土木工程專(zhuān)業(yè)工程地質(zhì)課程群建設(shè)探討

陳祥軍

（石家莊鐵道大學(xué)土木工程學(xué)院 河北·石家莊 050043）

1 工程地質(zhì)課程群建設(shè)的意義

課程群是若干單一課程的集合，是大課程，是課程模塊。[1]課程群建設(shè)的核心是根據(jù)課程群教學(xué)目標(biāo)，對(duì)群內(nèi)各課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化，克服各課程自成體系、彼此孤立、缺乏與其相關(guān)課程的橫向與縱向聯(lián)系，造成課程間內(nèi)容重復(fù)過(guò)多、課程內(nèi)容過(guò)時(shí)等弊端。[2]

工程地質(zhì)學(xué)是土木工程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)指定的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。工程地質(zhì)課程教學(xué)內(nèi)容繁多，又必須通過(guò)大量的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)鞏固課堂理論教學(xué)。如果只安排一門(mén)30 學(xué)時(shí)左右的“工程地質(zhì)學(xué)”課程，時(shí)間會(huì)非常緊張，講授完巖石、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)作用等基本的地質(zhì)學(xué)概念后，沒(méi)有足夠的時(shí)間講授地質(zhì)災(zāi)害、工程勘查、各類(lèi)土木工程的地質(zhì)問(wèn)題等內(nèi)容，更沒(méi)有時(shí)間講授一些具體的工程案例，教學(xué)效果不理想。

另一方面，目前各高校的土木工程專(zhuān)業(yè)一般都分為幾個(gè)專(zhuān)業(yè)方向，我?！按笸聊尽睂?zhuān)業(yè)包含鐵道工程、道路工程、橋梁工程、地下工程、建筑工程、巖土工程、市政工程、涉外工程等方向。由于不同種類(lèi)的工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的依賴(lài)程度有區(qū)別，所以不同專(zhuān)業(yè)方向?qū)臉I(yè)人員地質(zhì)學(xué)知識(shí)的要求不同。例如地下工程的施工安全和建筑物的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的依賴(lài)性強(qiáng)，需要從業(yè)人員掌握豐厚的地質(zhì)學(xué)知識(shí)；而相比較而言，市政工程從業(yè)人員地質(zhì)學(xué)知識(shí)的要求沒(méi)有那么高。

基于以上兩個(gè)原因，目前，我們將工程地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容合理分解，區(qū)別對(duì)待不同專(zhuān)業(yè)方向，開(kāi)設(shè)了“工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”“工程地質(zhì)實(shí)習(xí)”“地質(zhì)災(zāi)害防治”“工程地質(zhì)力學(xué)”四門(mén)課程，組成一個(gè)課程群。四門(mén)課程的授課內(nèi)容由基礎(chǔ)向?qū)I(yè)層次遞進(jìn)，都集中在解決土木工程中的地質(zhì)問(wèn)題這個(gè)基本點(diǎn)上。以下對(duì)四門(mén)課程的情況進(jìn)行描述，主要描述各課程的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容和對(duì)應(yīng)的教學(xué)方法。

2 各課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和對(duì)應(yīng)的教學(xué)方法

2.1 “工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”

本課程為土木專(zhuān)業(yè)必修課，安排在大二秋季學(xué)期，土木工程專(zhuān)業(yè)所有專(zhuān)業(yè)方向的學(xué)生都必須選。本課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握地質(zhì)學(xué)的基本概念和基本理論，初步掌握工程地質(zhì)工作方法并能閱讀地質(zhì)資料，初步掌握各類(lèi)工程活動(dòng)中有關(guān)地質(zhì)問(wèn)題的分析與處理方法。

本課程共40 學(xué)時(shí)，其中32 時(shí)理論課。理論教學(xué)基本內(nèi)容包括：礦物與巖石（6 學(xué)時(shí)）、地質(zhì)構(gòu)造、與工程活動(dòng)有關(guān)的地質(zhì)作用（6 學(xué)時(shí)）、巖土體的工程性質(zhì)（6 學(xué)時(shí)）、各類(lèi)巖體的工程地質(zhì)問(wèn)題（4 學(xué)時(shí)）、工程地質(zhì)勘察（2 學(xué)時(shí)）。教學(xué)方式是板書(shū)結(jié)合多媒體課件教學(xué)。由于課程教學(xué)內(nèi)容以定性描述為主，必須精心制作多媒體課件，增加圖片、Flash 動(dòng)畫(huà)、小視頻等形象化的內(nèi)容，可以加深理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生在課下充分利用開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，近幾年，在教育部積極倡導(dǎo)和組織下，已建成大量?jī)?yōu)秀課程，例如愛(ài)課程平臺(tái)上西南交通大學(xué)郭永春老師主持的“土木工程地質(zhì)”在線開(kāi)放課程以及中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）唐輝明老師主持的“工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”精品資源共享課。

