工程教育認(rèn)證下地質(zhì)工程專業(yè)實驗室建設(shè)初探

代俊鴿 楊 鋒 梁德賢 蔡永豐

（桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會對地質(zhì)工程專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)、綜合素質(zhì)和工程實踐能力提出了新的要求，21世紀(jì)后，作為國際通行的工程類專業(yè)教育質(zhì)量的保證制度，工程教育認(rèn)證制度逐漸興起，同時也成為工程教育國際互認(rèn)和工程師資格互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，其貫徹“以人為本”的評價理念，其通用標(biāo)準(zhǔn)在學(xué)生、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、持續(xù)改進(jìn)、課程體系、師資隊伍和支持條件七個方面有明確具體的規(guī)定。專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)中要求地質(zhì)工程專業(yè)具備滿足地質(zhì)工程需要的完備的實踐教學(xué)體系，主要包括實驗課程、野外實習(xí)等，同時還應(yīng)積極開展科技創(chuàng)新等多種形式的實踐活動。在國家全力推進(jìn)高校工程教育專業(yè)認(rèn)證工作的背景下，建設(shè)符合認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)實驗室顯得尤為重要。本文以桂林理工大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)實驗室建設(shè)為例， 就實驗室平臺建設(shè)和管理進(jìn)行初步探討，旨在突出實驗教學(xué)地位，建設(shè)系統(tǒng)的實驗平臺，確保學(xué)生除了能夠掌握專業(yè)知識外，還需具備較強(qiáng)的實踐技能及發(fā)現(xiàn)、 分析和解決地質(zhì)工程實際問題的能力，同時擁有較強(qiáng)的科研能力和一定的創(chuàng)新思維能力。

1 實驗室建設(shè)概括

地質(zhì)工程專業(yè)是在桂林理工大學(xué)最初的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)上建立的。地質(zhì)工程學(xué)科于2004年獲得工程碩士學(xué)位授予權(quán)；2009年獲得專業(yè)學(xué)位授予權(quán)；2013年正式獲批為地質(zhì)資源與地質(zhì)工程一級學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點；2014年獲批設(shè)立博士后科研流動站。在該學(xué)科下設(shè)立的地質(zhì)工程本科專業(yè)于2013年正式招收第一批本科生，以地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)為特色，突出巖溶、邊坡、危巖等地質(zhì)災(zāi)害的防治與治理，現(xiàn)為廣西唯一的地質(zhì)工程專業(yè)和優(yōu)質(zhì)專業(yè)。

桂林理工大學(xué)2017 版地質(zhì)工程專業(yè)培養(yǎng)方案中描述本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為旨在培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實，創(chuàng)新能力較強(qiáng)，具備良好的人文社會科學(xué)素養(yǎng)、社會責(zé)任感和職業(yè)道德，適應(yīng)我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的德智體美勞全面發(fā)展的社會主義事業(yè)合格建設(shè)者和可靠接班人，能夠在自然資源、水利水電、能源礦業(yè)、交通運(yùn)輸與城鄉(xiāng)建設(shè)等行業(yè)，從事工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害防治等的勘察、設(shè)計、施工與管理等方面工作的應(yīng)用型高級專門人才。

該專業(yè)實驗室始建于2013年，目前設(shè)有“土體三軸實驗室”“巖石力學(xué)實驗室”“常規(guī)土力學(xué)實驗室”“原位測試實驗室”“工程巖土測試實驗室”“水文地質(zhì)實驗室”6 個功能實驗室，總面積約320 m。實驗室承擔(dān)了該專業(yè)地下水滲流力學(xué)、地質(zhì)災(zāi)害防治、原位測試、工程地質(zhì)勘察、基坑與地下工程、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測與評估、工程地質(zhì)分析原理、工程鉆探與取樣技術(shù)、基礎(chǔ)工程、土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)等課程的實驗教學(xué)任務(wù)。

2 實驗室存在的問題

根據(jù)專業(yè)認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)中對畢業(yè)要求指標(biāo)點的細(xì)化，要求該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)能夠應(yīng)用工程科學(xué)的基本原理，識別、描述、表達(dá)復(fù)雜工程問題，采用科學(xué)方法、試驗、監(jiān)測等手段獲取地質(zhì)工程問題數(shù)據(jù)、設(shè)計復(fù)雜工程地質(zhì)問題方案，并對其進(jìn)行評價和優(yōu)化，體現(xiàn)創(chuàng)新意識。工科學(xué)生的學(xué)習(xí)不僅要掌握豐富的理論知識，還要輔助大量的實踐，特別是對于地質(zhì)工程專業(yè)的學(xué)生來說，實踐尤其重要，實驗作為課程考核的一部分，在評價結(jié)果中占據(jù)不可或缺的位置。

