土木工程專(zhuān)業(yè)工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革與探索

蔣裕豐，牛龍龍 （南京工程學(xué)院，江蘇 南京 211167）

1 工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

非地質(zhì)專(zhuān)業(yè)的工程地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要包括造巖礦物和三大類(lèi)巖石的鑒別與認(rèn)識(shí)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括礦物和巖石樣本的觀察和講解，有條件的學(xué)校會(huì)安排野外地質(zhì)實(shí)習(xí)。其中室內(nèi)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，通常安排學(xué)生自由觀察礦物及巖石樣本，學(xué)生缺少思考過(guò)程，對(duì)礦物及巖石的特征及區(qū)分點(diǎn)掌握不夠深刻。另外實(shí)驗(yàn)過(guò)程僅為觀察，過(guò)程相對(duì)枯燥單調(diào)、趣味性不強(qiáng)，學(xué)生容易失去學(xué)習(xí)興趣，存在實(shí)驗(yàn)課不認(rèn)真、學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性不強(qiáng)等現(xiàn)象。野外地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)，除了經(jīng)費(fèi)上開(kāi)銷(xiāo)較大，安全問(wèn)題也非常重要。同時(shí)，野外教學(xué)條件較差，雖然可結(jié)合實(shí)物進(jìn)行地質(zhì)講解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，但同樣存在學(xué)生光顧著游覽，而未能認(rèn)真進(jìn)行地質(zhì)學(xué)習(xí)的現(xiàn)象。

近年來(lái)，教育部明確提出，“應(yīng)提升大學(xué)生的學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和專(zhuān)業(yè)興趣。同時(shí)要明確專(zhuān)業(yè)課程的育人要素和責(zé)任，推動(dòng)制定‘課程思政’教學(xué)設(shè)計(jì)，真正做到教書(shū)育人，逐漸樹(shù)立起價(jià)值塑造、能力提升、知識(shí)傳授三位一體的教學(xué)目標(biāo)?！睂?duì)于工程地質(zhì)學(xué)專(zhuān)業(yè)課而言，如何在其實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中合理設(shè)計(jì)與安排教學(xué)環(huán)節(jié)，以及如何在傳授知識(shí)的同時(shí)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生弘揚(yáng)中國(guó)匠人精神與文化、扎根土木工程、立志為祖國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量，顯得尤為重要。由于之前疫情的影響，導(dǎo)致部分時(shí)段高校停課，野外地質(zhì)實(shí)習(xí)等需要外出的課程基本處于停滯狀態(tài)。因此，有必要對(duì)工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在保證教學(xué)質(zhì)量與安全、不增加教學(xué)成本的同時(shí)，改善教學(xué)質(zhì)量。目前已有部分高校對(duì)此進(jìn)行了探索，比如線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展、實(shí)驗(yàn)3D模型平臺(tái)的建立等，但目前仍存在投入較大、教學(xué)成本過(guò)高、平臺(tái)建立周期較長(zhǎng)等問(wèn)題。因此，此次疫情也給我們重新思考和探索工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改革提供了契機(jī)，怎樣充分利用現(xiàn)有教學(xué)條件來(lái)合理設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)、多角度提升教學(xué)質(zhì)量、兼顧課程思政。

2 工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式的探索

在疫情背景下，野外實(shí)踐課程已經(jīng)基本取消。因此，在考慮小班化教學(xué)的前提下，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多媒體環(huán)節(jié)、動(dòng)手實(shí)操環(huán)節(jié)及課程思政環(huán)節(jié)相結(jié)合，多維度開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，全方位提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)該實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路同樣可以用于常態(tài)化教育下部分高校因經(jīng)費(fèi)不足而無(wú)法開(kāi)展野外實(shí)踐課程時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確保工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)多媒體環(huán)節(jié)探索

多媒體教學(xué)一直是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要手段，受疫情影響，許多原有的實(shí)驗(yàn)操作、樣本觀察、理論分析、野外觀察都可以提前通過(guò)多媒體向同學(xué)展示，為同學(xué)加深理論知識(shí)印象、提供最為直觀的展示。