礦物巖石研究是工程地質(zhì)學(xué)最基礎(chǔ)的內(nèi)容，本課程安排8學(xué)時(shí)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，練習(xí)礦物和常見(jiàn)巖石的肉眼鑒定實(shí)驗(yàn)方法，要求學(xué)生熟記相應(yīng)的鑒定特征。在課程開(kāi)始之前，組織學(xué)生參觀地質(zhì)標(biāo)本陳列館，初步認(rèn)識(shí)各種各樣的巖礦標(biāo)本，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)工程地質(zhì)的興趣。實(shí)驗(yàn)課上鼓勵(lì)同學(xué)們仔細(xì)觀察、大膽實(shí)驗(yàn)，全部室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行巖礦鑒定面試，面試成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的15%。

2.2 “工程地質(zhì)野外實(shí)習(xí)”

本課程為土木專(zhuān)業(yè)必修課，安排在大二暑假短學(xué)期，土木工程專(zhuān)業(yè)所有專(zhuān)業(yè)方向的學(xué)生都必須選。全部實(shí)習(xí)時(shí)間約1.5周。實(shí)習(xí)教學(xué)的目的是鞏固課堂所學(xué)的基本理論，同時(shí)使學(xué)生初步掌握工程地質(zhì)野外工作方法，提高學(xué)生的野外工作能力，加深對(duì)工程建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境關(guān)系的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞、團(tuán)結(jié)協(xié)作等優(yōu)良品質(zhì)。

石家莊西倚太行山，山區(qū)出露各種巖石、構(gòu)造等地質(zhì)現(xiàn)象，公路、鐵路等工程的建設(shè)揭示出很多的工程地質(zhì)現(xiàn)象。課程組教師經(jīng)過(guò)十幾年的努力，建立了一個(gè)包含九條實(shí)習(xí)路線的實(shí)習(xí)基地。課程的教學(xué)內(nèi)容：（1）練習(xí)工程地質(zhì)野外工作方法，包括地質(zhì)羅盤(pán)使用方法、GPS 定位系統(tǒng)使用方法、野外規(guī)范記錄方法、節(jié)理調(diào)查統(tǒng)計(jì)方法、實(shí)測(cè)剖面圖制作方法等。（2）觀察常見(jiàn)巖石的野外特征。實(shí)習(xí)區(qū)涉及到的巖石種類(lèi)眾多，基本上囊括了各種常見(jiàn)的沉積巖，也有一些典型的巖漿巖和變質(zhì)巖。（3）學(xué)習(xí)褶皺、斷層、節(jié)理等地質(zhì)構(gòu)造的野外識(shí)別，練習(xí)地質(zhì)構(gòu)造的野外觀測(cè)與描述方法。斷層構(gòu)造對(duì)工程影響巨大，在野外較難識(shí)別，實(shí)習(xí)區(qū)見(jiàn)到三處展布范圍不同、表現(xiàn)特征不同的斷層構(gòu)造。（4）學(xué)習(xí)常見(jiàn)地質(zhì)作用的形成特征、工程問(wèn)題、防治措施。實(shí)習(xí)區(qū)可以見(jiàn)到風(fēng)化作用造成巖石工程性質(zhì)劣化、河流地質(zhì)作用形成的河谷地貌、巖溶作用形成的地表與地下巖溶地貌、地下水形成的泉、崩塌等防護(hù)措施、泥石流的防護(hù)措施等內(nèi)容。

在實(shí)習(xí)教學(xué)過(guò)程中采用“啟發(fā)式”教學(xué)，在每一個(gè)實(shí)習(xí)點(diǎn)上盡量讓同學(xué)們自己先觀察，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行講解，最后再全面總結(jié)。實(shí)習(xí)過(guò)程中盡量結(jié)合工程建設(shè)，分析地質(zhì)條件對(duì)工程建設(shè)的影響。同時(shí)把地質(zhì)實(shí)習(xí)與課程思政結(jié)合起來(lái)，在欣賞祖國(guó)大好河山的同時(shí)進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育。

2.3 “工程地質(zhì)災(zāi)害防治”

