发布时间:2023-10-26 09:56:08
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《水文地质学基础》是高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业,金属矿开采技术专业、矿山地质专业的专业基础课。水文地质学是研究地下水的科学,主要研究在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律,并研究如何运用这些规律兴利除害,为人类服务。通过该课程的学习,可以掌握水文地质学的基本概念、理论和方法,为以上4个专业的专业课程学习奠定良好的基础,为学生在实际工作中参与地下水的观测、进行地下涌水的处理等提供理论依据,因此,搞好这门课的教学显得尤为重要。
《水文地质学基础》课程教学存在的问题
据统计,云南省有5所高职院校开设了资源开发与测绘大类专业。笔者所在的学校自2005级开始在金属矿产地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业中招收高职全日制脱产和函授大专学生,到2010年已有三届毕业生、三届在校生。先后有10个教学班开设了《水文地质学基础》课程,笔者一直承担该课程的教学工作。结合教学实际,笔者认为,在高职院校《水文地质学基础》课程的教学中普遍存在以下问题。
对《水文地质学基础》课程的性质和地位认识不足在高职教育中,资源与测绘大类的专业少,开设《水文地质学基础》课程的专业更少,学习本门课程的人数少,课程在专业以外的认知度低。在笔者所在的学校,制定高职人才培养方案时,《水文地质学基础》应作为金属矿产地质与勘查技术专业的专业基础课还是专业主干课,曾在相关教师中发生了激烈的争论,最终根据教育部教育司2005年版的《高职高专专业概览》才尘埃落定。
使用的教材多为高等学校教材,与高职教育的要求不相匹配高职教育主要培养具有一定理论知识和较强实践能力,面向生产、建设、管理、服务第一线的高素质技能型专门人才。要求学生具有够用的理论知识,较强的动手能力和工作适应性,强调学生在实际工作中要“素质高,上手快,技能强”。高职教育与高等教育培养高级专门人才的目标是不同的。培养目标的不同决定了教学内容的不同,但是,在高职实际教学中,《水文地质学基础》主要选用的大多是高等院校的教材,学科理论介绍多,实际应用介绍少。
适合课堂教学的电子课件少,教师多沿用传统教学模式,教学方式单一《水文地质学基础》课程专业性强,尽管近年来多媒体电子课件在网络上随处可见,但关于《水文地质学基础》课程的课件少之又少。要做好一件成熟的实用的电子课件,需要大量的资料和图片,但由于专业性较强,这方面的资料往往有一定的保密要求,一般人很难找到相关资料,再加上水文地质工作目前主要是相关专业的工程技术人员在实施,高职教师参与很少,导致现在的课件以罗列教材中的内容为主,质量不高,适用性和吸引力不强。
教师大多沿用传统教学模式,教学方式单一在实际教学中,《水文地质学基础》的任课教师大多采取单一的讲授形式,教学仍然是以课堂为中心、以课本为中心、以教师为中心,整个教学过程都在教室里完成。学生没有机会到实地考察,将理论与生产实际对应,因此,学习的积极性、主动性较差。学生的注意力主要集中在接受教师传授的现成知识上,学习围绕课本和考试,沿袭着“上课记笔记、下课抄笔记、考试背笔记”的传统学习方式。讲授方式单一,课程缺少吸引力,导致本门课程枯燥无味;学习方式单一,学得快,忘得快,导致课程学与不学一个样;再加上有些学生本身对所学专业认识不清,更是降低了课程学习的积极性。
《水文地质学基础》课程的教学体会
笔者从2006年开始讲授《水文地质学基础》课程,到2010年,已经完成了10个教学班的教学工作。经过在教学中不断总结和完善教学方法,归纳起来主要有以下三点体会。
根据专业特点,确定教学目标高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业的学生学习《水文地质学基础》课程的目的,并不是要把他们培养成为水文地质专家或专门从事水文地质科学研究的专业人员,而是让他们掌握水文地质的基本概念和基本理论,能够将水文地质理论和技术应用于其今后的工作领域,成为既熟悉本专业业务,又掌握水文地质基本概念和基本理论的技能型人才。对这些专业的学生进行水文地质教育,应该面向金属矿产地质与勘查、水文地质与勘查、金属矿开采、矿山地质等工程领域的应用,以掌握基本理论、突出实践应用为目的。因此,本门课程的教学目标是讲清《水文地质学基础》的基本概念、基本理论,重点抓好基本概念、基本理论的实践性和实用性教学。
根据教学目标,增加课程的实践性和实用性教学笔者所在学校属于企业办学,隶属国有大型企业集团,在学生实习实训和企业工程技术人员到学院兼职讲课等方面具有得天独厚的优势和条件。结合集团与学校的实际情况,笔者重新编写了高职《水文地质学基础》课程的教学大纲,突出了课程的实践性和实用性。在实际教学中逐步尝试进行课程改革。首先是改变单一的教学方式。在2006、2007级金属矿产地质与勘查技术专业的《水文地质学基础》课程讲授中,尝试性地引入讨论式教学和现场教学。在讲授“岩石中孔隙”时,先讲清基本理论,然后通过布置课外作业的方式,让学生通过互联网或相关书籍查阅砂岩、泥岩、泥质灰岩中孔隙的异同,最后让学生结合《普通地质学》、《岩石学》等课程展开讨论,加深对理论知识的理解。在对2007级金属矿产地质与勘查技术专业的学生进行生产实习动员时,笔者结合实训基地的情况,向学生介绍了即将实习的工作区的水文地质情况,并要求学生在实习过程中收集实习矿区的水文地质资料。这一尝试在学生一年后的毕业论文中收到了很好的效果,笔者参与评阅的12份毕业论文中,有多达11份介绍了实习矿区的水文地质情况,有的还提出了矿山巷道涌水的处理方案。在给2008级金属矿产地质与勘查技术专业的学生讲授“大气降水入渗机制”时,恰逢降雨,笔者便直接将学生带到一个建筑施工工地,通过地表的一个新鲜垂直剖面给学生介绍此部分内容,极大地提高了教学效果和学生学习的热情。其次是积极与实训基地的工程技术人员沟通,建议实训基地的工程技术人员在学生进行认识实习、课程实习、生产实习及毕业实习的过程中注意介绍水文地质的内容,包括地下水量的计算、地下涌水的处理、矿山巷道水的处理等,增加课程对实际工作的参与性,提高学生学习的主动性。教学方式的改变和调整,大大增强了课程的吸引力,得到了学生的一致好评。
制作PPT演示文稿,增加课程讲授的直观性和吸引力从2008年开始,笔者将教学讲义的部分章节做成PPT演示文稿,利用多媒体将枯燥的教学内容通过图片和动画展示出来,大大提高了课程讲授的直观性和吸引力。
《水文地质学基础》课程教学方法改革思路
高职教育作为高等教育的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、管理和服务第一线需要的高技能人才的使命,在我国加快推进社会主义现代化建设进程中具有不可替代的作用。随着我国走新型工业化道路、建设社会主义新农村和创新型国家对高技能人才要求的不断提高,高职教育必须向培养大量高素质技能型专门人才转变和发展。高职教育的人才培养模式必须强调实用性和技能性,这就要求在高职课程建设中充分考虑课程的实践性环节。
应进一步明确高职院校《水文地质学基础》课程的实践性教学目标高职院校开设《水文地质学基础》课程的目的是学习水文地质的基本概念、基本理论及其应用。课程建设与改革是提高教学质量的核心,也是教学改革的重点和难点。高职院校要积极与行业企业合作开发课程,根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容,要根据现在和将来的实际应用及需要确定教学目标和教学内容。近年来,各种地质灾害频发,不断地提醒人们必须加强对自然科学知识的学习和应用,才能增强人类改造自然的能力。《水文地质学基础》作为一门自然科学类课程,有责任在人类改造自然的进程中对其研究领域的知识进行普及和介绍,让更多的人了解其学科性质和内容,因此,在教学目标中突出实践性和实用性至关重要。
应充分发挥多媒体教学的优势,增加课程的直观性和吸引力《水文地质学基础》课程的应用性和实践性较强,如果沿用传统的教学方法,与学生学习的心理相违背,教学效果肯定不理想。多媒体技术的迅速发展为教学提供了很大的方便,在《水文地质学基础》课程的教学中必须使用现代化的教学手段,将枯燥的理论形象地展示出来,增加课程的直观性和吸引力,提高教学效率和教学质量。在教学过程中,针对水文地质的具体教学内容、(地球上的水及其循环、岩石中的孔隙与水分、地下水的赋存、地下水运动的基本规律、毛细现象与包气带水的运动、地下水的化学成分及其形成作用、地下水的补给与排泄、地下水系统、地下水的动态与均衡、孔隙水、裂隙水、岩溶水、地下水资源、地下水与环境)学习目标及学生特点等具体情况,采用不同的多媒体形式进行教学。例如,在讲流网时,可引入如何判断矿区的潜水含水层和地表水的补给关系的内容,利用动画模拟地下水的流动方向,从而判断它们之间的补给关系。这些直观的演示可以加深学生对流网的认识,并可以充分发挥学生的视觉、听觉、触觉等器官的功能,使学生在轻松愉快的环境中,用有限的时间获得更多的信息和知识。若能结合专业特点以及课程内容设计一些课件,会使教学活动更加丰富多彩。
学校选择的教材较单一教材建设是实现教学目标的基础,选择一本好的教材是实现教学大纲、教学目标与内容的根本,也是学内容与保证教学质量的前提。由戴俊生老师主编的《构造地质学及大地构造》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,主要是针对地质学专业和资源勘查工程专业的本科教学而编写的。该书本着加强基础、培养能力、追踪学科前沿和突出石油特色的原则,系统地介绍了岩层产状、应力、褶皱、节理、断层等的基本概念、基本理论和基本研究方法。将基本地质理论与实践作为重点,有轻有重、层次分明、突出重点、强调特点,较好地保证了地质类专业的教学效果。我校的资源勘查工程专业及资源勘查技术等其他地质相关专业均采用该教材,但该教材在构造地质学分析与研究方法教学方面不能满足教学需求,因而对于提高学生实际工作能力有一定的局限。
目前,构造地质学的教学在学生、老师和学校各个环节都存在很多问题,致使构造地质学的教学质量没有得到显著提高。针对存在的这些问题,结合多年来科研和教学经验,本人提出一些看法和改革建议:
介绍专业应用领域和前景,激发学生的学习热情为了避免学生盲目学习,缺乏学习的积极性和主动性,这就要求我们在新生入学时或专业课开课前,尽量抽出一部分时间大致介绍一下专业的概况和本课程的应用领域和前景。可以邀请一些油田工作人员和专业课老师为学生举办一些介绍相关的专业背景知识的讲座,也可以从国际和国内能源发展状况来说明石油工业的重要性。石油作为一种战略物资,越来越受到各国的重视,其实质就是对石油能源的争夺。我国现在也高度重视石油工业的发展,把石油作为重要战略物资,放在优先发展地位。介绍我们所从事的地质勘探专业是石油工业的龙头专业,事关石油工业的突破和发展,这就更依靠年轻一代的大学生努力和拼搏。通过讲解,培养学生的专业理想,激发学生的专业兴趣,增强学生对所从事专业的自豪感和荣誉感。同时介绍一些学习专业课的方法,特别是对于构造地质学这种专业基础课,它不同于公共基础课,需要学生改变学习思维和方法。
建设优秀的教师队伍教学过程,即指教学活动的展开过程,是教师根据一定的社会要求和学生身心发展的特点,借助一定的教学条件,指导学生主要通过认识教学内容从而认识客观世界,并在此基础上发展自身的过程。对于年轻教师而言,通过组织培训交流来积累经验,还可以通过专家组的听课评审来不断提高实际的工作能力。教学过程作为一种特殊的认识过程,是促进学生全面发展的过程。年轻教师在教学过程中要明确有计划、有目的地引导学生进行认识的过程,要明确教什么、怎么教,并避免灌输式的教学,提倡参与式的教学,引起学生的求知欲;要避免结论型的过多而问题型的甚少;要避免教学设计过细,教学“弹性区间”较少。只有做到这些才能让学生过多的参与进来,变学生的适应性发展为创造性发展,变学生的被动学习为主动学习,从而免去了填鸭式的教学模式,能更多的开发学生的应用能力和智力。总之教师是课程实施的主体,教师的教学能力也关系到培养人才的质量。因此,提高教师的整体素质、强化教师的竞争意识和责任意识,有助于教学水平和科研水平的显著提高。
【摘要】地质学是地理科学专业课程体系中的基础课程,是学习其他专业课程的基础。通过总结地质学的教学内容和教学特点,分析了地质学在地理科学课程体系中的地位和体现。为发挥地质学在地理科学专业中的作用提供了基础保证。
关键词 地质学;地理科学;实践性
Study on the Role of Physical Geology in the Curriculum System of Geography science Major
LIU Yong-lin
(Geography and Tourism College, Chongqing Normal University, Chongqing 401331, China)
【Abstract】Physical geology is an important introduction course in the curriculum system of geography science major, which is the basis to study other course. Through the teaching contents and teaching characteristics of physical geology, the status of geology in the geography curriculum system is analyzed. It is provided assurance for playing the role of physical geology in the curriculum system of geography science major.
