“工程地質(zhì)”課程教學(xué)的幾點(diǎn)思考

丁樹云 畢慶濤

摘? 要：工程地質(zhì)是土木類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是設(shè)計(jì)者和施工者必備技能。然而，我校非地質(zhì)專業(yè)的工程地質(zhì)課程教學(xué)效果差強(qiáng)人意。本文以華北水利水電大學(xué)土木、交通、道路橋梁與渡河工程專業(yè)所開設(shè)的工程地質(zhì)課程為例，指出當(dāng)前非地質(zhì)專業(yè)學(xué)生的工程地質(zhì)教學(xué)中，在課程安排、教學(xué)方式與內(nèi)容、課內(nèi)試驗(yàn)、野外實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)存在的問題，并提出提高工程地質(zhì)課程教學(xué)效果的幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)? 教學(xué)改革? 實(shí)踐教學(xué)? 翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）04（c）-0208-04

Some Thoughts on the Teaching of "Engineering Geology"

DING Shuyun? BI Qingtao

（North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou， Henan province， 450045 China）

Abstract： Engineering geology is a basic course for civil engineering majors， and it is also a necessary skill for designers and constructors. However， the teaching effect of engineering geology for non geological majors in our university is not satisfactory. Taking the engineering geology course offered by civil engineering， transportation， road and bridge and river crossing engineering specialty of North China University of Water Resources and Electric Power as an example， this paper points out the problems existing in the course arrangement， teaching methods and contents， in class test， field practice and other links in the current engineering geology teaching of non geological majors， and puts forward some suggestions to improve the teaching effect of engineering geology.

Key Words： Engineering geology; Teaching reform; Practical teaching; Flipped classroom

工程地質(zhì)是工科院校中土木、水利、交通、橋隧等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要內(nèi)容可以分為兩大部分。第一部分是地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括礦物和巖石、地層與地質(zhì)構(gòu)造、水的地質(zhì)作用;第二部分是工程地質(zhì)內(nèi)容，主要講述巖石與特殊土的工程性質(zhì)、不良地質(zhì)現(xiàn)象與防治、地下工程地質(zhì)問題、地基工程地質(zhì)問題、邊坡工程地質(zhì)問題和工程地質(zhì)勘查[1]。課程目標(biāo)是通過教學(xué)使學(xué)生掌握工程地質(zhì)基本知識(shí)，具備閱讀工程地質(zhì)資料、分析工程地質(zhì)條件、正確認(rèn)識(shí)和有效處理設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題以保證建筑物的安全穩(wěn)定的能力[2]。

土木工程建筑與工程地質(zhì)有著密切的關(guān)系。建筑物的結(jié)構(gòu)形式和穩(wěn)定性常常受約于建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，工程地質(zhì)問題始終貫穿于土木工程建筑勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的整個(gè)過程?；诖耍豆こ痰刭|(zhì)》課程是土木類專業(yè)的必開課程。大部分院校中該課程是由理論課、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)課和野外實(shí)習(xí)3個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成。筆者通過近幾年的教學(xué)實(shí)踐和對(duì)本校土木、交通、橋隧幾個(gè)專業(yè)工程地質(zhì)課程教學(xué)模式的分析歸納，指出其在教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題，并提出相關(guān)改良措施。

1? 工程地質(zhì)教學(xué)中遇到的問題

1.1 課程內(nèi)容多，課時(shí)少且缺少課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

1.1.1 課程內(nèi)容多，具體工程問題難以開展

我校工程地質(zhì)課程目前的教學(xué)計(jì)劃是32個(gè)學(xué)時(shí)理論講授課和一周校外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，無室內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)。對(duì)于非地質(zhì)專業(yè)學(xué)生，由于缺乏礦物巖石、構(gòu)造地質(zhì)、第四紀(jì)地貌等先導(dǎo)課程，需將近1/2學(xué)時(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)講解，而具體到工程地質(zhì)理論和應(yīng)用所留學(xué)時(shí)較少，如地下工程地質(zhì)問題、地基工程地質(zhì)問題、邊坡工程地質(zhì)問題等，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)識(shí)停留在礦物巖石、地質(zhì)構(gòu)造等基礎(chǔ)地質(zhì)方面，對(duì)今后工作中可能遇到的邊坡穩(wěn)定、圍巖穩(wěn)定等問題缺乏足夠認(rèn)識(shí)和重視，不能靈活應(yīng)對(duì)。如何讓學(xué)生快速理解工程地質(zhì)的相關(guān)概念，認(rèn)識(shí)到地質(zhì)環(huán)境對(duì)工程設(shè)計(jì)以及施工的指導(dǎo)作用是本課程的授課重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1.1.2 缺少室內(nèi)實(shí)驗(yàn)課時(shí)

