工程地質(zhì)與水文課程教學方法改革探索與實踐*

王彬諭

（廣西交通職業(yè)技術(shù)學院 廣西南寧 530000）

引言

為更好地滿足當前行業(yè)企業(yè)發(fā)展對專業(yè)人才的更高要求，在教育階段推行專業(yè)課程教學思路與方法的改革是必然選擇，提升學生專業(yè)技能水平的同時，促使其職業(yè)素養(yǎng)等個人綜合素養(yǎng)進一步增強。

一、《工程地質(zhì)與水文》課程教學方法改革的主要思路分析

工程地質(zhì)與水文課程開設(shè)在大一下學期，授課對象對大學生活與學習尚處在適應階段，對科學精神、職業(yè)道德等內(nèi)化不足。本課程重點引導學生養(yǎng)成科學的思維方式，以及從事路橋建設(shè)各崗位工作應具備的職業(yè)道德，以此為后續(xù)專業(yè)核心課程的學習打下堅實基礎(chǔ)。在工程地質(zhì)與水文課程教學方法改革期間，主要立足專業(yè)人才培養(yǎng)方案和課程標準，在對課程整體設(shè)計的基礎(chǔ)上，根據(jù)知識點和技能點挖掘職業(yè)素養(yǎng)元素、科學思維元素，設(shè)計融入方式，搜集典型職業(yè)素養(yǎng)教育素材，形成可執(zhí)行的課程教學改革方案設(shè)計，在組織實施中不斷完善[1]。在實際的工程地質(zhì)與水文課程教學中，主要將專業(yè)知識技能培養(yǎng)與職業(yè)道德教育相結(jié)合，以“立足全局搞好局部、重視積累堅持適度、具體問題具體分析”的科學思維方式和“生態(tài)意識、安全意識、工程倫理意識”的職業(yè)道德為課程教學主線，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)思維、辯證思維、精準思維等能力，強化學生的生態(tài)文明教育和工程倫理教育，從而實現(xiàn)理論知識的傳授、價值觀的塑造、專業(yè)能力的培養(yǎng)緊密結(jié)合起來，共同支撐交通土建類專業(yè)技術(shù)技能人才培養(yǎng)目標。

二、工程地質(zhì)與水文課程教學方法改革的要點內(nèi)容探究

1.重構(gòu)課程內(nèi)容優(yōu)化教學內(nèi)容供給結(jié)構(gòu)和要素配置

工程地質(zhì)與水文課程教學方法改革中，主要以探究人與自然的關(guān)系為出發(fā)點，要求學生掌握地質(zhì)環(huán)境和工程活動之間的相互影響，能正確理解和處理工程與地質(zhì)環(huán)境之間的矛盾?；趯W生“認識問題——分析問題——解決問題”的能力發(fā)展路徑，重構(gòu)“認識自然、剖析自然、和諧共生”三大模塊10個子項目的課程內(nèi)容，以“整體與部分、量變與質(zhì)變、普遍與特殊”的哲學原理為指導，充分挖掘和精準提煉每個模塊中的職業(yè)素養(yǎng)元素，精心設(shè)計、靈活運用于教學活動，實現(xiàn)職業(yè)素養(yǎng)教育潤物無聲地貫穿課程始終。其中，對于模塊一“認識自然”而言，其包含著的子項目為地球的演變，化學元素—礦物—巖石的認知、鑒別，引入的職業(yè)素養(yǎng)與綜合素養(yǎng)教育元素為立足全局、搞好局部的系統(tǒng)思維能力。對于模塊二“剖析自然”而言，其包含著的子項目為地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文條件，引入的職業(yè)素養(yǎng)與綜合素養(yǎng)教育元素為重視積累、堅持適度的辯證思維能力。對于模塊三“和諧共生”而言，其包含著的子項目為地質(zhì)勘查與評價、地質(zhì)災害與防治，引入的職業(yè)素養(yǎng)與綜合素養(yǎng)教育元素為具體問題具體分析的精準思維能力[2]。

2.探索“雙主體、雙場地、全過程”的教學改革模式

第一，雙主體。組建校企協(xié)同的雙主體“一課多師”教學創(chuàng)新團隊開展教學，聯(lián)合挖掘職業(yè)素養(yǎng)與綜合素養(yǎng)教育資源。第二，雙場地。充分挖掘校內(nèi)教學工場、校外生產(chǎn)實踐基地資源，開展多場景的模塊化教學。第三，全過程。將職業(yè)素養(yǎng)與綜合素養(yǎng)教育貫穿線上線下、課前中后，理論實踐教學全過程。