2.1.1 PPT多角度展示

通過(guò)礦物學(xué)與巖石學(xué)的理論梳理，重點(diǎn)突出礦物的各項(xiàng)特征，包括其外形特征、光學(xué)特征、物理力學(xué)特征等，并重點(diǎn)突出三大類(lèi)巖石分類(lèi)及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征等。利用圖片、GIF、小視頻等多媒體信息，結(jié)合不同特征講解，加深學(xué)生理論學(xué)習(xí)印象，初步了解各種礦物、巖石的外觀特征等。例如巖鹽礦物的立方體結(jié)構(gòu)及其原子空間結(jié)構(gòu)，沉積巖的動(dòng)態(tài)形成過(guò)程及外部構(gòu)造等。

2.1.2 優(yōu)秀紀(jì)錄片教學(xué)

目前專(zhuān)門(mén)講述礦物及巖石的優(yōu)秀紀(jì)錄片較少，通過(guò)篩選，最終選擇了英國(guó)BBC 出品的紀(jì)錄片《巖石學(xué)者》，該紀(jì)錄片第一集通過(guò)講述地質(zhì)學(xué)之父赫頓巖石理論的形成，為大家展示了一個(gè)200 多年前科學(xué)家對(duì)巖石形成等地質(zhì)科學(xué)問(wèn)題的研究與探索，直觀的了解沉積巖、巖漿巖形成理論的發(fā)展及其證明過(guò)程。優(yōu)秀紀(jì)錄片教學(xué)可以為學(xué)生打開(kāi)新的學(xué)習(xí)大門(mén)，通過(guò)展示更為宏大廣闊的世界地質(zhì)學(xué)研究進(jìn)程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)工程地質(zhì)學(xué)的興趣和熱情。

二是“糧食銀行”利息的負(fù)擔(dān)。合作社給農(nóng)民發(fā)糧食儲(chǔ)藏利息，增加了收購(gòu)成本，但也避免了合作社從銀行貸款收購(gòu)糧食的利息負(fù)擔(dān)。普通稻谷兩者大體可以持平，優(yōu)質(zhì)稻谷支出要更多一些，而多出的差額，可以通過(guò)優(yōu)質(zhì)稻米的高價(jià)格得到彌補(bǔ)。

2.1.3 野外地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)錄教學(xué)

疫情影響下，學(xué)生外出開(kāi)展野外地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的課程內(nèi)容基本取消，但實(shí)地考察和實(shí)物觀察在工程地質(zhì)學(xué)上仍是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。因此，采取較為折中的辦法，即開(kāi)展野外地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)錄教學(xué)，也就是教師前往相關(guān)地質(zhì)特征明顯的野外，通過(guò)視頻、照片的方式，記錄野外巖石等地質(zhì)情況，結(jié)合講解，向?qū)W生展示，間接達(dá)到實(shí)地考察與實(shí)物觀察的效果。形式上可以采用學(xué)生較為樂(lè)于接受的網(wǎng)絡(luò)直播、視頻會(huì)議、課堂互動(dòng)等手段。學(xué)習(xí)手段較為新穎，能更好的激發(fā)學(xué)生野外地質(zhì)線上學(xué)習(xí)的興趣。

例如學(xué)校臨近的方山，作為南京地區(qū)著名的死火山之一，擁有豐富的巖漿巖樣本供觀摩學(xué)習(xí)，例如氣孔狀玄武巖?？梢酝ㄟ^(guò)教師單人前往拍攝講解，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直播等多種形式為同學(xué)們開(kāi)展在線野外地質(zhì)實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，該教學(xué)方法激發(fā)了同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，網(wǎng)絡(luò)直播參與度較高、學(xué)習(xí)效果良好。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)動(dòng)手實(shí)操環(huán)節(jié)探索

設(shè)計(jì)有趣的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手實(shí)操環(huán)節(jié)，可以激發(fā)學(xué)生的動(dòng)手興趣，通過(guò)實(shí)際操作，更為全面、扎實(shí)的掌握礦物及巖石的相關(guān)特征知識(shí)。

2.2.1 常見(jiàn)礦物及巖石鑒別比賽

設(shè)計(jì)常見(jiàn)的10 種礦物及10 種巖石的鑒別比賽，將參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生分為2組，分別領(lǐng)取常見(jiàn)的5 種礦物及5 種巖石。

每組限時(shí)20 min 進(jìn)行礦物及巖石鑒別，20 min 結(jié)束后，兩組交換樣品繼續(xù)鑒定；40min 結(jié)束后，對(duì)兩組礦物及巖石鑒定結(jié)果進(jìn)行評(píng)比，鑒定準(zhǔn)確數(shù)多的一組獲勝；隨后對(duì)10 種礦物及10 種巖石進(jìn)行詳細(xì)講解，結(jié)合其鑒別特征，加深相關(guān)理論學(xué)習(xí)，掌握常見(jiàn)礦物巖石的鑒別方法。

