“六位一體”工程地質實踐教學模式研究

楊子泉　唐輝　孔德睿　張天經

[摘 要]工程地質是土木工程本科專業重要的專業基礎課之一。加強工程地質實踐教學是工程地質學理論與實踐結合的有效手段，有助于加深學生理解普通地質、工程地質的理論知識，提高學生的巖土工程素養，培養學生的實踐創新能力。文章以信陽學院土木工程專業普通地質及工程地質野外教學為例，介紹了課程開設情況與應用型人才培養要求，明確了課程教學目標，提出了學生通過工程地質實踐后應達到的知識能力水平，從課內教學到課外教學、校內實習到野外實習、理論教學到實踐教學對工程地質實踐教學方法進行了探討，從課堂理論教學、實驗室教學、實習教學、指導學生完成實習報告、課程思政建設、課程考核標準改革六個方面構建了應用型本科“六位一體”工程地質實踐教學模式。

[關鍵詞]普通地質;工程地質;實踐教學;課程思政;課程建設

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）05-0082-04

工程地質實踐教學是工程地質課程的重要實踐性教學環節[1-4]。學生通過課堂理論學習，基本掌握了工程地質的理論性知識，但對有關的地質概念和現象缺乏感性認識，因此有必要通過工程地質野外實踐教學環節加以彌補。教師要通過野外實踐教學，讓學生學會使用地質羅盤測量巖層及構造面產狀，觀察野外地質構造[5]，識別常見礦物[6]，了解巖石的分類與鑒別[7]，劃分風化程度[8]，評價邊坡穩定性及抗滑移防治，掌握巖土工程勘查的基本要求等，學會更好地觀察和了解一些野外地質現象，增強感性認識，培養提高觀察能力、動手操作能力以及分析問題和解決問題的能力。筆者從課堂理論教學、實驗室教學、實習教學、指導學生完成實習報告、課程思政建設、課程考核標準改革六個方面，結合信陽學院土木工程專業人才培養目標和專業定位，探索工程地質實踐教學模式，提高學生學習效率，培養學生的專業素質。

一、課程開設情況

信陽學院土木工程學院在人才培養的過程中，根據企業對土木工程專業人才的專業能力需求，自2016年開始對土木工程專業采用了分方向培養人才的模式，即分巖土工程和建筑工程兩個專業方向。在大一、大二進行土木工程專業大類培養，主要講授土木工程專業的基礎知識，在大三上學期由學生自主選擇建筑工程專業方向或巖土工程專業方向。工程地質課程為土木工程專業大類培養的專業基礎課之一，開設在第三學期，課堂理論教學為36學時、2學分。為了保證該課程知識的連貫性，將其普通地質與工程地質的野外教學開設在第三學期的后半學期，共計18學時、1學分。

二、課程教學目標

開展普通地質與工程地質的野外教學實習，能讓學生更直接、更全面地認知、理解和掌握工程地質條件，即對地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件、不良物理地質作用（以及天然建筑材料）等方面有印象深刻的感性認識和理論上的升華，將所學的普通地質與工程地質的基本理論跟實際工程場地的工程地質條件、相關的工程地質問題結合起來。訓練學生從調查、掌握工程地質條件入手，結合已知的建筑工程（設計）條件，分析存在的工程地質問題，評價解決工程地質問題的方式方法。學生通過上述教學實習訓練后應達到以下知識能力水平：（1）能夠識別常見礦物，區分三大巖類，掌握巖土樣本野外采集方法，掌握工程地質條件的基本概念和基本調查工作方法;（2）能夠熟練地使用地質羅盤測量方位和地質體的產狀以及斜坡或邊坡的坡度;（3）能夠熟練地閱讀、繪制地質剖面圖;（4）建立地層時空概念，把握工程地質條件的分布與性狀及其對工程活動的影響;（5）初步掌握工程地質野外勘查數據的記錄方法;（6）初步掌握工程巖體結構的分類方法[9]。

