基于應用型人才培養的工程地質課程教學改革與創新探索

楊海 周浩瀾 叢沛桐 張偉鋒

摘 要：工程地質課程是土木工程專業的一門重要的專業基礎課，旨在培養具有在實際工程活動中分析解決工程地質問題能力的應用型人才。然而，工程地質涉及知識面廣、內容多，與實際教學學時少、實踐缺乏之間的矛盾，是目前高校的工程地質課程教學中普遍存在的問題。文章分析了華南農業大學土木工程專業工程地質課程現狀，指出了該課程在教學與實踐方面的不足，并針對這些問題，提出了具體的教學改革思路與改革措施，為該課程的教學改革與創新提供了借鑒與參考。

關鍵詞：工程地質；應用型人才；實踐教學；改革與創新

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）12-0043-03

Abstract： Engineering geology is an important basic specialized course for civil engineering majors， aiming at training applied talents who have the ability to analyze and solve engineering geological problems in practical engineering activities. However， engineering geology involves a wide range of knowledge and contents but insufficient teaching time， which is a common problem in engineering geology teaching in universities. This paper analyzes the present situation of geological engineering courses in civil engineering at South China Agricultural University， and points out the deficiency of the course in the teaching and practice. Furthermore， aiming at solving these problems， the paper puts forward specific ideas of teaching reform and reform measures， and provides a reference for the teaching reform and innovation of the course.

Keywords： Engineering geology；applied talents； practical teaching；reform and innovation

一、研究背景

工程地質學在20世紀30年代初發展成為地質學的一門獨立分支學科，在工程建設中發揮著重要的作用。然而，工程地質涉及多門學科，具有知識面寬廣、內容多、重點不突出等特點（賀虎等，2016），而現代勘查手段的發展又對工程地質行業提出了新要求。當前，如何利用先進的教學技術，結合實踐教學，培養具有扎實工程地質基礎的土木專業人才，是該課程教學改革與創新研究的熱點問題之一（陳永貴等，2008）。

工程地質主要研究與人類工程建設活動相關的一些地質問題，其主要特點是把地質學科與工程學科密切結合，并把工程地質原理與工程實踐緊密聯系在一起，涉及地質學基礎、工程巖土學、水文地質基礎、工程地質問題和工程勘察技術等寬廣的知識面（原俊紅等，2017），是一門應用性和實踐性非常強的專業基礎課，被廣泛應用于工程勘察、設計、施工、監測、環境評價及地質災害防治等領域（王志榮等，2011）。土木工程專業以工程應用為主要服務對象，其本科生畢業后從事水電、公路、鐵路、市政、地質災害治理等各項工程建設，需要扎實的工程地質學基礎，在工程的規劃、勘察、設計、施工過程中也都需要仔細研究工程地質條件，解決工程地質問題，才能很好地完成工程建設任務，其重要性不言而喻。然而，教學學時少，缺乏實踐，是目前高校的工程地質課程中普遍存在的問題。

近年，我國多種地質災害頻發，如工程滑坡、泥石流、地面塌陷等，對人民生命和財產造成了重大損失。而現階段南水北調、西部梯級水電站、高速公路與鐵路、城市軌道交通等基礎工程建設，也對工程地質教學提出了新的要求（張永杰等，2014）。同時，隨著現代科學技術的發展，工程地質勘查手段和測試技術也更加先進和自動化，工程地質教學內容需要不斷適應工程建設發展的需要，進行更新和完善。而隨著現代科技的發展，多種技術及資料，如多媒體、視頻、航片及衛片等，使多樣化教學成為可能。因此，如何構建科學合理的教學體系，培養學生分析問題和解決問題的能力，并使其掌握最新的工程地質勘查手段，是工程地質教學改革與創新中迫切需要解決的問題。

本文通過分析華南農業大學土木工程專業工程地質課程目前存在的問題，提出了該課程在授課內容、授課方式與手段、實踐內容等方面的改進與改革的措施，通過這些改革措施的推進與實施，力求培養具有扎實理論與實踐基礎的新型土木工程人才。

二、現狀分析

首先，課程內容多，理論教學課時嚴重不足。本課程包括普通地質學、水文地質學、工程地質學、災害地質學、地下工程、邊坡工程、地基與基礎工程、巖土勘察等多個學科，內容龐雜，知識點分散（羅容等，2016）。同時，由于土木工程學科課程設計特點，學生在學習該門課程時，一般沒有地質學相關課程的基礎，造成學生對教學內容理解的困難（賀虎等，2016）。學生普遍反映內容多，重點不突出，核心知識不好把握等問題。并且，縱觀國內各大高校土木工程專業的工程地質課程，一般開設32 課時，另有部分高校開設48課時，其中包括理論課時及室內試驗課時（張永杰等，2013）。然而，華南農業大學土木工程專業的工程地質課程，教學計劃只有16個課時，且中間涵蓋十一假期，實際授課時數只有14課時，存在嚴重不足的現象。在這么短的時間內，需要講授地球概論、內動力地質作用及外動力地質作用、礦物和巖石、地質年代及地質圖、地質構造、地下水、巖石的工程地質性質、斜坡穩定性工程地質問題等內容，非常困難。每部分內容只能講到最核心的部分，其余內容一筆帶過，授課內容無法展開，很難讓學生具備堅實的地質基礎知識。

