工程實例教學在工程地質課程中的應用

姜景山

摘要：通過選取實例、設計教案、課堂講授、問答互動和點評總結環節將工程實例教學引入到工程地質課程中，激發了學生學習的熱情，加深了對專業知識的掌握，培養了工程地質思維能力，增強了學生的責任意識，提高了工程實踐能力，有效促進了教學效果。

關鍵詞：工程實例；實踐教學；工程地質；工程建設；工程地質問題

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）32-0193-03

一、序言

工程地質課程是高等院校土木工程專業的一門專業基礎課程，是應用工程地質的基本知識和理論，查明工程地質條件和不良地質現象，以便為科學合理地開展工程活動提供可靠地質依據。工程地質課程主要教學內容涉及礦物和巖石、地層和地質構造、巖土的工程性質、水的地質作用、不良地質現象、工程地質勘察等。消化吸收并牢固掌握工程地質知識對于畢業后從事土木工程相關的規劃、設計、施工、管理、咨詢等相關的工作具有重要的意義，特別是2010年6月23日“卓越工程師教育培養計劃”啟動實施以來，對大學生的創新和實踐能力提出了更高要求，尤其是應用型本科院校對學生的實踐能力更加關注。我校作為應用型本科院校，同時也是“卓越工程師教育培養計劃”試點高校，對學生的工程實踐能力的培養極為重視，但由于生源質量、師資水平、課程設置、教學方法上的一些不足，學生上課的積極性和主動性不夠，特別是學生對工程地質課程不夠重視，認為不是重要的專業課程，導致學生學習的熱情和效果較差。因此，如何針對工程地質課程的特點，有針對性地采用合適的教學方法提高教學的效果是值得探索的問題。

二、工程地質的特點

工程地質學是地質學的一個分支，是研究與工程建設有關的地質問題的科學。國際工程地質協會前主席Michael Langer曾說過“工程地質是一門科學和藝術，同時也是一種挑戰”。工程地質的科學性體現在其基本問題可以用數學和力學理論進行闡述，同時工程地質研究的對象和問題異常復雜往往難以定量描述體現出藝術性，加上工程建設規模和難度的增大，工程地質問題的難度逐漸增大，給學科發展帶來了新的挑戰。工程地質首先與工程活動有關，同時又與地質學研究的地球密切相關。由于人類工程活動主要在地殼表層1km范圍內進行，最深的科研和石油鉆井也才達到12km，因此，地殼表層的地質環境對土木工程的安全性和經濟性等帶來影響，如2014年5月2日阿富汗巴達赫尚省偏遠山區因連日多雨造成地質環境惡化引發重大山體滑坡，近2700人死亡。同時工程建設又會反過來影響地質環境，甚至會造成重大地質災害，如2015年12月20日深圳光明新區恒泰裕工業園因臨時淤泥渣土場違規超納導致70余人死亡或失蹤的重大山體滑坡災害，因此，工程建設與地質環境之間既相互作用又相互制約。

三、工程地質課程的特點

工程地質課程是高校土木工程的一門專業基礎必修課，是應用工程地質的基本理論和知識解決工程建設中出現的地質問題的一門學科。工程地質課程的特點體現在：（1）知識點多。工程地質課程需要應用工程地質的基本理論和知識，課程講授中主要涉及的基礎地質知識有礦物和巖石、地層和地質構造、水的地質作用等內容。而這些主要內容的下面則涉及許多次一級的內容和知識點等，如礦物、巖漿巖、沉積巖、變質巖、地殼運動和地質作用、巖層及巖層產狀、褶皺構造、斷裂構造、地質年代、地質圖、地表水的地質作用、地下水的地質作用等。這些次一級的知識點的下面還牽涉更多更次一級的知識點，如巖漿巖部分細分為巖漿巖的形成過程、地質特性、分類及鑒定特征等。因此，基礎地質知識部分涉及的知識點眾多，而且很多知識點還容易混淆，教學過程中必須每個知識點都講解清楚，這是學好工程地質課程的基礎。（2）實踐性強。工程地質是應用地質學的基本知識為工程建設服務的學科，與工程實踐緊密結合，具有很強的實踐性，特別是我校作為應用型本科院校，對學生工程實踐能力的培養極為關注。這些都要求學生在掌握地質學的基本理論和知識之后，還必須掌握地質環境對工程建設的影響危害、分類分級和防治措施等。如地質構造對工程建設的影響、地表水和地下水對土木工程的影響、不良地質現象對工程建設的影響等，這是土木工程專業學生學習工程地質課程較為關心的內容。

四、工程地質課程教學的原則

1.有助于增強工程地質思維能力。工程地質體的形成、演化、組成、構造等都非常復雜，導致工程地質體的性質也異常復雜。學習工程地質課程首先要樹立工程地質分析的時空觀念，即工程地質體隨時間和空間變化的觀念。地質體的組成、結構和構造等隨時間是不斷發展變化的，如三大巖石的逐漸演化；同時，工程地質體在三維空間也是變化的，如地層和地質構造的三維空間變化特征。其次，堅持工程地質分析的定性觀念，任何事物都有從量變到質變的轉化，必須做到正確定性分析，否則所謂的精確定量分析毫無意義。最后，建立工程地質分析的系統觀念，工程地質條件影響因素眾多，除了要抓住關鍵因素，其他的因素也不能忽略，否則可能排除了重要誘因，造成工程地質災害。只有具備了工程地質的思維能力，工程地質分析才能靈活、正確、周全，工程措施才能科學、合理、可行。