2.2.2 不常見(jiàn)礦物及巖石觀察與描述

分兩組觀察和描述不常見(jiàn)礦物及巖石，各選取5 種礦物及5 種巖石，告知礦物及巖石名稱(chēng)，觀察其特征并記錄在實(shí)驗(yàn)表格中。

每組限時(shí)20 min 進(jìn)行礦物及巖石觀察和描述，20 min 結(jié)束后，兩組交換樣品繼續(xù)觀察；最后對(duì)所有礦物和巖石進(jìn)行講解。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程思政環(huán)節(jié)探索

工程地質(zhì)研究的內(nèi)容與人類(lèi)居住的地球息息相關(guān)。作為教師，在教授相關(guān)地學(xué)知識(shí)的同時(shí)，還要發(fā)揮其他育人的作用，將課程思政引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)專(zhuān)業(yè)、民族自豪、報(bào)效祖國(guó)的信念，增強(qiáng)學(xué)生的文化自信和價(jià)值認(rèn)同，展現(xiàn)我國(guó)作為一個(gè)建筑大國(guó)的雄厚實(shí)力，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情和專(zhuān)業(yè)自豪感。

2.3.1 愛(ài)國(guó)情懷，文化融入

我國(guó)地大物博，錦繡河山。工程地質(zhì)學(xué)的特點(diǎn)決定了該課程與祖國(guó)大自然密切相關(guān)。我國(guó)典型的地質(zhì)與地貌現(xiàn)象分布廣泛，利用巖石風(fēng)化特性的石窟雕像也比比皆是，將考察收集到的素材通過(guò)小視頻和課件運(yùn)用于課堂教學(xué)中，效果非常直觀、有效，可以激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷以及對(duì)中華民族文化的認(rèn)同感。例如嵩山書(shū)冊(cè)崖是石英巖地貌的標(biāo)志性景觀之一，十八億年前，嵩山發(fā)生了一次強(qiáng)烈的造山運(yùn)動(dòng)——中岳運(yùn)動(dòng)，石英砂巖經(jīng)變質(zhì)作用成為石英巖，原本近水平狀的巖層經(jīng)褶皺在此處變?yōu)橹绷?，貌似一本即將打開(kāi)的地質(zhì)史書(shū)，故取名書(shū)冊(cè)崖。又或是洛陽(yáng)龍門(mén)石窟，其雕塑形狀各異、栩栩如生，其石質(zhì)為玄武系石灰?guī)r和白云巖，石料非常細(xì)膩，特別適宜雕刻精細(xì)的花紋，且不易風(fēng)化。

2.3.2 名人事跡

在授課中，還可通過(guò)名人的故事（如地理學(xué)家徐霞客的有關(guān)事跡），讓同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)徐霞客精神的同時(shí)獲取知識(shí)，印象深刻。

徐霞客是世界上考察喀斯特地貌的杰出先驅(qū)，比從事同類(lèi)科考研究的歐洲地理學(xué)家還要早。徐霞客曾多次考察距西湖不遠(yuǎn)處飛來(lái)峰“石芽”的生長(zhǎng)狀況，他準(zhǔn)確地描述了石灰?guī)r溶洞發(fā)育及其形態(tài)特征，以及巖石的風(fēng)化狀況。徐霞客這種實(shí)事求是、不畏艱險(xiǎn)、科學(xué)探索、一絲不茍的精神，給后人留下了寶貴的精神財(cái)富和科學(xué)考察的第一手資料。

3 結(jié)語(yǔ)

土木工程專(zhuān)業(yè)地質(zhì)類(lèi)課程較少，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于鞏固工程地質(zhì)學(xué)的理論知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生更深入更直觀了解和認(rèn)識(shí)礦物及巖石的特征。本文就疫情背景下，土木工程專(zhuān)業(yè)工程地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和思考，綜合考慮疫情期間不便開(kāi)展野外實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀，針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目的，從教學(xué)模式的探索、教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、課程思政等方面提出了一些改進(jìn)方法和手段。在不增加大量教學(xué)資金的前提下，保證教學(xué)質(zhì)量、提高教學(xué)水平，以期給相近專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)工程地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)課提供新的思路，為社會(huì)培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。