目前，地質(zhì)工程實驗教學(xué)大多數(shù)是配合理論課程完成教學(xué)目標(biāo)任務(wù)， 是對課本上理論知識的一種補(bǔ)充，對概念的進(jìn)一步論證，其教學(xué)理念和指導(dǎo)方式均過于傳統(tǒng)。學(xué)生在實驗過程中完全按照教師設(shè)計好的步驟進(jìn)行實驗，機(jī)械地處理實驗數(shù)據(jù)，導(dǎo)致學(xué)生對實驗的重視度不夠，對實驗中出現(xiàn)的問題不會深加探究， 最終導(dǎo)致實驗教學(xué)過程中無法調(diào)動學(xué)生的積極性。例如，原位測試屬于專業(yè)性強(qiáng)、理論與實踐結(jié)合緊密的課程，實踐教學(xué)需要培養(yǎng)學(xué)生實際操作儀器以及處理實驗數(shù)據(jù)的能力。但由于實驗項目安排與理論知識結(jié)合不夠緊密、實驗所需場地不足等特殊性，學(xué)生在實踐教學(xué)過程中興趣不大，參與度不高。

另外，地質(zhì)工程專業(yè)每年參與競賽類項目，如全國“互聯(lián)網(wǎng)+”、“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”等競賽類項目的學(xué)生人數(shù)較少，參與的學(xué)生存在獨(dú)立研究試驗的能力較差、創(chuàng)新性實驗開展緩慢等問題，結(jié)題結(jié)果與預(yù)期目標(biāo)存在差距。

3 實驗室改進(jìn)舉措

3.1 及時更新實驗課程教學(xué)大綱

基于專業(yè)認(rèn)證要求，增強(qiáng)人才培養(yǎng)的針對性和適應(yīng)性，為實現(xiàn)“強(qiáng)基礎(chǔ)、重應(yīng)用”的目標(biāo)，提升學(xué)生的操作能力和實踐能力，滿足社會需求，特別是需要按照規(guī)范操作的實驗課程，要注意實驗課程中新規(guī)范和舊規(guī)范不同方面的變動，精選教學(xué)內(nèi)容，做好新舊知識之間的銜接，及時更新實驗教學(xué)大綱，避免簡單的重復(fù)，注重新技術(shù)、新方法的應(yīng)用。

3.2 建立長效保障機(jī)制

實驗儀器是高校開展教學(xué)和科研的物質(zhì)保障，目前地質(zhì)工程實驗室儀器主要面對本科生開展教學(xué)任務(wù)，承擔(dān)科研項目的能力還需加強(qiáng)。在工程教育認(rèn)證的要求下，需要建立健全教學(xué)儀器更新投入的長效保障機(jī)制，除儀器需要及時補(bǔ)充和維護(hù)，保持儀器的完整性之外，還需鼓勵實驗教師到生產(chǎn)一線、科研院所進(jìn)行研究工作學(xué)習(xí)， 調(diào)動實驗技術(shù)人員的創(chuàng)新積極性，增強(qiáng)教師的實驗教學(xué)能力，促進(jìn)儀器新功能的開發(fā)，提高儀器設(shè)備利用率，為科研項目開展以及大學(xué)生創(chuàng)新實踐提供支撐平臺。

3.3 探索“四步驟”實驗教學(xué)模式

地質(zhì)工程專業(yè)理論課程中大部分實驗教學(xué)與理論聯(lián)系緊密，可實現(xiàn)開放性實驗教學(xué)，為了更好促進(jìn)實驗課堂教學(xué)中“教”與“學(xué)”的互動，可推行多媒體教學(xué)，再結(jié)合實際動手操作，使實驗教學(xué)內(nèi)容立體而直觀，提高學(xué)生的觀察能力、動手能力和思考能力。教學(xué)方式由單一的“灌入式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤剿魇胶驼務(wù)撌健?，推動“以教師為中心”向“以學(xué)生為主體”的轉(zhuǎn)變，重視學(xué)生的認(rèn)知主體作用，提高學(xué)生的自主性和研究性學(xué)習(xí)能力， 培養(yǎng)學(xué)生探索性和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的能力，探索“提出問題+分析問題+解決問題+歸納總結(jié)”的“四步驟”的實驗教學(xué)方式。在主講的“土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)”等科目的實驗課程中采用“四步驟”的教學(xué)模式，其課堂教學(xué)的基本過程是：其一，課前發(fā)放實驗指導(dǎo)書，內(nèi)容包括實驗?zāi)康摹嶒瀮x器、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理、思考題等；其二，實驗課程開始之前用提問的方式引出實驗原理，解釋實驗數(shù)據(jù)在工程實踐中的應(yīng)用；其三，實驗教師邊操作實驗儀器邊講解，針對錯誤操作會導(dǎo)致的實驗結(jié)果進(jìn)行強(qiáng)調(diào)說明；其四，學(xué)生分組操作，現(xiàn)場處理實驗數(shù)據(jù)，并對實驗結(jié)果進(jìn)行討論。在課堂上，將理論知識與實驗結(jié)果及時分析處理，教學(xué)效果較好。

