水文與水資源工程專業(yè)的工程地質(zhì)學(xué)原理課程教學(xué)改革探索

郭亮亮　陳攀　陳軍鋒　張健　張志祥

［摘 要］為促進(jìn)水文與水資源工程專業(yè)工程地質(zhì)模塊的特色發(fā)展，使其不斷培養(yǎng)出符合現(xiàn)代化發(fā)展需求的工程地質(zhì)人才，文章對(duì)本專業(yè)工程地質(zhì)學(xué)原理課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了剖析，針對(duì)性地開展了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面的教學(xué)改革探索。最后根據(jù)階段性教學(xué)改革成果給出了下一步改革建議。該研究成果可為工程地質(zhì)學(xué)原理課程持續(xù)改進(jìn)提供參考。

［關(guān)鍵詞］水文與水資源；工程地質(zhì)學(xué)原理；教學(xué)改革；持續(xù)改進(jìn)

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 2095-3437（2023）09-0023-03

工程地質(zhì)學(xué)是研究人類工程活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互作用的學(xué)科。近年來(lái)，重大工程的建設(shè)極大地豐富了工程地質(zhì)學(xué)科的內(nèi)容，促進(jìn)了工程地質(zhì)學(xué)科的發(fā)展[1]。作為工程地質(zhì)學(xué)科的核心課程，工程地質(zhì)學(xué)原理是面向水利工程、土木工程及地質(zhì)工程等應(yīng)用型工科高年級(jí)本科生開設(shè)的專業(yè)課，具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值[2]。工程地質(zhì)學(xué)原理以地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)及巖體力學(xué)等為基礎(chǔ)，課程特點(diǎn)是綜合性強(qiáng)、研究面多且復(fù)雜，需要學(xué)生前期就具備很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)功底[3]。然而，由于不同學(xué)校的專業(yè)培養(yǎng)各有特色，不同學(xué)生前期和后期所修課程的深度和廣度也存在差異，雖然同為工程地質(zhì)學(xué)原理課程，但不宜采用統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容。此外，在教學(xué)方法上各高校存在共性問(wèn)題，包括授課模式傳統(tǒng)、考核方式單一、學(xué)生參與度低及實(shí)踐教學(xué)缺乏等。因此，各高校相關(guān)專業(yè)教師應(yīng)根據(jù)專業(yè)特色進(jìn)行系統(tǒng)性教學(xué)設(shè)計(jì)及改革，同時(shí)廣泛吸收同行教學(xué)改革成果來(lái)提高教學(xué)效果。

近年來(lái)，隨著教育改革的不斷深入，衍生出諸多線上、線下教學(xué)模式，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)起到了相當(dāng)大的補(bǔ)充作用[4]。本文針對(duì)太原理工大學(xué)水文與水資源工程專業(yè)（以下簡(jiǎn)稱本專業(yè)）開設(shè)工程地質(zhì)學(xué)原理課程的現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，開展了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式方面的教學(xué)改革探索。

一、工程地質(zhì)學(xué)原理課程教學(xué)現(xiàn)狀剖析

（一）本校工程地質(zhì)方向課程特點(diǎn)

本專業(yè)目前培養(yǎng)計(jì)劃大致可分為水文與水資源、水生態(tài)與水環(huán)境、水文地質(zhì)與地質(zhì)災(zāi)害三大模塊[5]。由于專業(yè)歷史具有鮮明的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)特色，加之多年來(lái)工程地質(zhì)方向就業(yè)形勢(shì)較好，因此，本專業(yè)保留了非常完整的工程地質(zhì)方向主干課程。

本專業(yè)的優(yōu)勢(shì)是工程地質(zhì)學(xué)原理課程開課前期，學(xué)生已經(jīng)修完地質(zhì)類和工程力學(xué)類課程（見表1）。其中地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)還包含室內(nèi)巖礦鑒定試驗(yàn)及野外地質(zhì)綜合實(shí)習(xí)。土力學(xué)及巖體力學(xué)均配有相關(guān)土工及巖石力學(xué)試驗(yàn)。后續(xù)課程以地質(zhì)災(zāi)害防治應(yīng)用為主，比如環(huán)境地質(zhì)學(xué)與地質(zhì)災(zāi)害防治、地質(zhì)災(zāi)害防治課程設(shè)計(jì)及水文與水資源工程綜合教學(xué)實(shí)習(xí)（見表1）。因此，本專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)工程地質(zhì)學(xué)原理課程之前已經(jīng)具備扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，可以節(jié)省基礎(chǔ)知識(shí)環(huán)節(jié)課時(shí)，后續(xù)工程應(yīng)用部分也可在課程中予以精簡(jiǎn)，使學(xué)生聚焦在不同工程地質(zhì)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、條件及機(jī)制分析等內(nèi)容的學(xué)習(xí)上。

