新工科視域下巖土測試技術(shù)課程在水利專業(yè)中的推廣改革

劉萍 陳軍鋒 薛靜 賈翔茹

摘要：現(xiàn)如今，工程類專業(yè)的本科教學(xué)及不同層次水利工程類專業(yè)巖土測試課程存在許多問題，對標(biāo)“新工科”人才培養(yǎng)要求，在水利工程類專業(yè)教學(xué)中推廣巖土測試技術(shù)十分必要，這對優(yōu)化水利類專業(yè)人才的培養(yǎng)模式，切實提高水利類“新工科”人才的競爭力有十分重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：巖土測試技術(shù)；水利工程；微課；推廣

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）24-0085-03

一、引言

巖土工程測試在水利水電、鐵路、公路、礦山等土木工程項目中發(fā)揮著重大作用。隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，巖土工程測試技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域和規(guī)模也在不斷地壯大發(fā)展[1]?！耙粠б宦贰钡刃聲r代的經(jīng)濟與社會發(fā)展藍(lán)圖對傳統(tǒng)工程類專業(yè)人員更是提出了新要求，“新工科”應(yīng)運而生，積極推行教育教學(xué)改革并建立新工科人才培養(yǎng)機制已勢在必行[2]。當(dāng)前形勢下，各種相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟對人才的需求也發(fā)生變化，工程實踐能力強、有創(chuàng)新思維、有國際競爭力的“一精多專”高素質(zhì)復(fù)合型人才更為之青睞，此類人才不僅在某一具體行業(yè)學(xué)科上專業(yè)性強、學(xué)業(yè)精深，還能具有“學(xué)科交叉融合”的特點[3-4]。在這種前提下，高校水利工程專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容和服務(wù)對象范圍正在發(fā)生變化，專業(yè)發(fā)展面臨新的機遇與挑戰(zhàn)。著力培養(yǎng)可應(yīng)用多學(xué)科綜合知識分析解決實際復(fù)雜工程問題的水利類專業(yè)人才，對于高校優(yōu)秀人才培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成具有極其重要的意義[5]。

二、水利類專業(yè)中巖土測試技術(shù)的重要性

高校水利類專業(yè)主要包括農(nóng)業(yè)水利工程、水文學(xué)與水資源工程及水利水電工程等專業(yè)。農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)以土壤學(xué)、水文和土壤與農(nóng)作學(xué)等為專業(yè)基礎(chǔ)課，水利水電工程專業(yè)與水文水資源工程專業(yè)開設(shè)了工程測量、土力學(xué)等工程基礎(chǔ)類課程，這些科目涵蓋數(shù)學(xué)、力學(xué)、地質(zhì)、水文、土壤、農(nóng)作等多類學(xué)科，其中土壤學(xué)、土力學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的課程與“巖土測試技術(shù)”緊密相關(guān)。工程實踐中通過巖土測試了解水利工程項目所處自然環(huán)境的巖土物理化學(xué)性能、演變趨勢，對于該水利工程項目的安全性、經(jīng)濟性以及可持續(xù)發(fā)展性均有十分重要的指導(dǎo)意義。水利工程實施過程中，設(shè)計、監(jiān)理、施工等各個方面，都有必要掌握了解上述各方面的信息。水利類專業(yè)大學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)可掌握一定的理論知識，但由于專業(yè)設(shè)置的課程中涉及相關(guān)巖土檢測的內(nèi)容更偏向于地質(zhì)學(xué)范疇而不是巖土力學(xué)，其專業(yè)教材內(nèi)容與土木工程類專業(yè)的巖土測試?yán)碚搩?nèi)容有較大差異。同時教學(xué)環(huán)節(jié)課堂講授多、應(yīng)用實踐少，導(dǎo)致水利工程專業(yè)中巖土測試應(yīng)用的教學(xué)能力相對薄弱，尚不能滿足水利工程實際應(yīng)用中的需求，這與新形勢下的水利類新工科人才培養(yǎng)要求存在較大差距。因此，進(jìn)行巖土測試?yán)碚撆c應(yīng)用的課程改革，是水利學(xué)科專業(yè)體系建設(shè)中必不可少的部分，這對提高水利類專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。

