新形勢下的地質工程專業巖礦類課程教學改革探索

裴秋明 趙曉彥 王世明 劉園園

[摘 要] 當前地質工程專業領域所面向的工程地質問題日益復雜，文章以西南交通大學地質工程專業為例，探討新形勢下地質工程專業巖礦類課程的教學改革的緊迫性及其相關對策。通過學情分析，基于OBE教育理念，強化未來需求導向，結合本校專業建設特色，首先對人才培養目標進行頂層設計，強調“地質過程—力學機理—工程技術”三位一體的學術理念。在此基礎上，從師資隊伍建設、教學模式、實驗教學和教學質量監督等多方面對巖礦類課程組進行了針對性的探索性改革，力圖培養學生的地質素養、探索精神、創新能力和批判思維，同時可為其他院校巖礦類課程建設和教學改革提供參考。

[關鍵詞] 地質工程;礦物巖石;教學改革;學習興趣

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）04-0043-05? ? [收稿日期] 2020-07-25

2018年6月21日，教育部在四川成都召開新時代全國高等學校本科教育工作會議，150所高校聯合發布《一流本科教育宣言（成都宣言）》，“以本為本”將是中國高等教育今后發展的主旋律[1]。宣言強調學科專業建設要不斷適應社會經濟發展的新需求，辦出水平辦出特色。以西南交通大學為例，地質工程專業為國家級特色和國家卓越工程師培養計劃專業，具有鮮明的西部山區地域優勢和軌道交通行業特色。近年來，以“川藏”“滇藏”“中巴”“中尼”等為代表的國家重大工程項目建設正面臨前所未有的挑戰[2]，所面向的工程地質問題日益復雜，如何應對在極其復雜的地形地質條件下實現建設目標，對地質工程專業學生的培養帶來了新的更高要求。然而，很多畢業生專業知識體系不健全，在工程實踐中常表現出“地質”與“工程”脫節、地質基礎不牢固，“重工程輕地質”的現象還普遍存在[3]，在以土木、交通、水利等為特色的非傳統地質院校中表現尤為突出，這顯然無法滿足新形勢下地質工程專業的學科建設要求。

一、教學中面臨問題分析

巖礦類課程主要包含“晶體光學”“結晶學與礦物學”和“巖石學”等課程。部分院校合并開設“礦物巖石學”課程，該門課程涉及的知識點繁雜，理論性與實踐性均較強。巖礦基礎知識的掌握程度直接影響后續專業課程的學習效果[4]，其教學難度大，相關教學改革工作需從多方面進行綜合探索。通過對學情詳細調研，結合一線教學體會，在課程調整與優化過程中主要發現以下問題。

（一）人才培育理念不適應新形勢下的社會需求

根據學生野外實習表現、畢業設計完成情況、用人單位反饋和畢業生工作狀況等多方面調研結果，地質工程專業的傳統人才培育理念重工程輕地質、重技術輕機理，學生缺乏國際視野，創新能力不足，難以適應國家和社會對當前面向復雜工程地質問題為導向的新型復合人才的培養需求。

（二）教學資源不足，實驗教學及野外實習環節重視不夠

教學團隊的師資隊伍和實驗教學的軟硬件設施建設目前存在不足，尤其與傳統地質院校相比，差距更為明顯。實踐性強是巖礦類課程的突出特點，且學生實踐表現也正是課程教學效果的直接反映，而在實驗教學環節中還存在一些問題亟待解決，如實驗課時不足、實驗設施陳舊、實驗手標本及光薄片典型性不夠等。野外實習可以理解為室內教學的延伸課堂，是學生提升地質工作基本技能的必要環節，具有不可替代性。野外實習過程中也存在經費投入不足、時間緊、任務重等問題。

（三）課程教學手段與方式較單一

課堂教學手段和方式是一個需要持續改進的環節，需要根據課程特點和學生實時反饋不斷調整和嘗試，以期達到教學目標。整體而言，課程改革調研中發現在教學重點內容取舍、授課方法與考核方式等諸多方面存在不足，是課程改革需要關注的重點之一。

（四）學生學習興趣不濃

學習興趣是學習的動力，對教學質量與效果影響顯著。通過與一線授課教師交流、問卷調查和學生座談，發現學生對專業課學習興趣不高。結合專業背景、課程特點以及前人研究成果[5]，筆者總結出導致學生對巖礦類課程學習興趣不濃的主要因素。

1.選專業情非所愿。當前很多學生是聽從長輩意見、出于工作前景考慮或服從專業調劑而選專業。調查發現，出于本人興趣選擇專業的學生占比不足30%[6]。因而，學生對地質工程專業認可度不高，學習意愿不強，學習動力不足，容易從源頭上喪失學習興趣。

