數字賦能下的工程地質教學方法探索

摘要：教學數字化是當前教學改革的一個重要途徑。本研究分析了土木工程專業工程地質課程傳統教學中存在的問題，利用目前已有的教學平臺和信息化網絡平臺，對工程地質課程數字化賦能下的教學模式和方法進行了初步探索，初步構建了以學生為中心的數字化賦能的多維信息化教學體系框架，旨在提高學生的自主學習和實踐應用能力。

關鍵詞：數字賦能；信息化；工程地質

中圖分類號：TB"""""""文獻標識碼：A""""""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.12.082

1"教育數字化的研究現狀

黨的二十大報告強調“推進教育數字化，建設全民終身學習的學習型社會、學習型大國”。習近平總書記在5月29日講話中強調“教育數字化是我國開辟教育發展新賽道和塑造教育發展新優勢的重要突破口”。教育部辦公廳印發的《基礎教育課程教學改革深化行動方案》明確提出推進“數字化賦能教學質量提升”行動，強調構建數字化背景下的新型教與學模式，助力提高教學效率與質量。同時，教育部高等教育司也將“加快教育數字化轉型”列入2023年工作重點。

數字技術是當今高等教育領域的重要工具，尤其是2019年新冠疫情暴發以來，數字教育更是前所未有地受到國際社會的關注[1]。黨的二十大報告明確提出“推進教育數字化，建設全民終身學習的學習型社會、學習型大國”[2]。2023年1月，全國教育工作會議提出“縱深推進教育數字化戰略行動，重點做好大數據中心建設、數據充分賦能、有效公共服務，苦熬大國際合作四件事”[3]。目前，我國在數字技術融入高校教學方面已經在課程建設、教學模式、教學評價方面取得了一定的成果。課程是高等教育教學活動的載體[4]。在課程建設方面，2022年3月上線的國家高等教育智慧教育平臺提供了豐富的優質課程資源，涵蓋了中國大學MOOCs、學銀在線、智慧樹等21個課程平臺，囊括1239所國內高校課程，還提供了63個專業類的虛擬仿真實驗課程。所有的課程資源全部免費開放[5]。已有的信息化教育平臺為數字化教學提供了堅實的基礎。在數字化賦能下，雖然目前有很多關于數字賦能教學模式的理論研究，也有教師基于數字化信息平臺的教學改革嘗試，在此過程中促使大學課堂也逐步從“教師為中心”向“學生為中心”轉變[6]，但多限于課堂中的教學，難以實現教學從課前、課中和課后全過程的有機結合。

2"數字賦能下教學模式改革分析——以湘潭大學土木專業為例

2.1"現階段課堂教學模式的現狀

工程地質課程主要涵蓋3大塊內容，第一部分是地質學的基礎知識，包括地球和地殼的演化、礦物和巖石的基本性質和地質作用；第二部分是工程地質與環境地質的關系，主要涉及巖土體的工程性質、與人類活動及工程建設相關的地質作用和規律；第三部分為工程地質的勘察方法和手段及各類工程建設的勘察要求和勘察內容。疫情期間，教師們的線上教學水平進步飛速，網絡教學資源如雨后春筍般，但現階段湘潭大學土木工程專業的工程地質課程課堂仍以傳統教學方式為主，以教師為傳授主體，采用多媒體進行ppt授課，學生被動聽課。偶有部分教師采用線上線下融合教學模式，以學生為中心，以期增加課堂活躍度，培養學生自主學習能力，但課程結束后的期末考核不如預期。因此，目前湘潭大學的工程地質教學仍然主要采用傳統的課件講授方式。

2.2"現階段工程地質課堂教學存在的問題

2.2.1"課時壓縮

工程地質是湘潭大學土木工程專業一門必修的專業基礎課，一方面為基礎工程、巖土工程勘察等專業課程的學習奠定基礎，另一方面擔負著與土木工程施工有關的應用地質學基礎理論知識學習及實踐實習的重要任務。工程地質學通過巖土工程勘察為工程建設服務。在工程建設中首先要查明建設地區或建筑場地的工程地質條件，分析、預測和評價可能存在和發生的工程地質問題，及其對建筑物和地質環境的影響和危害，提出防治不良地質作用的措施。現階段土木工程專業的工程地質課程，課時由原來的32學時，壓縮成24學時，授課進度及授課內容上難以兩全，工程地質課程本身涵蓋知識點多且雜，導致學生在有限的學時內很難全面把握知識點，將書本所學知識應用到實際工程問題。

2.2.2"實踐課時少

工程地質課程也是一門應用性強的學科，通過課堂的學習，學生難以真正掌握如何進行工程地質勘查，如何分析和研究工程建設場地的適應性，以及解決工程建設全周期的工程地質問題。盡管在課程設置時安排了為期一周的地質實習，由于本校沒有成熟配套的野外實習基地，且實習周期短，同時受限于野外教學環境危險、限制因素多（氣候、路程等）影響，導致課堂教學內容跟實踐應用產生脫節，另一方面也難以激發學生的學習興趣，難以訓練學生通過課堂所學知識獨立發現工程中的地質問題，并結合其他學科知識解決工程問題。

2.2.3"教學過程缺乏反饋

在現階段的工程地質課程教學過程中，我們發現，學生對理論知識的掌握參差不齊，由于課程本身知識點多，大部分學生對書本知識的運用僅停留在照搬照做上，對知識的靈活運用不夠，難以根據所學知識點進行實際工程的地質條件分析，缺乏對地質環境中的地質問題認識。在教學過程中，即便是在課堂上的巖礦標本展示和辨認環節，同學們的參與積極性欠佳，僅少數學生愿意仔細觀察巖礦標本。在課堂中結合工程實例分析工程地質條件及其存在的問題環節，僅有個別學生能夠積極參與其中，歸根結底主要是由于對所學知識點尚未全面理解，或是目前的學習環節尚未激發學生的學習興趣。