3.4 完善實驗平臺建設(shè)和管理

（1）制定嚴(yán)格規(guī)范的開放實驗室管理制度。學(xué)生首次進(jìn)入實驗室時，由專職實驗人員針對性進(jìn)行一次安全教育，明確安全的重要性，同時，在實驗室使用過程中不定期進(jìn)行使用情況抽查及安全意識培訓(xùn)，做到全面提升學(xué)生安全意識，防患于未然，并就規(guī)章制度、操作規(guī)程以及注意事項予以說明；學(xué)生嚴(yán)格遵守實驗室的各項規(guī)章制度，在教師的指導(dǎo)下，按實驗項目操作規(guī)程進(jìn)行實驗。

（2）加大創(chuàng)新實驗平臺管理開放力度。實驗室在滿足正常實驗教學(xué)外，采用預(yù)約開放的方式開放實驗室。充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段，豐富創(chuàng)新實驗平臺的開放形式，完善“創(chuàng)意—創(chuàng)新—創(chuàng)業(yè)”教育體系，廣泛搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺，推動產(chǎn)學(xué)研的緊密結(jié)合和科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

（3）重構(gòu)理論知識，提高實踐能力和創(chuàng)新意識。開放實驗項目是基于基礎(chǔ)知識之上對理論知識的重構(gòu)，以開放項目驅(qū)動引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自覺地進(jìn)行知識構(gòu)建， 把所學(xué)的理論知識與技能和實踐應(yīng)用結(jié)合起來。實驗教師和項目指導(dǎo)教師共同指導(dǎo)學(xué)生，實驗前查看相關(guān)文獻(xiàn)，分析實驗項目，準(zhǔn)備實驗方案，以項目實施過程為主線， 將各部分知識組成一個完成體系，增加實踐內(nèi)容以及啟發(fā)性的實踐案例，師生共同實施項目內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不斷完善大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識結(jié)構(gòu)， 提高學(xué)生的自主性和研究性學(xué)習(xí)能力。

3.5 將虛擬仿真技術(shù)融入實踐教學(xué)中

在計算機(jī)信息化高速發(fā)展的今天，虛擬仿真技術(shù)已在高等教育中廣泛應(yīng)用。對于本身是需將理論知識與實踐應(yīng)用緊密結(jié)合的專業(yè)， 實驗室可以購買虛擬仿真軟件等，在原位測試等課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將虛擬仿真技術(shù)引入實驗教學(xué)中，開展網(wǎng)上虛擬實驗等輔助實驗教學(xué)，豐富教學(xué)形式，爭取做到每一位學(xué)生都可以動手操作實驗儀器， 幫助學(xué)生理解實驗原理、儀器構(gòu)造以及試驗過程，加強(qiáng)實踐課程的實際教學(xué)效果。

4 結(jié)語

目前， 地質(zhì)工程專業(yè)實驗室已實行預(yù)約開放形式，在時間和空間上滿足了學(xué)生開放實驗的需要。在工程教育專業(yè)認(rèn)證工作的背景下，仍需進(jìn)一步完善實驗平臺建設(shè)，探索“四步驟”實驗教學(xué)模式，完善大學(xué)生創(chuàng)新實驗平臺，建立“以學(xué)生為本”的教育理念，重視學(xué)生的認(rèn)知主體作用，充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源，將虛擬仿真技術(shù)融入實踐教學(xué)中， 多方位鞏固基礎(chǔ)知識，重構(gòu)理論知識，鼓勵學(xué)生參與設(shè)計性、綜合性實驗和科研項目，以激發(fā)學(xué)生參與實驗的熱情，全面提升大學(xué)生實際動手能力、科學(xué)研究能力和創(chuàng)新思維，爭取在完成大學(xué)課程后，地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生能夠獨(dú)立勝任工程地質(zhì)、 環(huán)境地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害防治等專業(yè)領(lǐng)域的勘察、設(shè)計、施工等工作，能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊中獨(dú)立、合作或組織領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊開展工作。