3.切實推行課程教學理念與方法的創(chuàng)新

（1）理念創(chuàng)新

學生專業(yè)知識技能的培養(yǎng)和科學思維能力的培養(yǎng)相融合。例如，在礦物巖石的教學過程中，從地球物質(zhì)的基本組成（化學元素—礦物—巖石）和“人地關(guān)系”（整體與部分關(guān)系）的角度出發(fā)，幫助學生理解地球的物質(zhì)客觀性，培養(yǎng)“立足全局，搞好局部”的系統(tǒng)思維能力；“天人合一”是我國古代哲學思想之一，在地質(zhì)災害、工程地質(zhì)問題等內(nèi)容的講解中，教師從“和諧共生”的角度出發(fā)，幫助學生理解地質(zhì)環(huán)境和工程活動之間的相互影響。

（2）方法創(chuàng)新

打造基于“室內(nèi)實訓室→校園工場→校內(nèi)自然環(huán)境→校內(nèi)在建工程”課程教學研習基地。實踐中，根據(jù)課程特點，結(jié)合學校的校園資源和校園二期項目在建的契機，開發(fā)出由實訓室→校園工場→ 校內(nèi)環(huán)境→校內(nèi)在建工程組成的課程教學研習基地，讓學生先微觀學習礦物巖石基礎(chǔ)知識，再到教學工場和校內(nèi)環(huán)境宏觀學習構(gòu)造、地貌和水文知識，最后到校內(nèi)在建工程進行地質(zhì)勘察和地災評估實踐，讓學生認識到人與自然和諧共生的重要性，并在實踐中培養(yǎng)科學的思維習慣，具備良好的職業(yè)道德。

4.建立“三階段、多維度、綜合性”評價體系

課程形成“課前—課中—課后”三階段，“個人與小組”“理論與實踐”“線上與線下”“雙主體多師”考核相結(jié)合的多維度、綜合性評價體系。將“科學思維和職業(yè)道德”等綜合素養(yǎng)教育內(nèi)容融入個人、小組和技能考核中。例如，在“崩 塌與泥石流防治”任務教學評價中，課前教師和平臺評價占20%，課中教師和學生評價占60%，課后專職教師、職業(yè)素養(yǎng)教育教師、企業(yè)教師、學生占20%。

三、工程地質(zhì)與水文課程教學方法改革的展開與實踐探究

1.案例課程概述

通過前置課程水力學與工程水文的學習，能夠運用連續(xù)性方程分析流速與過水斷面面積之間的關(guān)系；通過任務八——崩塌與泥石流災害防治第1課時的學習，了解崩塌和泥石流的定義與分類、形成條件和危險性評估方法，迫切想要學習如何在工程建設(shè)和運行過程中做好崩塌與泥石流的防治工作；具備一定的信息收集、處理和分析能力，但是看待問題偏主觀性、片面性和表面性；通過前置實訓課程的練習，具備良好的動手實踐能力，但安全意識較為薄弱，對工程建設(shè)與自然環(huán)境之間的辯證關(guān)系認知較淺[3]。

2.課程教學目標設(shè)定

第一，專業(yè)教學目標。掌握崩塌（兩大主體）和泥石流（三大分區(qū)）的常用防治措施；能夠從經(jīng)濟、安全、環(huán)境保護等因素分析方案的可行性；能夠針對不同工況、不同區(qū)域、不同防治主體提出合理的防治措施。

第二，綜合素養(yǎng)教學目標。針對特定的地質(zhì)條件，因地制宜地提出防治措施，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、具體問題具體分析的科學思維；從經(jīng)濟、安全、環(huán)境保護等因素分析防治措施的合理性，滲透工程倫理，強化防災減災意識，培養(yǎng)作為道路、橋梁、隧道等工程建設(shè)者的基本職業(yè)道德。

3.課程教學思想的設(shè)置

第一，專業(yè)教學思想。以學生為中心，遵循“輸入、內(nèi)化、應用”的認知規(guī)律，運用信息化手段，化繁雜為簡單，化抽象為具體，增強學生的主動探究意識和自主學習能力。