基礎(chǔ)地質(zhì)當(dāng)中礦物巖石的識(shí)別和地質(zhì)圖閱讀是課程培養(yǎng)目標(biāo)之一，根據(jù)大土木環(huán)境下對(duì)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，為了加深學(xué)生對(duì)各種基本概念和地質(zhì)特性的理解，就需要相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)來完成。

室內(nèi)試驗(yàn)是對(duì)課內(nèi)教學(xué)內(nèi)容的有益補(bǔ)充，學(xué)生只有通過實(shí)際礦物標(biāo)本的觀察，才能深刻理解礦物物理性質(zhì)中的光澤、透明度、條痕色、解理與斷口、硬度等物理性質(zhì)方面的抽象概念;通過對(duì)三大巖類標(biāo)本的觀察，才能掌握三大巖類的特征，加深對(duì)課堂上理論學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)，從而更進(jìn)一步理解巖石的工程性質(zhì);只有通過對(duì)與實(shí)際工程相關(guān)的地質(zhì)圖的閱讀講解，才能掌握地質(zhì)圖的閱讀技巧，并結(jié)合實(shí)際工程，分析在該地質(zhì)條件下如何發(fā)現(xiàn)并處理工程問題，如何進(jìn)行鐵路、公路等線性工程選線、設(shè)計(jì)、施工;如何進(jìn)行工 業(yè)及民用建筑、橋臺(tái)工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。從而把所學(xué)理論與工程實(shí)踐結(jié)合起來。

1.2 課程教學(xué)方法

該課程的授課對(duì)象是大二學(xué)生，這部分學(xué)生“新鮮感少了，失落感重了，缺課的多了，掛科的無所謂了，學(xué)生之間的差距越來越大了。”四川大學(xué)的汪紅教授將之稱為“大二現(xiàn)象”。在熟悉大學(xué)生活后，學(xué)生對(duì)大學(xué)的新鮮感下降，興奮勁過后是對(duì)未來的迷茫。由于大一階段所開課程大多為基礎(chǔ)課，學(xué)生搞不清楚所學(xué)以后有什么用，故學(xué)習(xí)積極性普遍不高。

目前該學(xué)科的教學(xué)雖然通過多媒體等教學(xué)手段的應(yīng)用，比如通過播放地質(zhì)災(zāi)害紀(jì)錄片，將地質(zhì)現(xiàn)象的形成、演化以及對(duì)工程活動(dòng)的影響生動(dòng)形象地呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，加深學(xué)生的理解，但由于課程內(nèi)容多，故大部分內(nèi)容仍采用傳統(tǒng)講授式的教育方式。這種以教師為中心的講授式教學(xué)難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性，難以突出對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)[3]，教學(xué)效果不理想。

1.3 野外地質(zhì)實(shí)習(xí)路線安排不合理

《工程地質(zhì)實(shí)習(xí)》是土木工程專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)習(xí)中一個(gè)必修的野外實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過工程地質(zhì)實(shí)習(xí)能夠直觀地反映課堂講授的理論知識(shí)，增加對(duì)與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)環(huán)境的感性認(rèn)識(shí)，拓展知識(shí)面，提高學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、分析問題及解決問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)打下工程地質(zhì)基礎(chǔ)[2]。

目前的線路安排涉及主要內(nèi)容包含巖層及結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀測(cè)量、地層巖性的識(shí)別（侵入巖的特征、產(chǎn)狀及與圍巖接觸關(guān)系;沉積巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其成因;變質(zhì)巖的成因、特征、類型;地層的層序及接觸關(guān)系;地質(zhì)年代單位及年代地層單位）;地質(zhì)構(gòu)造的觀察描述（斷層、褶皺、節(jié)理）;地貌的觀察描述（巖溶地貌、河流地貌及風(fēng)化現(xiàn)象）[2]。從實(shí)習(xí)大綱可以看出線路安排中主要側(cè)重于地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)部分內(nèi)容，缺少工程應(yīng)用方面的實(shí)習(xí)線路，不能體現(xiàn)工程地質(zhì)實(shí)習(xí)鮮明的針對(duì)性。

