為了保證實習(xí)順利進(jìn)行在實習(xí)基地去實習(xí)點的路途較遠(yuǎn)也得當(dāng)?shù)匕?，這樣留給住宿和實習(xí)工具的費用就相應(yīng)較少，如何保證學(xué)生住宿安全和滿足實習(xí)要求的必備工具之間的平衡也是一個值得探討的問題。

（六）合作創(chuàng)新方面

目前野外實習(xí)的教學(xué)方法上，多數(shù)仍以教師前面跑，學(xué)生后面跟;教師前面講，學(xué)生后面記為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式，忽略了學(xué)生的動手能力和合作創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[7]。再加上有的實習(xí)點線路較長，內(nèi)容也多，氣候炎熱等因素，學(xué)生始終處在一個被動受教的狀態(tài)，沒有時間和機(jī)會在實地停下來仔細(xì)觀察和思索，更別說討論和研究。目前的實習(xí)方案中，只有在最后測量地質(zhì)剖面時，學(xué)生才有機(jī)會停下來慢慢研究如何測量、怎么合作才能使結(jié)果正確、工作進(jìn)度加快，如何分工才能更好地體現(xiàn)出每個學(xué)生在各個方面的特長。在實踐教學(xué)中，特別是工程地質(zhì)實踐教學(xué)中，如何培養(yǎng)學(xué)生合作創(chuàng)新的能力方面是一個難題。

三、實踐教學(xué)方法改革探討

（一）實習(xí)點的選擇和實習(xí)經(jīng)費有效利用方面

學(xué)生實習(xí)開支往往只能在一定限度內(nèi)，在達(dá)到相同實習(xí)效果前提下，實習(xí)開支最省，或者在實習(xí)開支相同條件下，有效實習(xí)時間越長，是實習(xí)效率提高的重要指標(biāo)。所以在實習(xí)過程中，盡可能的選擇離實習(xí)基地較近的實習(xí)點，一是能夠盡量減少當(dāng)?shù)氐陌囐M用，把費用用在實習(xí)必備的工具上來，比如原來一個小組（5～6人）兩個羅盤，可以適當(dāng)?shù)脑黾右恍苊庥行W(xué)生偷懶，無事可做的狀態(tài);二是能夠節(jié)省轉(zhuǎn)換實習(xí)點的時間，增加有效的實習(xí)時長，提高實習(xí)效率。

（二）實習(xí)教師配備方面

年青教師多是缺陷也是優(yōu)勢，通過讓有經(jīng)驗的老教師給他們做提前培訓(xùn)、采點的方式，給他們做足功課，避免在實習(xí)過程出現(xiàn)學(xué)生提出問題，指導(dǎo)教師解答不了的狀況。另外，不同實習(xí)點，憑借單位或教師與工程單位（比如：秦皇島礦產(chǎn)水文地質(zhì)大隊等）建立的良好關(guān)系，可聘請當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)大隊的技術(shù)人員對工程概況、施工過程、主要地質(zhì)問題進(jìn)行講解，他們在當(dāng)?shù)毓ぷ鞯臅r間較長，可能在某些特定的工程問題上要比學(xué)校教師理解的更加透徹，這樣的舉措一舉三得，一是學(xué)生對工程中涉及到的地質(zhì)知識理解的更為清楚、宏觀;二是對年青教師也是一個開闊眼界，迅速成長的好機(jī)會;三是能有效減輕實習(xí)教師資源短缺的問題。