三、工程類本科專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀

通過實地調(diào)研了解，巖土測試技術(shù)課程主要分布于礦業(yè)工程、土木工程及水利工程等專業(yè)的培養(yǎng)計劃中。目前，工程類專業(yè)教學(xué)存在四個主要問題。

1.巖土測試技術(shù)課程的教材版本較多，但精品教材占比較少。國內(nèi)外土木工程類高等學(xué)校已撰寫了大量專業(yè)教材，部分國內(nèi)教材雖根據(jù)新的專業(yè)培養(yǎng)要求有所改進(jìn)，但整體教學(xué)系統(tǒng)性還需提高，各類教材間重復(fù)部分過多，精品教材較少，針對水利工程類且內(nèi)容全面翔實的巖土測試技術(shù)教材非常少。

2.課程內(nèi)容交叉重復(fù)。同一專業(yè)中不同的專業(yè)課程基本依據(jù)教材內(nèi)容實施教學(xué)任務(wù)，課程教材本身具有良好的系統(tǒng)性、完整性，但同一專業(yè)不同科目的教材往往會有部分內(nèi)容交叉重復(fù)。再者代課教師之間交流不多，教師對所代課程以外的其他專業(yè)課程教授內(nèi)容的了解也不夠，有時導(dǎo)致一個知識點反復(fù)講解，學(xué)生、教師的精力和寶貴的課時都造成不必要的浪費，降低了課堂資源利用率。

3.實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱。水利類專業(yè)的2016版培養(yǎng)計劃與調(diào)整前相比，專業(yè)課教學(xué)時數(shù)已大幅度減少，但是專業(yè)教學(xué)課時的減少量大多體現(xiàn)在實驗環(huán)節(jié)[6]。專業(yè)實踐更有助于學(xué)生對專業(yè)知識的深入了解和掌握，過多地注重課堂講授而減少學(xué)生的試驗操作課時不利于提高專業(yè)人才的專業(yè)素養(yǎng)和工程實踐能力。

4.學(xué)時少與教學(xué)內(nèi)容多的矛盾。在教學(xué)培養(yǎng)計劃的總學(xué)時不變的情況下，基礎(chǔ)課的學(xué)時有所增長，專業(yè)課的學(xué)時隨之相應(yīng)減少。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新理論、新技術(shù)、新思維和新方法的不斷涌現(xiàn)，讓學(xué)生了解專業(yè)前沿動態(tài)、擴大學(xué)科視野，是本科教學(xué)新的培養(yǎng)目標(biāo)與重要任務(wù)。加之“新工科”的快速興起，使得專業(yè)教學(xué)內(nèi)容已發(fā)生新的變化，專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的多元特點與學(xué)時較少的矛盾顯著。

四、水利工程類專業(yè)巖土測試課程的教學(xué)現(xiàn)狀

通過調(diào)查了解到本科、碩士的教學(xué)培養(yǎng)中均未設(shè)置巖土測試技術(shù)課程，但“水土不分家”，在水利類專業(yè)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)中經(jīng)常會遇到與巖土測試相關(guān)的專業(yè)問題。不同階段層次的學(xué)生在學(xué)習(xí)中都遇到一些問題。

1.本科生。本科教學(xué)過程中課程教學(xué)以理論講授為主，側(cè)重于學(xué)生對相關(guān)水利工程專業(yè)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和鞏固，專業(yè)課程中涉及的巖土測試試驗內(nèi)容很少，對專業(yè)學(xué)習(xí)的深度尚無較高要求。目前，各高校本科教學(xué)任務(wù)均較重，以課堂講授為主、課程設(shè)計和少量實習(xí)為輔，課程偏多、總學(xué)分要求偏高，不具備增設(shè)巖土測試課程的客觀條件。大部分高校大三年級考研人數(shù)超過一半，這部分大學(xué)生對于專業(yè)課學(xué)習(xí)投入的時間、精力有限，同時絕大多數(shù)教師因科研任務(wù)壓力大、精力有限，只能保證課堂講授環(huán)節(jié)，課外指導(dǎo)較少，因此專業(yè)課程教學(xué)效果受較大影響。