【Key words】Physical geology; Geographical science; Practicalness
地质学是研究地球的物质组成、地球的构造运动、地球的演化历史及其为人类生存和发展提供必要的地质依据的一门学科。地质学的研究对象是地球的岩石圈(包括整个地壳和上地幔的顶部),地质学的研究内容包括:地球的物质组成,构造运动,地球发展演化史及地质学的应用。除了地质学之外,地理学也是地球科学的一个重要学科,地理学是研究地球表面这个同人类息息相关的地理环境的一门学科。因此,地质学与地理学在研究对象的侧重点上具有明显的差异[1-4]。
1地质学的教学内容和特点
1.1地质学教学内容
根据地质学的研究对象和研究内容,结合地质学在地理科学整个课程体系中的作用,将地质学教学内容分为:地质学绪论、矿物岩石学、构造运动和构造变动、地壳演化史及地质学的应用,并结合地理学教学计划和培养目标设置了一些室内实验和野外实习内容(表1)。结合地理科学专业特点,目前师范类地理科学专业选用的教材为宋春青等主编的《地质学基础》。为了方便学生的理解和扩展学生的地质学知识,推荐夏邦栋的《普通地质学》做为参考教材。推荐英国学者罗纳德·路易斯·勃尼威兹著的《宝石圣典》和许靖华著的《地学革命风云录》做为课外延伸读物。
1.2地质学教学特点
1.2.1内容多
地质学研究内容为地球的物质组成、构造运动、地壳演化。物质组成涉及到元素、矿物和岩石三个层次;构造运动包括褶皱、断裂、新构造运动及板块构造理论等,涉及面及其广泛;地壳演化从老到新为前寒武纪、早古生代、晚古生代、中生代和新生代等5个地质时代的地球古地理、古生物、古气候。因此,从研究内容上来看,地质学教学内容及其丰富,知识点及其多。
从涉及的基础学科来看,理解地质学的一些概念,必须掌握必要的数学、物理学和化学等基础知识[3-5]。比如晶体的形态,就需要有较好的几何知识和数学空间想象能力。再如构造运动部分需要有一定的力学知识。
1.2.2地质学实践性强
地质学研究对象是岩石圈,也涉及水圈、大气圈和生物圈。而为了认识地球,必须进行野外调查,收集标本和地质测量,只有在野外工作的基础上,才能深入的分析和加深理解一些地质现象,这些决定了地质学是一门实践性很强的学科。地质学的发展史,表明地质学是“实践—理论—再实践—再理论”的循环往复的形式。再如:矿物和岩石的鉴定,必须经过一定的实践才能掌握,若只通过理论学习,将会使学生摸不着头脑,慢慢就会失去学习地质学的兴趣[1-5]。
1.2.3理论抽象
地质学中的多数理论十分抽象,若没有见过实物,单凭想象是很能理解地质学的知识点。比如褶曲的分类,断层的分类等。若能结合实验和多媒体手段,为方便学生理解地质学概念会起到事半功倍的效果。宋春青等主编的《地质学基础》教材,图件少,文字多。因此,实际教学中,教师应多提供一些图片,使学生有一个直观的影响。其次,可以使用动画、视频等多媒体教学手段,如正断层形成的动画视频等。通过多媒体的教学手段可以使学生很直观的掌握地质学的知识点。
2地质学在地理科学专业中的体现
地质学基础是地理科学专业的一门重要的专业基础课。该课程的任务是使学生了解地质学的研究对象、内容和方法,培养学生的时空观、发展观及其地质思维能力,为进一步学习地理科学专业其它后续课程奠定坚实基础。但又不能采用地质类专业一样的教学模式,毕竟地理科学专业和地质类专业培养目标和侧重点不一样。因此在实际教学中应突出地质学在地理科学专业中的特色。
2.1突出重点
因为地质学研究内容丰富,而地理科学专业培养目标不同于地质学专业,不可能每一个地质学知识点都需面面俱到,且都讲的十分透彻。比如:矿物晶体就不需要讲的很透彻,只需学生掌握晶体基本概念及其基本性质即可。再如:地球的外圈层结构,在地球概论中会涉及,因此这一部分不需要细讲。但对地理科学专业学生学习后续课程有密切联系的知识点需详细讲授,如:构造运动的概念,形成原因等。这是学习地貌学等后续课程的基础。
2.2注重与地理科学专业及相关课程关系的叙述
前面已经叙述,地质学的研究对象是岩石圈,而地理学研究对象是地球表层。因此,两者在一定程度上具有密切的联系,尤其是自然地理学与地质学关系最为密切。地质学基础是地理科学专业其它后续课程,如:地貌学、气象和气候学、水文学、土壤和植物地理学、自然地理学、自然灾害学等课程的基础。只有掌握了一些地质学知识,才能较好的理解和掌握后续课程中的知识点。因此,在讲授地质学的过程中,需要教师注重地质学与地理科学专业相关课程之间的联系,这样才能引起学生对地质学的重视,才能使学生明白地质学在整个地理科学专业课程体系中的地位。
2.3地质学与地理学实践结合
地质学和地理学都实践性很强的学科。地理学的分支自然地理与地质学结合最为密切,在地质学野外实践过程中可以适当的通过地质学知识来讲解地理学中的一些概念及其产生机理。如重庆师范大学在地质学野外实践过程中,通过讲授四川盆地的地壳演化史,来讲解四川盆地在地貌上的分布特点及形成机制。
3结束语
地质学基础在地理科学专业课程体系中起着承上启下的作用。对于地理科学专业的学生来说,掌握地质学中的矿物和岩石、构造运动及地壳演化史的基本概念和基本理论,对以后学习地理科学专业其它后续课程具有重要的作用。也为今后的继续深造,打下了坚实的地质学基础。在教学实践中,应根据地理科学专业的培养目标和专业特点,并结合室内实验、野外实习和多媒体教学等手段,深入浅出的讲授地质学这门课程。
参考文献
[1]常华进. 地理科学专业“地质学基础”课程教学的体会与思考[J].中国地质教育,2012,1:60-63.
[2]程先富. 地理科学专业地质学教学方法初探[J].安徽师范大学学报:自然科学版, 2005,28(2):238-241.
[3]韩国栋. 地理科学专业地质学课程教学计划的研究[J].黔南民族师范学院学报, 2013,4:76-79.
《地质学》是一门实践性很强的基础学科,许多地质理论和知识都必须经过实践的过程,才能加深我们对它的理解和认识。因此,地质学的野外实习是不可缺少的实践环节。通过这次在昆明、武定、元谋地区的教学实践活动,使我们有了一次理论联系实际的机会,使我对《地质学》的有关理论知识有了进一步的认识,对地层、构造、岩石、矿物等地质学基本概念有了进一步的理解。
一、实习目的,任务和要求
(一)实习目的
通过实习,使我们进一步巩固课堂上所学的地质学基础理论知识。shixi.exam8/运用这些知识去观察、研究、分析和判断各种地质现象解决实际问题。培养我们理论联系实际,实事求是的工作作风,锻炼我们吃苦耐劳,不畏艰险的地质精神。树立热爱专业以及勤奋学习的思想和决心。
(二)任务
1、在野外对各种内、外地质作用进行初步观察分析,着重点是外力地质作用的观察分析。
2、初步对三大类岩石、地质构造和矿产进行观察认识,了解它们在自然界的分布状况。
3、学会地质罗盘的使用、手标本采集、地质现象观察和描述记录等野外地质工作的基本方法。
(三)要求
1、实习前认真学习实习指导书,做到心中有数,有条不紊。
2、实习中听从老师安排,认真听指导老师讲解。
3、认真细致观察各种地质现象,作好记录,多提问、多思考。
4、采集3~5块有代表性的岩石、矿物或化石标本。
5、实习结束后,编写一份地质实习报告。
二、实习的基本情况
(一)组织形式
以班为单位进行。每个班作为一个小组,由一名实习教师指导,组长和安全员协同老师工作,同时还有班主任负责学生生活、交通等管理。
(二)实习过程
本次实习地点为昆明、武定、元谋地区。shixi.exam8/时间为一周,具体安排如下:
第一天昆明西山
第二天上午由昆明至武定县五孔桥;
下午芭蕉箐采矿场、雷钢厂;
第三天上午人民渡至狮山石棉厂至狮山风景区;
下午由武定县至元谋县;
第四天上午元谋县朱布超基性岩体;
下午元谋县黄瓜园大桥;
第五天上午元谋县德大大桥至那化大桥;
下午元谋县弯堡土林;
第六天返回昆明
三、任务完成情况
对各种内、外地质作用有了初步认识,如地质构造的识别、对风化作用及地表流水作用现象的认识等;对三大岩类能进行初步识别;能使用地质罗盘测岩体的产状;采集了有代表性的岩石、矿物和化石标本并作了详细的野外记录。
普通地质学实习报告第二章1(2011-12-2612:29:02)
第二章各实习地区地质概况
一、昆明西山地区
作者简介:荣冠( 1971- ),男,武汉大学水利水电学院副教授,博士,主要从事岩体稳定性研究及工程地质教学工作,(e-mail)rg_mail@163.com。
摘要:工程地质是水利类本科生的一门重要专业基础课,课程教学内容和环节丰富,难点较多,实践性强。如何在课堂教学和野外实践教学中有效提高教学质量是一个值得探讨的问题。文章详细分析了水利工程课程中的难点及教学中存在的问题,从课堂教学、实践教学、英文教学及课程考核等方面全面介绍了课程教学经验及改革探索。提出课堂教学应注重理论紧密联系工程实际,实践教学应注重培养学生动手技能和发现、分析、解决工程地质问题的能力,开展英文教学是培养国际人才的必然趋势,考核机制应全面反映学生的综合能力等观点。
关键词:工程地质; 水利专业; 教学研究; 理论教学; 实践教学
中图分类号:tv135;g642421文献标志码:a文章编号:10052909(2013)05011007工程地质是研究工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学,是以地学学科的理论为基础,应用数学与力学理论和工程技术及方法解决与工程规划、设计、施工和运营有关的地质问题[1]。工程地质课程是水利类本科专业的一门重要专业基础课程。水利水电工程建设是人类在认识自然的基础上改造自然并为经济建设服务的活动,进行水利水电工程建设首先必须了解自然环境和工程条件,而环境地质条件是与水利水电工程关系最密切、最重要的自然条件。
当前,中国工科高等教育人才培养主要目标是:培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[2]。工程地质课程作为水利类专业中一门实践性强的课程在凸显人才培养目标方面,更加突出工程地质理论和实践教学的必要性与重要意义[3-4]。
工程地质课程的教学分为课堂理论教学部分与野外地质实习部分。课堂理论部分主要讲授矿物岩石、地质构造、地质作用、地下水、岩体工程特性,边坡、坝基、洞室围压稳定性评价,工程地质勘察等知识。野外地质实习部分主要进行岩石及地质构造认识,风化、卸荷及河流地质作用研究,地下水及其作用研究,水利枢纽工程地质条件与问题分析评价等。
由于工程地质课程涉及的相关课程较多(矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、水文地质学、材料力学、岩石力学、土力学等),且这些课程多为地质专业课程。同时,工程地质课程实践性很强,但学生又缺乏实践经验和实践机会。因此,在有限的理论教学和实践教学时间内,如何合理安排教学环节,使学生扎实掌握工程地质相关概念及基本原理,并使学生初步具备分析工程地质条件及解决工程地质问题的能力,是一个很值得探讨的问题。根据笔者多年从事工程地质教学的经验,针对水利类本科专业工程地质教学,首先介绍学校工程地质课程的设置,然后分析课程教学的重点及难点,再从课堂教学、实践教学、英文教学、考核方式4个部分探讨理论与实践教学的改革思路,以期在提高教学效果、培养学生分析工程地质条件和解决工程地质问题能力方面有所收获。
一、水利类工程地质课程介绍
(一)水利工程地质课程设置
武汉大学水利水电学院最早可追溯至1928年创建的国立武汉大学工学院土木系水利组,学院现已成为国内水利水电高级人才培养的摇篮和科学研究的重要基地。一直以来,工程地质课程为水利各专业(农田水利、水电工程、河流泥沙、水文水资源)的重要专业基础课程。工程地质课一般在第五学期或第六学期开设,包括48 学时课堂教学和1 周的野外实习。课堂教材主要使用天津大学主编的《水利工程地质》(第四版)[1],实验及野外实习采用武汉大学编写出版的实习教材[5]。
(二)水利工程地质课程内容
水利工程地质主要是研究水利水电工程建设中的工程地质问题。主要内容包括岩石及其工程性质,地质构造及区域稳定性,地表水流的地质作用及河谷地貌,地下水、岩溶及库坝区渗漏地质条件分析,岩体工程特性,坝基、边坡及洞室围岩稳定性分析,水利水电工程地质勘察等。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
荣冠,等水利类专业工程地质课程教学研究与改革探索
课程的教学分为课堂教学与实践教
两部分。课堂教学主要讲授地质学基础知识和水利三大类岩体(边坡、坝基及洞室围岩)稳定性分析基本理论。通过课堂教学力求使学生掌握工程地质学基本概念、工程地质分析基本原理和岩体稳定性评价基本方法。实践教学通过野外现场典型岩体、地质构造、地质作用等的直接观察和分析来增强感性认识、理解并深化工程地质理论知识,使学生初步具备分析工程地质条件和解决工程地质问题的能力。水利类工程地质课程教学基本内容可总结为地质学基础知识和岩体稳定性分析两方面,核心主线则是工程地质条件及工程地质问题的分析研究。课程室内外教学均是围绕该主线开展的。
二、水利工程地质课程中的难点及问题
(一)工程地质相关概念不易理解和掌握
