王銀梅 續(xù)會勇 李兵
(太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院 山西太原 030024)
我國高等教育改革迅速發(fā)展,培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新能力相結(jié)合的高素質(zhì)人才已成為高校的培養(yǎng)目標(biāo)。地方高校水利類學(xué)科普遍設(shè)有水利水電工程、農(nóng)田水利工程等專業(yè),工程地質(zhì)是這些專業(yè)中的一門重要的基礎(chǔ)課程。該課程知識體系復(fù)雜,但知識點關(guān)聯(lián)度小,包括巖石的工程地質(zhì)性質(zhì),褶皺、節(jié)理和斷層等地質(zhì)構(gòu)造,河流地質(zhì)作用,地下水和邊坡、壩基及地下洞室的工程地質(zhì)問題,水利工程地質(zhì)勘察技術(shù),地質(zhì)災(zāi)害及災(zāi)害防治措施等內(nèi)容。水利工程地質(zhì)的任務(wù)是使學(xué)生掌握與水利工程有關(guān)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)基礎(chǔ)知識和技能,為學(xué)習(xí)土力學(xué)、水工建筑物、水利工程施工等后續(xù)課程奠定基礎(chǔ),為學(xué)生畢業(yè)后從事水利工程規(guī)劃、設(shè)計、施工和管理工作,做好地質(zhì)知識、地質(zhì)工作技能的儲備和積累。
水利工程地質(zhì)課程的特點之一是理解抽象、實踐性強(qiáng)。課堂的理論授課僅僅是課程的一個教學(xué)環(huán)節(jié),目的是使學(xué)生對地質(zhì)及工程地質(zhì)問題具有最基本的理論認(rèn)識,但一些地質(zhì)術(shù)語因抽象甚至需要想象,直接理解比較困難,而為了加深學(xué)生對各種基本概念和地質(zhì)特性的理解,需要通過實踐的途徑加以解決。工程地質(zhì)實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)由室內(nèi)實驗和野外實習(xí)兩部分構(gòu)成。在室內(nèi)實驗和野外實習(xí)中,學(xué)生可以真實地感受和了解礦物、巖石、各種地質(zhì)構(gòu)造和巖溶等重要的地質(zhì)現(xiàn)象,親自觀察和體驗各種礦物和巖石的分布及狀態(tài),使學(xué)生獲得地形地貌等工程地質(zhì)條件的感性認(rèn)識,增加對水庫等工程建設(shè)中地質(zhì)問題的具體感知,將所學(xué)到的水利工程地質(zhì)基本理論知識與實際工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問題結(jié)合起來,更深刻地認(rèn)識到學(xué)習(xí)工程地質(zhì)的意義,有助于鞏固學(xué)生的專業(yè)思想,進(jìn)一步領(lǐng)會水利工程地質(zhì)專業(yè)知識和水利工程各專業(yè)的基本任務(wù),以此,學(xué)生的工作技能和工程素質(zhì)得以培養(yǎng)。因此,實踐教學(xué)在達(dá)成水利類專業(yè)高等人才培養(yǎng)目標(biāo)體系中均占有重要地位,應(yīng)加強(qiáng)實踐教學(xué)[1-2]。
目前,多數(shù)地方水利類高校的工程地質(zhì)實踐性教學(xué),由于實驗室面積和設(shè)備數(shù)量不足、實踐學(xué)時有限、實習(xí)經(jīng)費偏少及受重視程度不高等多方面的原因,學(xué)生實際操作技能與分析能力的培養(yǎng)遇到困難,影響了水利工程專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量。加強(qiáng)室內(nèi)實驗和野外地質(zhì)實習(xí)成為當(dāng)前水利工程專業(yè)基礎(chǔ)教育十分緊迫的任務(wù)[3-4]。
太原理工大學(xué)水利工程地質(zhì)課程包括地質(zhì)課堂教學(xué)、實踐性教學(xué)兩部分,實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)又分為室內(nèi)實驗以及野外地質(zhì)實習(xí)兩個教學(xué)體系。