第二，綜合素養(yǎng)教育思想。運用“矛盾的普遍性與特殊性”原理指導開展課程教學，培養(yǎng)具體問題具體分析的科學思維，同時培養(yǎng)作為道路、橋梁、隧道等工程建設(shè)者的基本職業(yè)道德。

4.課程教學基礎(chǔ)內(nèi)容的確定

（1）教學資源的提取

南天高速公路的工程概況、宣傳片等工程建設(shè)資料；崩塌、泥石流地質(zhì)災害圖片、影像資料；泥石流仿真模型和三維動畫；地質(zhì)災害防治虛擬仿真實訓平臺；職教云慕課學院和區(qū)級專業(yè)教學資源庫。

（2）教學內(nèi)容與過程的預設(shè)

課前，推送崩塌、泥石流地質(zhì)災害影像資料，使學生深刻地感知自然災害給人類造成的巨大損失，從而引出本次課的重難點內(nèi)容——崩塌和泥石流防治措施；課中，以校企合作項目南天高速公路為載體，借助地質(zhì)災害防治虛擬仿真系統(tǒng)和泥石流仿真模型創(chuàng)設(shè)真實場景，讓學生沉浸式地學習崩塌和泥石流防治技術(shù)，內(nèi)化所學知識；布置課后任務，繪制崩塌和泥石流防治措施思維導圖，并結(jié)合所學知識對校內(nèi)在建工程區(qū)域崩塌與泥石流危險性進行初步評估，并提出相應的防治措施，將所學知識運用到工程實際。

（3）教學重難點

第一，教學重點。崩塌的防治措施和監(jiān)測技術(shù)；泥石流的防治措施。

第二，教學難點。四種常用崩塌防治措施（針對易發(fā)生崩塌的山體）的結(jié)構(gòu)型式和布置方式；泥石流流通區(qū)和沉積區(qū)的防治措施。

（4）教學方法設(shè)計

第一，講授法。利用PPT課件、案例圖片等講解崩塌和泥石流的防治要點。第二，案例教學法。以校企合作項目南天高速公路為載體，展示最新崩塌防治和監(jiān)測技術(shù)。第三，分組教學法。分小組探討泥石流流通區(qū)和沉積區(qū)的防治措施，并派代表進行成果匯報。第四，虛擬仿真法。借助地質(zhì)災害防治虛擬仿真系統(tǒng)創(chuàng)設(shè)真實場景，讓學生沉浸式地學習地質(zhì)災害防治技術(shù)。第五，問題教學法。借助泥石流仿真模型，啟發(fā)學生思考流通區(qū)流速大、沖擊力強的原因，并從經(jīng)濟性、安全性和對生態(tài)環(huán)境的影響等因素啟發(fā)學生思考兩種攔截方案的優(yōu)缺點。

5.課程教學過程的設(shè)定

（1）上傳資料并發(fā)布任務

在課前預期階段，向?qū)W生提供校企合作項目南天高速公路的工程建設(shè)資料；崩塌、泥石流地質(zhì)災害影像資料，并在線上平臺向?qū)W生發(fā)布課前討論和課前任務，即收集并上傳南天高速公路施工過程中的崩塌泥石流防治措施[4]。此時，學生需要登錄職教云，課前預習校企合作項目南天高速公路工程建設(shè)資料；播放崩塌、泥石流地質(zhì)災害影像資料，了解地質(zhì)災害給人們的生命財產(chǎn)造成的巨大損失；討論分析不良地質(zhì)條件對公路、鐵路選線的影響；上傳南天高速公路施工過程中的崩塌泥石流防治措施。在該教學環(huán)節(jié)，通過推送圖片、視頻等工程建設(shè)資料，展現(xiàn)當代路橋人“逢山開路、遇水架橋”的職業(yè)精神；通過推送崩塌、泥石流地質(zhì)災害影像資料，使學生深刻感知自然災害給人類造成的巨大損失，同時展示在大災大難面前祖國強大的救援力量，各族人民團結(jié)一心渡過難關(guān)的堅強品質(zhì)。

（2）課堂導入

在課堂起始階段，帶領(lǐng)學生展開知識點回顧、并進行新課導入。此時，教師要重點回顧崩塌的概念和危害。同時，講述廣西凌云巖體崩塌和北京房山巖體崩塌兩個地災案例，啟發(fā)學生針對“面對崩塌這種地質(zhì)災害，是不是只能選擇改道繞行？”這一問題進行思考，帶領(lǐng)學生初步認識崩塌災害的防治措施。在該教學環(huán)節(jié)，通過引入崩塌典型案例，引導學生深刻地認識人與自然和諧相處的重要性，強化生態(tài)意識。