对于水利专业的学生来说,工程地质课是他们第一次接触地质学知识。多数学生,尤其是来自平原地区的学生,缺少对地质现象的感性认识,这使他们更不易理解相关地质现象和地质作用。水利工程地质课程的开始部分主要讲述地质学基本概念,包括矿物和岩石的成因、成分及分类,内外力地质作用概念,产状、节理、断层、褶皱等地质构造,地层地史,地质图分析,区域稳定等。这些内容涉及矿物学、岩石学、地层古生物学、构造地质学等知识。这些概念和相关课程知识对于初学者来说完全是陌生的。例如:在分析沉积岩的石英砂岩与变质岩的石英岩区别时,一般学生很难从沉积作用和变质作用的成因角度深刻理解其矿物结晶程度、颗粒大小、矿物纯度、孔隙率等方面的差异。在现场分析褶皱构造时,不少学生容易把现代地形与褶皱形态混为一谈。实际上起伏的山脊为背斜,剥蚀的山谷为向斜往往是不对的,反过来,背斜核部易形成河谷低地,向斜核部则可能形成山脊。准确定位褶皱应根据现场垂直岩层走向观察结果,若有岩层按新老次序有规律地对称出现时,则可肯定有褶皱。然后根据岩层新老组合关系的分析确定褶皱的基本类型(背斜或向斜),进一步依据两翼岩层产状、轴面产状以及地层层序判断褶皱的剖面类型和平面类型。但现场地层及其年代的划分,对于水利专业初学者而言是难以掌握的,况且岩层的产状及地层的划分往往又具有隐蔽性,因此,地质学基础概念往往是水利工程地质课程开始阶段学习的难点。(二)工程地质条件难以全面和深刻理解
工程地质条件指的是与工程建设有关的地质因素的综合,是自然历史发展演变的产物。对大型水利工程而言主要包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、物理地质现象(滑坡、崩塌、泥石流、风化、卸荷、侵蚀、岩溶、地震等)及天然建筑材料等6个方面。工程地质条件直接影响工程建筑物的安全、经济和运营管理。兴建大型水利水电工程,首先都要查明枢纽及库区的工程地质条件。不同地区的地质环境差异及水工建筑物类型的不同,对水利工程的影响也不同。教学中发现,学生对工程地质条件的复杂性认识不足,难以全面理解工程地质条件的内涵,这样自然导致对工程地质问题的把握不准。例如:西南水电工程主要集中在川、藏、滇、青等省区河流的深切河谷地区。该区域的自然地质环境十分复杂,相应地在此建高坝大库的工程地质条件也十分复杂。深切河谷往往首选高拱坝方案,此时地形地貌就是关键的地质条件,将直接影响工程高边坡的稳定与安全,同时影响并制约水工建筑物的布置、施工安排等。在西南深切河谷且为深覆盖层坝区,从坝基防渗及挡水建筑物安全的角度考虑多采用当地材料坝型,坝体防渗多为混凝土面板而非粘土心墙方案,这主要就是从天然建筑材料经济合理的角度考虑。
(三)对工程地质问题缺乏认识和实践经验
工程地质问题指的是工程地质条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。对大型水利工程而言主要包括坝基和坝肩抗滑稳定问题,坝基渗漏和渗透稳定问题,边坡稳定性问题,地下洞室围岩稳定性问题,水库渗漏、水库淤积、库周浸没、库岸再造,水库诱发地震等问题。工程地质学简单说就是分析工程地质条件,解决工程地质问题。因此,工程地质问题是课程的最终落脚点。不同水工建筑物由于对场地条件要求存在差别,其相应的工程地质问题也存在差异。实际工程中,全面揭示工程地质问题是有难度的,尤其是深层隐伏的地质问题,更是从浅表很难观察确认。目前对水利专业,工程地质课程一般在水工建筑物等专业课之前开设,许多学生对水工建筑物知之甚少,对水工建筑及枢
纽区可能会出现哪些地质问题更是难知一二。
例如:对水利工程三大坝型工程地质问题的分析。土石坝主要由粘土、碎石、块石等散体堆积而成,坝体允许产生较大的变形,它对坝基工程地质的要求较低,可以在软基和工程地质条件复杂的坝基上兴建。由于坝基河床地质条件多变,易出现过大沉降引起坝体裂缝、坝基渗漏和渗透变形问题,以及粉细沙层震动液化等问题。重力坝主要依靠坝身自重与地基间摩阻力来保持稳定。重力坝对坝基要求高,一般要求修在弱风化下部的岩基上。该类坝型最主要的问题就是过大变形或不均匀变形导致坝体裂开,软弱结构面组合形成深层滑移块体。拱坝主要通过拱作用传递荷载到坝肩,所以拱坝对两岸岩体的要求较高,而对河床坝基岩体要求相对要低。两岸拱座岩体应新鲜完整、无大断层,狭窄对称的“v”字形河谷是首选地形条件。此时应特别关注顺河向软弱结构面切割形成的滑移块体。由于学生在这一阶段对水工建筑物不熟悉,同时缺乏对三大坝型的现场感性认识,导致他们较难在合理评价相应工程地质条件的基础上深入分析潜在的工程地质问题。
(四)工程地质分析方法不易理解和熟练运用
由于工程岩体结构特征及力学特性的复杂性和不确定性,针对岩体变形与稳定性的工程地质分析方法主要是定性与定量结合,总体上是半经验半理论性的。针对实际工程,在较大程度上是以现场经验为前提,然后通过工程地质定性分析结合定量计算综合确定。工程地质的分析方法主要有工程地质类比法、图表法、室内外实验方法、力学模型定量计算法等。各方法都有一定条件和适用范围,即存在各自的优缺点。实际应用中宜将几种方法结合,互相补充。针对不同的工程地质问题,刚学习课程的学生对怎样合理选择分析方法缺乏经验,熟练掌握困难更大。
现以岩质高边坡稳定性评价为例,简要讨论工程边坡稳定性评价的基本思路。总体上边坡稳定性的影响因素包括地形地貌、岩体结构、地质构造、风化卸荷、水的作用、地震及构造运动和人类工程活动等。首先从经验上判断其稳定性主要从坡形坡高、岩体强度、坡体结构等直观判断,此时工程地质定性方法(如赤平投影)就是较好的方法。对于边坡浅表的变形及破坏情况,则主要考虑岩体的风化和卸荷程度,及其卸荷裂隙等的组合情况。对于边坡的整体及长期稳定性,则需通过详细的地质勘探,确定潜在的破坏模式和滑移边界,采用如三维极限平衡方法、有限元应力应变方法等计算其变形和稳定性。边坡变形模式及边界、结构面和岩体力学参数的确定是关键,同时还应合理考虑地下水及地震等因素的影响。所以对岩石边坡采用工程地质方法合理评价其稳定性是一项较复杂的工作,对于初学者来说是不易全面和熟练掌握的。
(五)工程地质实习和工程实践时间不足
工程地质教学来源于实践并回归于实践,其最鲜明的特点就是实践性强。教学实习和工程实践是巩固和加深地质理论知识的有效途径,是理论联系实际培养学生掌握科学方法和独立能力的重要渠道。地质实践教学的任务主要是让学生亲自接触各种真实的地质现象及工程问题,用已学到的理论知识观察分析现象,提出解决问题的方法与措施。例如:断层是工程地质学中的基本概念,但学生要理解断层的规模与工程特性、现场鉴别方法及其对工程的影响是较困难的。通过现场露头可以较直观地了解断层的三种形态类型及其基本特征,对较大规模的断层可引导学生从地形地貌不协调、地层的重复或缺失、伴生构造及构造岩、地表地下水的异常分布等方面来认识。在此基础上分析断层的级别、特征及其对工程的影响学生就容易理解和熟悉,然而由于教学时间及经费的限制,学生在实习和实践方面的机会相对较少。在有限的实习和实践时间内,如何合理安排教学实习路线及教学内容,让学生能够较好地掌握基本概念和原理,并初步具备分析和解决问题的能力,是目前水利工程地质实践教学中的一大难题。
三、水利工程地质课程改革探索
(一)课堂教学改革 1.突出重点分解难点
由于水利工程地质课程涉及较多概念和方法,同时关联较多课程,是一门综合性很强的课程。由于教学课时有限,要将所有内容都面面俱到地深入讲解,显然是不可取的。这就要求在讲授时有的放矢,合理安排教学内容,做到突出重点、解剖难点,始终把握地质学基本概念和岩体稳定评价两个主要内容,抓住工程地质条
和工程地质问题两条主线。这样可以使学生从较多的概念和方法中理清思路,把握课程主体框架。例如:在地质构造部分,阅读和分析平面地质图是重点,同时也是难点。平面地质图的阅读要求熟悉地层年代、产状、褶皱、断裂、地史等理论知识,同时需要结合具体工程分析不利条件及可能存在的问题。为此需要结合教学图件,详细分析褶皱、断裂等存在的依据,并讨论作为坝基或洞室的地质条件可能存在的不良地质问题。这样学生才能较快掌握地质图的分析方法及工程应用。
2. 理论联系实际
工程地质学的理论性较强,各种概念及分析方法较多。这些内容均源于地质作用和工程实践,在讲授课程时如只照本宣科,学生很难对一些抽象的概念及方法感兴趣,这样教与学的效果均较差。在教学过程中注重理论联系实际将是提高教学效果、提高学生学习兴趣的最好手段。例如:在讲授岩石和地质构造内容之后,学生对三大类岩石的特性及现场鉴别、具体的断层和褶皱构造的理解和分析仍是模糊的。笔者则以珞珈山为例,该地质体即为学生大学生活的环境,引导学生探寻珞珈山的岩石类型,以及是否存在断裂和褶皱。几乎所有学生都对此感兴趣,并乐于了解校园的地质情况。由此对珞珈山地层岩性进行介绍,在此基础上分析褶皱、逆断层及平移断层分布等。学生惊叹常在身边出露的岩石就是典型的石英砂岩,而校园内的樱花大道竟是一条逆断层。通过这个实例很好地将基本地质概念与周边的实际环境联系起来。
3. 传统与现代教学结合
水利工程地质课程内容较多、实践性强,而且课时有限,因此要求将传统教学与现代教学相结合,这样可以很好地发挥各自的优势。重要的概念及分析方法以黑板演绎并详细讲解,使学生的注意力集中,有利于学生对重点难点内容的深入理解和掌握。例如:在介绍层状岩层产状时,宜采用教学图件分步讲解,使学生切实理解走向、倾向、倾角的真实含义及实际意义。在讲解赤平投影原理时,则需按投影方法介绍点、线、面等的投影过程,使学生理解空间点、线、面与赤道平面投影的关系,这样结构面的空间产状与赤平投影图间的关系也就清楚了,后续运用其分析边坡稳定性也就简单易懂。水利工程地质课程涉及许多地质作用、地质现象及工程实例。此时多媒体演示则显示其优势,多媒体课件可提供大量信息,形象生动地展现自然现象及复杂事物,其效果是口头表达难以达到的,同时也可提高学生学习兴趣,节省讲解时间。课余时间鼓励学生通过国内外各种网络资源(特别是高校工程地质课教学资源)了解和学习相关工程地质知识,也可以用即时通讯方式解答学生的不同问题,利用现代网络资源最大限度地开展教学互动,让学生扎扎实实学好工程地质课程。
(二)实践教学改革
实践教学环节是保证和检验水利工程地质课程教学效果和质量的关键。要真正熟悉和掌握水利工程地质的知识及方法,各种不同类型的实习实践教学是必不可少的。以下从室内实验、校内现场教学及水利枢纽地质实习3个环节来介绍实践教学。
1.强化室内实验教学
武汉大学水利水电学院较早建成工程地质实验室。实验室主要有各种矿物、三大类岩石、古生物化石、构造模型、典型水利枢纽岩石、各种地质图件及影像资料。同时还配有偏光显微镜、gps 、电子罗盘、gis等设备和工具软件。目前实验室可以满足水利类专业本科教学要求。室内实验教学主要安排造岩矿物、岩浆岩、沉积岩及变质岩的认识。同时还讲授地质图阅读、罗盘及gps使用等教学内容。
以三大岩石的认识为例,这对于学生来说是难点,仅通过课堂讲解学生很难掌握岩石的特征和鉴别方法。在课堂讲授造岩矿物及三大岩类后,需要进行三大岩类认识的室内实验教学:学生按5人一组进行分组,每组学生提供三大类岩石标本各一盒。教师先复习岩石的成因、矿物组成、结构构造及分类等,然后以3种典型岩石为例分析矿物及结构特征,再分析其成因和类别。在此基础上让学生仔细观察各种岩石标本,由各组学生相互讨论以寻找鉴定矿物和岩石的规律和技巧。对学生的具体问题教师现场答疑,对相似矿物的鉴别、结构的理解等共性问题由教师总结分析。通过室内实验课教学环节基本可以使学生掌握常见岩石特征和鉴别方法,对后续现场实习具有重要意义。
2. 重视校内现场教学
武汉大学地处东湖之滨,校园内有珞珈山和狮子山,存在不少良
好的地质露头、各类地质构造较丰富。为配合基本地质理论知识讲授,笔者充分利用武汉大学校园内的珞珈山地区进行现场教学。该地区发育有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系及第四系等沉积岩,地层呈有规律的东西向条带状分布,呈现节理、断层、褶皱等地质构造。武汉大学水利水电学院从20世纪50年代开始,在珞珈山地区安排校内地质现场教学,实习路线从北向南横跨珞珈山,要求学生现场观察珞珈山地区岩石岩性、产状、风化、卸荷、隐伏岩溶、地下水露头、节理、断层、褶皱等现象。通过现场地质调查,学生可以理解地层划分及年代概念,熟悉产状的概念及测量方法,节理、断层及褶皱的鉴别和分析方法,最后独立完成简要的珞珈山地质调查报告。通过该单元的校内现场地质教学,可以进一步深化学生对基础地质概念和理论理解,培养学生独立分析和解决问题的能力。
3. 完善野外地质实习
(1) 水利枢纽地质实习目的与安排。工程地质野外教学实习是课程教学实践的最重要环节,目的在于巩固课堂所学的理论知识,使理论与实践紧密结合。通过对水利枢纽区地层、岩性、地质构造、地下水及外动力地质作用等的调查研究,使学生初步掌握野外地质工作的一般方法,了解水利枢纽工程地质条件及主要工程地质问题,熟悉地质报告编写及地质图件绘制的方法。实习教学包括路线教学、专题调研、现场讨论、内业整理等环节。通过现场调查、专题问题讨论、面试考查、实习报告编写等过程,培养学生野外地质工作能力和分析解决工程地质问题的能力。 (2) 野外实习区域及路线的选择。良好的实习区域与路线是满足工程地质野外实践教学要求的基础。实习区域应选择岩石类型及地层较丰富,河流地貌及水文地质现象发育良好,具备地质构造发育和风化、卸荷及边坡变形等外动力地质作用发育的地带。同时应具备典型的水利枢纽工程以便进行水利水电专业工程问题的分析讨论。在此基础上根据地层岩性及地质构造、河流地貌与地下水、边坡变形及稳定性分析、水利枢纽地质条件及工程问题等选择4~5条典型路线作为教学单元。路线选择注意地质现象的典型性及易识别性等特点,同时注意地质现象与工程实践的密切联系。