綜上，迫切需要一種能結合理論知識講解和實踐應用的綜合教學方式，方能做到理論聯系實際，一方面激發學生的學習興趣，另一方面提高學生自主學習和解決問題的能力。

2.3"數字賦能支持下課堂教學的改革策略分析

數字賦能支持下的課堂教學包含多要素、多階段、多環節，除了傳統教學的師生、教學內容等要素，還增加了數字、數據技術等，可以增強教與學的互動關系[7]。使課堂教學中的“課前、課中、課后”3個階段，有機連貫。比如，課前教師可通過MOOC、微信、慕課堂等信息平臺向學生布置學習任務，發布學習資源，學生自行查找資料開展自主學習。課中仍可按照傳統教學模式（課件、網絡課程等）開展教學活動，對課前布置學習任務中存在的疑難問題進行分組討論，答疑解惑。課后教師可利用信息化平臺發布課后學習資料（知識點、地質現象圖片、國家重大工程建設視頻、課程思政延伸）及課堂學習任務。學生可結合課前微課、課中教學及課后資料進行查漏補缺、復習鞏固，同時可以動態地進行教學。

3"數字賦能支持下課堂教學模式的構建——以土木專業工程地質課程為例

為激發學生對本課程的學習興趣，提升學生的自主學習能力，鍛煉學生分析、解決問題的能力，最終達到能夠根據實際工程地質條件進行經濟安全的工程設計的教學目的，本文初步構建了以數字化、信息化為特色的多維教學體系（圖1），讓學生真正地掌握基礎的工程地質知識和實踐技能，提升解決實際問題的能力。

為實現工程地質課程的課前、課中和課后有效連接貫通，課前環節主要基于MOOC平臺發布課程學習信息，課中環節采取傳統課堂講解的方式，課后環節基于多信息平臺資源庫的建設（表1）。基于課后多信息平臺資源庫的建設，對課程的教學內容進行了重構，可以彌補傳統課堂教學上的不足。

具體地，以課程內容第二章（巖土類型及其工程地質性質）為例。第二章的內容是本課程的關鍵基礎，主要涵蓋大量的基礎地質學內容，包括內外動力地質作用、地質年代、基本造巖礦物和3大類巖石的基本性質和鑒別方法以及巖土體的工程地質性質，涉及的知識點多且雜。課前階段線上利用慕課堂和MOOC平臺上的自建SPOC進行課前預習，采用6人小組統籌的在線學習模式，增加小組討論及線上檢測內容，小組內成員彼此監督、相互合作。對于課程的重難點部分，如礦物、巖石的肉眼鑒別，課堂中結合課件與巖礦標本詳細講解，課后結合課程平臺鞏固復習。對于地質作用的講解可通過篩選不同內外動力地質作用下的地質痕跡和相關證據照片和虛擬過程視頻來配合講解。此外，在教學中可實地采用土木工程學院的巖礦標本實驗室和“國家巖礦化石標本共享平臺”相結合的方式，讓學生從感官上認識和掌握礦物的光學、力學性質和巖石的力學特征，從而真正掌握基本礦物的鑒別，同時，可利用“實驗空間”平臺中的礦物識別虛擬仿真實驗課程按照課堂上所講授的利用光學、力學性質等鑒別方法對礦物進行獨立的肉眼鑒別，從而達到學以致用。

除了建立多信息資源平臺，同時基于平臺可以發布校內外的各類科研平臺的信息，實時發布與土木工程專業相關的科學前沿動態信息。結合我國的“一帶一路”建設和重大基礎工程建設項目，發布工程建設項目中遇到的典型的地質、工程地質問題，鍛煉學生分析問題、解決問題的能力。搜索和整理專業相關的創新、創業類活動的發布和交流，搜集和發布專業相關就業新動向，促進學生找到學習本門課程的內驅力，探索出基于數字信息資源的“掌握知識—發現問題—解決問題”的實用教學方法，以達到培養應用型人才的目的。

4"結語

通過已有的教學和信息化平臺，搭建以學生為中心，教師引導的數字化賦能的多維教學體系，于師生大有益處。對教師而言，能更高效地達成教學目的，提高教學效率。對學生而言增強對知識點的理解和創新能力，掌握發現問題、解決問題的能力，從而提高對本專業的學習興趣。

參考文獻

［1］UNESCO."Right"to"Higher"Education[EB/OL].（20220510）[20230221]."https：//www.iesalc.unesco.org/wpcontent/uploads/2022/05/IESALC_RIGHTTOHIGHEREDUCATION_ENG1.pdf.

[2]習近平.高舉中國特色社會主義偉大旗幟、為全面建設社會主義現代化國家而團結奮斗——在中國共產黨第二十次全國代表大會上的報告（2022年10月16日）[N].人民日報，20221016.

[3]教育部.加快建設高質量教育體系"辦好人民滿意的教育—2023年全國教育工作會議召開[EB/OL].（20230112）.http：//www.moe.gov.cn/jyb_zzjg/huodong/202301/t20230112_1039188.html.

[4]蔣立兵，毛齊明，盧子洲，等.高校教師應用智慧教室實現教學轉型的現狀及建議[J].中國遠程教育，2019，（3）：7783.

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[6]謝國梁.新工科背景下應用型本科高校“工程地質”課程教學改革探討[J].科技風，2023，（20）：145147.

[7]鄭小軍，張素素，譚敏惠.數字化教研教改基本框架：內涵、目標、問題集、內容體系與方法論[J].廣西職業技術學院學報，2024，17（01）：5160.