室內(nèi)試驗現(xiàn)在為巖礦鑒定,安排在課內(nèi),為6 學(xué)時,主要目的是認(rèn)識常見的幾種造巖礦物,區(qū)分三大巖類,這是對課內(nèi)教學(xué)內(nèi)容的有益補(bǔ)充。學(xué)生通過實際礦物標(biāo)本的觀察,才能深刻理解礦物物理性質(zhì)中的光澤、透明度、條痕色、解理與斷口、硬度等物理性質(zhì)方面的抽象概念;通過對巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖類標(biāo)本的觀察,掌握三大巖類的特征,加深對課堂上理論學(xué)習(xí)的認(rèn)識,從而更進(jìn)一步理解巖石的工程性質(zhì)。
地質(zhì)實習(xí)單獨設(shè)置,獨立考核計分,一般在學(xué)期結(jié)束前進(jìn)行,時間為1周。主要是到大自然中去,在野外學(xué)習(xí)基本的地質(zhì)工作方法,在野外原位認(rèn)識巖石、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)災(zāi)害、水利工程地質(zhì)條件、工程地質(zhì)問題及治理方法等。野外實習(xí)教學(xué)是水利等工程專業(yè)人才培養(yǎng)的搖籃,進(jìn)一步培養(yǎng)大學(xué)生團(tuán)結(jié)合作、吃苦耐勞的優(yōu)良作風(fēng)。
筆者的研究方向為水利工程地質(zhì),1989年研究生畢業(yè)后在太原理工大學(xué)任教至今,講授水利工程地質(zhì)30 余年,長期承擔(dān)該課程的實驗和實習(xí)工作。多年來,水利工程地質(zhì)課程雖能按教學(xué)計劃完成任務(wù),但教學(xué)效果不很理想,總結(jié)起來在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要存在以下問題。
水利工程地質(zhì)課內(nèi)實驗的目的是使學(xué)生認(rèn)識常見的礦物、巖石、古生物化石等,并學(xué)會各種不同標(biāo)本的描述方法,能對常見標(biāo)本進(jìn)行系統(tǒng)鑒定。目前,室內(nèi)實驗是在教師已準(zhǔn)備好實驗物體和表格的條件下,讓學(xué)生進(jìn)行已知礦物、巖石鑒定,無其他內(nèi)容。學(xué)生進(jìn)入實驗室,按照要求去做實驗,填寫實驗報告,這種“牽著走”的教學(xué)方法,嚴(yán)重壓抑了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。由于實驗室的硬件條件受限,實驗時標(biāo)本較少,學(xué)生只要按已制好的表格填寫觀察內(nèi)容即可,觀察的內(nèi)容簡單,所以敷衍的學(xué)生很多,很少有學(xué)生深入思考,只是照著書本應(yīng)付填寫了事,甚至有些學(xué)生不來實驗室,實驗前已按書本上的描述寫好了報告,實驗課存在嚴(yán)重的表面化問題。
地方院校受當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件和多方面因素的影響,實習(xí)經(jīng)費緊張。學(xué)校教學(xué)資源雖然有很多,但最重要的還是教師隊伍。地質(zhì)實習(xí)指導(dǎo)教師主要為任課教師,近些年,雖然有大批博士補(bǔ)充到教師中,成為指導(dǎo)教師的主力軍,夯實了師資隊伍,其中的年輕教師確實是精力充沛,理論知識豐富,但實踐及實際工程經(jīng)驗不足,地質(zhì)理論與工程實際不能很好地結(jié)合,欠缺水利工程一線工程師的具體指導(dǎo)。
野外實習(xí)在工程地質(zhì)教學(xué)中具有舉足輕重的地位。現(xiàn)有的實習(xí)基地偏少,作為主要實習(xí)地的汾河水庫、汾河二庫、文峪河水庫,雖有很多便利條件,但地質(zhì)點和地質(zhì)現(xiàn)象不夠多,不很典型;受實習(xí)經(jīng)費限制,實習(xí)時間通常較短,實習(xí)準(zhǔn)備占2~3d,外業(yè)時間短至2d,也就是教師帶隊,沿著設(shè)定的路線,走到某個地質(zhì)點,教師現(xiàn)場講授,學(xué)生聽講,在有限的時間內(nèi)進(jìn)行簡單實際操作;地質(zhì)課教師人數(shù)偏少,而每屆參加野外實習(xí)的學(xué)生多至數(shù)個班的二三百人。學(xué)生集中實習(xí),人多扎堆問題導(dǎo)致很多學(xué)生只是走馬觀花,簡單聽講,工作即告完成,不能保證實習(xí)質(zhì)量。而且實習(xí)基地建設(shè)中存在學(xué)校與企業(yè)之間較深層次的溝通及深度合作等普遍性問題。
學(xué)生最喜歡野外實習(xí)環(huán)節(jié),但在短期的地質(zhì)實習(xí)中,傳統(tǒng)的教學(xué)方法仍以教師為教學(xué)的第一主角,一般情況下,都是教師提前在教室講授知識,實習(xí)時,教師帶領(lǐng)學(xué)生沿著實習(xí)路線講自己的,學(xué)生走馬觀花地看,野外實習(xí)流于形式,淪為走過場,學(xué)生的學(xué)習(xí)處于被動地位。積極性高的學(xué)生在寬松的實習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)會較為主動,但積極性低的學(xué)生在實習(xí)中更容易“搭便車”,導(dǎo)致其參與度低,師生互動效果差。為考查學(xué)生出勤,以班為單位,由班長點名,有弄虛作假的現(xiàn)象。