2.碩士研究生。碩士研究生教學(xué)培養(yǎng)中，更注重學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力提升，絕大多數(shù)研究生參與的科研項目和試驗較多，專業(yè)課程的課時較少，課堂教學(xué)內(nèi)容也較有限。在科研實踐和學(xué)術(shù)論文撰寫中，由于本科期間巖土試驗理論基礎(chǔ)薄弱，涉及此領(lǐng)域問題時學(xué)生就可能遇到科研“瓶頸”。通常情況下研究生通過查閱書籍與文獻(xiàn)來解決此類問題。但是一方面查閱資料費時費力，另一方面因未經(jīng)過系統(tǒng)的巖土測試?yán)碚搶W(xué)習(xí)，查閱資料時缺乏一定的針對性，同時教科書內(nèi)容基礎(chǔ)且淺顯、科研文獻(xiàn)的描述又較簡潔，大多數(shù)問題難以依據(jù)此類參考資料形成系統(tǒng)的解釋。因此碩士研究生對于巖土測試的具體問題尚缺乏快速詳細(xì)的解決方案。

3.博士研究生。博士研究生培養(yǎng)過程中，要求學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域中具有很高的創(chuàng)新科研能力，試驗或科研項目比碩士階段更繁重，科研壓力相當(dāng)大。高校同一學(xué)科的博士生人數(shù)較少且基本分散于不同的專業(yè)方向，即便關(guān)于科研的交流很頻繁，也很難實現(xiàn)多專業(yè)方向的知識融合。博士研究生在科研過程中遇到的巖土測試類問題難度更大、所涉知識更深，解決方案要求得更細(xì)，若僅依賴于書籍或文獻(xiàn)，問題解決的難度很大。

五、巖土測試技術(shù)課程在水利專業(yè)教學(xué)中的推廣原則

針對目前巖土測試技術(shù)課程本科教學(xué)中存在的問題，以及水利類專業(yè)中本科生、碩士生和博士生遇到巖土測試類問題時的困惑，我們認(rèn)為在水利類專業(yè)教學(xué)中推廣巖土測試技術(shù)課程客觀必要，也具有一定的現(xiàn)實意義。推廣原則包括四個方面。

一是以教材結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求為基礎(chǔ)。加快做好產(chǎn)業(yè)發(fā)展對工程技術(shù)人才需求的調(diào)研，做到人才增量優(yōu)化、存量調(diào)整，篩選教材內(nèi)容，更新改造傳統(tǒng)專業(yè)要求理念，推動巖土測試技術(shù)課程與水利專業(yè)交叉復(fù)合，孕育形成新興交叉學(xué)科。

二是以新工科人才知識體系為目標(biāo)。依據(jù)新工科人才的培養(yǎng)目標(biāo)，在教學(xué)過程中引入最新時代發(fā)展趨勢，包括產(chǎn)業(yè)和專業(yè)技術(shù)的最新發(fā)展成果、專業(yè)與行業(yè)對人才培養(yǎng)的最新要求等，更新教材資源、教學(xué)內(nèi)容和課程體系，建成滿足行業(yè)發(fā)展需求的教學(xué)培養(yǎng)體系，打通“最后一學(xué)里”。推動教師在教學(xué)內(nèi)容中引入最新研究成果與學(xué)科前沿，分享最新學(xué)科探索進(jìn)展與實踐研究經(jīng)驗，鼓勵探索綜合性課程、問題導(dǎo)向課程與交叉學(xué)科研討課程。促進(jìn)學(xué)生的多方位全面發(fā)展，不僅需要準(zhǔn)確把握新工科人才的專業(yè)核心素養(yǎng)與全球視野，更需要把強化學(xué)生的家國情懷、法治意識和生態(tài)意識放在首位。

