科研實例在工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)中的探索與應(yīng)用

王磊 王偉 蘇占東

摘要：高等院校地質(zhì)工程專業(yè)工程地質(zhì)學(xué)課程是培養(yǎng)學(xué)生掌握工程地質(zhì)問題分析評價的基本原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生用工程地質(zhì)學(xué)思維分析和解決各類工程地質(zhì)問題。以防災(zāi)科技學(xué)院地質(zhì)工程專業(yè)教學(xué)為例，從目前工程地質(zhì)學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀、科研實例的選擇要點、課程中引入科研實例教學(xué)的應(yīng)用實踐等幾個方面，論述了科研實例教學(xué)在工程地質(zhì)學(xué)課程中的應(yīng)用，以期為相關(guān)課程的教學(xué)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)學(xué);科研實例;教學(xué)方法;應(yīng)用實踐

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）15-0204-03

工程地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)工程專業(yè)本科學(xué)生的一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，通過該門課的講授能夠使學(xué)生熟悉各類工程地質(zhì)問題，掌握分析各種類型工程地質(zhì)問題的基本原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生針對具體問題開展工程地質(zhì)評價并提出處理對策的能力。課程主要教學(xué)內(nèi)容涉及活斷層、地震、斜坡災(zāi)害、砂土液化、地面沉降、地基巖體穩(wěn)定性等多個方面，教學(xué)重點是學(xué)會和掌握應(yīng)用工程地質(zhì)的基本理論知識和研究方法，來分析解決各類工程地質(zhì)問題。通過這門課程的教授對學(xué)生以后在工程地質(zhì)各相關(guān)領(lǐng)域開展實際工作和科學(xué)研究提供堅實的理論基礎(chǔ)知識，對學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和思維方式進(jìn)行綜合的訓(xùn)練，養(yǎng)成用工程地質(zhì)學(xué)思維來分析和解決問題的習(xí)慣[1]。防災(zāi)科技學(xué)院作為國內(nèi)僅有的以防災(zāi)減災(zāi)高等教育為主、學(xué)科門類齊全的綜合性高等院校，也是“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”工作單位，因此對地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生的實際應(yīng)用能力和科研素質(zhì)的培養(yǎng)極為重視。

能否高質(zhì)量地完成教學(xué)任務(wù)、達(dá)到教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)效果，選擇合適的教學(xué)方法顯得尤為重要。在工程地質(zhì)課程理論教學(xué)中需要選擇和運用合適的教學(xué)方法，將對學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)放在首要的位置[2-3]。在對地質(zhì)工程專業(yè)這門實踐性較強(qiáng)的學(xué)科學(xué)生進(jìn)行教學(xué)活動時，更需要通過創(chuàng)新性的教學(xué)方法來激發(fā)學(xué)生的積極性，促進(jìn)教學(xué)中的師生交流，學(xué)生在課堂教學(xué)中能更好地發(fā)揮主動性。因此，需要探討如何在課堂中引用合適的科學(xué)研究實例，來系統(tǒng)的介紹工程地質(zhì)的基本理論和分析原理，以輔助教學(xué)的完成。

一、工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

工程地質(zhì)學(xué)是一門眾多學(xué)科交叉性的課程，需要在已經(jīng)對普通地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)等理論課程學(xué)習(xí)后再開展該門課程的學(xué)習(xí)，才能保證地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)和領(lǐng)會。我校地質(zhì)工程專業(yè)工程地質(zhì)學(xué)課程的教學(xué)安排在大三的上學(xué)期，在學(xué)習(xí)完地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、土力學(xué)、巖體力學(xué)、巖土工程勘察和工程地震學(xué)等專業(yè)課程之后講授，并在工程地質(zhì)學(xué)課程結(jié)束后安排綜合性的生產(chǎn)實習(xí)，包含有地下結(jié)構(gòu)與工程地質(zhì)實習(xí)、巖土工程勘察實習(xí)、地震安全性評價實習(xí)、巖土工程設(shè)計實習(xí)和基礎(chǔ)工程設(shè)計實習(xí)等多個實踐模塊。通過課內(nèi)理論教學(xué)與課后實踐教學(xué)相結(jié)合，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力[4]。