其次，教學方法手段單一，缺少高質量的教學資源。隨著科學技術的發展，巖土工程新理論、新技術不斷涌現，讓學生了解學科前沿動態，擴大視野，也是本課程的任務之一（師偉等，2011）。多媒體技術已經成為教學不可缺少的一種手段，在一定程度上豐富了工程地質課程教學內容（原俊紅等，2017）。對于我們學院土木工程專業的工程地質課程，我們新設計的課件，在原有內容的基礎上，加入了大量的圖片，力求生動形象，將授課內容更加直觀地介紹給學生。這在一定程度上提高了學生聽課的積極性。然而，一方面，受課時限制，課程主體內容尚無法講授完，因而沒有時間展開講授與理論知識相關的一些工程實例。另一方面，雖然多媒體教學手段被大量使用，但是與專業知識緊密結合的高質量的教學視頻資源，比如地球概貌、火山作用、溶洞奇觀、地震、滑坡、泥石流等比較缺乏，多媒體教學效果仍然不是十分理想。此外，學院已經購買了多種礦物、巖石標本及構造模型等，以及一些相關地質儀器，但是目前還未能應用到土木工程專業該課程的教學活動中。并且，還缺少一些硬件設備支持，比如用來觀察礦物結構的高分顯微鏡等。

第三，實踐教學課時不足，場地偏少，經費不足。實習是工程地質實踐教學的主要手段。通過野外實習，應該使學生初步具備一定的地質思維能力，并以培養學生獨立觀察能力、對比分析和綜合判斷能力為目標（王濤等，2014）。我們的實習場地主要包括廣州市火爐山森林公園和廣東省博物館地質館。火爐山森林公園是花崗巖地貌為主的丘陵地貌，可見花崗巖、花崗斑巖等巖石，地質作用包括花崗巖球形風化、節理等。護坡措施包括擋土墻、格構、植草等，坡面可見排水溝、邊溝等。參觀廣東省地質博物館，可以認識一些常見的巖石、礦物，了解廣東省的自然地理、地貌、地層、礦物、水文地質等概況。這些實習增強了同學們對課程講授的內容的直觀認識。但是，實習時數偏少，場地偏少，缺乏沉積巖、變質巖以及不良地質現象、基礎工程地質等內容。另外，受學校辦學經費限制，實踐教學經費嚴重不足。目前校外實習經費標準最高是每人每天20元，市內實習每人每天10元。上述費用，安排一周的實習時間，實際上僅夠1天校外實習的包車費和現場講解費，且實習場地只能位于廣州附近，便于當天往返。若到距離較遠的場地，即便老師與學生自己解決住宿、飲食，交通費也會遠遠超出預算費用。實習經費不足嚴重影響了實習的有效開展。

三、課程改革內容探索

基于工程地質的學科特點，針對我校土木工程專業工程地質教學現狀及存在的問題，結合其他高校該課程的經驗，我們提出如下改革措施。

第一，增加授課學時，豐富授課內容，引入實際工程案例及學科發展前沿。修訂本科人才培養方案，重新編寫教學大綱，以工程地質教材為基礎，參考地質學基礎、普通地質學、構造地質學、水文地質學、巖土工程、地質災害等相關教材的內容，修改現有多媒體課件，擴展現有課程講授的內容，包括地球概論、內外動力地質作用、礦物與巖石、地質構造、地下水、巖石工程地質性質、斜坡穩定工程地質問題分析等內容，使講授內容更加系統化，具體化。此外，理論緊密聯系實際，將實際工程案例引入課堂教學，如典型公路、橋梁與隧道等工程實例，以及地貌與第四紀松散沉積物和工程地質勘探等，研討常見的工程地質問題，讓學生能夠迅速將理論轉化為實踐應用。同時，在課堂教學中穿插介紹一些學科發展現狀和前沿動態，拓寬學生知識面，開闊學生視野。

第二，改進授課方式與手段，豐富現有多媒體課件內容，引進相關教學錄像帶，增加室內試驗。修改現有工程地質學課程的多媒體課件，將野外的地質現象、工程地質問題、實地勘察等以圖片的形式融入到多媒體課件相應內容中，使學生能夠對工程地質現象及工程地質問題有一個初步、直觀的印象。引進相關音像資料，包括地質、水文地質、工程地質、勘探方法、巖土工程施工等，以及地震、火山和泥石流等不良地質現象，建立音像資料庫，以彌補課堂教學的不足，并在課下對學生開放，加強學生對課堂知識的理解。增加室內試驗，通過室內認知實習，使學生掌握常見礦物和巖石的認識和鑒別方法，為野外實踐打下基礎。利用我們學院地質陳列室新購置的礦物巖石標本及相關儀器，通過對典型礦物標本、巖漿巖、沉積巖和變質巖標本的觀察與鑒別，掌握三大巖類的成因及基本特征，進一步掌握每種巖石的成分、結構和構造特征，初步了解其工程地質性質，掌握典型地質構造成因及特征。