以武汉大学为例,从20世纪50年代开始,陆续建立了陆水实习基地、丹江口实习基地、韶山灌区实习基地等。2010年三峡工程建成后,又建立了湖北秭归三峡库区实习基地,选择茅坪至链子崖(郭家坝)、高家溪、泗溪、副坝大坝及永船等线路进行教学。三峡库区具有大量典型意义的地质露头,同时能够结合具体的水利工程建筑物(如大坝、副坝、高边坡等)进行工程地质条件与问题的分析。主要路线地层出露及地质构造较为齐全,风化、卸荷等动力地质作用和河流地质作用,以及地下水、岩溶等地质现象均有出露,能够满足水利类专业野外工程地质实习的要求。
(3) 野外实习环节及质量控制。整个实习期间每个教学单元要求有明确的教学内容。总体上要求完成:①典型剖面地层野外观察和描述,包括岩性、接触关系、产状及测量、岩浆岩和沉积岩及变质岩小构造观察、风化作用、地形图的使用等。②河流地貌及水文地质调查,包括河流侵蚀、堆积,河床、河漫滩及阶地观察,河谷边坡卸荷及变形,潜水露头,岩溶水,岩溶地貌等。③边坡变形及稳定性分析,包括典型卸荷拉裂体、崩塌体、滑坡体的现场调查,变形及破坏特征,边界条件,稳定性影响因素及评价,变形破坏成因,工程防护及治理方案等。④水利枢纽教学单元,主要侧重水利枢纽主要建筑物的组成及功能,大坝、副坝、高边坡、水工隧洞等主要工程地质问题分析。⑤资料整理及报告编写,主要是对现场观察的内容进行分析整理,按要求编写实习报告。
野外地质实习以小组为单位进行,实习过程要求分工明确、团结合作,现场特别强调纪律和安全。实习成绩评定综合考虑思想表现、组织纪律、操作技能、野外纪录、面试讨论及实习报告等。
(三) 英文教学探索
1. 工程地质英文教学意义
英语教学或中英文双语教学是目前本科教学改革的重要内容。基于高等学校培养具有国际视野和国际竞争力、面向未来的新型高素质人才的要求,高校对主要课程实行英文教学十分必要[6]。随着中国基础建设及能源等领域大规模工程的开展,在相应学科进行学术和业务交流已是基本要求。水利行业早已走出国门,承接或合作国际科研和工程项目。这就
求学生不仅有较高专业造诣,而且需要具备较好的英文文献阅读能力、语言表达和交流能力。
2. 工程地质课程英文教学实施
(1) 选定英文教材。工程地质英语教学,首先应选择合适的英文原版教材。国外出版的工程地质书籍较多,但适合国内水利专业使用的工程地质英文教材较少。这主要是国外很少有专门针对水利类的工程地质教材,多数教材是针对工程地质专业编写的。考虑到初学及课时情况,笔者建议采用tony waltham编著的《foundations of engineering geology》 (third edition)[7],这本教材包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土力学特性、边坡、隧洞及采空区等,内容简洁,通俗易懂。其次,推荐f. g. bell编著的《engineering geology》(second edition)[8]作为主要参考书。这本教材内容较全面,包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土工程特性、地质勘查及洞室、边坡、坝基等内容。在工程地质英文教学过程,建议学生使用网络资源,国外知名大学有不少工程地质课程资料[9]可供参考,同时从《engineering geology》和《rock mechanics and rock engineering》等国际学术刊物学习有关论文及知识。由于专业需要,学生还需使用中文版的水利工程地质教材作为对照读物。
(2) 英文课件及教学。英语课堂教学主要采用多媒体方式,可提高讲授速度和效率。在制作英文教学ppt时,应尽量简洁明了、图文结合,英文一定要规范。对一些专业性强的知识(如专业术语)可适当加中文注释。授课语言主要为英语,对不易理解的内容可用中文解释。为了保证教学效率,要求学生课前进行适当预习。课堂上采取师生互动形式,提高学生英语表达能力。平时作业、小测验及期末考核均要求采用英文进行。授课教师自身英文必须熟练,首先是专业概念及术语的准确表达,其次是发音的准确。
(四) 课程考核方式
为更好开展工程地质教学工作,其中一个重要环节是课程考核。课程考核目的是考察学生掌握知识的情况及分析问题的能力,科学有效的考核方式可以充分发挥学生的主动性和能动性,从而提高教学效果和质量。目前水利工程地质课程包括室内教学和野外实习两个部分,一般是独立考核。其中室内教学部分主要考察地质基本知识及水利工程相关岩体稳定性评价方法的掌握情况,成绩主要由平时作业、课堂小测验、专题讨论及期末闭卷考试组成,要求学生以掌握地质知识和工程问题分析方法为主,鼓励平时交流讨论,避免考试突击的学习方式。野外实习考核主要考察学生基本技能的掌握情况,侧重考核问题的分析理解能力,从现场主动性、操作技能、综合分析、面试讨论、实习报告及组织纪律等方面综合评定。
文章总结笔者多年教学实践经验及课程改革探索供高校同行参考,以期在提高水利工程地质教学质量,提高学生学习积极性和培养学生创新能力方面发挥积极作用。
参考文献:
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[7]tony waltham. foundations of engineering geology[m]. third edition, spon press, 2009.
[8]f g bell. engineering geology[m]. second edition, butterworth-heinemann press, 2007.
[9]missouri university of science and technology courses[eb/ol]. http://web.mst.edu/~rogersda/
research and reform exploration on teaching methods of engineering
geology for water conservancy specialty
rong guan, zhou chuangbing, chen yifeng
(school of water resources and hydropower, wuhan uni
iversity, wuhan 430072, p. r. china)
0 引言
重庆科技学院是中石油、中石化、中海油及相关的冶金部门与重庆市人民政府共建的普通高等院校,学校学科专业特色与优势鲜明。现有5个与油气勘探开发相关的本科专业和41个非石油主干专业,是我国新建本科院校中专业齐全、本科生培养规模较大、人才培养层次较完整的高校之一。“构造地质学”课程是资源勘查工程和地质学专业的平台核心课程,该课程具有很强的实践性,是一门比较抽象的基础理论课程,很多的教学工作者都对这种课程有着浓厚的兴趣,对该课程的教学理念、教学方法及规律进行了很多的研究,同时也取得了不错的成果,通过使用这些教学方法和手段,有利于提高这门课程的教学水平。
然而,根据笔者近年来对该课程的教学经验和特点,认为该课程的教学过程中除了要进一步落实常规的教学措施之外,还应针对该专业的核特色,并结合科研和生产实际,加强野外实践教学,适当地加入一些与本课程相关的科研元素及科研实例,即加强对该课程的实践教学环节的研究。一方面有助于学生正确地理解构造地质学的有关原理和方法,提高学生学习构造地质学的兴趣;另一方面也有助于学生在以后的学习和工作中充分地运用该课程的教学内容去解决实际工作中遇到的地质构造学问题,从而达到提高教学效果,深化构造地质学课程教学改革的目的。
1 现状
目前重庆科技学院“构造地质学”的课时设置偏低,地质学专业72学时(含实验18学时),资源勘查工程专业64学时(含实验16学时)。总体而言,理论课程学时相当紧张,只能针对一些基本概念、基本原理进行讲述,完成教指委拟定的基本实验实训内容。
实践教学体系由两个部分构成:①室内实验、校内实训;②野外构造填图实习。室内实验及校内实训是构造地质学课程的课程实验,包括认知实验、验证性实验及部分创新实验,能够满足对课本基础知识的验证,加深学生对课本知识的理解。实验中心建有构造模拟实验室、构造制图实验室。学生可利用各构造模型,人机互动,分析各种构造现象的形成机制,特别是对各种岩石受力变形过程及力学性质的分析。野外构造填图区域为构造现象丰富、典型剖面较多的重庆北碚天府地区。重点让学生通过野外踏勘,了解实习区地层接触关系及地层空间展布情况。最后利用野外的踏勘、测量、填图最终形成实习区的综合特征图。
当前的这种构造地质学教学体系,基本符合构造地质学的教学要求,但也存在一些问题,特别是对应用型人才培养目标有一定的局限性。主要有几个比较突出的问题:①学生总觉得该课程枯燥,兴趣不大、授课效果不好;②野外实践过程包括认识现象、地质描述、绘图等过程,缺乏科研元素;③基地建设缓慢,教学改革研究成果不多;④工程应用能力不强,构造地质学理论及实践知识与现场生产联系程度需要进一步提高。
2 改革构想
2.1 介绍专业应用领域和前景,激发学生的学习热情
为了提高学生的学习效率,激发学生的学习热情,应该在新生入学教育时或专业课开课前,给学生大致介绍一下专业的概况和该课程的应用领域及前景。同时,可以邀请一些油田工作人员(或地质矿产部门的专家)和专业课老师为学生举办一些介绍与专业相关的应用背景知识或讲座,也可以从国际和国内能源发展状况来说明构造地质学在国家资源(包括固体资源和石油与天然气)勘探开发中的重要性,特别是油气资源在国家发展中的重要性。介绍该专业及其相关课程在地质勘探中的作用和地位,激发大学生对该专业的热情和激情,从而激发对地质专业、对构造地质学的喜爱,并为地质学事业努力和拼搏。通过讲解不断提高学生的学习积极性和主动性,使学生对所从事专业的自豪感和荣誉感不断增强。同时介绍一些学习专业课的方法,尤其是构造地质学这种专业基础课,需要学生改变固有的学习思维和方法。
2.2 教学阶段融入科研元素
科研元素融入是指获取解决某一个地质问题的科学研究实践[1],其目标是激发学生在教师的指导下从事科技创新活动,或申请学校不同级别业余科研小项目的活动或参与教师的科研项目,开展科研研究,做科研报告或在专业期刊上发表学术论文,而不是地质现象的常规性文字描述或对地质现象书本知识的再理解。在校内理论学习过程中就应该结合野外地质现象,结合生产单位的生产实际,利用地质现象解决生产实际问题。比如,学完地层产状一章,就可以结合地质矿产部门资料预测矿产出露及探矿研究;可以结合油田部门分析油藏性质及构造对油水分布分布的控制因素;学习断层一章,可以结合生产资料研究注水开发对断层封闭性的影响,可以分析断层对固体矿产的空间分布的控制作用。
2.3 注重能力培养的实践教学
构造地质学不仅是理论性很强的课程,也是实践性很强的课程,因此应该把实践教学放入到和理论教学同样重要的位置。在课堂上学生接受老师讲授的理论知识时,很多学生都觉得比较抽象,造成教学效果不佳,面对这种情况,重庆科技学院在安排构造地质学的教学时,应该注重能力培养的实践教学。
为了培养和锻炼学生的动手能力和创新意识,培养学生的地质思维,实验课要以学生为主,教师辅导为辅,放手让学生尽量独立完成实验,独立分析各类地质现象的成因及其对资源分布的控制因素,并结合区域的地质构造作用,预测资源的空间分布。教师仅就基本原理和要点进行讲解和辅导,锻炼学生的地质思维和文字表达能力。在做好实验课的同时还要强化野外实习,虽然通过理论课程和实验课的学习,学生对地质构造现象有一定的概念,但还是处于一知半解的阶段,再加上实际地质构造现象具有很强的复杂性和多样性,导致学生很难真正将在课堂上学习的内容和实际构造现象融会贯通。因此要想真正提高构造地质学的教学质量,野外实习是必不可少的一个教学环节。同时应合理安排理论课、实验课和野外实习的教学日程。只有这样才能使学生做到理论与实际融会贯通,使抽象的概念描述转变成具体的地质现象。
3 结语
构造学是资源勘查工程及地质学相关专业的平台基础课程。课程的性质决定了实践教学内容的重要性。为了突出重庆科技学院应用型本科院校的人才培养宗旨,必须加快对构造地质学教学体系的改革探讨,激发学生对构造地质学的热情及学习兴趣、加大科研元素,加强实践训练、注重现场应用以及建立一支具有高实践水平的师资队伍。另外,为了更好推动构造地质学实践教学改革,还应该不断加强模拟训练,突出动手能力;加强学生与生产单位的结合,突出应用能力;教师和学生不断互动交流,才能真正实现改进构造地质学实学效果的目的。
参考文献:
[1]黄德志.构造地质学实践教学与地质专业学生专业素质培养[J].创新与创业教育,2012,3(4):65-67.
