工程地質與水文地質課程教學改革研究

朱崇輝,劉俊民,嚴寶文

(西北農林科技大學 水利與建筑工程學院,陜西 楊凌 712100)

工程地質與水文地質課程教學改革研究

朱崇輝,劉俊民,嚴寶文

(西北農林科技大學 水利與建筑工程學院,陜西 楊凌 712100)

地質類課程是農林高校中許多與建筑或環境相關專業的必修課,針對地質課程在農林高校中逐漸被淡化和萎縮的尷尬現狀,提出改革措施以促進該門課程教學效果的提升。首先對農林高校中地質課程授課現狀進行了分析,再從課程性質定位、非地質專業地質教學的必要內容以及教學中存在的困惑進行了詳細論述,參照國外某些課教改措施,以工程地質與水文地質為例提出了農林高校地質課程教學改革的思路和舉措。目前要在處于課時量少、教學任務重的農林高校中提高地質課程的教學質量,必須同時引起主管部門人員、教師和學生的重視;學校應加大資金投入,確保課堂講學、實驗室教學和野外實習三個教學環節的協調、正常運行,最終使學生的綜合素質和創新能力得到提高。

農林高校;地質;現狀;教學改革

1 農林高校中地質課程授課現狀分析

我國是一個地貌多樣,地質環境復雜,地質災害頻發的國家[1],每年都會有大量的地質災害發生,給國家和人民的生命財產帶來巨大損失,比如,1998年洪災損失達2 000多億元[2],2008年汶川特大地震死亡人數近10萬,間接經濟損失高達10 301.19億元[3]。要提高抗擊各類地質災害的能力,改善人民居住環境,地質知識不可缺少,地質知識主要通過大學地質課程進行傳授。在農林高校中許多與建筑或環境相關的專業都是必修課程,但地質課程近年在我國農林高校中有逐漸被淡化和萎縮的趨勢,主要表現在一是課時減少,二是野外實踐教學環節減少或取消。究其原因,主要與學校資金的投入有關。地質課程屬于實踐性較強的學科,在學習過程中由于存在野外實踐教學環節,投資較大,地質課程教學處于一種尷尬的境地。

2 課程性質定位

在我國許多農林高校中都開設有與建筑或環境類相關的專業,比如:水利工程、土木工程、農業水利工程、水土保持等專業。作為非地質專業,根據不同院校對本校不同專業學生的就業方向有選擇性的開設了相應的地質類課程。水利工程類各專業大多都開設“工程地質與水文地質”課程,土木工程專業多開設是“工程地質”課程,農業水利工程、水土保持專業大多開設“水文地質”課程。不論開設那門地質類課程,地質類課程在農林高校非地質專業中屬于專業基礎課。地質類知識、名詞概念和有關參數在這些專業的專業課中具有重要價值和作用,所以,地質類課程在此類專業中具有不可或缺的地位。在學科地位上處于一種承接基礎課和專業課的地位。

3 非地質專業地質學教學的必要內容

地質學是一門復雜的系統科學,根據我國目前的地質學分類,地質學科可分出幾十門課程,地質學自形成以來,已發展成為主要包含以探討基本事實和原理的基礎學科和與生產或其它學科結合而形成的應用學科,具體分支如下:

(1)基礎學科中以物質成分為研究對象:礦物學、巖石學、礦床地質學、地球化學等。

(2)以地質作用及留下的形跡為主要研究對象:構造地質學、地貌學、地質力學等。

(3)以地質歷史為主要研究對象:古生物學、地層學、歷史地質學、古地理學等。

(4)將地球及其它星球作為一個天體來研究:行星地質學、天文地質學等。

(5)與生產或其它學科結合而形成的應用學科分支有:水文地質學、工程地質學、環境地質學等。

(6)自成體系和理論,對地質學的發展有重要作用的技術學科有:地球物理勘探、探礦工程、實驗室技術、航空測量技術、遙感技術等學科。

在如此眾多的地質學科中,對于建筑或環境類相關專業比較合適的課程是“工程地質與水文地質”。

工程地質學主要以調查研究和解決地表附近各類工程建設中的地質問題為任務,以評價地基的地質條件,預測工程建設對環境的影響,選擇最佳場所、線路,為工程設計提供可靠的地質依據和參數為目的。水文地質學主要以研究地表附近地下水的形成、富存、埋藏、分布和運動規律,以合理開發地下水、防治地下水的危害,保護環境為目的。