第三，拓寬實踐教學實習內容，增加地層、地質構造、地質作用、典型地質災害及建筑場地等工程基礎認知場所。首先，通過實地調研，增加實習場地，要求學生掌握用肉眼或其他簡單工具鑒定礦物的方法，認識最主要的造巖礦物；在野外實地觀察主要類型的巖石，學會簡單地鑒別巖石礦物類型的方法；遠距離、近距離觀察一些常見的地質構造，判斷其構造類型，通過所學的知識推斷構造形成的條件以及原因；認識斷層、節理、滑坡等地質現象；認識花崗巖地層、風化作用、不良地質現象等。其次，經過實地調研，通過書面申請，陳列實習所需經費詳細項目及用途，向學校及學院申請經費，增加現有實習經費。從而做到切實執行一周的工程地質實習教學計劃，真正將課堂講授的理論知識應用到實習當中，提高學生的實踐能力。

四、課程改革措施及建議

第一，修訂本科人才培養方案，重新編寫教學大綱。修訂本科人才培養方案，將工程地質課程原來的16學時調整為32學時；重新編寫教學大綱，擴展現有課程講授的內容，引入典型實際工程案例，并穿插學科發展現狀和前沿動態。

第二，建立代表性工程地質現象及問題音像資料庫。購買包括地質、水文地質、工程地質、勘探方法、巖土工程施工以及地震、火山和泥石流等不良地質現象的音像資料，建立音像資料庫，并對學生開放；充分利用互聯網，獲得最新不良地質現象案例，適時更新。

第三，建立全面的室內標本實驗室。目前我院的地質陳列室，已經購置了幾百件礦物巖石標本，包括常見礦物、巖石標本，礦物單晶及聚型標本，礦物硬度、節理及斷口標本，建筑材料、化工原料、冶金材料標本等。并購置了若干地質羅盤儀、手持放大鏡、地質錘等儀器設備。建議后期再購置一些高倍顯微鏡、指南針等儀器及標本用陳列桌等。

第四，增加實習時間及內容，建立突出實踐能力訓練的實習基地。切實執行一周的工程地質實習教學計劃，并通過向學校及學院申請，增加現有實習經費。在原有實習基地的基礎上，新建若干實習基地：1. 中科院廣州地球化學研究所地質標本陳列室，認識我國常見的巖石礦物；2. 番禺蓮花山，認識沉積巖地層、地質構造、地形地貌、河流地質作用等；3. 建立周邊巖層產狀測量和典型地質構造觀測實習點；4. 通過調查踩點，建立不良地質現象觀察實習點；5. 參觀一些建筑基坑施工現場，了解建筑地基基礎工程地質問題。

五、結束語

本文分析了華南農業大學土木工程專業工程地質課程的現狀，借鑒并總結了其他高校土木工程專業該課程的課程設置及教學經驗，指出了該課程在實踐教學課時、教學方式及內容、室內試驗及校外實踐教學內容與經費等方面的不足，并針對這些現狀及問題，從教學課時調整、教學方式多樣化、室內試驗與校外實踐教學相結合等方面提出了具體的教學改革思路與改革措施，對工程地質課程教學的新模式、新思路進行了探討，為培養具有扎實理論與實踐基礎的新型土木工程人才提供了理論基礎。

參考文獻：

[1]陳永貴，黃生文，周德泉，等.土木工程專業工程地質課程實踐性教學改革與創新研究[J].中國地質教育，2008（04）：160-163.

[2]賀虎，隋旺華，曹麗文，等.“工程地質與水文地質”教學方法改革與思考——以中國礦業大學國際學院為例[J].煤炭高等教育，2016，34（02）：123-126.

[3]羅容，喻紅，陳璐.工程測量教改依據及對策研究——以湖南交通工程學院為例[J].教育現代化，2016，3（07）：81-83.

[4]師偉，徐一灃，鮑國.工程地質教學與人才培養初探[J].新課程學習（中），2011（01）：7.

[5]王濤，李楊，趙先宇，等.水利水電工程專業“工程地質”野外實踐教學改革研究[J].中國地質教育，2014，23（02）：107-111.

[6]王志榮，陳玲霞，肖麗霞.河南信陽南灣水庫工程地質實習教學方法探討[J].中國電力教育，2011（02）：131-132.

[7]原俊紅，張宏，南雪蘭.基于應用型人才培養的工程地質課程教學模式探討——以土木工程專業道路與橋梁方向為例[J].高等建筑教育，2017，26（05）：50-53.

[8]張永杰，王桂堯，周德泉，等.工程地質課程雙語教學實踐探討[J].高等建筑教育，2014，23（01）：94-98.

[9]張永杰，王桂堯，劉龍武，等.非地質類專業工程地質課程實踐教學探討[J].高等建筑教育，2013，22（05）：141-144.