防灾科技学院2006年2月升格为本科院校,2008年增设地质学和资源勘查工程两个地质类专业。从建专业以来学校共开展了5次地质认识实习。作者作为带队教师参与了学校地质学和资源勘查工程专业地质认识实习教学工作,认为我校在地质认识实习环节存在一些可改进之处。
1 我校“普通地质学”野外实践教学存在的问题
1.1 实习区的选择和实习内容有待完善
作为新增本科院校,防灾科技学院的办学基础和办学实力与一些老牌本科院校还有一些差距,尤其在一些硬件设施上,我院没有完善的实习基地,或多或少的影响了实习效果。2009年地质认识实习是在我校地球物理专业地震地质实习基础上开展的,实习地点在北戴河柳江盆地,实习效果总体很好,学生反响较好。2010及以后的地质认识实习选在北京周边,选取比较好的地质现象作为实习点,但第四纪地质和地貌现象人为破坏严重,每年都要进行重新踏勘选址。而岩溶地质作用的观察,选在京东大溶洞,除岩溶特征不明显外,该景区从入口到出口为单向行走,一般由景区讲解员讲解,讲解员在讲解的时候主要用封建迷信思想讲解岩溶地貌,非常不利于教学的进行。
1.2 师资力量不足
师资力量的不足表现在两个方面。一是专业教师少,而地质认识实习和地质教学实习在每年的暑假同时开展,地质教学实以上两个专业外,还有水文地质专业、地球物理专业和勘查技术与工程专业均参加,势必造成教师严重不足。从目前情况看,师生比大致为1:30至1:40之间,远远低于国内外其他院校。二是以年轻教师居多。2006年学校升为本科院校以后,学校加大了教师的引进,吸纳了很多国内重点本科院校的研究生、博士生,但大多为年轻教师,对普通地质学知识掌握和运用不是很熟练,且野外实践教学经验相对不足,影响野外实习效果。
1.3 学生组织涣散、纪律性差
由于师生比较小,老师既要讲授知识,又要注意学生安全,最终在监管上力不从心,不能兼顾每个学生。野外讲解地质现象的过程中,只有少部分学生能注意听讲,仔细观察,结合所学知识与野外实际情况相联系起来,还存在少数学生不听从老师指挥。晚上回到学校,没有老师监督,有些学生不会对一天的实习内容进行整理、消化。编写报告和绘制图件的时候,出现直接照抄实习指导书内容、图件内容错误或不全、有错别字等情况。
1.4 实习时间短
我校地质认识实习时间为一周,一周的时间包括两天书写报告的时间,而实际野外路线实习的时间只有五天。防灾科技学院的定位为应用型本科院校,其宗旨是为了培养本科层次具有较强实践能力和适应能力的人才,对于地质学和资源勘查专业学生来说就是要具备较强的野外地质工作能力。而实践能力的培养,必须加强野外实践教学,地质认识实习作为地质学的入门课程,一周的实习时间不足以了解、认识地质学的全部内容。
2 改进方法
2.1 选择有利实习区,完善实习内容
全面收集实习区地质资料,整理后进行现场踏勘,选择地层、构造、古生物化石出露好、交通方便、安全系数高、环境优美的地点作为实习点。将区域地质资料、踏勘记录资料、原实习指导书整理,按地层、构造、地质作用等修订成册,着重描述实习观察点的地质现象及分析结果,供学生实习使用。最好能建立实习基地,有固定的系统资料和地质现象支持。上述所有工作都应该在有丰富野外实践教学经验的教师指导下完成。
2.2 引进相关人才,培养青年教师
只有不断引进地质类专业教师,才能从根本上改善师资力量的不足。此外,学院还应聘请有经验的专家学者带领青年教师对实习区的地质情况进行详细的野外调查、实地讲解,提高青年教师的实践教学能力。同时学院应营造健康向上和团结协作的氛围,创造良好的学习和科研环境,鼓励教师积极参加各种科研业务培训,积极承担教学和科研任务,提高教学效果和教师教学水平。
2.3 加强对学生的监督管理
首先应加强野外的监管,这可以有2种方法。一,增加野外实习教师人数,采用小班实习的方法,一个教师带20个人左右,这样老师容易控制纪律且能了解学生理解掌握程度;二,每个班跟一个辅导员,起监督作用,督促学生观察地质现象、整理野外记录,对学生安全负责,减轻带队教师压力。同时加强校内监管,我院地质认识实习采用的不是驻地式实习,学生完成一天的实习后回学校,学校应要求学生在固定时间、固定地点整理一天实习内容,加强对实习内容的理解与掌握。野外记录本的检查可以由带队老师抽查来完成,在师资配比合理的情况下,可以每天检查学生野外记录情况。
2.4 适当延长实习时间
地质认识实习内容广、要在较短的时间内完成地层、构造、岩石、古生物、地质作用等方面的实习,势必会减少学生观察地质现象时间和机会,适当的延长实习时间,改变原来以教师讲授为主的野外实习方法,给学生充分的时间去观察、理解野外地质现象,有助于培养学生学习地质专业的积极性、提高实习效果。
2.5 改变传统教学方法,提高学生的主观能动性
改变原来教师讲、学生记、然后再观察地质现象这一传统教学方法,提高学生主观能动性。要求学生提前预习实习路线可观察到哪些地质现象,到了野外让学生独立观察、记述,提出问题,然后教师系统讲解路线实习内容,解答学生提出的问题。
论文摘 要:随着环境地质学研究内容、研究方法和技术不断发展,环境地质学的教学面临许多新的挑战。在环境地质学的教学过程中,通过对教学方法和教学理念的不断探索,逐步形成了具有鲜明特色的教学模式。
环境地质学是研究人类活动和地质环境相互作用的新兴学科,是地质学的一个分支,也是环境科学的一个组成部分。环境地质学研究自然和人为引起的地质环境问题,以及人类工程建设和资源开发引起的地质环境问题[1]。环境地质学已经成为地质学、地理学、环境科学等专业的必修课或者选修课。环境地质学是一门综合性的科学,内容涉及灾害地质学、环境工程学、地球化学、地质工程学、城市环境地质学、矿山环境地质学、农业环境地质学、海洋地质学等多个学科。如何为不同专业、不同年级的学生更好地讲授环境地质学课程,成为一个新的挑战。笔者在环境地质学的教学过程中,结合环境地质学的课程特点、学生的知识结构和专业特色,积极探索教学方法改革,不断总结经验和心得,逐步形成了具有鲜明特色的教学方法,取得了良好的教学效果。
1 强调人地和谐理念和可持续发展观
环境地质学课程最重要的目标之一,就是让学生树立人地和谐的理念和可持续发展观。首先要认识到,地球是人类目前可以生存的唯一场所,地质环境容量是有限的,人类活动和地质环境是相互制约的,过度地索取必然会引起地质环境的恶化,甚至出现灾难。要达到人地关系的和谐,必须以科学的人地观为指导,培养全球性、长远性和差异性的环境意识,珍视和充分利用环境质量与自净能力,减少环境损失,防止环境污染和生态破坏;培养广义性、有限性和稀缺性的资源意识,坚持节约利用、综合利用和持续利用原则,充分发挥资源的多重功能,提高资源利用效率和水平;科学的人口意识、合理的生产意识、适宜的消费意识和正确的文化意识同样非常重要[2]。另外,危害人类的自然灾害始终存在,人类一定要充分认识这些自然灾害(如洪水、滑坡、崩塌、泥石流、地震和火山活动),尽量避开或降低它们对人类生命财产造成的威胁。
2 体现专业特色
环境地质学涉及的内容非常广泛,每个章节都可以单独作为一门课程来讲授。但由于课时的限制,不可能对每个章节都进行非常详细、深入地讲解,必须根据学生的专业特色和学校的特色,有选择、有侧重地讲授环境地质学的各个章节。对于矿业类院校的地质工程专业学生,侧重讲解自然灾害、矿产资源开发、能源开发和利用、表生地球化学异常与人体健康、环境地质调查等章节,用地质构造和地质演化的理论讲解地震和火山的发生规律和分布特征,用矿床学理论讲解矿产资源的成矿规律和矿石特征,用地球化学的理论讲解地方病的发病机理和分布规律,将地质学的理论和方法融入到各章节的讲解中。自然地理学专业要侧重自然资源开发、土地利用、房地产开发等内容;人文地理专业侧重城市规划、旅游管理等章节。
3 结合学生的知识体系
环境地质学是一门拓展学生知识面、培养学生兴趣点的课程,适宜安排在第一学年。但是,由于各种条件所限,环境地质学有可能被安排在许多专业课之后的第二学年或者第三学年。由于某些专业课的内容与环境地质学的部分章节或知识点相同,势必会增加环境地质学的讲授难度。因此,教师在讲授环境地质学课程之前,必须考虑不同年级学生在知识结构上的差异,有针对性地调整各章节的内容和深度。遇到与前期专业课相同的知识点,教师既可以有针对性地温习之前学过的重要知识点,补充新的教学内容,也可以在相同知识点上增加深度,激发学生的求知欲望。在为地质工程大三本科生上环境地质学时,环境地质学中的自然灾害章节与学生前期学过地球科学概论中的知识点重复,此时,教师需要增加新的知识点,并增加难度。比如讲到火山灰,不仅要讲火山灰对人类和动植物的危害,对全球气候的影响等基本知识点,还可以拓展到火山灰在层序地层学中的应用,火山灰具有延展性、瞬时性和等时性的特点,可以构成发育良好的区域等时面,许多含煤地层普遍发育火山灰,可以作为煤层对比的重要依据,能够有效弥补生物带法、常规标志层和沉积旋回法在煤层对比中的不足[3]。在讲到河流类型的时候,可以与能源地质学中的煤炭沉积环境知识点结合起来,让学生思考,哪种河流类型能够形成巨厚型的煤田,还有哪些典型的河流地貌非常适宜煤炭的沉积等。只有紧密结合学生的知识体系,才能将环境地质学课程讲得更生动,并且将课程内容的广度和深度有机结合起来。
4 启发式教学
环境地质学不仅普及知识、让学生记住一些基本概念和知识点,更重要的是要培养学生独立思考、全面思考以及应用所学知识解决问题的能力。随着世界人口剧增、城市化不断推进,各种环境地质问题不断出现,这些环境地质问题的解决方法往往没有标准答案,需要学生主动思考,积极查找相关资料,对问题不断探索。比如许多化学合成杀虫剂(如DDT)在害虫杀灭、粮食增产和疟疾预防等方面功不可没,但同样导致了严重的生态危机,危害人类健康,并毒死了大量鸟类、鱼类和益虫。现代农业到底能否离开化学合成杀虫剂?化学合成杀虫剂到底是毒药还是仙丹?这些问题的答案都需要学生发挥独立思考的精神去探索。
河流具有强大的侵蚀和搬运作用,能够导致河流上游不同程度的水土流失,但我们不能就此否定河流的侵蚀和搬运作用。因为河流携带的泥沙会在下游形成三角洲和冲积平原,造福人类,入海口堆积的泥沙还能有效抵御海水入侵。因此,要通过教师的讲解启发和培养学生全面思考的能力。 转贴于
5 案例分析
20世纪初,美国哈佛大学法学院创造了经典的案例教学法,之后在法学、企业管理、医学等学科的教学中得到广泛应用。环境地质学中也有很多经典的人地危机和人地和谐的案例,也可以借鉴这种成功的教学方式。从实际案例出发,提出问题、分析问题、解决问题,通过师生的共同努力使学生做到融会贯通,能举一反三,理论联系实际,从而增强知识,提高能力和水平。在选择案例的时候,要尽量选择一些影响范围广、贴近学生生活、绝大多数学生都了解的近期发生的经典案例,这样更容易激发学生的兴趣,提高案例分析的教学效果。例如,通过学生对美国墨西哥湾漏油事件和我国大连漏油事件的分析,更深刻地理解能源开发和运输中可能导致的生态和环境危机,并且深入思考如何正确面对和处理这种生态危机。在讲海洋公约中“海域”的定义时,可以对中日领海纠纷案例进行分析,通过该案例的分析,不仅能够让学生更深刻地了解领海基线、专属经济区和大陆架等概念的真正含义,还可以让学生认识到联合国海洋公约在解决领海纠纷方面的不足,同时提高学生的海洋意识。