2? 工程地質(zhì)教學(xué)改革措施

2.1 調(diào)整授課方式和增加課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

2.1.1 采用線上線下混合式教學(xué)

在課時(shí)無法增加的前提下，針對(duì)課程內(nèi)容多的問題，可以結(jié)合微課，以流媒體的形式展示某個(gè)知識(shí)點(diǎn)作為教學(xué)活動(dòng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[4]。比如褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造、滑坡要素等基本概念可采用線上教學(xué)，學(xué)生課前通過觀看教學(xué)視頻完成課程引入及核心概念學(xué)習(xí)。回歸課堂，教師簡(jiǎn)要以提問歸納等方式完成這部分內(nèi)容的引入，將精力放在地質(zhì)構(gòu)造的野外識(shí)別、對(duì)工程建筑物穩(wěn)定性的影響等具體應(yīng)用上面。這樣不僅提高了課堂效率;同時(shí)也體現(xiàn)了工程地質(zhì)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和思想。避免了過去在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，教師只能介紹地質(zhì)構(gòu)造的基本概念，而沒有時(shí)間展開地質(zhì)構(gòu)造與工程間關(guān)系的問題，從而提升課程的高階性，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力、素養(yǎng)的有機(jī)融合[5]。

2.1.2 增加課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)

前面提到礦物巖石部分內(nèi)容，概念抽象，學(xué)生僅靠課堂上教師的講解和課件上的標(biāo)本圖片難以理解透徹，不利于學(xué)生更好理解巖石工程性質(zhì);野外實(shí)習(xí)時(shí)，具體路線講解時(shí)還需花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行礦物巖石講解，且野外巖石不如室內(nèi)標(biāo)本特征明顯。學(xué)生地質(zhì)圖方面知識(shí)的欠缺會(huì)導(dǎo)致具體根據(jù)工程地質(zhì)條件進(jìn)行線路及建筑物場(chǎng)地選擇、工程地質(zhì)問題分析及治理方案設(shè)計(jì)時(shí)困難。

故應(yīng)在礦物巖石課堂內(nèi)容講解完成之后即增加4個(gè)學(xué)時(shí)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，讓學(xué)生通過對(duì)標(biāo)本的觀察描述，能夠在野外初步識(shí)別常見的礦物和三大巖類;在地質(zhì)構(gòu)造課程內(nèi)容之后，增加2個(gè)學(xué)時(shí)地質(zhì)圖閱讀課內(nèi)實(shí)踐。我校的基礎(chǔ)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室，目前承擔(dān)著校內(nèi)工程地質(zhì)、巖土工程、水利工程等各專業(yè)的礦物巖石實(shí)驗(yàn)，標(biāo)本齊全，具備開設(shè)課內(nèi)試驗(yàn)條件。

2.2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法

“大二現(xiàn)象”不僅是學(xué)生的問題，其源頭是學(xué)生專業(yè)認(rèn)知不夠，學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確，積極主動(dòng)性不夠。雖然入學(xué)教育之后校方還安排了專業(yè)認(rèn)知教育，讓專業(yè)骨干教師和高年級(jí)的同學(xué)來講授本專業(yè)的情況并答疑，但筆者認(rèn)為專業(yè)認(rèn)知教育應(yīng)該滲透在專業(yè)及專業(yè)基礎(chǔ)課的課堂教學(xué)當(dāng)中，使專業(yè)教育像課程思政一樣溶鹽于湯[6]。故在授課過程中，注重學(xué)生工程素養(yǎng)培養(yǎng)，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的專業(yè)知識(shí)體系，特別是后面工程地質(zhì)的具體應(yīng)用幾章，要作為本課程重點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)參與進(jìn)來。