由于地質科學的系統性特征,要學好工程地質與水文地質,地質學基礎學習是必不可少的。比如,礦物學基礎,巖石學基礎,地質構造等是必學內容,否則,后續課程將無法進行。就工程地質與水文地質而言,一般包括的課程內容如圖1所示。

圖1 工程地質與水文地質包含的有關課程內容

對于非地質專業學習地質課程,由于無地質學基礎,必須要拿出較多的課時學習地質學基礎知識,因而總課時量要求較大,比如,長春工程學院《礦山基礎地質教程》課程總學時達到250學時[4],而有些院?！豆こ痰刭|與水文地質》課堂教學時數僅為40學時,地質學基礎知識內容較多,概念繁雜,在相當有限的課時內要學好地質學難度極大。

4 地質學教學中存在的主要困惑

由于上述原因,一些高校地質課程老師,在教學中就遇了不少麻煩和困惑。比如,教學大綱的編寫,教學大綱的編寫本應根據學科的系統性和培養目標確定教學內容和課時數,但往往學校根據學生在校的總的教學目標將各課程的課時先確定下來,在課程學時量一定的條件下編寫教學大綱,這就造成教師在教學內容的選擇和各部分學時的分配上顧此失彼,困難重重;又如,一些專業的學生受實習學時數的限制或實習時間的沖突將實習取消或將地質實習放在理論課學習前進行,學生到地質實習現場對老師所講是一臉茫然,不知所云,既浪費了時間又浪費了財力。

作為一名負責任的教師當然要克服各種困難解決存在的問題,比如在課時縮減的情況下,采用多媒體教學手段增加單課時的知識容量,但是經過對比發現,學生對單課時的接受量是存在一定極限的,超過極限的知識量是很難消化吸收的。

5 教學改革思路與舉措

如何更好的解決這些問題,對比國外的一些情況,并根據我校對學生的培養目標做了一些改革實踐,經檢驗效果顯著,以下思路以供借鑒。

5.1 改革思路

以培養基礎建設者為目標,遵循地質學教學一般規律,以節約成本,提高教學效率為前提,學有所用為目的的基本思路進行改革。

5.2 改革舉措

根據目前存在的問題,圍繞改革思路,教學改革舉措從以下三方面進行。

5.2.1 進行不同專業的地質學科體系建設

地質類課程作為高校非地質類眾多專業的學科基礎課,各專業對地質學的內容需求有所側重,授課的內容和重點是有差異的。

首先,在地質課程的設置、教材的選定上應根據專業不同而有所不同。水工專業應以水利工程中的大壩、電站、邊坡等地質條件研究為主;土木專業應以道、橋、洞及工業與民用建筑地質條件為主;水文水資源和農業水利工程應以水文地質學為主。

其次,在授課前要摸清已學課程內容,該課程以增加新知識量為主。對于已開課程中所學知識只做提示性講授,重點強化地質學本身基礎理論、基本應用的學習。對于不同專業在地質課程講授中將涉及到的有關后續課程內容時,作適當延伸,充分體現地質類課程專業基礎課的特征。

5.2.2 授課內容的選擇與構建

在具體授課過程中,不死搬某一教材的全部內容,而是以某一選定的較為適合該專業的教材為主,輔以其它教材的內容,做到多教材的整合,以充實講課、實驗和實習環節的內容,協調好三方關系作為構建授課內容的主導思想,這一思想在國外是普遍采用的大學授課思想,而我國在這方面做得還相對欠缺,主要是怕擔風險,擔責任。

