土木工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)改革研究

李斌 馮柯

土木工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)改革研究

李斌 馮柯

在調(diào)查一些高校工程地質(zhì)教學(xué)現(xiàn)狀和自己的教學(xué)經(jīng)驗心得的基礎(chǔ)上,作者分析了工程地質(zhì)學(xué)教學(xué)中存在的問題,提出相應(yīng)改革構(gòu)想,以期為工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)提供指導(dǎo)。

工程地質(zhì)學(xué),創(chuàng)造性思維,教學(xué)改革

0 引言

工程地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)的一個分支,是研究與人類工程建筑活動有關(guān)的地質(zhì)問題的學(xué)科,是介于地質(zhì)學(xué)與工程學(xué)之間的一門邊緣交叉課程。該課程以人類工程活動與自然地質(zhì)環(huán)境之間的相互關(guān)系作為研究的核心內(nèi)容,其目的在于查明擬建地區(qū)或擬建筑場地的工程地質(zhì)條件,結(jié)合具體工程的性質(zhì)、規(guī)模和用途等屬性進(jìn)行分析、預(yù)測和評價可能存在和發(fā)生的工程地質(zhì)問題,并對建筑物和地質(zhì)環(huán)境的影響和危害提出防治不良地質(zhì)現(xiàn)象的措施,為保證工程建設(shè)的合理規(guī)劃、建筑物的正確設(shè)計、順利施工和正常使用,提供可靠的地質(zhì)科學(xué)依據(jù)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。

1 工程地質(zhì)學(xué)在土木工程專業(yè)體系中的課程定位

合理的工程應(yīng)是因地制宜的工程和自然地質(zhì)環(huán)境的理想耦合[1],探明和解決擬建工程與地質(zhì)環(huán)境之間的主要矛盾,是關(guān)乎到整個工程建設(shè)成敗的關(guān)鍵。對于專門培養(yǎng)土木工程建設(shè)技術(shù)人員的土木工程專業(yè)來講,使學(xué)生全面、系統(tǒng)掌握工程地質(zhì)學(xué)的基本理論和工程地質(zhì)學(xué)分析問題的方法是非常必要和必需的,這就決定了工程地質(zhì)學(xué)必然成為土木工程專業(yè)的一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。

筆者走訪了幾所土木工程專業(yè)實力較強(qiáng)的工科院校,調(diào)查顯示,在土木工程專業(yè)課程體系設(shè)置中,無一例外的把工程地質(zhì)學(xué)設(shè)置為不可或缺的重要組成部分,同時在制定工程地質(zhì)教學(xué)大綱時又把它定位為后續(xù)的土力學(xué)、巖體力學(xué)、基礎(chǔ)工程學(xué)等專業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論。

2 工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)存在的基本問題和原因分析

1)工程地質(zhì)學(xué)的課時設(shè)置不足。

通過調(diào)查,國內(nèi)多數(shù)院校的土木工程專業(yè)體系中,工程地質(zhì)學(xué)課程課時設(shè)置為 36學(xué)時,個別院校設(shè)置為 18學(xué)時。

就土木工程專業(yè)而言,工程地質(zhì)學(xué)講授的主要內(nèi)容包括四個基本內(nèi)容：

a.地質(zhì)學(xué)基本理論篇章,包括地質(zhì)作用、巖石和礦物、地質(zhì)構(gòu)造、地下水等;

b.巖石、巖體和土體的工程性質(zhì);

c.常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象及地質(zhì)災(zāi)害,包括河流地質(zhì)作用、巖石的風(fēng)化、邊坡的工程地質(zhì)研究、巖溶的工程地質(zhì)研究、地震地質(zhì)研究和泥石流的工程性質(zhì)研究等;

d.探明工程地質(zhì)條件的方法,包括鉆探、坑探、物探、遙感、工程地質(zhì)測繪、原位測試等。這些內(nèi)容涉及眾多學(xué)科領(lǐng)域,具有知識面很廣、概念廣、理解抽象、實踐性強(qiáng)等特點。從專業(yè)學(xué)習(xí)的效果看,開設(shè)這門課程應(yīng)有先期的普通地質(zhì)學(xué)基本理論作為鋪墊,才能保證良好的教學(xué)效果。若要產(chǎn)生良好的教學(xué)效果則必須用較多的課時來加強(qiáng)地質(zhì)學(xué)方面基礎(chǔ)知識的講解。因此工程地質(zhì)學(xué)課程課時的設(shè)置在教學(xué)中顯得捉襟見肘。