實驗和實習(xí)結(jié)束均需提交報告,通常指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生報告的字?jǐn)?shù)和書寫質(zhì)量給予評分,這種評價導(dǎo)致部分學(xué)生學(xué)習(xí)過程完全不看、不聽,最后僅抄抄寫寫,東拼西湊提交一份書面美觀的報告即可得高分,一定程度上失去了實驗和實習(xí)的最初目的。
由于以上問題沒有很好地解決,部分學(xué)生在后續(xù)課程的學(xué)習(xí)中出現(xiàn)困難,甚至畢業(yè)后對基本的地質(zhì)常識都沒有概念,影響正常工作。
地質(zhì)學(xué)科描述性、定義性的知識雜,概念多,理解抽象,甚至需要想象。水利工程地質(zhì)與水利工程實際結(jié)合,具有實踐性強(qiáng)的特點,需要通過實踐,即實驗和實習(xí)的途徑加以解決。
在水利工程地質(zhì)理論教學(xué)的基礎(chǔ)上,著重于調(diào)整實踐教學(xué)內(nèi)容,在優(yōu)化實踐教學(xué)方法和手段、更新實習(xí)管理和考核方式等方面開展工作[1,5-7]。
在課堂學(xué)習(xí)階段,將原計劃拓展為8 學(xué)時的巖礦鑒定等地質(zhì)基礎(chǔ)實驗。具體實施實驗教學(xué)時,主要是從以下方面做出改進(jìn)。
(1)將原先學(xué)生認(rèn)知的礦物和巖石鑒定改為未知物的鑒別。實驗前,指導(dǎo)教師提出實驗要求及參考意見,讓學(xué)生自行設(shè)計實驗方案,發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,變“牽著走”為“指著走”,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性,開拓思維和提高洞察力,培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真和實事求是的工作作風(fēng),提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
(2)針對野外實習(xí)階段典型路線的地質(zhì)景觀,增加取自野外實習(xí)路線標(biāo)本的自主認(rèn)識實驗,包括如廣布于山西的主要礦產(chǎn),特征巖類,如砂巖、粉砂巖、頁巖、泥巖、石灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r、花崗片麻巖、花崗巖等標(biāo)本將全部源于實習(xí)真實線路。
(3)室內(nèi)實驗的時間安排上注意及時性,可在實驗室進(jìn)行室內(nèi)實驗時講授巖礦的基本知識,課堂上不再占用過多的該部分相關(guān)理論學(xué)習(xí)時間,以提高學(xué)習(xí)效果和記憶深度。
(4)根據(jù)學(xué)科的發(fā)展,補(bǔ)充與更新成套礦物、巖石標(biāo)本及地質(zhì)構(gòu)造教學(xué)模型,并通過增加的室內(nèi)模型,初步認(rèn)識地質(zhì)構(gòu)造;同時,兼顧先進(jìn)教學(xué)設(shè)備的引進(jìn)與購置,如羅盤、回彈儀、點荷載儀,工程地震儀、紅外熱像儀、3D 掃描儀、巖石聲波儀和探地雷達(dá)等。學(xué)生在室內(nèi)可親自動手進(jìn)行操作與實踐,手腦并用,獲得感性認(rèn)識,深化理性理解,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(5)為滿足學(xué)生學(xué)習(xí)地質(zhì)的興趣,實行開放實驗室制度,可方便學(xué)生利用空余時間進(jìn)出實驗室,多多觀察,充實學(xué)習(xí)。
(6)在地質(zhì)構(gòu)造課程內(nèi)容之后,增加2學(xué)時的地質(zhì)構(gòu)造模型觀摩、地質(zhì)圖閱讀課內(nèi)實踐。在地質(zhì)圖的讀圖環(huán)節(jié)中,教師先講解讀圖方法,再讓學(xué)生現(xiàn)場讀圖。通過地質(zhì)圖的閱讀分析,對與實際工程相關(guān)的地質(zhì)圖的講解閱讀,學(xué)生掌握地質(zhì)圖的閱讀技巧,并結(jié)合實際工程,分析在該地質(zhì)條件下如何發(fā)現(xiàn)并處理工程問題、如何進(jìn)行水利水電工程選址、設(shè)計、地基處理及施工等,從而把所學(xué)理論與工程實踐結(jié)合起來。