（三）培養(yǎng)學(xué)生動手動腦、合作創(chuàng)新方面

學(xué)生剛剛進(jìn)入野外現(xiàn)場實習(xí)時，會產(chǎn)生一種好奇、渴望甚至企盼探索的狀態(tài)。此時結(jié)合教學(xué)大綱，對實習(xí)計劃的制定和實習(xí)內(nèi)容的落實上就顯得尤為重要。在此階段，如何引發(fā)他們把所看到的地質(zhì)現(xiàn)象與課本上所學(xué)知識進(jìn)行聯(lián)想和對比，有目的地組織他們進(jìn)一步研究和討論， 無疑對提高他們動手動腦能力、合作創(chuàng)新能力甚至科研能力都會有極大的幫助。例如，學(xué)生在觀察火山碎屑巖后， 會產(chǎn)生一系列的好奇， 提出：火山噴出的基本形式是什么？噴出期是如何確定的？火山口的具體地理位置在哪里？這類巖石的工程特性是如何等;再例如在觀察巖溶地貌時，不光可以聯(lián)想到桂林山水等的獨特自然景觀，也可以聯(lián)想到小說《鬼吹燈》或《盜墓筆記》等盜墓類小說或電影，提出：不同地區(qū)自然景觀之間是否有差異，是何原因？或者與小說中描繪的溶溝溶槽、地下暗河、石鐘乳等巖溶現(xiàn)象進(jìn)行比對，來判斷小說中描繪的場景是否真實？這些現(xiàn)象如何形成的？在這樣的地質(zhì)條件下，修筑工程建（構(gòu)）筑物要注意哪些問題等;再例如測繪地質(zhì)剖面和畫解理裂隙玫瑰圖時，讓學(xué)生自己根據(jù)現(xiàn)有的大組和小組的情況去研究和分配各項工作，這樣既能培養(yǎng)他們動手動腦的能力，也能提高他們的合作能力。如果再加上同（或不同）種工程實際建于不同地點會產(chǎn)生或需要解決哪些工程地質(zhì)問題，讓他們進(jìn)行現(xiàn)場研究并提出相應(yīng)的結(jié)論，然后組與組之間再進(jìn)行互相交流印證，可以不斷提高他們的合作創(chuàng)新能力?？梢娪心康摹⒂杏媱澋慕M織學(xué)生， 協(xié)助他們提出問題，找到解決問題的方法，讓學(xué)生把所學(xué)的專業(yè)知識與實習(xí)中碰到地質(zhì)現(xiàn)象以及實際工程問題三者結(jié)合起來進(jìn)行研究， 是提高他們動手動腦、合作創(chuàng)新能力的有效途徑。

（四）實習(xí)時間和教學(xué)方法方面

在現(xiàn)在大流量和大數(shù)據(jù)的時代，可以充分利用現(xiàn)有電子教學(xué)資源，比如結(jié)合我?，F(xiàn)有的爾雅通識課、學(xué)習(xí)通，甚至微信等網(wǎng)絡(luò)通信工具來展開教學(xué)。優(yōu)勢比傳統(tǒng)的一教一學(xué)要明顯很多。比如：第一，可以把第二天的上課內(nèi)容，提前一天發(fā)到網(wǎng)上，讓學(xué)生通過APP提前預(yù)習(xí)，來達(dá)到讓學(xué)生自己提前發(fā)現(xiàn)問題，帶著問題去實習(xí)，在現(xiàn)場實時地去解決問題（在APP后臺里，可以實時看到學(xué)生預(yù)習(xí)的情況），指導(dǎo)教師只需要簡單講授與把控實習(xí)過程就可以;第二，在山路較窄地段，可以把現(xiàn)場講課內(nèi)容實時照相和講解音頻一起上傳，也可以錄成視頻上傳，這樣就能夠把涉及到的知識點及時地傳達(dá)給每一個學(xué)生，讓后面的學(xué)生來到實習(xí)點現(xiàn)場時能夠?qū)φ沼^察，及時吸收，避免很多走在后面的學(xué)生不知所云，逐漸失去學(xué)習(xí)的興趣;第三，由于每一大組人數(shù)較多，在現(xiàn)場不可能實時了解每個學(xué)生對知識點掌握的情況，可以在學(xué)習(xí)APP里，以提問的方式提出問題，讓每一個學(xué)生參與到解決問題中來（在APP后臺里，可以實時看到學(xué)生參與和回答問題的情況）。指導(dǎo)教師也可以根據(jù)學(xué)生回答問題的情況，來相應(yīng)的調(diào)整知識點的講解;第四，如果實習(xí)期內(nèi)遇到不能外出的大雨或暴雨天氣，也可以通過這種方式來學(xué)習(xí)本來的教學(xué)任務(wù)，避免學(xué)生無事可做的情況。這種教學(xué)方式優(yōu)點很多，不一而述。

四、結(jié)束語

野外工程地質(zhì)實習(xí)是一項耗費人力、物力和財力的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，而且受外界環(huán)境變化影響突出，如何在有限的時間和經(jīng)費內(nèi)，高效地完成工程地質(zhì)實習(xí)教學(xué)任務(wù)是一個值得深入探討和研究的問題。本文在分析本校工程地質(zhì)實踐教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對目前存在的問題提出了一系的解決方案，同時考慮現(xiàn)在大流量時代的因素把電子教學(xué)的方式引入到實踐教學(xué)中來，極大地調(diào)動學(xué)生積極參與到實習(xí)中來的興趣和提升學(xué)習(xí)動力，提高學(xué)生的探索能力和增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。這種教學(xué)方式值得大家互相商討和借鑒。

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