2)學(xué)生對工程地質(zhì)學(xué)學(xué)科的特點認(rèn)識不清,缺乏工程地質(zhì)學(xué)應(yīng)有的思維方式。

工程地質(zhì)學(xué)作為一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科,具有自身的學(xué)科特點、思維方式和研究方法,工程地質(zhì)學(xué)以地質(zhì)學(xué)基本理論作為背景,以地質(zhì)學(xué)的總體思維為依托,它既不同于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等具有嚴(yán)密邏輯推導(dǎo)關(guān)系的學(xué)科,也不同于政治、英語、建筑施工等以識記為主的學(xué)科,它具有地質(zhì)學(xué)的思維特點和研究方法,采用的邏輯思維方法主要有分類、總結(jié)、歸納和演繹,在對具體的工程地質(zhì)條件因素進(jìn)行認(rèn)識和論證時,總的思維方式常常是“將今論古”“以古證今”和“以點帶面”。

然而,在實際的教學(xué)過程中,把工程地質(zhì)學(xué)學(xué)習(xí)限定為對基本地質(zhì)理論的識記,工程地質(zhì)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量高低往往以學(xué)生掌握多少基本知識點為基本評價準(zhǔn)則,課堂教學(xué)基本上以“滿堂灌”為主的教學(xué)方式,缺乏必要的引導(dǎo)教學(xué)模式,忽略對學(xué)生邏輯思維和發(fā)散思維能力等創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。所以,在客觀上,工程地質(zhì)的學(xué)習(xí)除了掌握基本理論外,更重要的是邏輯思維和發(fā)散思維即創(chuàng)造性思維的培養(yǎng),要使學(xué)生懂得從自然地質(zhì)條件和現(xiàn)象中緊扣事物的本質(zhì),找出引起工程地質(zhì)問題的主要矛盾。

3)教學(xué)實踐環(huán)節(jié)薄弱。

土木工程地質(zhì)學(xué)教學(xué)實踐環(huán)節(jié)包括室內(nèi)實驗和野外實踐實習(xí)教學(xué)。筆者在經(jīng)過大量調(diào)查中發(fā)現(xiàn),對于室內(nèi)實驗,普通涉及土工方面的實驗一般高校都能做好,但涉及地質(zhì)領(lǐng)域的實驗室,如各類巖石標(biāo)本實驗室、地質(zhì)構(gòu)造模型室等,大部分高校就差強(qiáng)人意。野外實踐實習(xí)包括兩部分基本內(nèi)容：a.地質(zhì)學(xué)背景實習(xí);b.工程地質(zhì)實習(xí),包括不良工程地質(zhì)現(xiàn)象認(rèn)識實習(xí)和巖土工程勘查實踐實習(xí),地質(zhì)類的工科高校都有野外固定的地質(zhì)實習(xí)基地,而對不少開辦土木工程專業(yè)的高校來說,野外實習(xí)基地相對比較欠缺,甚至根本沒有。

3 工程地質(zhì)學(xué)教學(xué)改革構(gòu)想

1)提高土木工程地質(zhì)學(xué)課時設(shè)置。

為保證工程地質(zhì)學(xué)教學(xué)的質(zhì)量,筆者認(rèn)為該課程理論講授學(xué)時設(shè)置不應(yīng)低于 54個學(xué)時,按照講課內(nèi)容,建議課時分配如下：

地質(zhì)學(xué)基本理論篇章(包括巖石和礦物、地質(zhì)年代、地質(zhì)構(gòu)造、第四紀(jì)地貌及沉積物、地質(zhì)識圖、地下水等)18學(xué)時;巖石、巖體和土體的工程性質(zhì)(包括巖石、巖體的物理力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面的特征及其物理力學(xué)性質(zhì)、巖體的分類及基本質(zhì)量指標(biāo)評價、土體的分類及物理力學(xué)指標(biāo)及土體的物理狀態(tài)評價等)14學(xué)時;不良工程地質(zhì)作用及工程地質(zhì)災(zāi)害(包括河流地質(zhì)作用、巖石的風(fēng)化、邊坡的工程地質(zhì)研究、巖溶的工程地質(zhì)研究、地震地質(zhì)研究和泥石流的工程性質(zhì)研究等)14學(xué)時;工程地質(zhì)勘查(包括原位測試、勘查的程序和常用的方法等)8學(xué)時。