工程地質(zhì)學(xué)課程具有很強(qiáng)的實踐性，課程的教學(xué)內(nèi)容各部分相對較為獨立，因此在教學(xué)中需要靈活運用多種類型的教學(xué)方法，將各種工程地質(zhì)問題涉及的原理和分析方法講全、講透[5]。但從課程教學(xué)效果和學(xué)生的反饋來看，總體而言，學(xué)生對工程地質(zhì)學(xué)的學(xué)習(xí)缺乏積極性，興趣較低，教學(xué)效果不佳。其主要原因在于目前工程地質(zhì)學(xué)的課程設(shè)置不合理、教學(xué)方法不完善、師資力量不足、學(xué)生重視程度不夠等多方面因素，這也是很多高等院校地質(zhì)工程專業(yè)課程教學(xué)中普遍存在的現(xiàn)象[6]。目前在工程地質(zhì)學(xué)課程的教學(xué)中，廣泛存在以下幾個方面問題。

（一）教學(xué)課程學(xué)時偏少而課程知識點相對較多

受專業(yè)培養(yǎng)方案和課程學(xué)時量所限，國內(nèi)很多高校在工程地質(zhì)的教學(xué)上都存在有學(xué)時不足的問題，給教師在課程教學(xué)內(nèi)容的選擇和學(xué)時分配上帶來一定困難。工程地質(zhì)學(xué)是一門以地質(zhì)學(xué)理論與工程實踐相結(jié)合的應(yīng)用型學(xué)科，課程中涉及許多地質(zhì)學(xué)、巖土工程方面的概念和名詞等。如巖體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造層次、應(yīng)力分析、震源機(jī)制、滑坡、泥石流、硐室圍巖應(yīng)力等。因此，在課程講授中需要把基礎(chǔ)理論知識的眾多知識點講解清楚，才能為進(jìn)一步分析和解決具體的工程問題打下基礎(chǔ)。

（二）教學(xué)手段單調(diào)乏味

工程地質(zhì)學(xué)課程的課堂教學(xué)多以課程講解為主，配合教材和課程教學(xué)PPT中的少量圖片，因此學(xué)生對工程地質(zhì)問題的理解不夠直觀，對單純的理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)感到枯燥，缺少興趣，因而在教學(xué)中不能有效地激發(fā)學(xué)生思考和分析問題，不利于鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識。應(yīng)該充分利用多媒體工具和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行授課尤其是常見地質(zhì)災(zāi)害、工程地質(zhì)問題等內(nèi)容應(yīng)結(jié)合工程案例和科研實例進(jìn)行教學(xué)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提升課堂活力。

（三）年輕教師科研經(jīng)驗不足，不能很好地將理論與應(yīng)用相結(jié)合

工程地質(zhì)學(xué)綜合性較強(qiáng)，涉及的研究領(lǐng)域較廣，而年輕教師往往存在專業(yè)閱歷少、科研經(jīng)驗欠缺等問題，因此在教學(xué)中很難將各類工程地質(zhì)問題的理論與實踐很好的融會貫通并在課堂中講授。因此，如何針對工程地質(zhì)學(xué)課程的特點，采用合適的教學(xué)方法，有針對性地將研究較為成熟的、系統(tǒng)的科學(xué)實例引入到課程教學(xué)中，來提升教學(xué)效果，這是非常值得探索的問題。

二、科研實例的選擇要點

在工程地質(zhì)學(xué)課程中將科研實例引入教學(xué)，需要將理論教學(xué)與科學(xué)實踐進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，因此科研實例選擇得合適與否對課程教學(xué)效果具有很大的影響。在對科研實例進(jìn)行選擇時，需要注意以下幾個方面的問題：

（一）實例應(yīng)結(jié)合科學(xué)研究中的焦點和熱點問題

科學(xué)研究難點、國家重點工程和重大災(zāi)害事件等問題往往是工程地質(zhì)領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注熱點，并會被當(dāng)作范例開展大量的科學(xué)研究。通過選取這類問題的科學(xué)研究實例，引入到課堂教學(xué)中，使學(xué)生將專業(yè)理論知識與實際科學(xué)研究聯(lián)系起來，了解常見工程問題中的科學(xué)問題所在，進(jìn)一步明確專業(yè)知識的用途。

例如，1963年意大利瓦伊昂滑坡是舉世聞名的滑坡災(zāi)害事件，這一起事件在巖土工程界產(chǎn)生了極大的震撼，并引起工程地質(zhì)行業(yè)人員的廣泛思考和關(guān)注。自事件發(fā)生至今五十多年以來，已成為世界上發(fā)表研究報告和文章最多的實例之一[7]。因此，結(jié)合工程地質(zhì)學(xué)的教學(xué)知識點，在對斜坡災(zāi)害的工程地質(zhì)分析等章節(jié)進(jìn)行教學(xué)時可以引入瓦伊昂水庫滑坡研究的經(jīng)典實例，展開深入的學(xué)習(xí)。