三、“六位一體”工程地質實踐教學模式的構建

信陽學院的工程地質實踐教學，充分利用信陽特有的地質環境資源或地質條件與地質背景，結合校園內出露的各種典型地質現象或條件，就地取材，開展現場實地案例教學。教師在教學設計中將普通地質與工程地質的野外教學分為課堂理論教學（3學時）、實驗室教學（3學時）、校內實習教學（4學時）、野外實習教學（6學時）、學生實習報告指導教學（2學時）。同時，為了貫徹落實全國高校思想政治工作會議、全國高等學校本科教育工作會議要求，堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全員育人、全程育人、全方位育人[10-11]。課程教學組充分利用豫南地區豐富的紅色文化資源，發揚大別山精神[12]，結合土木工程專業培養目標以及普通地質與工程地質的野外教學課程特征進行了課程思政建設。

（一）開展課堂理論教學

1.實習內容與基本要求

課程教學組向參加實踐教學的學生講明實習內容、課程開展計劃、安全問題、注意事項、考核要求等方面的問題（如下表所示）。

普通地質及工程地質野外教學課程的內容及要求

[實習內容 實習要求 地形地貌的認識 了解實習區的地形地貌特征類型：大地地貌，包括低山、丘陵、平原;次級地貌，包括河床、牛軛湖、河漫灘、沼澤、階地、山脊、山梁、崗地、陡崖等。地形，包括海拔高程、相對高程、地面坡度、溝谷縱降。 地層巖性的認識 掌握實習區地層的年代、成因、巖性、巖相及其巖性描述方法，工程意義。地層：年代、層序。成因巖相：海相與陸相，殘積、坡積、洪積、沖積、湖積和風積。巖性：顏色，化學、礦物和粒度的成分，結構，構造，膠結物，定名，風化程度。第四系松散堆積物顆粒表面特征（棱角、次棱角、次圓、圓、極圓）。地質體的分布（范圍與厚度）與性狀（密實程度、含水狀態和工程性質）。 地質構造的認識與分析 掌握褶皺（分布位置、核部與兩翼地層、產狀、巖性名稱）、斷層（位置、產狀、兩盤地層、破碎帶及寬度、組成成分、密實程度及名稱）、節理及其特征。初步掌握地質構造的野外識別方法、工程意義、分析方法。 水文地質條件的調查與分析 掌握地下水埋藏類型（上層滯水、潛水、承壓水）、地下水埋深、儲存類型（孔隙水、裂隙水、溶隙水）、巖土滲透系數、地下水化類型。了解水文地質的野外工作方法。 物理地質現象的認識 認識與了解巖石巖體風化、滑坡、崩塌、泥石流。 ]

2.相關理論知識

課程教學組在教學過程中逐步探索出將普通地質與工程地質的有關理論加以整合，并結合巖土工程勘查的基本要求提出了學習工程地質的八字要領“地層、年代、巖性、巖相”，在校內實習與野外教學中抓住七個方面即地層、年代、巖性、成因、地質構造、地下水、不良地質現象。在實習前先在課堂上講授有關理論知識。第一，對地質年代的界、系、統（群）、組（段），地質符號、厚度，巖性描述，成因，分布與特征進行全面介紹，在實習區域信陽學院校區及周邊探索地層巖性以及信陽羊山地層及其巖性。第二，介紹在野外開展工程地質調查的基本方法，包括儀器的使用方法、測量數據的記錄方法。第三，講解巖石節理統計、工程圍巖分類、邊坡穩定性分析、極射赤平投影以及實習報告書寫的方法。

（二）開展實驗室教學

1.認識礦物及信陽常見巖土體

利用巖土樣本實驗室的資源開展教學。該實驗室陳列有常見礦物標本、三大成因類型巖石標本、信陽常見第四系不同粒度的土體標本以及信陽地區區域地質圖，另外配置了少量的古生物標本，如遼寧朝陽白堊紀狼鰭魚化石等。實驗指導教師帶領學生認識基本成巖礦物，如云母、方解石、斜長石、石英;介紹三大類巖石即沉積巖、變質巖、巖漿巖及其相互之間的轉化關系;介紹信陽典型的黏性土即黃土狀土的成因、分布及對信陽建筑工程的影響;帶領學生閱讀信陽地區區域地質圖，教學生閱讀、繪制地質圖的基本方法。圖1所示是教師引導學生在巖土樣本實驗室認識信陽地區常見的巖石及土體。