本課程是為土木工程專(zhuān)業(yè)本科生開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課，重點(diǎn)介紹與工程建設(shè)活動(dòng)有密切關(guān)系的地質(zhì)災(zāi)害知識(shí)。課程安排在三年級(jí)春季學(xué)期，這時(shí)候?qū)W生已經(jīng)選好專(zhuān)業(yè)方向，進(jìn)入專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)階段。所有土木工程專(zhuān)業(yè)本科生都可以選修，特別建議巖土工程、地下工程、鐵道工程、道路工程方向的學(xué)生選修。課程32 學(xué)時(shí)，主要教學(xué)內(nèi)容包括：地質(zhì)災(zāi)害防治概述（6 學(xué)時(shí)）、地震地質(zhì)災(zāi)害防治（6 課時(shí)）、斜坡地質(zhì)災(zāi)害（4 課時(shí)）、地面變形地質(zhì)災(zāi)害（4 課時(shí)）、其它工程致災(zāi)地質(zhì)作用（4 課時(shí)）、工程巖土體地質(zhì)災(zāi)害（4 課時(shí)）、礦區(qū)、庫(kù)區(qū)與城市地質(zhì)災(zāi)害（4 課時(shí)）。在本課程的授課中主要采用“案例法”。先引入典型工程案例，引導(dǎo)學(xué)生思考如何解決問(wèn)題，使學(xué)生主動(dòng)提出解決方案；然后逐漸引入教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合課程中有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行具體的程案例分析；最后總結(jié)強(qiáng)調(diào)本次課學(xué)習(xí)內(nèi)容的意義并提出課后思考問(wèn)題，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的理解。

2.4 “巖體工程地質(zhì)力學(xué)”

從本科到碩士研究生，人才培養(yǎng)具有繼承性和延續(xù)性，同時(shí)又具有層次性。[3]人才培養(yǎng)的這種階梯式特點(diǎn)要求在人才培養(yǎng)中要將“本- 碩”兩個(gè)階段進(jìn)行一體化的考慮，尤其是在課程體系上，要遵循人才培養(yǎng)的規(guī)律，建立具有系統(tǒng)性、繼承性和層次性的課程體系。[4]

我校土木工程學(xué)院的本科生畢業(yè)后，有一大批學(xué)生進(jìn)入本校攻讀碩士研究生。無(wú)論是在校學(xué)習(xí)階段還是在以后的工作過(guò)程中，他們經(jīng)常需要做地下工程巖體或邊坡巖體的穩(wěn)定性分析。本科階段“工程地質(zhì)學(xué)”課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，與解決實(shí)際地質(zhì)問(wèn)題還有差距。這在一定程度上導(dǎo)致學(xué)生們?cè)谧鰩r體穩(wěn)定性分析時(shí)，重視數(shù)值模擬分析而輕視地質(zhì)調(diào)查分析，數(shù)值分析結(jié)果與工程需求差距較大。因此，我們?yōu)檫@些專(zhuān)業(yè)的研究生開(kāi)設(shè)“工程地質(zhì)力學(xué)”課程。

本課程是橋梁與隧道工程、巖土工程、土木水利、資源與環(huán)境等培養(yǎng)方向的學(xué)位課，安排在研究生第二學(xué)期，共48 課時(shí)。課程的主要內(nèi)容包括：工程地質(zhì)力學(xué)的基本原理與方法、巖石組合的工程地質(zhì)力學(xué)分析、構(gòu)造體系的地質(zhì)力學(xué)分析、初始地應(yīng)力場(chǎng)及其地質(zhì)力學(xué)分析、巖體結(jié)構(gòu)面及其力學(xué)屬性、巖體結(jié)構(gòu)類(lèi)型及其特性、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)與滲流分析、工程地質(zhì)力學(xué)的穩(wěn)定性分析。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合近十幾年來(lái)學(xué)院參加土木工程專(zhuān)業(yè)評(píng)估和全國(guó)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證工作的需要，為了提高土木工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，使畢業(yè)生更加適應(yīng)社會(huì)需求，近些年來(lái)，我們持續(xù)對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)的工程地質(zhì)課程群進(jìn)行建設(shè)，取得了一定的成效。

我們建立的工程地質(zhì)課程群主要有以下三個(gè)特點(diǎn)：（1）系列課程具有系統(tǒng)性。四門(mén)課程前后連貫、逐層深入，由淺入深介紹了工程地質(zhì)學(xué)這一學(xué)科的主要內(nèi)容。（2）區(qū)別對(duì)待土木工程專(zhuān)業(yè)不同的專(zhuān)業(yè)方向的學(xué)生。不同專(zhuān)業(yè)方向的學(xué)生就業(yè)去向不同，對(duì)工程地質(zhì)知識(shí)需求的程度不一樣，可以選擇是否選修“地質(zhì)災(zāi)害防治課程”。（3）系列課程具有層次性，授課對(duì)象包括從本科生到碩士研究生不同層次的學(xué)生。土木工程專(zhuān)業(yè)本科生就業(yè)去向多數(shù)是施工一線，工作中需要的是定性分析地質(zhì)問(wèn)題，一般沒(méi)有定量穩(wěn)定性分析計(jì)算的需求；碩士研究生畢業(yè)后多數(shù)去設(shè)計(jì)院，進(jìn)行定量穩(wěn)定性分析計(jì)算，必須學(xué)習(xí)“工程地質(zhì)力學(xué)”課程課程。