除此之外,還應(yīng)同步設(shè)置室內(nèi)試驗環(huán)節(jié)以加深學(xué)生對理論的理解,具體建議是：地質(zhì)學(xué)基本理論篇章安排不低于兩次試驗,主要內(nèi)容是巖石和礦物的鑒定;巖石、巖體和土體的工程性質(zhì)篇章安排不低于兩次試驗,主要內(nèi)容是巖石的力學(xué)指標(biāo)試驗和常規(guī)的土工試驗;工程地質(zhì)勘查安排不低于三次試驗,主要內(nèi)容是工程鉆機(jī)鉆探和原位測試。

2)以基本理論講解為切入點,以培養(yǎng)學(xué)生工程地質(zhì)學(xué)思維模式為基本目的。

工程地質(zhì)學(xué)思維以地質(zhì)思維為總依托,采用“將今論古”“以古證今”和“以點帶面”的思維方式將復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象問題簡單化,特殊的地質(zhì)現(xiàn)象問題典型化,一般地質(zhì)現(xiàn)象問題規(guī)律化等,工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展與成熟,使它由一個定性描述為主的地質(zhì)學(xué)學(xué)科深入地質(zhì)與工程,產(chǎn)生地質(zhì)與工程的融合[1]。

在實踐教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生掌握工程地質(zhì)學(xué)的思維方式,發(fā)揮他們的創(chuàng)新和開拓意識,需要在具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中不斷強(qiáng)化他們的工程地質(zhì)學(xué)思維模式。根據(jù)筆者的教學(xué)心得,可以從以下幾個方面入手：

a.課堂講授中以引導(dǎo)為主,培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成從地質(zhì)演化史的角度研究問題的思維習(xí)慣。在專業(yè)課教學(xué)過程中,結(jié)合工程實例啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生理解工程建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境間的相互關(guān)系,找出可能存在的工程地質(zhì)問題,并用已經(jīng)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害去驗證分析。比如,在講授邊坡的工程地質(zhì)特征時,從理論上講,影響邊坡穩(wěn)定性的因素很多,諸多因素通過改變坡體的巖土強(qiáng)度、坡體的應(yīng)力狀態(tài)和邊坡的形狀影響邊坡的穩(wěn)定性。在實際自然邊坡地質(zhì)災(zāi)害中,水是影響邊坡穩(wěn)定性的最積極的因素,但是,水是如何影響邊坡的穩(wěn)定性的,則需要引導(dǎo)學(xué)生考慮坡體的地質(zhì)成因,引導(dǎo)他們從宏觀的地質(zhì)環(huán)境過渡到邊坡巖體結(jié)構(gòu)面微觀分析,深入考慮水對坡體的結(jié)構(gòu)的改造和應(yīng)力狀態(tài)的改變,從而找出水對坡體穩(wěn)定性的影響規(guī)律,再聯(lián)系到我國滑坡地質(zhì)災(zāi)害絕大多數(shù)發(fā)生在多雨季節(jié),那么學(xué)生在理解諺語“大雨大滑,小雨小滑,無雨不滑”就有了深刻的認(rèn)識。

b.教學(xué)過程中,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀創(chuàng)造性思維,開拓學(xué)生的獨立思考能力和創(chuàng)新思維意識。

創(chuàng)造性思維是人腦黑體與思維模塊的作用中,超越傳統(tǒng)的帶有創(chuàng)造性的思維方式。這種思維方式多表現(xiàn)為某領(lǐng)域潛意識形態(tài)中,思維主體突破了傳統(tǒng)的思維定式束縛而進(jìn)行的一種挑戰(zhàn)性的思維嘗試。在實際教學(xué)實踐中,使學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域?qū)W習(xí)中養(yǎng)成創(chuàng)造性思維的品格和素養(yǎng)是十分重要的,這些品質(zhì)可歸結(jié)為：廣泛獵奇的品質(zhì);敢于挑戰(zhàn)權(quán)威的品質(zhì);較強(qiáng)的歸納和演繹能力。

c.在整個教學(xué)工作中注重學(xué)科的整體性、系統(tǒng)性、層次性和預(yù)見性[2]。

明確土木工程體系中工程地質(zhì)學(xué)與其他課程之間的聯(lián)系,分清重點和先后次序。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的不同階段,尊重學(xué)生思維的變化規(guī)律,探索其內(nèi)在的必然性,制定出一套整體的、系統(tǒng)的教學(xué)方案,逐步實施和完成由低層次向高層次的思維漸變。