6 结合科研动态和学科发展
环境地质学也是一门应用科学,它应用掌握的地质信息来解决实际的问题,减少环境的恶化,增加人类利用和改造自然的有利条件[4]。但是,由于撰写时间有限,大多数环境地质学教材中的某些知识点存在明显的滞后和不足,特别是关于各种环境地质问题防治方法的相关内容,而该部分内容又是学生需要重点掌握的内容。因此,非常有必要将与环境地质学相关的最新科研动态、热点研究问题和学科发展动态引入到课堂教学中。在此过程中,也可以将自己和学院其他教师与教学内容相关的科研工作和科研成果介绍给学生。比如在讲到土壤污染内容时,大多数教材都没有涉及如何治理和修复被污染土壤的内容,这就需要教师在备课的时候查阅相关的书籍和文献,查找传统和最新的土壤修复技术,以及各个修复技术的优缺点和这些土壤修复技术的应用情况。这样,才能让学生全面了解土壤污染和修复技术,同时激发学生的科研兴趣。
7 多媒体教学
环境地质学中的许多内容需要借助图片、视频等多媒体才能达到更好的教学目的和教学效果。图片具有直观明了的特性,可以根据教学目的进行实时添加,比如在讲解露天开采对地表的破坏的时候,很多学生对露天矿了解很少,仅仅用文字讲述露天矿的占地面积等破坏程度,不能让学生体会露天矿的巨大破坏性,如果将世界十大露天矿的图片展示给学生,学生就能真正理解什么是“地球表面的巨大伤疤”了。
视频也是环境地质学非常重要的教学手段,视频能更直观、全面地展示环境地质学内容,但是比较占用课时,所以课前要对平时收集的教学视频进行精挑细选。教学视频要画质清晰、客观全面、贴近生活、震撼心灵、引人思考。教学视频的画质清晰程度直接影响观看者的情绪和兴趣,高清晰的教学视频能够引起学生的观看欲望,达到更好的教学效果;教学视频的内容必须客观全面,否则容易误导学生,因此必须对视频内容仔细筛选。介绍环境地质问题的教学视频,最好有思想碰撞,学生看后能够震撼心灵,并且引发学生深层次的思考。比如中央电视台制作的“垃圾围城困局”视频就可以作为关于城市垃圾的教学视频,该视频介绍北京在城市垃圾处理过程中遇到的现实问题,通过视频可以了解不同立场人(包括主张和反对垃圾焚烧的学者、垃圾焚烧厂附近的居民和城市管理者)的观点和思想,该视频能够让学生深切体会到,城市垃圾处理既是一个刻不容缓的问题,又是一个很难解决的技术问题和管理问题,引发学生对城市垃圾问题的深入思考。
参考文献
[1] 朱大奎,王颖,陈方.环境地质学[M].北京:高等教育出版社,2001.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)49-0133-02
一、引言
边坡是指自然或人工形成的斜坡,通常由力学性质不同的岩土材料构成,在漫长的地质构造作用下,逐渐形成了复杂的坡体结构和岩体结构。边坡失稳破坏会诱发滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害,造成铁路公路阻塞、掩埋河道以及矿山停工等,带了较大的生命和财产损失。边坡工程是一门以边坡为研究对象的应用性课程,内容涉及土力学、岩石力学、工程地质学、弹塑性力学等多方面知识,具有综合性和实践性强的特点。岩土工程、采矿工程、工程地质等专业的重要专业课程就是边坡工程,国内大专院校开展课程时间并不长,同时由于教学过程中普遍存在理论与实践脱节的问题,往往存在学生学习兴趣差以及分析解决问题能力较差等问题。如何适应当前社会需要,培养理解基础好、动手能力强以及富有实践精神的复合型人才,是值得我们深入研究和探讨的科学问题。
二、边坡工程的课程特点
1.综合性强。边坡根据物质组成往往可以分为岩质边坡和土质边坡,由于岩土二者的物理力学性质差异较大,所以导致工程所关心的科学问题完全不同,对于土质边坡,其稳定性取决于土的变形和强度问题,这其中涉及了土力学方面的知识;对于岩质边坡,其稳定性取决于岩石的强度和结构面的空间分布等,这其中涉及工程地质和岩石力学方面的知识。边坡根据成因又可分为自然边坡和人工边坡,自然边坡是在复杂的地质作用下历经几百万年甚至几千万年演变而来,这就涉及到地质学等;自然状态下经过漫长地质年代作用的岩体一般处于稳定的自然状态。开挖后的人工边坡其平衡状态会遭到破坏,原因是岩体的开挖、地应力的释放等,这就涉及到材料力学、岩石力学等。此外,我们在分析计算时,往往需要用到弹塑性理论来分析边坡的应力和变形等。总之,一门边坡工程涉及土力学、岩石力学、工程地质学、弹塑性力学等多方面知识,课程综合性强。
2.复杂性强。边坡工程具有系统的复杂性,主要从以下两方面体现:①露采边坡是采矿工程大系统中的一个子系统,具有系统性,它属矿山生产的安全保障系统,矿山安全生产要求边坡保持稳定;②既定的工程地质条件和水文地质条件、地形地貌和新构造运动、人类的工程活动等因素都会影响或控制边坡自身的稳定性,而这些影响因素本身就具有复杂性跟不确定性,边坡的稳定性与这些因素综合作用有关,所以会受各相关因素之间的相互影响。因此,只有对这些因素进行全面的系统的分析,才能使边坡整体性能达到最佳状态。而且各因素对边坡稳定性的影响作用是不同的。所以边坡工程的课程教学也要求教师从系统上进行全面、多方位的教学,从而使课程复杂性增强。
3.理论性强。边坡工程中既涉及岩土的强度问题,又有变形问题和稳定问题,课程内容较多并且理论性强。研究边坡的强度问题时,需理解有效应力原理、达西定律、岩土的强度准则、岩土的本构模型、结构面的力学模型以及常规的室内外试验方法等;研究边坡的变形问题时,需掌握固结理论、分层总和法等内容;研究边坡的稳定问题时,需掌握强度折减法、赤平极射投影以及结构面配套分析方法等。此外,边坡问题不仅涉及静力问题,还包括动力问题,故边坡工程是一门理论性很强的课程。
4.应用性强。边坡工程所研究的问题来自于现场,同时服务于现场。学习的目的是能将实际工程问题进行简化,从而可以用所学的理论知识进行分析,最后达到解决实际工程问题的目的。边坡稳定问题等是工程所关心的热点问题,监测以及预警的手段和方法等直接服务应用于现场。
三、课程教学中存在的问题
1.教材选择困难。作为一门专业选修课,边坡工程方面的科研著作较多,教材偏少。边坡工程的教材普遍存在行业性强、内容体系不统一等问题。
2.授课对象理论基础偏弱。边坡工程课程主要面向已学过专业基础课的理工科大三学生。然而,笔者在授课过程中发现,部分专业的学生对土力学、岩石力学、工程地质学以及弹塑性力学的基本理论理解差,甚至不了解一些基本概念。这一方面与边坡工程自身综合性较强有关,另一方面反映出教学对象理论基础薄弱等问题,这无疑会影响教学质量和教学效果。
3.实践和试验环节薄弱。大部分授课老师缺乏实践经验,从理论到理论,现场经验严重缺乏,很难向学生传授具体的边坡工程实践常识,而学生通常很反感概念性的东西,空洞无物的讲解只会让学生兴致缺失,甚至产生厌学、抵触心理,不但达不到理想的教学效果,还会适得其反。
4.授课对象创新思维不足。现今,创新思维能力强弱已成为影响学生就业竞争力和科研能力的重要因素。但是,我们的学生长期处于中国传统模式教育下,学生的自主创新能力明显不足,这在社会生活和工作实践中已明显地表现了出来。
四、关于边坡工程教学的建议
1.丰富教材种类。由于在边坡工程教学中,边坡工程方面的科研著作较多,教材偏少,且教材普遍存在行业性强、内容体系不统一等问题。所以授课教师应在教学中总结经验,发现问题,以致能够探索、丰富并编辑出更多适合边坡工程课程教学类的教材。从而解决教材选择困难的问题。
2.优化教学内容设置。针对不同的专业方向,边坡工程的教学内容设置应有所不同,其侧重点应有所差异。比如水利工程方向,教学内容应侧重于高陡岩石边坡的地震响应、渗流变形以及坝坡稳定方面;公路和铁路工程方向,教学内容应侧重于边坡静力稳定、边坡加固以及滑坡防治等方面;工程地质方向,教学内容应侧重于边坡成因分析、坡体裂隙构造分析等的方面;而采矿工程方向,则应以边坡爆破、深部岩体力学、三维地质建模以及灾害预警方法为重点。同时,教学内容的设置应考虑授课对象的知识结构,避免课程内容与相关内容的交叉重复。
3.加强基础课程教学。针对学生对土力学、岩石力学、工程地质学以及弹塑性力学的基本理论理解差,甚至不了解一些基本概念的问题,课程教学中应加强基础理论的授予,增强学生的理论基础。
4.开放式互动教学。对于边坡工程课程的讲解,应以工程实例、工程实物、工程照片为主,采用开放式互动的教学方式,结合工程实例,将施工现场搬到教室,使抽象的理论概念具体化,让教学更加生动形象,将课堂知识与现场实际紧密联系起来针对具体问题进行讨论,激发学生的学习兴趣,改善教学效果。
5.理论性与方法性并重。边坡工程具有应用性强的特点,在讲授理论的同时,应重视对方法性的讲解。以边坡稳定性分析的讲授为例,首先向学生介绍各种边坡稳定性的计算方法,特别是讲解某些复杂方法的计算分析步骤,能让学生充分地理解理论的原理。同时,应强调边坡稳定性分析的方法是“定性分析,定量计算”,使学生懂得在边坡工程的详细勘察,室内外试验的基础上进行边坡稳定性的评价,深入认识边坡的变形机制和破坏模式才是边坡稳定性评价的根本。
6.课程教学与实践教学结合。边坡工程是应用型课程,培养学生应用能力和创新意识,开展素质教育的重要途径就是实践教学,通过实际工程的边坡勘察及试验资料,让学生应用所学的知识,对实际边坡进行稳定性评价并提出治理设计建议,使他们能深入理解和掌握边坡工程理论。在一些实际工程中,很多通过商业软件来计算分析边坡工程的稳定性评价,这样学生容易忽视各种分析方法的基础理论应用,只是单纯地成为软件操作员,对自己的计算结果盲目不能确定,这就成了从事岩土工程专业毕业生的危险因素。在这里我们要强调基本理论的重要性,同时要使课堂知识与实际工程紧密联系起来,激发学生的学习兴趣,提高学生探索和解决问题的综合能力。改善教学效果,满足高校人才培养注重服务社会的需求。
7.启发科研思路。边坡工程是工程建设中一个古老而常新的问题,边坡工程实践结果表明,边坡是一个复杂的物理系统,目前的理论水平较低。仍以边坡稳定性分析评价为例,边坡稳定的标准究竟是什么?是安全系数,还是边坡的变形量?大量的科学问题等待我们去挖掘。在教学过程中,建议授课教师将科研成果和最新研究动态与学生进行交流,以具体问题为例对学生进行科研思路的启发,使他们不仅掌握基础知识,还能了解学科的方向,形成独立的科研思路,培养其创新能力。
8.促进成果互享,增强创新能力。由于当代社会越来越注重对知识产权的保护,这给我们带来了知识利益保护,但也使学生不能像过去一样实现知识的共享。所以,我们应在课程教学注重研究成果的互享,共同拓展学生的创新能力。
五、结语
边坡工程的教学改革与工程实践的不断发展密切相关,是一个长期持续的过程。通过边坡工程教学工作者的不断努力,学生能够及时掌握有关边坡工程的理论和新方法。我们相信一定能够为工程领域培养出合格的创新型专业人才。
参考文献:
[1]赵明阶,何光春,王多垠.边坡工程处治技术[M].北京:人民交通出版社,2004.
[2]佴磊,徐燕,代树林.边坡工程[M].北京:科学出版社,2010.
[3]黄求顺,张四平,胡岱山.边坡工程[M].重庆大学出版社,2003.