近年來，翻轉(zhuǎn)課堂被引入到課堂教學(xué)當(dāng)中，其碎片化的知識(shí)體系、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐體系、面向過程的評(píng)價(jià)體系打破了傳統(tǒng)課堂結(jié)構(gòu)，提供給學(xué)生盡可能豐富的資料，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，提高教學(xué)效果[7]，體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念[8]。該教學(xué)形式特別適用于工程地質(zhì)課程的教學(xué)。

在學(xué)習(xí)了地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、巖石及特殊土的工程性質(zhì)、不良地質(zhì)現(xiàn)象等基本內(nèi)容后，對(duì)工程地質(zhì)條件概念有了充分的認(rèn)識(shí)就可以進(jìn)入具體的工程地質(zhì)應(yīng)用方面的學(xué)習(xí)。這部分內(nèi)容可采用基于微課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。將地下工程地質(zhì)問題、地基工程地質(zhì)問題、邊坡工程地質(zhì)問題的基本概念和知識(shí)點(diǎn)制作成微視頻放到教學(xué)平臺(tái)上，學(xué)生通過課下自定進(jìn)度觀看微視頻等方式自由完成知識(shí)單元的學(xué)習(xí)，在微視頻結(jié)束的時(shí)候給學(xué)生布置一定的任務(wù)，讓其沿著分析某一具體工程的地質(zhì)條件，預(yù)測(cè)和解決工程可能引發(fā)的工程地質(zhì)問題這一主線，分組完成。課堂上簡(jiǎn)單回顧基本理論后，和學(xué)生一起解決前面所布置任務(wù)，使課堂變成師生間互動(dòng)答疑的場(chǎng)所。借助案例式教學(xué)可將眾多知識(shí)點(diǎn)以工程案例為依托進(jìn)行梳理及綜合運(yùn)用，又可訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用基本原理分析解決實(shí)際工程地質(zhì)問題的能力，是本門課程培養(yǎng)應(yīng)用人才教學(xué)目的的重要手段[7]。

2.3 完善野外地質(zhì)實(shí)習(xí)路線

原實(shí)習(xí)大綱中實(shí)習(xí)路線的安排側(cè)重于地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)部分，由于經(jīng)費(fèi)限制，采用的方式是嵩山地質(zhì)實(shí)習(xí)基地當(dāng)天往返，共3d。其中巖石的識(shí)別是一大塊內(nèi)容，這部分內(nèi)容可以在實(shí)驗(yàn)室、校園內(nèi)及附近的龍子湖進(jìn)行。目前我們學(xué)校內(nèi)部和龍子湖的景觀石當(dāng)中，三大巖類均有分布，就近學(xué)習(xí)可免去學(xué)生舟車勞頓，取得好的教學(xué)效果，又不需要額外增加費(fèi)用。野外3d當(dāng)中，2d進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造和地層接觸關(guān)系以及地貌和產(chǎn)狀測(cè)量方面的內(nèi)容，另外1d結(jié)合具體專業(yè)，例如對(duì)于交通土建工程專業(yè)，線路應(yīng)選在鐵路或公路等工程現(xiàn)場(chǎng);對(duì)于工業(yè)與民用建筑專業(yè)選擇大型的基坑場(chǎng)地，體現(xiàn)工程地質(zhì)學(xué)習(xí)的鮮明針對(duì)性。實(shí)習(xí)過程中盡量發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，采用啟發(fā)式教學(xué)，沿線觀察地質(zhì)內(nèi)容及不良地質(zhì)現(xiàn)象的治理措施盡量讓學(xué)生自己觀測(cè)描述出來，讓學(xué)生多動(dòng)手、動(dòng)腦。實(shí)習(xí)盡量結(jié)合正在建設(shè)的工程進(jìn)行。

3? 結(jié)語

本文以華北水利水電大學(xué)土木、交通、道路橋梁與渡河工程專業(yè)所開設(shè)的工程地質(zhì)課程為例，指出了當(dāng)前非地質(zhì)專業(yè)工程地質(zhì)教學(xué)中，在課程安排、教學(xué)方式與內(nèi)容、課內(nèi)試驗(yàn)、野外實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)等幾個(gè)方面存在的問題，并提出增加課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)，在工程應(yīng)用章節(jié)采用翻轉(zhuǎn)課堂案例式教學(xué)方法，完善野外地質(zhì)實(shí)習(xí)路線等措施，以改善教學(xué)效果。

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