(1)充實與調整課程內容。在不打亂課程結構的基礎上以工程實例為佐證,重新整編課程內容,在課堂講授中,始終堅持以啟發式教學為主,配合地質標本、模型及多媒體演示手段,使學生在對課程產生興趣的基礎上,能始終自覺地集中精神,思維緊隨課程內容的進度,通過學習做到既掌握地質學基礎知識,又了解其實際用途和用法的目的。

(2)在室內實驗中,以激發學生的好奇心,順應學生的認知過程為主線,最后以達到學生掌握與工程建設相關的常見礦物與巖石的鑒定方法為原則,改變以前一進實驗室,教師講授較多而學生鑒定時間相對較少的狀況。先讓學生回顧相關內容,再遵循自己的思路去認識礦物與巖石,尋找鑒定不同礦物與巖石的一般規律和技能,從而發現問題,提出問題,最后再由教師以解決問題的方式,“授之以漁”地完成實驗教學。這一新思路在實驗教學實施后,起到了良好效果,明顯加快了學生認識礦物、巖石標本的速度,增強了學生的再識別能力。改革試點后課程組通過抽樣調查,實行了該方式的2007級土木專業學生在實驗結束6周后對常見10種礦物、巖石手標本的認知率仍達到50%,高于2006級土木專業學生20%的認知率。

(3)野外實習是學生將所學知識與自然現象聯系,將理論知識運用于實踐的重要環節。在理論課未講授的情況下,實踐環節很難開展,經與學校協調,改變了有背于地質教學規律的先實習后理論的教學次序。首先,在課堂講授中將實習點的地質現象融入講授內容,讓學生通過課堂學習對將要到達實習點的情況有所了解;其次,教師充分利用一切外出機會,勘查新的適宜的實習地點,并將其地質現象納入課堂講授和實習前的動員說明中,以求盡可能降低學生的野外認知難度;最后,在實習過程中盡可能引導學生自己動手、動腦認識自然界的地質現象,而不是見到現象老師就去說明解釋,以課堂教學方式完成野外實習任務。

(4)將課堂講授、室內實驗和野外地質實習實行有機的統一。課堂講授、室內實驗和野外地質實習是完成地質學教學內容的三大必要環節,這三個環節執行方式各不相同,但都是以讓學生掌握地質學知識、理解地質現象和初步熟悉地質學野外工作方法和環境為主要目的的。在明確上述聯系主線的基礎上,課程組確立了以課程內容確定實驗和實習的內容,以課程學習中的重點確定實驗、實習內容重點的方針。具體做法是:在講課中,對屬于基礎性的內容要講清楚、講完整;而對有些應用性和延伸性內容則留下一些空白,將其交由實驗和實習來填補和延伸。比如,在講到礦物的肉眼識別特征時,只講解基本的特征名稱和分類,對具體辨識過程、使用的方法和所用工具則留到實驗課去學習;再如,在講到洪積扇時,課堂只介紹單個扇體的形態、物質結構和工程特點,等學生到了野外,會發現多個洪積扇上下疊置和水平方向互相連接的現象,在他們提出疑問的基礎上,教師再介紹上疊式洪積扇和聯合洪積扇群的特點。

5.2.3 授課方式的構建

地質課程的教學環節由三部分組成,首先是課堂理論知識講授,其次是室內實驗,最后是野外地質實習。這三部分內容當中,理論知識的講授相對枯燥,傳統的授課方式學生不太感興趣,為了激發學生對地質理論課的興趣和熱情,更新教學手段是必要的,課題組通過收集資料制作了多媒體課件,課件中采用了大量的動畫、圖片、簡短錄像進行教學,使教學內容變得形象生動,學生學習興趣大大提高,多媒體課件還被學校列為了學校精品課程。為了培養學生實踐能力,野外實踐是必要的,但為了節約教學成本,根據國外的經驗,借鑒了俄羅斯莫斯科大學的一些好的教學方法,將一些能在室內或學校周邊進行的實習放到室內或校園周邊進行,比如,水文地質調查,水文地質填圖,流水地貌中河流地貌的觀察識別等。在野外實習時盡量觀察在室內和學校周邊很難見到的地質現象,比如,大型斷層和褶皺的觀察和識別、滑坡、崩塌、泥石流等現象,以減少在外食宿時間,節約資金,提高教學效率。