[4]张永兴.边坡工程学[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
“普通地质学”是刚进大学校门的地质专业与地质相关专业以及其他专业的本、专科生开设的一门专业基础课程,如矿物岩石矿床、地球化学、古生物与地层、构造地质、矿产普查与勘探、地质工程、地球物理、水文与水资源、珠宝鉴定与营销、城市规划、地理信息系统等专业。这门课程内容非常丰富,几乎涉及所有的地学知识。”普通地质学”是实践性很强的专业基础课,实验教学能够辅助和加深理论教学,了解和掌握常规地质工作方法。由此可见,“普通地质学”的实验教学是与理论教学同等重要的教学环节,一些含地学专业的高等学校已经认识到实验教学改革的重要性[1~5]。
笔者根据实验教学经验,结合南京大学历任主讲教师的宝贵教学经验,从以下几方面对“普通地质学”实验教学进行改革尝试,取得了较好的教学效果。
一、教学队伍
“普通地质学”为南京大学地学及相关专业本科必修课程,上课人数较多(150左右),是各专业课和专业基础课选修人数最多的课程,因而专门是成立了“普通地质学”教学小组,教学小组由主讲教师担任组长,小组成员(助手)为两名教师和1~2名研究生。教学小组在实验课开课之前集体讨论确定教学内容、实验课分班、实验标本和模型的整理和补充、课间实习路线踏勘等教学细节,为实验教学顺利进行做充分准备。
“普通地质学”实验教学改变以往大班“参观式”教学,采取小班实验教学,每个班30左右人,每个班再分成4个小组,配备4套标本,让每个同学都能仔细观察、检测每块岩石和矿物标本。理论课主讲教师负责1个班实验教学,每名助手和研究生负责1~2个班实验教学,助手也参与理论课教学,从而使得理论课和实验课教学相互补充,融为一个教学体系。
二、教学内容
通过历年实验教学积累,多次对实验教学内容修改、补充,目前“普通地质学”实验教学内容由以下三部分组成。
1.标本的观察和鉴定
该部分是实验课的主要内容,包括常见矿物和岩石标本观察。通过常见矿物标本的描述,加深理解矿物的物理性质和光学性质,并根据矿物特定性质,如单体形态、硬度等,学会鉴定矿物方法与步骤,要求掌握鉴定常见的矿物,如石英、长石、方解石等近30余种。之后,进行常见火成岩、沉积岩和变质岩的鉴定描述,对各类岩石结构、构造特征仔细观察,并结合理论课相关知识,理解各类岩石的形成环境,要求分别掌握各类常见岩石10余种。因而,学生共观察和描述了常见矿物和岩石60多种。
2.基本技能的训练
包含地质罗盘进行的使用、课间野外实习、地质图件制作。地质罗盘野外地质工作不可缺少的工具,是地质实习中传统三大件之一,要求学生掌握地质罗盘进行目标方位角的测定、测量岩石的产状(走向、倾向、倾角)等地质实习的基本技能。
而后,安排一天时间进行野外课间实习,课间实习前教学小组要进行野外路线踏勘,实习带队老师对各教学点的内容要大致统一,我们选取的是“南京栖霞山古生代地质剖面”,该剖面位于风景秀丽的栖霞山公园里面,剖面具有地层露头完好、构造丰富、化石较多、垂直地层走向等优点,是非常理想的教学基地。课间实习是非课堂教学,一方面学生不易集中思想,另一方面带队教师难以解答太多学生提问,因而增加课间实习带队教师数量,每个带队教师负责15~20左右学生。通过本次课间实习,同学们第一次以地质专业角度观察地球,同时也欣赏了优美的自然景观和风俗民情,给学生留下了深刻的影响,很多学生多年后对此次课间实习还记忆犹新。
地质图件制作是训练学生的综合能力,首先是指导学生进行地质图的判读,学习地质图的基本知识,掌握阅读地质图的方法。然后进行两幅地质图件制作训练,一是野外课间实习剖面图的制作,对自己所观察、测量到的地质现象进行整理、归纳,独立完成。另一个是根据给定相关地质资料,制作一张综合地层柱状图。
3.参观教学
为了扩大学生的专业知识范围,在实验教学后期安排适当时间,组织学生观看教学视频、地质模型、构造模拟实验、古生物标本、地质博物馆等。
参观教学一般由被参观场所的教师指导和讲解,要求学生围绕参观内容收集有关资料,质疑问难,做好记录,参观结束后,整理参观笔记,写出书面参观报告,将感性认识升华为理性知识。参观教学法可使学生巩固已学的理论知识,掌握最新的前沿知识。
三、教学方法
实验教学的目标是加深理解理论课上的基本概念、培养学生动手能力和创新能力,传统的实验教学方法是利用板书、地质挂图、胶片、幻灯片等手段,由教师讲解实验目的要求、观察内容,学生按照实验指导书的要求观察标本,填写实验表格,再由指导教师评阅,常出现学生不重视预习、上课不愿动手、课后不认真思考这些弊端。针对不同的实验内容,进行了如下一些改革。
1.直观演示的标本观察
传统的教学方法在视觉方面和时空方面具有很大的局限性,如教师在讲解各种矿物和岩石特征所用的标本,由于个体较小,距离老师较远的学生根本看不清其特征,从而影响实验效果。随着社会的发展,地质学的内容也在丰富,许多新内容我们也无法再沿用老的教学方法。
为了改变这种学生被动学习的局面,我们采用小班化分组教学的模式,让每个学生都能够近距离接触标本,教师使用计算机和多媒体辅助教学设备制作课件,用数码摄像机将各种岩石、矿物、构造特征和各类地质现象进行摄像后投影放大到屏幕上,边讲解边演示,学生也可以用这些设备进行摄像,然后在计算机下进行处理。对于某些特殊的现象,教师将学生集中起来演示,如讲解蛭石加热膨胀性质时,教师取上一小块蛭石放在火上加热,观察颗粒体积膨胀变化情况。每节课经过15~20分钟左右的直观的演示讲解后,教师提出本次实验目的要求和问题,学生分组逐块进行标本观察,将观察内容记录到实验报告上,教师对有疑问的学生进行单独辅导,实验报告经过教师批改后再集中和单独纠正错误之处。
这样使一些抽象的实验教学内容更加具体、形象、生动,而且具有很强的表现力和感染力,吸引学生的注意力,大大激发了学生对实验课的兴趣。同时也可以将实验结果直接输入计算机进行处理,培养了学生将计算机技术应用于科学实验的能力。
2.独立思考式的技能训练
技能训练是培养学生独立思考、综合已学专业知识,因而实验教学中学生是主角,教师负责答疑、纠错,如使用罗盘测量岩层产状,学生独立测量地层产状三要素,思考真倾角的测量技巧、走向和倾向换算关系等问题。野外课间实习要求学生制作观察剖面,需要思考剖面线起始点位置、比例尺、地层分层界线、各分层岩性和所含化石、构造现象等,学生通过记录野外老师讲课、岩性鉴定、产状测量等原始资料,剖面终点独立编制信手剖面,缺少的要素及时回到观察点补充,便于室内编制完整的地质剖面图。
通过独立的技能训练,增强了每个学生的动手能力和对所学知识的综合,让学生体会到所学专业知识能够解决实际问题,将来可以为创造社会财富。
3.启发讨论式的参观教学
参观教学是为了扩大学生的专业知识范围,了解地质相关专业最新前沿,激发学生热爱自己所学专业,因而以讨论式教学为主,对参观内容不要求全面掌握和理解,参观结束后对自己感兴趣或有疑惑的观点分组讨论或写参观感想。如对参观地质博物馆中恐龙化石后,可以讨论恐龙灭绝的原因;参观模拟实验室后,启发学生讨论构造运动与地震关系等。
四、实验考核
为了客观评定学生的学习成绩和学习效果,对实验课考核做了一些改革和调整,实验课占“普通地质学”总成绩的30%,其中平时实验成绩(包括作业、考勤、提问)占10%,实验考试成绩占20%。
实验考试之前给学生一周复习时间,由各班班长负责,安排时间去标本室自主复习。实验考试内容是让学生现场对10块不同矿物和岩石标本进行肉眼鉴定,标本上没有标签,仅有编号,学生按照闭卷考试要求,独立对每块标本进行鉴定,写出矿物或岩石名称,并按照矿物或岩石鉴定标准对其进行综合描述。这样的实验考核制度更加规范、更加科学,能比较全面地评价学生的实际能力,从而进一步提高了“普通地质学”实验教学效果。
总之,通过近年来“普通地质学”实验教学改革的实施,提高了学生的学习兴趣,学生在实验中的主观能动性大大加强。不仅在实验中加强了对学生的标本鉴别能力和基本技能训练,而且在野外实习中培养了学生独立思考、综合分析和科学思维的能力,提高了学生的综合素质,为以后各门专业课学习奠定坚实的基础。
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中图分类号:G613 文献标识码:A
同位素水文学是一门新兴的交叉学科,特别是现代人类正在面临着空前的水危机与环境危机,同位素水文学的发展负有重大的时代使命,推动着传统水文学在概念与方法上的深度变革。环境同位素在微观上进入了元素的原子核结构,在宏观上进入了流域的三维空间,在时间上进入了历史时期和地质时期,因此成为推动水文地质与环境地质工作开展的重要研究工具,极具生命力,应用前景广阔。同位素水文学已逐渐成为我校培养以地学为特色、具有市场力和竞争力的水文与水资源工程、环境科学与工程、地下水科学与工程专业本科生与研究生的一门重要专业课程。然而,同位素水文学是一门实验科学,无论是同位素分馏的理论基础,还是同位素技术的应用研究,都处在一个不断发展与完善的阶段。因此,如何合理地设置教学内容,集经典、先进和全面于一体,如何在教与学中贯彻地学的演绎思维与地球化学见微知著的思维,如何培养学生综合运用知识分析和解决专业问题的能力,实现学以致用的教学效果,是同位素水文学教学过程中需要认真思考和亟待解决的核心问题。
1重视专业思想的教学理念
高等教育阶段既是学生知识与技能提高的重要环节,也是学生向社会转型的重要阶段。适应社会发展需求的高级地学人才,不仅仅要具备过硬的专业知识与技能,更重要的是要具备良好的专业思想和学术道德。因此需要将同位素水文学的专业思想贯穿在整个课程的教学过程中,教育学生在今后的学习与工作中正确认识、理解、对待和处理同位素数据所隐含的重要信息,特别是在以同位素数据说明和解释实际问题时,注重基础理论与实践积累的结合,尊重地球本身复杂性所导致的数据的多解性,合理解释、解决实际问题。
2融合经典、全面和先进的教学内容
同位素水文学主要依托于同位素地球化学、水文地质学、水文学、水文地球化学等学科的专业知识,着重于分析与解决水文地质环境地质问题,其课程性质决定课程内容既要科学地回答“是什么”、“为什么”,又要技术地回答“做什么”、“怎么做”。因此教学内容既要阐述同位素水文学的基础理论,讨论自然界别是各类水体中环境同位素的组成、分布特征和演化规律,又要论述同位素在水文与环境基础研究与前沿研究中的应用,包括样品采集方法、测试技术和数据解译等。
国内现有的教材主要是上世纪八九十年代出版的,如张人权的《同位素方法在水文地质学中的应用》(1983),刘存富和王恒纯的《环境同位素水文地质学基础》(1984),张之淦的《环境同位素水文地质概论》(1984),尹观的《同位素水文地球化学》《1988》,王恒纯主编的《同位素水文地质概论》(1991)。然而同位素水文学在近三十年内经历了迅猛的发展,现有的教材虽然经典,但已不能反映学科领域内的最新科研成果。因此,课程教学内容需以“融经典性、全面性和先进性于一体”为原则,积极吸收借鉴国内外的精选教材,系统建立多学科交叉的理论知识框架,结合水文地质环境地质的重大问题,筛选丰富而有张力的教学案例,将学科领域的新技术与新方法及其应用的前沿动态引入课堂教学,使得教学内容既突出经典,又体现前沿创新,既保证科学性与权威性,又保证完整性与前瞻性。
3以学生为中心的启发式教学方法
环境同位素课程具有很强的理论性和广泛的应用性,是利用数字、公式和理论来说明、论证地学、水文、环境领域中的问题,其求证与研究方式完全不同于数理化, 也不同于其他的基础专业课程,更注重的是结合地质原理解译同位素地球化学数据,以见微知著、将古论今的地学思维方式探索自然、认识自然。课程教学的目的不是简单地传授知识,而是培养学生灵活综合运用基础课程知识来解决专业问题的能力。因此,教学方式要以教师为中心向以学生为中心转变,教学方法由灌输式向启发式、引导式转变,讲课强调基本概念原理的运用与实际问题的分析。
4实践教学严谨与规范
样品的采集与测试是同位素水文学研究中的重要环节之一,将科学的采集方法与先进的测试技术引入到课程实践教学环节中是非常必要的。采样方法的可靠性与测试方法的精确性直接关系到第一手原始数据质量的好坏,样品缺乏代表性、采样和测试的误差可导致得出错误的结论。因此实践教学不仅是为了培养学生应用同位素从事研究调查工作的基本技能,更应该重视的是培养学生严谨的科学态度与思维和规范精细的操作习惯。另一方面,同位素实验设备昂贵,测试技术先进,实验步骤复杂等因素使同位素测试实验教学与其它课程的实验教学相比具有特殊性,课程实践教学的规范性是其顺利开展的前提。