2.認識巖溶地質現象

利用土木工程學院的隧道綜合實驗室開展教學。學生在該實驗室可以看到寒武系劉山巖組大理巖地層中的巖溶地質現象如鐘乳石、石筍、石幔，教師向學生介紹形成這些巖溶地質產物的地質原因，極大地提高了學生參加地質實習的興趣和積極性。

（三）開展實習教學

1. 校內實習

利用校園內的地質資源開展校內地質實習，分為四個點，依次進行。1號點在理工樓廣場兩側，結合該點的地質特征開展實習，其主要實習內容是地形地貌、地層巖性、地質結構三個方面：認識校區的丘陵地貌及地形特征，出露地層形成的年代、原因，巖性和巖相以及地質構造特征;學習地質羅盤的使用方法;進行巖層或地質構造的產狀（走向、傾向、傾角）測量;繪制理工樓地質剖面圖草圖。2號點在新七大道—理工樓—社科樓，其主要實習內容為學習了解水文地質特征、地下水類型與巖溶現象，調查了解地下水的埋藏類型和賦存類型以及對建筑工程產生的影響，認識地下水補給、排泄、滲透的基本規律，如圖2（a）所示。3號點在理工樓—藝術樓后，主要認識信陽多級河流基座階地地貌特征，討論河流階地類型、形成過程與當今浉河淮河的關系，以及與大地升降運動的關系和規律。4號點在中文樓西山崗上，主要認識出露古生界寒武系劉山巖組大理巖地層中的單斜地質構造和“原生奇石”現象，并結合這一地質現象討論或恢復本地地質發展歷史或過程以及“原生奇石”的形成年代與成因，如圖2（b）所示。

2.野外實習

在開展野外實習前，教師結合信陽市區的地質特征以及實習的內容與要求，通過多次選點備課后，最終確定在十一大街與二十二大街交匯地帶以及新七大道西段開展野外地質實習教學。

十一大街與二十二大街交匯地帶：教師帶領學生認識中生界白堊系周家灣組信陽古盆地陸相碎屑巖層的地層年代、巖性組合以及地質構造的特征、類型和產狀;認識新生界第四系多級河流基座階地地貌及其松散堆積物的成因、巖性，以及在信陽羊山開發區工程建設活動過程中產生土體滑坡與危害，進行針對性的邊坡地質調查、取樣，結合所學土力學理論知識進行邊坡穩定性分析評價，并提出防治建議或方案。如圖3（a）所示，教師現場講解信陽地區黃土狀土的成因以及其凸顯出的典型工程特征，介紹實習地點河流階地形成與浉河發展的關系;如圖3（b）所示，教師現場講解土質滑坡的類型、滑動原因、影響因素、發展過程、野外判斷方法，測量滑坡及出露地層產狀，取一定的土樣帶回土工實驗室進行土力學實驗，分析該土坡土體的物理力學性質，結合滑坡所處位置的地形地貌、地下水、人類工程活動分析致其滑動的主要因素，啟發學生思考并嘗試提出合理的防治措施。

新七大道西段：教師引導學生主要針對古生界寒武系劉山巖組大理巖地層巖石邊坡的工程地質進行調查，認識巖石邊坡類型、滑動的必要條件，確定邊坡的規模與產狀（坡高、坡角與傾向），進行邊坡巖體的節理特征調查，做好節理統計的詳細記錄，以便于在室內利用赤平投影法對邊坡穩定性進行分析評價。如圖4（a）所示，教師引導學生在野外測量巖石邊坡及主要結構面產狀，結合邊坡工程地質條件對其進行穩定性評價;如圖4（b）所示，教師引導學生在隧洞綜合實驗室進行圍巖節理統計，結合巖石強度指標（抗壓強度、抗剪強度、彈性模量）、結構面力學性質及填充情況、地下水、地應力、隧洞形狀及受力狀況對隧洞圍巖的完整性、類別進行分類，從而了解圍巖條件對地下硐室開挖、支護、通風、監測的影響以及工程地質問題處理的一般方法。