（二）實例的研究應(yīng)具有系統(tǒng)性，研究手段或方法最好具有前沿性

首先，科研實例應(yīng)與理論教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，科研實例教學(xué)是傳統(tǒng)教學(xué)方式的創(chuàng)新，但其本質(zhì)仍然屬于教學(xué)應(yīng)用，因此選取的科研實例應(yīng)為從綜合各種研究方法的系統(tǒng)性研究成果，并緊貼課程的教學(xué)內(nèi)容;其次，引入采用前沿性的方法或手段研究的科研實例進(jìn)行教學(xué)能使學(xué)生了解最新的工程地質(zhì)科學(xué)技術(shù)和發(fā)展趨勢，拓寬學(xué)生的視野，加深學(xué)生對專業(yè)的了解，掌握前沿知識和最新動向，增強(qiáng)工程地質(zhì)思維能力，有助于更好地理解課程理論知識在實際中的應(yīng)用。

（三）實例應(yīng)具有典型性和啟發(fā)性

重大工程災(zāi)害事件和科學(xué)研究難點等科學(xué)研究實例可以鼓舞學(xué)生學(xué)習(xí)士氣，提高使命感和專業(yè)自豪感。通過將重大災(zāi)害事件導(dǎo)致的嚴(yán)重后果的直觀展示，來增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任意識，對以后從事相關(guān)領(lǐng)域工作起到警示作用。積極進(jìn)行科學(xué)實例的引入教學(xué)，有助于將研究人員在科研中所體現(xiàn)的實踐精神和創(chuàng)新精神啟發(fā)學(xué)生，使學(xué)生受到鼓舞，得到感染，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)，為后續(xù)從事專業(yè)相關(guān)的科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。

（四）科研實例的素材應(yīng)具有多樣性、互動性

選擇科研實例的素材要多樣性，且具有互動性，不能只有單調(diào)的文字，需要有實物照片、視頻、實物模型等多種素材，以在此基礎(chǔ)上設(shè)計豐富的教學(xué)手段和開發(fā)多媒體電子課件，使學(xué)生加強(qiáng)感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和積極性，更好地與學(xué)生展開互動，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，促進(jìn)獨立思考能力的培養(yǎng)。

三、科研實例在課程教學(xué)中的應(yīng)用實踐

通過在工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)中多次對科研實例的引用和總結(jié)，建議在課程教學(xué)中采用如下幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：（1）選取實例。針對課程章節(jié)知識點，選擇合適的科研實例。（2）設(shè)計教案。（3）課堂講授。結(jié)合科研實例課堂講授相關(guān)知識點。（4）問答互動。結(jié)合科研實例，向?qū)W生提出問題，讓學(xué)生思考分析，并請學(xué)生進(jìn)行解答。（5）點評總結(jié)。點評學(xué)生學(xué)習(xí)和答問情況，總結(jié)本章節(jié)學(xué)習(xí)的知識點、重點和難點等。（6）布置啟發(fā)性作業(yè)。

從該課程的教學(xué)內(nèi)容來看，地震的工程地質(zhì)分析、活斷層工程地質(zhì)分析、水庫誘發(fā)地震、砂土液化、斜坡災(zāi)害等章節(jié)內(nèi)容，都很適合選取典型的科研實例進(jìn)行教學(xué)。下面以活斷層的調(diào)查和研究方法這一節(jié)內(nèi)容為例，討論科研實例教學(xué)在工程地質(zhì)學(xué)課程中的具體應(yīng)用過程。

（一）選取實例

首先，根據(jù)課堂講授內(nèi)容，選取“圣安德烈斯斷層”科學(xué)研究為例，之所以選擇這個實例主要是因為這個科研實例系統(tǒng)反映了20世紀(jì)末期美國科學(xué)家綜合運用地質(zhì)調(diào)查、地形測繪、地震監(jiān)測、實驗分析等多種手段，意圖通過記錄和分析斷層兩側(cè)以及斷層帶物質(zhì)在一定時期內(nèi)的變化，推測地震發(fā)生的地點與時間，進(jìn)一步分析研究地震發(fā)生與斷層活動之間的關(guān)系。再次，這個科研研究實例拍攝過系統(tǒng)介紹的視頻，有各個環(huán)節(jié)的影像資料，可以更為直觀的用于介紹。

（二）設(shè)計教案

設(shè)計講授內(nèi)容，首先介紹活斷層調(diào)查研究的理論知識點，隨后引入科學(xué)研究實例進(jìn)行介紹，然后與學(xué)生互動交流，并點評總結(jié)，最后布置開放性作業(yè)。