文章编号:1009―4156(2014)08―114-02
工程地质条件和工程地质问题是土木工程专业工程地质学教学的核心内容。由于工程地质学的研究对象是变化多样的土体和岩体,其研究方法是将地质分析法、力学分析法、工程类比法与实验方法的紧密结合,即综合定量分析和定性分析相结合的方法。查明工程建设区域的工程地质条件的形成和发展,在工程建筑作用下的发展演化,分析由此可能导致的工程地质问题,并提出防治这些工程地质问题的工程治理方案和措施。由此,通过对工程地质学的学习,学生能准确地把握工程地质学的研究对象和基本任务,具备在各种工程建设的勘察、设计、施工等阶段对工程地质条件进行评价和预测可能发生的工程地质问题的能力,并能提出合理的工程防护和治理措施。另外,在工程地质教学过程中,加强和改进工程地质条件和工程地质问题的教学过程、措施和方法也具有重要的意义。
一、工程地质条件的教学探讨
准确地把握和了解土木工程建设场地的工程地质条件,是工程建设的基础。工程地质条件贯穿于整体工程地质教学的过程之中,包括建设场地及其周边区域的地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质条件、地表地质作用。
(一)地形地貌教学
地形地貌是人类对地球地表形态的直接感受和评价,也是制约工程建设的基本工程地质条件,我国幅员辽阔,地形地貌类型复杂多样。由于学生来自于全国的不同地区,对工程建设可能遇见的地形地貌条件并没有一个整体的认识。因此在教学过程中,通过地形地貌的两种分类方法,即地表形态分类法和地貌成因分类法,并结合各种地貌类型的图片、动画和影像资料直观地展示。加强课堂教学互动,让学生列举出自己曾经到达的地区,并说明该地区的地形地貌条件及类型。结合学校周边的地形地貌类型与工程建设的布局、分布和结构形式,学生直观地理解地形地貌条件对工程建设的作用和影响。
(二)地质构造教学
地质构造是地壳构造运动的产物,不同的地质构造具有各自典型的地质现象和特殊的工程地质条件。地质构造的许多概念与地质特征需要通过比较分析向学生解释概念、现象、特征。然而概念的讲述不能依靠单纯的灌输,更应该注重启发、思考和引导,让学生主动思考、积极参与和分析总结,应用和拓展学生丰富的想象力,将枯燥的基本概念、基本要素和特征构成一个有机联系的整体。比如在讲述褶皱、节理和断层等三个基本地质构造的概念时,着重采用启发、引导的教学方法,由教师提出它们之间的区别与联系。
(三)地层岩性教学
在工程地质中,地层岩性的教学内容,分布于岩石、地质年代与第四纪地质和岩层产状的章节之中。因此,如何将这些章节中关于地层岩性的内容联系起来,让学生能够完整、系统地掌握地层岩性在工程地质条件中的作用和意义至关重要。在教学过程中,采用典型的工程实例教学,列举不同的岩石类型的工程,对比分析不同岩石的结构和构造、岩石的地质年代和岩层产状和接触关系来讲述不同的地层岩性对工程建设可能造成的影响,以及不同地层岩性的有利和不利的工程地质条件。
(四)水文地质条件教学
水文地质条件包括地表水和地下水的地质条件和类型。地表水包括河流和坡面水流的地质作用,而在坡面水流的地质作用中,结合第四纪沉积物分布、形成和堆积特征,比较分析残积物、坡积物、洪积物和河流冲积物的形成条件、堆积位置、颗粒形态特征。让学生形成对坡面水流地质作用沉积物的直观印象,并结合周围环境中的沉积物分布特征以及典型的图片资料使学生能深切理解各种地表水地质作用对工程建设的影响和作用。在此部分内容的教学中,通过在课堂展示典型旅游景区的溶洞、水井的照片,提出这类地下水的来源、分布和变化特征,使学生能够从身边常见的现象来归纳和演绎地下水的基本特征、分布位置和变化规律。
(五)不良地质作用教学
不良地质作用包括风化作用、岩溶作用、斜坡与边坡地质作用、地面塌陷和地面沉降。采用实例讲述法(风化和岩溶)、比较分析法进行讲述。岩石风化程度愈深的地区,工程建筑物的地基承载力愈低,岩石的边坡愈不稳定。岩溶作用的岩体中有许多裂隙、管道和溶洞,在进行水库、大坝、隧道、基坑等工程活动时,如存在承压水并有富水优势断裂作为通道,则可能会遇到地下突水而导致基坑、隧道等工程的排水困难甚至淹没,也可能因岩溶渗漏而造成水库无法蓄水。在斜坡和边坡作用是则需要明确斜坡和边坡的概念、形成机制的差异以及工程防护措施。比较分析地面塌陷和地面沉降产生的机制、类型以及动力条件、治理措施。
二、工程地质问题的教学分析
(一)地基稳定性问题
在工业建筑和民用建筑中地基的强度和变形问题的讲述中,结合近年来在工程建设中出现的住宅楼“楼歪歪”事件以及其他典型的工程事故,分析产生这类事故的原因和工程地质条件。在不良地质作用的地基稳定问题中,结合分析由于地下水的作用导致2009年的上海楼盘倒塌事件。近年来,我国的高铁建设取得高速发展,而高铁建设中对路基稳定性提出更高的要求,通过举例分析在我国不同的地质条件下,对高铁路基稳定的分析和建设措施,增强学生对此部分内容的深刻印象,激发学生的学习积极性。
(二)斜坡稳定性问题
斜坡稳定性是山区工程建设需要面临的工程地质问题,通过我国的地形地貌分布图,展示给学生我国的山区面积占国土面积的2/3,让学生了解斜坡稳定性问题在我国工程建设中的突出地位。通过典型的汶川地震诱发的斜坡灾害,如北川王家岩滑坡、青川东河口滑坡、汶川的牛圈沟滑坡碎屑流等灾害的资料,学生能直观地感受斜坡稳定性问题对山区工业和民用建筑的重要性。通过斜坡地质灾害对公路、铁路毁坏的资料和图件,以及工程建设中的边坡防护等措施,学生可以理解和体会斜坡稳定性对山区交通基础设施建设的重要作用。
(三)洞室稳定性问题
地下工程建设是人类获取更大的生存和活动空间的重要方法,随着大量地下工程的建设和特殊工程地质条件的出现,洞室的稳定问题成为许多重大工程建设中的难点和控制性工程。以目前我国城市地铁建设和长大隧道建设中围岩塌方、地下涌水、地面塌陷等工程事故,让学生了解在工程建设规划和选址时,对不良的工程地质条件进行分析、评价的重要性。并结合典型洞室建设过程中的防护措施和方法,通过讨论和课堂交流,使学生明确这些措施和方法对洞室稳定性的作用。
(四)区域稳定性问题
1、强调对工程地质基本概念的学习。在课堂学习过程中,主要课时都集中于学习在工程实践中经常用到的专业术语,强调概念的厘清。课堂学习的主要内容主要包括以下几个方面:(a)地质作用与地质构造的基本知识,包括地质年代的识别、地质图的识图、常见地质结构的概念(褶皱、节理、断层等);(b)三大岩石(岩浆岩、沉积岩、变质岩)的成因、归类和鉴别;(c)第四纪地质的基本知识,包括残积土、沉积土、冲积土、坡积土等概念、成因及对工程的影响;(d)地下水的基本知识,包括地下水的分类、运动基本规律、补给与排泄方式、对工程的影响等;(e)工程地质勘察与分析在具体工程的应用,包括在隧道工程、边坡工程等方面的应用。
2、强调室内实验是课堂书本学习的延伸。室内实验主要目的是为野外地质实习做准备,学习地质罗盘等地质考察工具的使用,同时亦学习通过岩石标本来鉴别各类岩石,还要学习地质图的填图和阅读等。
3、强调课堂学习与室外地质调查相结合的学习方式。从书本上学习到的知识仅仅停留在理论阶段,书本上对地质相关概念的描述仍比较抽象,因此,各所高校皆强调野外地质实习对学习该门课程的重要性,把课堂上学习到的基本概念与现实工程中的真实地质条件一一对应起来,加深对基本知识的理解和掌握。一般而言,野外地质实习内容常包括野外岩石的识别、地质构造和地质年代的识别、岩层、节理等产状的测定和描述等。各所大学对以上工程地质基本知识的学同小异,其目的是对工程地质这门课程有一个基础的认识和感知,但是,同时,各所高校之间在这门课程内容设置方面有各有所侧重。清华大学、同济大学增加了现代先进的地质勘查技术的学习内容,介绍了地质超前预报的相关方法、原理及应用,比如介绍了地质雷达、红外线探水、TSP等先进手段在隧道工程建设的应用。中南大学、湖南大学对野外地质实习极为注重,实习内容包括地质认识实习和工程实践实习两个阶段,实习实践时间长达20~30天,考察湖南西部地区在建或已建项目所处较为复杂的地质条件,以一个工程建设者的角度参与到实际项目的建设中去认识地质现象。石家庄铁道大学地质教研室现有8名教师,教授2名,副教授3名,讲师3名,其中具有博士学位的4人,硕士学位的4名。获得的奖项包括校级讲课比赛特等奖1名,二等奖1名,校级优秀教师1人,今年主持或参研的省部级及以上科研项目10余项,并承担省级精品课程1项。虽然教研室在老师们的努力下取得了不错的教学和研究成果,但是,和兄弟院校的工程地质教研相比,我们仍然存在诸多不足之处。首先就是教师队伍建设的不足,工程地质是一门经验型极强的专业,需要足够丰富的现场工程经验,因此需要老中青传帮带,让青年老师尽快熟悉和掌握工程地质教学的技巧和方法。其次,对工程地质教学的重视程度不够,课时设置偏少。最后,教学内容更新不够及时,工程地质中先进的技术方法在教学中介绍的内容不够多。因此,为了跟上国内兄弟院校土木工程地质教学的步伐,教学改革刻不容缓。
二、当前土木工程地质教学存在的问题
通过以上详细的调查和对比分析,目前土木工程地质教学仍存在以下问题:
1、土木工程地质教材的使用各自为政。目前各个高校使用的教材基本上是各自高校的老师根据自己的讲义编排而成,缺乏一个统一的标准,因而导致经典精品教材较少。单从教材的题目上足可看出目前教材缺乏统一性和协调性。例如中南大学所用的教材为《土木工程地质概论》,浙江大学的教材题名为《土力学与工程地质》,石家庄铁道大学所用教材题名为《工程地质学基础》等。
2、在教学内容上与其它课程交叉重复,无法突出本门课程的特色。工程地质是一门基础课程,是岩土工程、隧道工程等课程学习的基础,因此,由于与其它学科老师交流不够充分,往往存在重复讲授的情况。比如,以有效应力这个概念为例,在工程地质、土力学、基础工程等课程都涉及到,由于这个概念的重要性,各科老师为了追求各门学科的系统性和完整性,都会着重讲解这个概念,虽然在一定程度可以加深学生对这个知识点的理解,但是从侧面也可说明知识的重复交叉导致学业内容的累赘。
3、课时安排过少。目前各所高校对土木工程地质这门课的重视程度,课堂课设课时大多是32~48个学时,因此,老师在安排教学进度时显得极为紧张而紧凑。从实际教学安排来看,基本上讲解完三大岩石、地下水、地质构造基本概念后,没有足够的时间深入来探讨地质条件对工程的影响,往往后面工程应用的章节皆为学生自学。
4、知识学习与工程案例结合程度不够。由于部分老师本身参与的工程项目不多,同时又由于课时的不够,这两部分原因导致学习的主要内容集中在枯燥的理论知识部分,学生容易产生枯燥情绪。
三、土木工程地质教学改革措施
为了很好地解决当前土木工程地质教学中存在的问题,让学生从这门课程中更多地学习到有助于工程实践的知识,必须有针对性对当前教学实践中存在的问题进行改革,具体改革措施如下所述:
1、建立和完善土木工地质程精品课程精品课程建设既是压力,又是动力。通过精品课程建设,可以找出当前教学中存在的薄弱环节,精简重复的教学内容,突出本门课程的特色,使土木工程地质这门课的教学目标和任务更加明确。精品课程建设首先就是教材建设,因此,有必要根据新时期土木工程培养目标,并结合当前土木工程建设中出现的新问题、新方法、新技术,编写一本深入浅出的教材,教材中不仅包含传统的知识要点和概念,还应包含当前新的地质知识观点、新的地质勘查手段等,同时还应包含工程实例,让学生尽可能地更深入地建立起工程地质与工程项目的联系。精品课程建设中重要的一条就是教师队伍的建设,因此,有必要加大对教师队伍的培养力度,引进和培养一批有新视野、新知识的老师,以此给课堂注入新的气象。
2、注重教学手段和教学方法的革新注意授课的科学性与艺术性,在教学过程中,善于发挥学生的主导地位,采用“讨论试”、“启发式”教学模式。同时,要注重课前的准备,精心备好每一节课,善于总结归纳每节课的重点,以“主线法”讲授课程知识。
3、增强对工程地质教学的重视对工程地质教学的重视首先就体现在教学和学习的时间上。尽量安排更多的课时,让老师有足够充分的时间去讲解基础概念和工程实例。同时,老师也可以通过其它方式来增加学生们的学习时间,比如规定某个主题,要求学生自主独立进行文献调研,完成该主题相关文献的归纳总结,并加大平时学习报告在总成绩中的比例。另外,强化考试试题库建设,完善考试规范和制度,强化对学生进行专业知识训练。最后,要重视工程地质实习在教学中的作用,因为该门课程的实践性很强,需要从大自然中去认识和掌握工程地质现象,使学生巩固在书本上学到的知识,有感性认识上升到理性认识,同时在野外地质实习过程中,亦可锻炼学生们的体魄和吃苦耐劳的能力。