結(jié)合本校周邊的情況及太原市的地質(zhì)資源,構(gòu)建兩個具有地域特色的地質(zhì)基礎(chǔ)實習(xí)教學(xué)平臺。該平臺建好后,學(xué)生在實習(xí)平臺查閱學(xué)習(xí)地質(zhì)基礎(chǔ)實習(xí)資料將非常方便。
山西省地質(zhì)博物館作為實驗和實習(xí)的補(bǔ)充學(xué)習(xí)平臺。山西地質(zhì)博物館是山西省普及礦產(chǎn)資源和地球科學(xué)知識的專業(yè)科技類博物館,由“穿越時空”“遠(yuǎn)古物種”“大地寶藏”和“物華天寶”4個主題展廳組成,該館收藏了具有山西本土特色的巖石、礦產(chǎn)、古生物化石珍品及世界各地礦物。學(xué)生在教師指導(dǎo)下在平臺上學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容,學(xué)生利用閑暇時間走進(jìn)博物館,自主學(xué)習(xí),可以多次近距離去觀山賞石,享受一場精彩的地學(xué)知識盛宴,體驗快樂地質(zhì)、快樂教學(xué)和快樂教育。
交城縣水峪貫鎮(zhèn)是本校地學(xué)實習(xí)基地平臺,地方特色明顯。該基地為國內(nèi)多所高校的實習(xí)提供了便利。水峪貫鎮(zhèn)距太原市約80km,該區(qū)地層由老至新發(fā)育齊全,巖層露頭良好,各種地質(zhì)現(xiàn)象豐富,有完好的背斜向斜裙曲和斷裂構(gòu)造,有巖漿侵入巖及鐵礦、煤礦,是理想的地學(xué)實習(xí)場所。在其他學(xué)校學(xué)院有關(guān)專業(yè)及本院水文水資源專業(yè)多年的本科實習(xí)過程中,已積累了大量的教學(xué)實習(xí)素材和經(jīng)驗,經(jīng)編輯整理后,置于平臺可用于學(xué)習(xí)使用,大大填補(bǔ)以往野外實習(xí)路線中地質(zhì)基礎(chǔ)實習(xí)方面的不足。
依據(jù)經(jīng)濟(jì)實用、交通便利、地質(zhì)現(xiàn)象代表性較強(qiáng)、專業(yè)特色突出及規(guī)范性的水利工程建設(shè),建立以汾河水庫、汾河二庫、文峪河水庫、柏葉口水庫等為依托,相對獨立完善的野外水利工程地質(zhì)實習(xí)基地,完善野外地質(zhì)實習(xí)路線。結(jié)合實習(xí)基地的特點,規(guī)劃野外地質(zhì)實習(xí)路線,對各地質(zhì)景點進(jìn)行全面詳細(xì)的資料整理與研究,加注標(biāo)記,明確各地質(zhì)點的教學(xué)內(nèi)容,提供具有特色的工程地質(zhì)解釋,在此基礎(chǔ)上確定最佳實習(xí)線路。
與實習(xí)基地共建單位協(xié)商,本著不僅促進(jìn)學(xué)校實踐教學(xué)的質(zhì)量,而且能為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來一定的社會效益,實現(xiàn)雙贏,走可持續(xù)發(fā)展的路線,建立校企共建的發(fā)展模式。
目前,太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院已與多家地方水利骨干企業(yè)簽訂了實習(xí)基地協(xié)議,依托合作協(xié)議,不斷深化校企合作層次,校企共建教學(xué)團(tuán)隊,選聘企業(yè)教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行水利工程地質(zhì)實習(xí)和畢業(yè)實習(xí)。
實習(xí)時,除安排學(xué)校新老結(jié)合的指導(dǎo)教師外,增配了水利工程的企業(yè)導(dǎo)師現(xiàn)場講解指導(dǎo),企業(yè)導(dǎo)師參與實習(xí)指導(dǎo)與成績評定等工作,即校企雙導(dǎo)師制,這也是一流專業(yè)培養(yǎng)計劃和卓越工程師教育所要求的。
學(xué)校的教師和學(xué)生平時參與到實習(xí)企業(yè)的科研、管理和社會實踐活動中,確實做到校企深度合作。
工程地質(zhì)實踐教學(xué)中傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)工具不足以調(diào)動學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)積極性,引入新方法和新教學(xué)工具勢在必行。