5.2.4 教學質量評價模式的構建

教學改革的目的在于提高教學質量,增強教學效果。改革成功與否要以事實為依據,教學質量是否真正提高,教學質量評價模式構建是否合理至關重要。

具體做法為,第一,開設討論課。選取一些實際地質問題讓學生分組討論,然后各討論組選出代表作討論總結,增強學生對課程學習的主動性和參與意識。第二,給學生布置合理數量的課外作業。課題組決定每屆授課至少要布置4～5次課外作業,并要求全批全改,這樣做除加強學生對所學知識的理解和鞏固作用外,還便于準確了解學生的學習狀況和他們的知識掌握程度。第三,在野外實習中,隨機抽查學生在實習中發現帶有普遍性問題,及時給予解答,在一些地質現象明顯的地質點上抽取學生根據自己的理解擔任講解,最后由教師點評和補充。第四,綜合評定學習成績,課程結束后進行考試,試題要充分體現教學中的三大環節,理論、室內實驗和實習內容相結合,作到靈活有度,標準統一,實行同課程組教師交換閱卷,消除教師因對學生了解程度不同而在閱卷時產生偏向心理。最后以全部課程結束后各環節的成績乘相應權數的最后得分作為該學生的本門課程成績為評價標準。

6 結 語

分析了地質課程在農林高校中課時量少、教學任務重的普遍現象,結合在教學中的改革實踐經驗,提出了非地質專業在地質課程教學中要根據不同專業對地質知識的需求,選擇性的構建地質課程的課程體系和教學內容思想。要在目前處于課時量少、教學任務重的農林高校中提高地質課程的教學質量,必須同時引起主管部門人員、教師和學生的重視;學校應加大資金投入,確保課堂講學、實驗室教學和野外實習三個教學環的協調、正常運行,最終使學生的綜合素質和創新能力得到提高,通過相應的改革實踐,認為改革成效顯著,建議推行。

[1]劉俊民.工程地質及水文地質[M].北京:中國農業出版社,2003.

[2]胡一三,朱太順.長江抗洪搶險及對黃河防洪的思考[J].人民黃河,1998,20(12):8-10.

[3]袁一凡.四川汶川特大地震損失評估及其教訓[R].鄭州:中國科協2008防災減災論壇,2008:111-129.

[4]梁宜林.礦山地質基礎教學課程體系改革研究[J].長春工程學院學報(社會科學版),2003,4(1):51-52.

Study on Teaching Reform of Engineering Geology and Hydrogeology

ZHU Chong-hui,LIU Jun-min,YAN Bao-wen
(College of Water Resourcesand Architectural Engineering,Northwest A and F University,Yangling,Shaanxi712100,China)

The geologic courses are compulsory subjects related to the building or the enviroment in the agriculture and forestry colleges and universities,which should be reformed as they are faded gradually.At first,the status quo of teaching for the geologic courses is analyzed;secondly,the discussions are made in detail for the teaching contents and the puzzling problems in teaching;thirdly,the ideas and measures for the teaching reform are put forward.At last,it is indicated that through the reformed measures for teaching,the comprehensive quality and innovation ability of students would be improved.

agriculture and forestry colleges and universities;geology;actual state;teaching reform

G642

A

1672—1144(2010)02—0038—03

2009-12-29

2009-12-30

西北農林科技大學精品課程建設項目(200714)

朱崇輝(1971—),男(漢族),四川資陽人,講師,在讀博士,主要從事地質工程方面的教學與研究工作。