三是以創(chuàng)新工程教育方式為手段。以學(xué)生為本，鼓勵其自主選擇，加強跨?？鐚I(yè)的學(xué)習(xí)和師生互動，創(chuàng)新教育教學(xué)模式和課程考察方法，形成圍繞學(xué)生的工程教育模式。加速建設(shè)教育教學(xué)信息化進(jìn)程，建設(shè)和推廣在線教育公開課程，充分利用虛擬仿真、高端可視化等技術(shù)創(chuàng)新工程實踐教學(xué)。廣泛搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺，推動完善新工科人才“創(chuàng)意—創(chuàng)新—創(chuàng)業(yè)”的教育體系[7]。

四是以調(diào)動學(xué)生積極性為宗旨。優(yōu)化教學(xué)培養(yǎng)模式，充分利用教學(xué)“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺，為各層次、各階段的學(xué)習(xí)者開創(chuàng)更多、更便捷、更自主的學(xué)習(xí)途徑，提高學(xué)生對知識的渴求度和學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生線上、線下的學(xué)習(xí)互動交流，創(chuàng)新學(xué)生培養(yǎng)模式。

六、水利類專業(yè)教學(xué)中的推廣措施

在水利類專業(yè)教學(xué)中推廣巖土測試技術(shù)的學(xué)習(xí)是很有必要的，主要包括兩個推廣措施。

1.推廣建設(shè)水利工程的巖土測試技術(shù)案例庫。隨著巖土測試新技術(shù)、新方法的廣泛應(yīng)用，要求相關(guān)的水利類專業(yè)教師在重視基本專業(yè)理論的同時，還要把巖土工程測試相關(guān)的前沿走向、先進(jìn)技術(shù)引入課堂，以課程教學(xué)大綱為依據(jù)，以國家現(xiàn)行的規(guī)范、規(guī)程的要求為基礎(chǔ)，積極推進(jìn)學(xué)科交叉融合、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化，積累典型案例。建立水利類專業(yè)的巖土測試技術(shù)案例庫，以水利類巖土測試應(yīng)用案例為突破口，使課堂講授與實踐教學(xué)有機融合，促進(jìn)教以實際、學(xué)以致用。

2.推廣建設(shè)水利類專業(yè)的巖土測試技術(shù)微課堂。在傳統(tǒng)教學(xué)、多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上，充分利用網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)作為教學(xué)新手段，構(gòu)建水利工程的巖土測試技術(shù)的課程教學(xué)資源信息與交流平臺。包括構(gòu)建精品課程網(wǎng)站、巖土工程課程群網(wǎng)站等，這些網(wǎng)站開放共享，可以向?qū)W生提供必要的教學(xué)視頻、教案資料。同時通過開展新興的微信小程序平臺建立面向大眾的巖土測試技術(shù)教學(xué)微課堂，嵌入教學(xué)視頻，便于學(xué)生觀看。還可建立教學(xué)公眾號，便于教師、學(xué)生之間的在線交流。

七、結(jié)語

水利學(xué)科是經(jīng)驗學(xué)科、傳統(tǒng)專業(yè)，但巖土測試技術(shù)發(fā)展迅速，新技術(shù)、新方法日新月異，巖土測試技術(shù)與水利工程類學(xué)科專業(yè)聯(lián)系緊密，加強巖土測試技術(shù)課程建設(shè)對于提高水利人才的工程實踐能力和樹立“新工科”人才的專業(yè)示范具有非常重要的作用。新時代對水利學(xué)科的教育教學(xué)提出了新要求，只有更新教學(xué)理念、創(chuàng)新教學(xué)方法、拓展教學(xué)平臺，推行以工為主、促進(jìn)交叉、學(xué)用結(jié)合的培養(yǎng)原則，不斷推進(jìn)教育教學(xué)改革，切實提高新工科人才的教學(xué)質(zhì)量，才能盡早實現(xiàn)將學(xué)生培養(yǎng)成為創(chuàng)新型、綜合型的水利新工科人才的教育培養(yǎng)目標(biāo)。

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