（三）課堂講授

根據(jù)設(shè)計的內(nèi)容和順序，首先介紹活斷層調(diào)查研究的常見方法等理論知識點，介紹知識點的同時穿插實例圖片進(jìn)行講解，隨后引入“圣安德烈斯斷層”科學(xué)研究實例進(jìn)行介紹，結(jié)合視頻講解，系統(tǒng)講授活斷層的調(diào)查、測繪、監(jiān)測等研究方法。在介紹之前首先給學(xué)生布置三個問題：（1）此科學(xué)實例研究了圣安德列斯斷層的哪些方面內(nèi)容;（2）采用了哪些手段和方法來開展研究，哪些研究取得顯著的成果;（3）最后得到結(jié)論是什么。讓學(xué)生帶著上述問題投入到實例學(xué)習(xí)中，更能激發(fā)學(xué)生的興趣。課堂上講授知識點和科研實例，在講授的過程中，通過幻燈片與板書、圖片和視頻相結(jié)合的方式，以吸引學(xué)生的注意力。

（四）答問互動

科研實例介紹完成后，采用分組討論、分組陳述總結(jié)等方式，激發(fā)學(xué)生的積極性。隨后請各小組學(xué)生代表對提出的問題分別進(jìn)行作答，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新性思維和總結(jié)能力。

（五）點評總結(jié)

對學(xué)生的討論情況和總結(jié)的結(jié)論進(jìn)行點評，以鼓勵和肯定學(xué)生為主，并厘清學(xué)生掌握欠缺或薄弱之處，同時對科研實例的研究方法、成果結(jié)論以及相關(guān)的知識點等進(jìn)行總結(jié)。待課程接近尾聲時，通過對科研實例的介紹和討論情況的總結(jié)，系統(tǒng)復(fù)習(xí)本章節(jié)所學(xué)的活斷層調(diào)查和研究的所有相關(guān)知識，使學(xué)生能夠全面的掌握。

（六）布置開放性作業(yè)

布置作業(yè)題：請同學(xué)們設(shè)計如何在河北省三河市開展活斷層的研究項目，并簡要論述開展思路和研究方法。讓學(xué)生結(jié)合學(xué)校所處的周邊地質(zhì)條件，進(jìn)行啟發(fā)式的學(xué)習(xí)和探索，訓(xùn)練學(xué)生對理論實踐知識的綜合運用能力。

四、結(jié)語

通過在課堂中引入科研實例教學(xué)，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)工程地質(zhì)學(xué)理論知識的興趣和積極性，答問互動環(huán)節(jié)增進(jìn)了教生互動并提高了學(xué)生的獨立思考能力，培養(yǎng)了學(xué)生的工程地質(zhì)學(xué)思維和科學(xué)研究素質(zhì)，提升了教學(xué)效果，在后續(xù)的工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)中針對不同章節(jié)的內(nèi)容，進(jìn)一步探索如何將科研實例引入到課堂。

筆者從工程地質(zhì)學(xué)課程的課堂理論教學(xué)方法研究入手，從工程地質(zhì)學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析、如何選取合適的科研實例、科研實例教學(xué)的具體應(yīng)用實踐三個方面進(jìn)行了論述，對如何有效地將科研實例引入到課程教學(xué)進(jìn)行了探索。科研實例教學(xué)作為一種很有實效的教學(xué)方法具有其自身的優(yōu)點，且具有直觀性、開放性和良好的互動性，以供其他地質(zhì)院校在開展相關(guān)專業(yè)教學(xué)時參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹麗文.工程地質(zhì)學(xué)思維方法培養(yǎng)的教學(xué)研究[J].中國地質(zhì)教育，2002，（04）：54-55+57.

[2]劉勇健.工程地質(zhì)學(xué)教學(xué)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探討[J].高等建筑教育，2005，（04）：25-27.

[3]吳振祥，樊秀峰.多種教學(xué)方法在工程地質(zhì)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國地質(zhì)教育，2007，（04）：109-110.

[4]蔡曉光，孟凡超，王偉，等.地質(zhì)工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)內(nèi)容探析[J].求知導(dǎo)刊，2015，（22）：47-48.

[5]吳麗，田俊峰.工程地質(zhì)學(xué)教學(xué)模式改革探討[J].教育現(xiàn)代化，2018，5（30）：62-64.

[6]潘文勝.工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)存在的問題及其教學(xué)改革[J].教育與職業(yè)，2008，（09）：87-88.

[7]劉傳正.意大利瓦依昂水庫滑坡五十年[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2013，40（05）：3.