2.有助于提高工程實踐能力。工程地質是應用地質學的基本理論和知識為工程建設服務的學科，與工程實踐緊密結合。工程地質課程教學也應與工程實踐緊密聯系，包括課堂講授環節和工程實習環節，這樣學生才能學到有用的工程科學知識，畢業后才具有較高的解決工程地質問題的實踐能力，如掌握邊坡的穩定性分析和滑坡的防治措施等，這些都是工程建設中經常遇到的問題，必須熟練掌握以便應對工程活動中的突發情況。

3.有助于激發學習的主動性。工程地質課程教學應避免以往教師在課堂上一言堂、滿堂灌式的單一灌輸理論和專業知識而學生學習熱情不高的情況。平時僅完成少量的課后作業，有的甚至不動腦筋直接參照書本、網上資源甚至他人的解答，缺少思考和討論。考試也都是靠考前突擊復習、死記硬背，很少理解和掌握同實際工程的聯系和實際工程應用。總體上看，工程地質課程的普遍現狀是學生對工程地質課程的學習興趣不高，學習的積極性和主動性較差。因此，為培養具有熟練掌握工程地質專業知識和具備較高工程地質實踐能力的應用型本科人才，必須對傳統的填鴨式教學進行改革，以便激發學生的學習熱情，提高學生的工程實踐能力，增強學生工程地質思維能力。

五、工程實例教學及其在工程地質課程中的應用

1.工程實例教學簡介。工程實例教學是指將能滿足教學需求、反映教學內容的工程實例（重大工程、重大災害等）引入到課程教學中，結合工程實例對課程中相關知識點進行有針對性地講授，同時充分發揮學生的主體地位，促使學生主動學習相關知識、分析問題和解決問題，既能激發學生學習的熱情、通俗易懂地掌握專業知識，又能增強學生學習的使命感和責任感。

工程實例教學的優點主要體現在：（1）激發學習熱情。改變了傳統的就書講書的模式，通過工程實例提高了學生學習的興趣，有利于發揮學生學習的主觀能動性，提高了教學效果。（2）提高實踐能力。將專業理論和知識與工程實際聯系起來，了解工程中常見的解決方案和工程措施，進一步明確專業知識的用途，增強了學生的實踐能力。（3）開闊學生視野。通過選取最新的國家重點工程或重大災害（事故），使學生了解最新的工程地質科學技術和發展趨勢，開闊了學生學習的視野，掌握前沿知識和最新動向，增強工程地質思維能力，有助于更好為工程建設服務。（4）增強責任觀念。重大工程實例可以鼓舞學生學習士氣，提高使命感，而重大災害和事故則可以簡單直觀地展示嚴重后果，增強學生的責任意識，在目前學風浮躁的情況下尤為重要和必要。

2.工程實例教學在工程地質課程中的應用。通過多次在工程地質課程中嘗試采用工程實例教學，建議課程教學中采用如下幾個關鍵環節：（1）選取實例。針對課程章節知識點，選擇合適的工程實例。（2）設計教案。對工程實例進行設計，使之滿足正常課程講授內容和程序。（3）課堂講授。結合工程實例課堂講授相關知識點。（4）問答互動。知識點講授完成后，向學生提出問題，讓學生思考、分析，并請學生進行解答。（5）點評總結。點評學生學習和答問情況，總結本課學習的知識點、重點和難點等。

以不良地質現象中泥石流為例介紹工程實例教學在工程地質課程中的應用。（1）選取實例。首先，根據課堂講授內容，選取2010年8月7日甘肅舟曲特大泥石流為例，之所以選擇舟曲泥石流主要是本次泥石流發生時間距離現在較近，學生更易接受，同時，此次泥石流災害危害極大，共造成1700余人遇難或失蹤，至今仍是舟曲人揮之不去的夢魘，再次，本次泥石流災害后開展了亞洲最大的泥石流綜合治理工程，工程防治措施十分典型。（2）設計教案。設計講授內容，首先介紹泥石流的定義，隨后引入舟曲泥石流災害，然后講授泥石流的分布、形成、分類和防治等內容，在介紹上述知識點的同時穿插工程實例進行講解。（3）課堂講授。根據設計的內容和順序，課堂上講授知識點和工程實例，講授過程中注意幻燈片與板書、圖片和視頻相結合的方式，以吸引學生的注意力。（4）答問互動。知識點介紹完成后，留給學生問題進行思考分析，為什么舟曲泥石流造成了如此重大的災害？隨后請學生回答講解，加強師生互動。（5）點評總結。對學生學習情況進行點評，鼓勵肯定學生的學習，并厘清學生掌握欠缺或薄弱之處，同時對本課知識點、重點難點等進行總結。通過在課堂中引入工程實例教學，學生在課堂上的學習熱情高漲，答問互動環節加強了教生互動并促進了學生學習的主動性，培養了學生工程地質思維能力，課堂講授與工程實例緊密結合提高了學生的實踐能力，泥石流災害嚴重后果在感官和精神上的巨大沖擊和觸動增強了學生學好專業知識的責任感和使命感，與以往的單一講授專業知識的灌輸模式相比，教學效果得到了較大提高，在后續的課程教學中將針對不同章節的內容繼續探索不同的教學方法，為社會培養卓越的工程技術人員。

六、結語

工程地質課程是一門與實踐緊密結合的學科，課程教學中應注重理論聯系實際，針對課程教學內容和特點將工程實例教學引入到課堂教學中，通過選取實例、設計教案、課堂講授、答問互動、點評總結等環節，提高了學生學習的積極性和主動性，培養了學生工程地質思維能力，增強了學生的責任意識，提高了學生的實踐能力，取得了較好的教學效果。

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