（3）重點知識講解與學習

在重要知識點講解階段，著重參考設(shè)置關(guān)鍵知識點內(nèi)容的不同，進行課堂教學的分層。其中，在對“崩塌防治措施”這一知識點進行講解中，主要由教師總結(jié)崩塌防治的兩大主體，即規(guī)劃線路和易發(fā)生崩塌的山體；教師講解針對規(guī)劃線路可采取的防治措施，即外移、落石槽、落石平臺、明洞、棚洞等；教師組織學生登入校企聯(lián)合開發(fā)的地質(zhì)災害防治虛擬系統(tǒng)，認知“排水、加固、支撐和攔截”這四種常用的崩塌防治措施的結(jié)構(gòu)型式和布置方式；教師結(jié)合南天高速公路現(xiàn)場施工圖片和校內(nèi)教學工場展示區(qū)，詳細講解針對易發(fā)生崩塌的山體，可采取的四種崩塌防治措施的防治原理；職教云以選擇題形式發(fā)布課中小測驗，考核學生對崩塌四種防治措施的掌握情況；教師總結(jié)四種崩塌防治措施相當于一雙看得見的手，引出南天高速公路采用的最新監(jiān)測技術(shù)——地質(zhì)災害智能化監(jiān)測系統(tǒng)（相當于一雙看不見的手）的監(jiān)測原理和重要意義；教師總結(jié)全長104.9公里，穿越季度復雜地質(zhì)條件的南天高速公路得以順利貫通，期間沒有引發(fā)巖體崩塌事故，得益于“兩主體+兩手抓”的防治措施。

在該教學環(huán)節(jié)，通過將崩塌防治措施按防治主體的不同歸納為兩大類，培養(yǎng)學生善于歸納的邏輯思維能力；針對不同防治主體、不同工況，合理地選擇特定的防治措施，培養(yǎng)學生具體問題具體分析的精準思維；以典型的工程案例——南天高速公路為載體，展示技術(shù)創(chuàng)新和工程智慧，激發(fā)學生的民族自豪感；講解最新監(jiān)測技術(shù)，激發(fā)學生的學習興趣和專業(yè)自豪感，培養(yǎng)創(chuàng)新思維；揭示工程建設(shè)活動與地質(zhì)環(huán)境既是相互作用又相互制約的關(guān)系，強化安全意識和工程倫理意識，培養(yǎng)學生成為有職業(yè)責任感的工程建設(shè)者。

在對“泥石流防治措施”這一知識點進行講解中，主要由教師回顧泥石流的概念，引入成昆鐵路442次列車墜落橋底和甘肅舟曲縣東北部被夷為平地兩個案例，強調(diào)泥石流的巨大危害，教師借助模型講解泥石流的三大區(qū)域（形成區(qū)、流通區(qū)和沉積區(qū)）及地形特征，啟發(fā)學生思考流通區(qū)寬窄與泥石流沖擊力之間的關(guān)系，并利用前序課程水力學與工程水文的相關(guān)知識點進行解釋。教師針對流通區(qū)流速大、沖擊力強的特點，給出實體壩和格柵壩兩種攔截方案，啟發(fā)學生從經(jīng)濟性、安全性和對生態(tài)環(huán)境的影響等因素分析兩種方案的優(yōu)缺點，選出較優(yōu)方案，教師針對沉積區(qū)地形開闊、縱坡平緩、易于沉積的特點，組織各小組展開討論，并選代表上臺匯報沉積區(qū)的防治措施。教師點評學生匯報成果，強調(diào)無論是流通區(qū)的攔截，還是沉積區(qū)的排導躲避，對于泥石流防治，只是治標，要想真正從源頭減少泥石流的發(fā)生，達到治本的效果，我們還得在形成區(qū)做好水土保持，減少松散物質(zhì)的形成[5]。