2.目標不清，心理準備不足。由于當前社會普遍對本科教育的認識存在偏差，部分家長和學生甚至把高考作為學習的終極目標，造成部分學生缺乏明確的奮斗目標，同時可能對大學階段的學習壓力與難度存在誤判。地質工程領域本身就是艱苦行業，學生可能還存在一定程度的畏懼心理。

3.巖礦類課程涉及知識面廣、內容多，學習難度較大，這是由該類課程自身特點決定的;同時若教師授課手段或方式缺乏多樣性，學生容易出現疲倦狀態，進而導致學習興趣減退。

4.管理不嚴，環境不好，氛圍不濃。外在條件也會對學習興趣產生較大影響，進入大學階段后，整體管理相對寬松，在缺乏群體學習壓力與激勵下[5]，自制力較差的學生容易迷失，漸漸失去了學習的積極性。同時，近年來地質行業整體處于相對低谷期，使得學生對行業信心不足，部分學生轉專業也會加重這一情緒，整體學習環境與氛圍不佳，也在一定程度上影響學生的學習激情。

以上因素導致當前學生對巖礦類課程的學習興趣，因而如何激發學生的學習興趣，探索新的教學模式，是本次教學改革的重點。

二、基于OBE教育理念的人才培養目標重新定位

OBE（Outcomes-Based Education）即成果導向教育，是當前國際高等教育界所廣泛認同的一種先進且新穎的教育理念，強調相應的課程體系建設以學生為中心[7]。以該理論為基礎，首先明確畢業生應當具備的各種能力，以此為重要基礎反向設計科學有效的人才培養方案。通過前文分析，當前應以提高學生解決復雜工程地質問題能力為目標導向。值得注意的是，近期獲悉本校地質工程專業入選教育部“雙萬計劃”首批建設行列，因而人才培養方案需依托一流專業“面向未來、適應需求、引領發展、理念先進、保障有力”的建設目標[8]。基于此，學院教師通過研討會、網絡實時討論等多種形式，對地質工程人才培養方案進行頂層設計，完成了2019級地質工程人才培養方案修訂。方案強調“地質過程—力學機理—工程技術”三位一體的學術理念，培養具有深厚地質學和數理力學基礎，能在軌道交通、土木、建筑等工程建設中獨立從事勘察、設計、施工、管理工作，且具有社會擔當和健全人格、職業操守和科學素養、歷史眼光和全球視野、創新精神和批判思維的地質工程專業高素質人才。以上培養目標的重新定位，對巖礦類課程教育改革具有重要的指導意義。

三、教學改革嘗試與探索

（一）“引進來、走出去”，加強高層次師資隊伍建設

高素質的師資隊伍建設是提高教育教學質量的重要保證和基石。借助近年來學院推進國際化建設的契機，大力引進和培養高層次人才，學習借鑒國外先進的科研管理經驗和教學理念。在外籍教師引進方面，目前學院已聘請德國波恩大學Lutz Plümer教授擔任院長，日本東京大學Shuhei Okubo教授擔任副院長，加拿大籍Saeid Pirasteh博士等海外專家全職加盟，并計劃在5年內招聘20～22名全職外籍專家，這將對拓寬學生的國際視野、推動學院國際交流合作具有重要作用。近兩年所招聘的中青年教師，幾乎全部擁有海外留學經歷或具有海外博士學位。與此同時，堅持引進與培養并重，積極拓寬渠道，鼓勵中青年教師赴海外名校和科研機構進修學習，開展合作研究。近五年來地質工程系累計派出10余位教師到美國、加拿大、西歐、澳大利亞、日本等國家和地區知名高校留學訪問。經常邀請國內外知名專家學者講學，不僅包括最新的科研成果交流，也包含教學教育方面的寶貴經驗分享，同時也積極鼓勵教師走出學校、走出國門，到廣闊的舞臺碰撞發聲、汲取精華，采取“引進來、走出去”的政策，加強高層次師資隊伍建設。

對新入職的教師，西南交通大學教師發展中心推出頗具特色的“新教師首開課培訓計劃”。在為期一年的培訓期間，配備專家一對一全程指導，通過隨堂聽課、檢查評價各教學環節等對參加首開課教師進行跟蹤指導，并進行嚴格考核，讓青年教師切切實實得到鍛煉和提高。