（二）教學(xué)中存在的問(wèn)題

1. 學(xué)生職業(yè)規(guī)劃不清晰，積極性不高

學(xué)生只有明確了角色定位、學(xué)習(xí)目標(biāo)甚至是職業(yè)規(guī)劃，其學(xué)習(xí)活動(dòng)才能持續(xù)處在有動(dòng)力、有方向的狀態(tài)當(dāng)中。由于該專業(yè)核心模塊為地表水與地下水，工程地質(zhì)學(xué)原理課程作為專業(yè)選修課，部分學(xué)生重視程度不足。另外，教學(xué)內(nèi)容中缺乏對(duì)課程社會(huì)價(jià)值、市場(chǎng)狀態(tài)、崗位需求等方面的講解，造成部分學(xué)生對(duì)工程地質(zhì)學(xué)的中、短、長(zhǎng)期學(xué)習(xí)目標(biāo)以及職業(yè)規(guī)劃不夠清晰，因而積極性也不高。

2. 教材重復(fù)知識(shí)較多、針對(duì)性工程案例較少

本專業(yè)前后期課程已經(jīng)對(duì)地質(zhì)基礎(chǔ)、土及巖體的物理力學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，而大部分工程地質(zhì)學(xué)原理教材在這方面都有所重復(fù)。畢業(yè)生反饋評(píng)價(jià)是教學(xué)內(nèi)容改革的重要依據(jù)。根據(jù)過(guò)去幾年參加工作的畢業(yè)生的反饋得知，大部分學(xué)生從事工程地質(zhì)勘察和地質(zhì)災(zāi)害防治工作時(shí)，面對(duì)的復(fù)雜工程地質(zhì)問(wèn)題主要集中在邊坡穩(wěn)定性及地下洞室穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方面，建議增加這兩方面依托實(shí)際工程的詳細(xì)案例，提高案例的精準(zhǔn)性。

3. 課堂教學(xué)模式單一，以教師講授為主

本課程目前32學(xué)時(shí)全部為理論授課，無(wú)實(shí)驗(yàn)課時(shí)。由于課程知識(shí)點(diǎn)較多學(xué)時(shí)緊張，主要以教師課堂授課為主。采取的教學(xué)模式為教師口頭講述并加上一些工程圖片的輔助，學(xué)生被動(dòng)消化已經(jīng)被整理好的教學(xué)信息，主動(dòng)參與較少。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式使學(xué)生很少主動(dòng)思考和提問(wèn)，不利于學(xué)生思考能力的培養(yǎng)。

4. 教學(xué)考核方式單一，以期末考核為主

當(dāng)前課程教學(xué)的考核方式包括平時(shí)考核和期末考核。平時(shí)考核以出勤率及布置作業(yè)的完成情況來(lái)評(píng)定。期末考核內(nèi)容采用閉卷筆試方式來(lái)考查學(xué)生是否掌握教學(xué)知識(shí)。試卷的命題類型以概念、填空、簡(jiǎn)答及分析論述為主，重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況。此種方式雖然也能考查學(xué)生掌握重點(diǎn)知識(shí)程度，但難以真正檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用水平。同時(shí)，該考核方式使教師無(wú)法對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)效果做到有效的監(jiān)督和客觀的評(píng)價(jià)。

二、課程教學(xué)改革實(shí)踐探索

針對(duì)上述問(wèn)題，課題組基于“以學(xué)生為主”理念，開展了工程地質(zhì)學(xué)原理課程教學(xué)改革初步探索。

（一）增加職業(yè)規(guī)劃講解、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

為使學(xué)生對(duì)未來(lái)從事的工程地質(zhì)行業(yè)工作狀況有所了解，教師在課程緒論章節(jié)結(jié)束后專門用一個(gè)學(xué)時(shí)為學(xué)生講解職業(yè)規(guī)劃道路及社會(huì)就業(yè)環(huán)境等情況，使學(xué)生對(duì)工程建設(shè)及工程咨詢服務(wù)等行業(yè)以及地質(zhì)工程師、工程項(xiàng)目經(jīng)理等崗位的實(shí)際工作狀態(tài)形成初步認(rèn)知，以明確工程地質(zhì)學(xué)的社會(huì)需求性與學(xué)習(xí)必要性。實(shí)踐證明，學(xué)生在這方面確實(shí)存在困惑，而且對(duì)規(guī)劃道路非常感興趣。經(jīng)過(guò)講解，學(xué)生對(duì)未來(lái)職業(yè)成長(zhǎng)目標(biāo)有了較為清楚的認(rèn)知，促使其開展有方向、有計(jì)劃的學(xué)習(xí)活動(dòng)。后續(xù)教學(xué)中確實(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生積極性普遍有所提高。此外，由于近幾年線上工程地質(zhì)學(xué)術(shù)會(huì)議非常豐富，課堂中教師也經(jīng)常分享會(huì)議鏈接及內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生了解當(dāng)前工程地質(zhì)的最新動(dòng)態(tài)。