在該教學環(huán)節(jié)，教師通過以泥石流災害為載體，培養(yǎng)安全意識，滲透珍愛生命、敬畏自然的理念；引導學生從經(jīng)濟、安全、環(huán)境保護等因素分析防治措施的合理性，滲透工程倫理，樹立生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展的理念，增強學生的職業(yè)責任感；結(jié)合課前任務，分組合作討論并匯報泥石流的防治措施，培養(yǎng)獨立解決問題的能力，增強團隊協(xié)作意識，提高語言表達能力；植樹造林、水土保持才能達到治本的效果，引導學生認識環(huán)境保護、人和自然和諧共生的重要性[6]。

（4）歸納總結(jié)

在課尾總結(jié)歸納階段，教師帶領(lǐng)學生總結(jié)本次課教學的重難點，并在職教云發(fā)布課后任務以及拓展任務，具體包括：第一，課后任務。以小組為單位，對崩塌和泥石流的防治措施進行歸納總結(jié)，繪制思維導圖并上傳職教云。第二，拓展任務。教師上傳昆侖校區(qū)二期建設(shè)項目總平面圖和巖土工程勘察報告，學生結(jié)合所學知識對工程區(qū)域崩塌與泥石流危險性進行初步評估，并提出相應的防治措施。

在該教學環(huán)節(jié)，通過將思維導圖設(shè)定為過程性學習數(shù)據(jù)，督促學生養(yǎng)成端正的學習態(tài)度和良好的學習習慣；結(jié)合在建工程的具體地質(zhì)條件，因地制宜地提出防治措施，培養(yǎng)具體問題具體分析的科學思維。

（5）教學評價

課前評價的總體權(quán)重為20%，主要針對學生的課前資源預習（10%）以及課前任務完成情況、考勤（10%）進行考核，分別使用教學平臺自動評分、教師評價的方式完成評價，分值范圍均設(shè)定為0-10分。課中評價的總體權(quán)重為60%，主要針對學生的課堂活躍度（10%）；課堂討論、測驗、提問等（20%）；成果匯報（20%）進行考核，分別使用教師評價、教師評價與學生互評、教師評價與學生互評的方式完成評價，分值范圍均設(shè)定為0-20分。課后評價的總體權(quán)重為20%，主要針對學生的課后作業(yè)（10%）、方案報告（5%）、課后拓展（5%）進行考核，分別使用專職教師、企業(yè)導師、學生三方評價。

6.教學效果與反思

課前，借助職教云教學平臺統(tǒng)計資源學習和任務完成情況。課中，以校企合作項目南天高速公路為載體，借助校企共同開發(fā)的地質(zhì)災害防治虛擬仿真系統(tǒng)和泥石流仿真模型，講解最新的崩塌和泥石流防治技術(shù)，輕松突破教學重難點；通過問題教學法，啟發(fā)學生自主探究方案可行性，激發(fā)學生學習興趣；針對不同防治主體、不同工況，選擇特定的防治措施，培養(yǎng)學生具體問題具體分析的精準思維；引導學生從經(jīng)濟、安全、環(huán)境保護等因素分析防治措施的合理性，強化防災減災意識，培養(yǎng)學生成為有職業(yè)責任感的工程建設(shè)者。課后，通過“跟蹤式”導師指導，所有小組均能正確繪制崩塌和泥石流防治措施思維導圖，并因地制宜地提出防治措施，全面提升認識問題、分析問題和解決問題的能力[7]。

通過本次課的學習，學生可以將理論知識運用到生產(chǎn)實踐，服務校內(nèi)在建項目。但是昆侖校區(qū)地質(zhì)環(huán)境相對簡單，與大型公路項目的地質(zhì)環(huán)境存在差異，待公共事件可控，考慮帶學生前往校企合作項目現(xiàn)場開展野外地質(zhì)調(diào)查，進一步提升認識問題、分析問題和解決問題的能力。

結(jié)語

綜上所述，在堅持將專業(yè)知識技能培養(yǎng)與職業(yè)道德教育相結(jié)合的基礎(chǔ)上，通過重構(gòu)課程內(nèi)容優(yōu)化教學內(nèi)容供給結(jié)構(gòu)和要素配置、探索“雙主體、雙場地、全過程”的教學改革模式、切實推行課程教學理念與方法的創(chuàng)新、建立“三階段、多維度、綜合性”評價體系等策略的落實，實現(xiàn)了工程地質(zhì)與水文地質(zhì)課程改革的質(zhì)量提升，推動了學生的全面發(fā)展，促使專業(yè)課程教學的升級成為現(xiàn)實。