（二）圍繞如何激發學生學習興趣，創新教學模式

通過前文的調研分析可知，當前學生群體中普遍存在的學習興趣缺乏的現狀，在相當程度上影響了學生的學習主動性和巖礦類專業課程的教學效果。在課程教學改革實踐中如何培養和激發學生興趣，創新教學模式，進行了以下探索。

1.加強專業認知，增設新生研討課。為了讓學生對專業學習目標、學習內容、學習規劃和未來發展有較為清晰的認識，認真做好入學教育工作，在專業介紹會上，不僅邀請了輔導員與任課教師，還邀請了優秀畢業生/研究生代表、已入職學生等參加。課程教學開始，對地質工程大一新生增設新生研討課（2學分），即“地質資源與地質工程概論”，由不同研究方向的教師合作輪流授課，為學生深入了解專業領域相關內容提供良好平臺，激發學習興趣。與此同時，為每個班配置專職輔導員、班導師各一名，推行和落實學業導師制度。學業導師由一線任課教師擔任，經過多屆實踐效果評估，每5～6名學生分配一位學業導師，這對學生個體具有很好的引導和激發作用，同時對班風學風也具有很好的帶動和輻射作用;另一方面也讓學業導師自身更具有獲得感和成就感，激發教學與科研熱情。類似的本科生導師制在其他高校亦有報道[9]，具較好的應用和推廣價值。

2.“傳統教學+互聯網”，線上與線下教學相結合。以慕課（MOOC）為代表的網絡開放課程正在席卷中國教育界[10]。中國地質大學、中國礦業大學、西南石油大學等高校開設的巖礦類慕課精品課程可與傳統課堂教學優勢互補。一方面與課堂教學形成補充，學生根據知識掌握情況自主進行MOOC學習，提高學生的參與度，照顧學生的個體性;另一方面也能及時檢查學習情況，對疑難部分可在線反復學習，結合網絡答疑平臺互動，及時予以解決。疫情期間，通過同步或異步SPOC線上教學實踐，對比傳統教學模式，盡管在管理方式上等存在不足，但實際調研顯示，學生學習興趣與主動學習意識提升明顯，教學反饋良好，今后疫情解除后開展線上與線下混合教學將會是很好的教學方式。除慕課資源外，國家巖礦化石標本資源共享平臺系統整合了具有科學價值的巖礦化石標本資源17萬余件，涵蓋品種齊全，并配有產地、特征描述、用途等豐富信息，可為線下學習提供了很好的支撐。

3.融合人文題材及科研成果，精選教學素材。精美精彩的教學素材能更好地吸引學生的注意力、調動學習興趣，讓課程學習更高效。理工科課程容易忽視人文情懷，例如在礦物學的顏色一章，筆者做過嘗試，通過古文記載“側而視之色碧，正兒視之色白”的線索，利用拉長石的變彩效應，探討和氏璧中玉之來源的歷史謎團，利用同位素地球化學鑒定文物等研究[11]，為工科課堂添加人文氣息，有意識地培養學生開拓創新的能力。另一方面，教學與科研相長，科研課題涵蓋科學研究、科學技術和科學前沿[12]，二者融合能讓課程資源具有前沿性、創新性和開拓性，有利于培養學生的創新思維與探索精神。

4.以賽促學，以更高要求培育學生。以全國大學生地質技能競賽為例，該競賽包含地質技能綜合應用競賽、野外地質技能競賽、地質標本鑒定競賽和地學知識競賽四個單元，需要參賽學生利用課余時間進行各個環節的系統訓練。采取以學生自主鉆研為中心，教師及時答疑和點撥為指導，通過多輪選拔、優勝劣汰的機制，讓學生在這一過程中不斷夯實基礎、注重實踐、鍛煉克難品質，對課堂教學形成良好的補充。課外學術競賽能為學生開辟更為廣闊和自由的學習探索平臺，通過獨特的競爭模式激發學生的主觀能動性，豐富學習內容，培養在實踐中獨立思考、靈活應用理論知識的能力，進而提高學生的綜合素質，進一步挖掘培訓拔尖人才，由此起到示范帶動效應，引領周圍同學形成你追我趕的良好學風[13]。

5.促進團隊學習，鼓勵創新創業活動。“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”。創新創業實踐活動講究團隊協作精神，能讓學生具有很好的參與感，激發學習熱情，同時亦能滿足學生的求知欲和探索欲，讓學生學到大量課外知識，鍛煉多方面能力，進而提升綜合素質。任課教師鼓勵學生以3～5人為研究小組申報巖礦類相關的國家級、省級、校級大學生創新創業訓練計劃項目（SRTP項目）。本校已啟動科創項目“千項計劃”，對創新創業活動給予最大程度的支持，專家評審通過的項目均配套相應的經費支持，并鼓勵指導教師輔以相應的經費支撐，同時組織專家組開展階段性檢查和驗收工作，確保項目研究進度和實施效果。