雨課堂是一款智慧教學(xué)工具,其將教學(xué)課件與微信相結(jié)合,實現(xiàn)文字、圖片、音視頻等教學(xué)資料的有效傳遞,提供了豐富的師生互動方式,并可以及時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)。將雨課堂引入地質(zhì)實習(xí),靈活方便地實現(xiàn)師生間的資源共享與信息互動。打造網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)新生態(tài),可以激發(fā)學(xué)生參與實習(xí)的積極性。
實習(xí)期間,除了將實習(xí)資料以網(wǎng)絡(luò)課件或微視頻提前發(fā)至雨課堂等網(wǎng)絡(luò)平臺上,網(wǎng)絡(luò)化共享教學(xué)模式下,學(xué)生提前預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備,能夠充分認(rèn)識實習(xí)區(qū)的工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題。針對典型工程案,如三峽水利工程地質(zhì)條件及主要工程地質(zhì)問題、鏈子崖滑坡及治理等,制成微視頻,也共享在網(wǎng)絡(luò)平臺上,構(gòu)建社會學(xué)習(xí)資源的工程案例立體資源庫,學(xué)生實習(xí)期間可以自主學(xué)習(xí)。學(xué)生通過線上平臺進(jìn)行“野外實習(xí)”,運用多手段教學(xué)形式,改善了教學(xué)內(nèi)容的單一性,提高學(xué)習(xí)效果。
實測巖層產(chǎn)狀常用的是地質(zhì)羅盤,而在進(jìn)行巖層產(chǎn)狀實測前,師生先用手機(jī)下載的“三維地質(zhì)羅盤”APP代替地質(zhì)羅盤進(jìn)行巖層產(chǎn)狀測量學(xué)習(xí)。通過手機(jī)操作,學(xué)生對測量巖層產(chǎn)狀產(chǎn)生了興趣。演練后,學(xué)生不但能掌握相關(guān)的理論知識和相關(guān)的動手操作要領(lǐng),而且發(fā)現(xiàn)手機(jī)不僅能拿來打游戲,還可以用來進(jìn)行地質(zhì)研學(xué)。
結(jié)合科學(xué)研究,在野外實習(xí)工作中,除了采用傳統(tǒng)的地質(zhì)工作方法,給學(xué)生實習(xí)時配備羅盤、地質(zhì)錘外,還可引入回彈儀、聲波測定儀、無人機(jī)等新的實習(xí)方法,提升學(xué)生實習(xí)興趣和動手能力。例如,采用便攜式回彈儀,可以測試實習(xí)路線中不同巖體的強(qiáng)度,通過測試比較,學(xué)生思考不同巖性及構(gòu)造的巖體其地質(zhì)屬性與工程力學(xué)屬性的相互關(guān)系;應(yīng)用聲波儀測試不同巖體及風(fēng)化巖體的聲波速度用以判定巖體的風(fēng)化程度,加深風(fēng)化作用及風(fēng)化作用對巖體破壞的認(rèn)識。總之,讓學(xué)生在實習(xí)時有事做,而不致茫然、不知所措。
實驗和野外實習(xí)均在教師的引導(dǎo)下,將大班分為若干小組,實行小組制,以小組為單位開展工作。每個學(xué)生的實踐成績則從多個方面加以考核評價,包括紀(jì)律、記錄、操作技能、實踐報告、面試及答辯討論等方面。成績評價內(nèi)容不再僅看實驗和實習(xí)報告,同時注重實踐過程和效果。
深化實踐教學(xué)是提高高等學(xué)校人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要舉措,是全面深化高等教育綜合改革的重要任務(wù)。實踐性教學(xué)是保證工程地質(zhì)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。本文針對太原理工大學(xué)水利類專業(yè)工程地質(zhì)課程實踐的現(xiàn)狀問題進(jìn)行分析,提出通過改革水利工程地質(zhì)實驗和野外實習(xí)教學(xué)內(nèi)容,增加新的教學(xué)手段和教學(xué)方法及考核方式,以強(qiáng)化實踐環(huán)節(jié)。經(jīng)本校水工和農(nóng)水專業(yè)兩學(xué)年教學(xué)的初步探索與實踐,形成了系統(tǒng)的教學(xué)改革方案,有效地提高了實踐教學(xué)質(zhì)量。加強(qiáng)工程地質(zhì)實驗和實習(xí)教學(xué),力爭達(dá)到地質(zhì)理論與工程實際相結(jié)合,實現(xiàn)學(xué)生的知識與能力并重,并以能力培養(yǎng)為主,學(xué)生不僅掌握了地質(zhì)知識,能讀懂地質(zhì)資料,將來還能根據(jù)地質(zhì)資料能夠進(jìn)行水利工程設(shè)計或變更設(shè)計,培養(yǎng)出既懂地質(zhì)又精通水利的實用人才。