（二）修訂教學(xué)內(nèi)容、建設(shè)工程案例庫(kù)

在對(duì)國(guó)內(nèi)眾多教材進(jìn)行對(duì)比后，課題組發(fā)現(xiàn)地質(zhì)出版社出版的《工程地質(zhì)學(xué)原理》教材側(cè)重分析工程地質(zhì)問(wèn)題的產(chǎn)生條件、形成過(guò)程及成因機(jī)制，核心部分與本專業(yè)前后課程重復(fù)較少。此外，該教材包含各種主要工程地質(zhì)穩(wěn)定性問(wèn)題，如區(qū)域穩(wěn)定問(wèn)題及巖體穩(wěn)定問(wèn)題，還包括與地下水滲流有關(guān)的工程地質(zhì)問(wèn)題，如巖溶滲漏及滲透變形等。該教材整體上可滿足本專業(yè)的培養(yǎng)要求。

根據(jù)畢業(yè)生反饋意見，筆者咨詢了相關(guān)勘察設(shè)計(jì)單位并搜集了詳細(xì)的工程案例用于教學(xué)，比如山西某黃土滑坡穩(wěn)定性分析及工程治理案例，整理了從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、資料搜集、初步調(diào)查、工程勘察到設(shè)計(jì)治理的全過(guò)程的圖文視頻資料，將以往地層結(jié)構(gòu)、野外調(diào)查工作程序及邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算知識(shí)點(diǎn)融入整個(gè)案例的相應(yīng)部分。該方法拉近了課堂與實(shí)踐的距離，學(xué)生的上課表現(xiàn)及課后反饋均反映出這種案例教學(xué)的有效性。由于課時(shí)有限，為了更充分地發(fā)揮案例教學(xué)的作用，課題組正在對(duì)目前的教學(xué)內(nèi)容及順序進(jìn)行系統(tǒng)性修訂，將一些概念性知識(shí)點(diǎn)課時(shí)進(jìn)行壓縮，在案例中進(jìn)行展示講解，同時(shí)不斷豐富工程地質(zhì)案例庫(kù)。

（三）改革教學(xué)模式，提高學(xué)生參與度

為了貫徹以學(xué)生為主體的工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，課題組參照翻轉(zhuǎn)課堂及對(duì)分課堂等模式進(jìn)行了課堂教學(xué)模式改革。教師對(duì)課程所有教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，先介紹教學(xué)目標(biāo)及重難點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法與規(guī)則、整個(gè)課程的考核比例組成、小組的組成等相關(guān)事項(xiàng)。實(shí)施之初就讓學(xué)生清楚規(guī)則、理解規(guī)則。教師不會(huì)像以前事無(wú)巨細(xì)地進(jìn)行全面講授，而是主要對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行精講，剩余部分由學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)化完成，并且以隨堂討論的形式在小組中發(fā)表各自的學(xué)習(xí)成果。如在“巖溶滲漏的工程地質(zhì)分析”中，留給學(xué)生研討的主題為“廣西龍州金龍水庫(kù)巖溶滲漏分析與治理”，將區(qū)內(nèi)巖體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造斷裂與巖溶發(fā)育的形態(tài)特征等資料發(fā)送給學(xué)生，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)大膽對(duì)該主題進(jìn)行分析，在課堂上以小組的形式進(jìn)行匯報(bào)。這樣不僅能深化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，還能鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。

（四）增加野外觀察點(diǎn)，拓展實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)實(shí)習(xí)在學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中起到承上啟下的作用。本專業(yè)安排在大三上學(xué)期的綜合教學(xué)實(shí)習(xí)體系原本只有地質(zhì)及水文地質(zhì)實(shí)習(xí)，后經(jīng)實(shí)習(xí)組教師共同研討，在交城縣水峪貫教學(xué)實(shí)習(xí)基地原有的4條實(shí)習(xí)路線的基礎(chǔ)上，增加了西家?guī)X滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，讓學(xué)生觀察當(dāng)?shù)刈畲蟮淖匀换碌娜玻治銎浠乱丶盎绿卣?，判斷滑坡形成的原因以及可能?duì)人類造成的危害，探討對(duì)滑坡應(yīng)采取的治理措施和對(duì)策。同時(shí)，在實(shí)習(xí)過(guò)程中也發(fā)掘了若干工程地質(zhì)點(diǎn)并添加到實(shí)習(xí)內(nèi)容中，比如西冶川和榆林溝入口處X型剪切節(jié)理、陳臺(tái)村黃土節(jié)理裂隙對(duì)崩塌和滑坡的影響、寺溝大型滑坡觀察、王文溝鐵礦場(chǎng)附近泥石流隱患點(diǎn)、榆林溝采石場(chǎng)露天剖面巖體卸荷崩塌等。