（三）多措并舉打造精品實驗教學平臺

理論與實驗并重是巖礦類教學的典型特征之一。針對前期實驗教學中存在的學時安排少、學生興趣不濃、教學效果不理想等問題，我們通過學情調研、教研組討論、借鑒兄弟院校先進經驗等方式，進行了以下改革探索。

1.實驗課單獨成課，保證實驗學時。當前高校普遍加大通識教育學分比例，專業課學分適當壓縮，通過實驗課單獨成課，能保持學分不變、學時增加。例如課內實驗課1學分對應16學時，單獨成課后，1學分對應32個學時。同時讓實驗課開課時間較理論課延后2～3周，通過實驗課檢驗、鞏固、加深和再認識理論知識，完成理論到實驗的自然銜接。

2.改善實驗條件，精心準備實驗素材。學校教務處、設備科和學院給予配套經費支撐，近年來連續多年投入，通過增設實驗場地，按計劃持續配備全新的顯微鏡、互動教學系統等軟硬件設備，為學生提供良好的學習體驗。同時，各位教師長時間多渠道通過野外采集、樣品廠商實地選購、精心磨制多樣化實驗樣品，確保典型性和啟發性，激發學生學習興趣，以保證教學效果。以“礦物邊緣、糙面和突起”這一節教學為例，從正極高突起→正高突起→正中突起→正低突起→負低突起→負高突起，我們首先精心挑選磨制每一個突起等級的礦物，然后依次選擇石榴子石→橄欖石→角閃石→石英→條紋長石→螢石這六種極具代表性的樣品順序精心粘貼、制作成單張薄片，讓學生不用來回換不同礦物薄片，在同一視域下可更加直觀地認識不同突起等級的礦物鏡下特征，教學反饋很好。通過類似這樣的細節打磨，逐漸完善實驗教學的素材準備，力爭打造精品實驗平臺。

3.加大實驗成績比重，完善考核評價機制。以往實驗模塊成績占比偏低，甚至一并作為平時成績籠統評價，容易造成學生不夠重視。近年來通過不斷摸索改進，將實驗部分進行細化，加大分值比例，調整后占比為40%，按照“現場表現+實驗報告+期末綜合考核”進行評價。在實驗課的最終考核中，加入延伸考核，教師隨機指定6～7件未知礦物，鑒定難度按梯度設置，學生應用所學知識進行綜合鑒定，答對4件以上為滿分。對于期末綜合鑒定特別優秀的，或者在創新創業活動、學術競賽等活動中表現突出的，予以最高10%的額外加分，肯定學生的努力，激發學生的潛力。

（四）健全教學質量評估，實行過程控制

以校級→院級→教研組各級教務為主導，專家評議與學生反饋結合，做到教學質量全過程監督。每學期對巖礦類課程進行隨機抽檢，指派教學經驗豐富的專家聽課，綜合評估課堂教學、作業、實驗、實習、答疑和課程考試等環節，實行過程控制，全程把關。對于抽檢課程，任課教師需完成課程自評估報告，通過評估專家、學生代表與任課教師進行座談等多種形式的交流，協助任課教師做好教學反思。在此基礎上，根據各方面反饋意見進行教學總結，擬好教學改進計劃。

四、結語

為適應和滿足社會對地質工程專業人才培養的新要求，提高新形勢下應對復雜工程地質問題的能力，本文結合西南交通大學地質工程專業巖礦類課程教學現狀，實施了一系列探索性舉措。首先，通過吸納先進教育理念，立足行業特色，主動契合時代要求，重新定位人才培育理念，做好地質工程專業的頂層設計;同時，抓住學院大力推行國際示范化建設的契機，不斷借鑒和學習國內外先進教學思想與管理經驗，加大國內外交流合作，不斷拓寬師生國際視野，加強高層次師資隊伍建設。在此基礎上，多措并舉推行教學改革，包括推行研究型教學投入、融合網絡教學資源與線下教學、鼓勵理工科課堂滲透人文元素、鼓勵科研反哺教學、注重精品實驗平臺建設、實踐全過程教學質量監督等，對課堂教學效果提升明顯。值得指出的是，由于巖礦類地質課程改革是一項系統工程，我們仍處于不斷探索階段，且新的教學模式和教學思想會不斷涌現，相關課程建設和教學改革應當基于教學實際，通過反復總結、反思和嘗試，在實踐中不斷發展、優化和完善，以期更好地實現教學目標。

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