3)加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

工程地質(zhì)學(xué)是土木工程專業(yè)中一門實踐性比較強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課,實踐教學(xué)與課堂教學(xué)應(yīng)該相輔相成,不可偏廢,缺乏實踐教學(xué)這一環(huán)節(jié),工程地質(zhì)課堂就很難達(dá)到理想的教學(xué)效果,由于地質(zhì)背景基礎(chǔ)知識的匱乏,在課堂講授時,一些基本概念比較抽象,學(xué)生理解起來很困難,往往需要通過實驗課以及野外地質(zhì)實習(xí)來加深對基本概念的認(rèn)識,才能使學(xué)生獲得基本的工程地質(zhì)學(xué)知識。除此以外,實踐教學(xué)是學(xué)生掌握專業(yè)技能的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是理論與實踐的紐帶,是完成創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的必要途徑。只有理論和實踐結(jié)合起來,才能使學(xué)生在實踐中迸發(fā)出創(chuàng)造的思維火花。

工程地質(zhì)常規(guī)實驗室應(yīng)根據(jù)學(xué)科發(fā)展要求、人才培養(yǎng)模式和目標(biāo)及課程教學(xué)大綱等方面進(jìn)行建設(shè)[5],室內(nèi)常規(guī)試驗包括巖石、礦物的識別地質(zhì)構(gòu)造模型的制作、構(gòu)造運動的室內(nèi)模擬實驗和巖土原位測試,野外實習(xí)包括地質(zhì)基礎(chǔ)實習(xí)、不良工程地質(zhì)災(zāi)害實習(xí)和巖土工程勘查實習(xí)。

4 結(jié)語

土木工程專業(yè)體系中,工程地質(zhì)學(xué)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,既有系統(tǒng)理論性,又有較強(qiáng)實踐性,通過本教學(xué)改革,力求達(dá)到：

1)在土木工程專業(yè)課程設(shè)置中,工程地質(zhì)學(xué)有不可或缺和不可替代的作用,工程地質(zhì)學(xué)講授的內(nèi)容更要適應(yīng)土木工程專業(yè)設(shè)置的需要,為其他課程的學(xué)習(xí)打下深厚的基礎(chǔ);

2)在整個工程地質(zhì)教學(xué)過程中,教師要將培養(yǎng)學(xué)生的工程地質(zhì)思維和創(chuàng)新能力放在首要位置,使學(xué)生建立起工程地質(zhì)思維方法,使他們的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新能力得到良好發(fā)展;

3)在工程地質(zhì)教學(xué)實踐性環(huán)節(jié)中,更新傳統(tǒng)的教學(xué)思想,整合校內(nèi)資源,優(yōu)化實踐教學(xué)環(huán)境,加大實踐教學(xué)經(jīng)費投入力度,加強(qiáng)實驗室及校內(nèi)外實習(xí)基地建設(shè),強(qiáng)化管理、完善制度,建立科學(xué)的實踐教學(xué)考核體系,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,提高學(xué)生認(rèn)識、分析、解決實際問題的綜合素質(zhì)。

[1]王思敬.略論工程地質(zhì)學(xué)思維[J].工程地質(zhì)學(xué)報,1997(9)：25-26.

[2]曹麗文.工程地質(zhì)學(xué)思維方法培養(yǎng)的教學(xué)研究[J].中國地質(zhì)教育,2002(4)：37-39.

[3]張曉琪.加強(qiáng)實踐教學(xué)推動創(chuàng)新教育[J].中國高等教育,2002(4)：11-13.

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[5]仲景冰.土木工程施工課程教學(xué)改革及思考[J].高等建筑教育,2002(2)：55-56.

Research on teaching reform of engineering geology course of civil engineering

LI Bin FENG Ke

Based on the investigation on the teaching status and self teaching experience on engineering geology course of colleges and universities of higher learning,this paper analyzes the p rob lems existing in engineering geology teaching,and puts forward corresponding reform ideas,with a view to provide guidance for engineering geology teaching.

engineering geology,creative thinking,teaching reform

P64

A

1009-6825(2011)03-0233-02

2010-09-29

李 斌(1972-),男,碩士,講師,河南大學(xué)土木建筑學(xué)院,河南開封 475004

馮 柯(1972-),女,副教授,河南大學(xué)土木建筑學(xué)院,河南開封 475004