（五）多樣化考核方式，側(cè)重學(xué)生知識(shí)運(yùn)用考查

考慮到學(xué)生對(duì)考核方式改革的接受程度，課題組采用了循序漸進(jìn)的改革方式。2019年課題組開始嘗試將平時(shí)參與程度、討論及作業(yè)考核部分設(shè)置相應(yīng)分值（20分）。取消傳統(tǒng)布置作業(yè)模式，以開放類課題模式讓學(xué)生分小組進(jìn)行討論和匯報(bào)，如前所述“廣西龍州金龍水庫(kù)巖溶滲漏分析與治理”。更加注重過(guò)程性評(píng)價(jià)及階段性考核，把學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)及作業(yè)完成情況納入考核范圍。既要引發(fā)學(xué)生的興趣，又要通過(guò)團(tuán)隊(duì)模式考核增加其壓力。期末考試增加了主觀題比例，減少了簡(jiǎn)答題的分值，主要考查學(xué)生對(duì)各種工程地質(zhì)問(wèn)題的分析邏輯，包括機(jī)制及演化，弱化記憶性部分。經(jīng)過(guò)幾年改革，筆者發(fā)現(xiàn)，一開始部分學(xué)生覺得不適應(yīng)，有的學(xué)生覺得浪費(fèi)時(shí)間，有的學(xué)生覺得團(tuán)隊(duì)交流效率低，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期堅(jiān)持，大部分學(xué)生的參與程度及主動(dòng)性都得到了提高。小組成員為了獲得好成績(jī)都會(huì)努力做好自己所負(fù)責(zé)的內(nèi)容，此過(guò)程能夠引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)，也增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

（六）下一步教學(xué)改革思考

教學(xué)改革是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的過(guò)程，教師應(yīng)結(jié)合社會(huì)需求及工程應(yīng)用的發(fā)展，不斷更新教學(xué)內(nèi)容及革新教學(xué)方法，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性及創(chuàng)新性。經(jīng)過(guò)幾年教學(xué)改革實(shí)踐及思考，下一步應(yīng)從以下幾方面持續(xù)改進(jìn)：其一，減量提質(zhì)。進(jìn)一步縮減概念性知識(shí)授課學(xué)時(shí)，增加前沿性案例及先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容，包括智能化、信息化及超級(jí)工程等。開闊學(xué)生眼界，使其在未來(lái)工作中有意識(shí)地將前沿技術(shù)引入工程，使我國(guó)工程地質(zhì)事業(yè)向智慧化方向發(fā)展。其二，編制工程地質(zhì)現(xiàn)象機(jī)理數(shù)值模型庫(kù)。野外實(shí)踐機(jī)會(huì)很少，教師可采用軟件編制部分程序讓學(xué)生進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，比如采用geoslope軟件建立滑坡數(shù)值模型，讓學(xué)生自己調(diào)節(jié)坡角、結(jié)構(gòu)面傾角、結(jié)構(gòu)面組合和降雨參數(shù)，觀察不同參數(shù)對(duì)滑坡的影響，撰寫分析報(bào)告。其三，進(jìn)行系統(tǒng)性教學(xué)改革。教師應(yīng)對(duì)課程進(jìn)行系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，使教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)過(guò)程組織管理、教學(xué)考核內(nèi)容及方式相互匹配?？己藘?nèi)容要能充分體現(xiàn)前期教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)及相應(yīng)能力，同時(shí)使學(xué)生明晰考核方式。通過(guò)學(xué)生各階段反饋和考核結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可以知道改革效果如何，后期也可有針對(duì)性地進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

三、結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)水文與水資源工程專業(yè)工程地質(zhì)學(xué)原理課程的特點(diǎn)和現(xiàn)狀，按照以學(xué)生為主體的工程教育專業(yè)認(rèn)證理念，開展了課程教學(xué)改革探索。通過(guò)增加職業(yè)規(guī)劃講解、修訂教學(xué)內(nèi)容、建設(shè)工程案例庫(kù)、改革教學(xué)模式、拓展實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及開展多樣化考核方式等措施，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。最后根據(jù)階段性教學(xué)改革結(jié)果，提出下一步持續(xù)改進(jìn)應(yīng)側(cè)重減量提質(zhì)、編制工程地質(zhì)現(xiàn)象機(jī)理數(shù)值模型庫(kù)及進(jìn)行系統(tǒng)性教學(xué)改革。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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［責(zé)任編輯：劉鳳華］