（四）指導學生完成實習報告

課程教學組在實驗室教學、校內實習教學、野外實習教學完成后召開實習總結會，讓每位學生談參加地質野外實習的心得體會，在實習過程中的收獲以及還有哪些問題沒有弄清楚，由實習指導教師當場解答疑問。這樣一方面可直接反映學生對教學內容的掌握程度;另一方面，教師可據此分析問題存在的原因，調整教學內容，優化教學組織，指導學生完成實習報告，對于存在的普遍問題進行集中指導。教師要求學生結合每個實習地點的地層、年代、巖性、巖相來撰寫實習報告，要做到圖文并茂且能全面真實地反映實習內容。

（五）開展課程思政建設

1. 明確專業定位，歸納課程主要教學內容并融入思政元素

首先，教師根據普通地質及工程地質野外實習教學的主要內容，在原有教學大綱的基礎上，提出了課程思政教學的目標及要求，深入挖掘大別山精神在新時代的育人意義，并將其融入課程教學內容的各個知識板塊，形成具有課程思政內涵的課件資源庫。其次，課程教學組對融合課程思政的教學模式、教學方法進行了探討[13-14]，并進行了教學實踐。

2.抓好野外實習教學環節，多維度進行思政滲透，培養學生的專業素養

在野外實習教學過程中，教師要求學生做好觀測記錄，實實在在地掌握工程地質勘查的技能，培養學生嚴謹、踏實的專業素養。通過引入一些沒有做好工程地質勘查而引發的工程事故案例，培養學生作為一名土木工程技術人才應具有的責任感和使命感，堅守職業底線，做社會主義核心價值觀的踐行者。教師以具體工程為導向，讓學生直觀感受實際工程中遇到的工程地質問題和矛盾，引導學生在已有的專業知識基礎上嘗試提出解決問題的思路、方法，培養學生的融會貫通與實踐創新能力。

3.提高課程教學組的課程思政育人水平

為了確保課程思政建設的質量，提高課程教學組的課程思政育人水平，課程教學組多次到紅色教育基地參觀培訓，在“學習強國”上完成每天的理論學習任務，參加課程思政建設學術研討會，定期開展政治理論學習，就課程思政教學的方法、效果進行交流討論，收到了較好的教學效果。

（六）開展課程考核方式改革

為了更大限度地調動學生參與工程地質實習的積極性，教師在課程考核中突出學習過程考核，改變原來的3∶7（平時成績占30%，實習報告成績占70%）或2∶8（平時成績占20%，實習報告成績占80%）的課程考核方式[15]，采用思想表現（占10%）+組織紀律（占10%）+野外記錄（占10%）+操作技能（占20%）+綜合能力（占20%）+實習報告（占30%）的課程考核方式。該考核方式實施以來，學生提交的實習報告質量有了較大幅度的提升，課程考核成績優秀與良好的學生約占80%，這說明學生在工程地質實習中基本掌握了分析、解決工程地質問題的方式方法，改革后的課程考核方式能有效地調動學生參與工程地質實習的主觀能動性。

四、課程建設成效

課程教學組編制完成了普通地質及工程地質野外教學實習指導用書，其內容主要包括地質體產狀的測定、典型地質構造與素描、地質構造的野外觀察與分析、工程地質勘查、常見造巖礦物及巖石的肉眼鑒定、地質圖件的繪制及應用、邊坡工程調查、巖石節理統計、地下工程圍巖分類、常見不良地質現象野外調查及防治措施、實習目的與要求、校內實習概況等。建設了屬于土木工程專業的普通地質及工程地質野外實踐教學平臺與基地，實施了校內室內實踐教學模塊與校區周圍認識實踐模塊有效結合以及課外實踐教學內容與課堂理論教學密切配合的實踐教學模式，開展了課程思政。該課程被評為河南省2019年一流本科課程（社會實踐類）。

課程教學組下一步將在現有基礎上，結合土木工程專業應用型人才培養要求，建立更加科學完善的校內實習地點、校外實習地點，優化實習內容、教學路線，形成穩定的、具有應用型本科特色的地質野外教學方法，進一步挖掘課程思政元素，探討并形成課程思政考核的方式方法，并購買包括崩塌、地震、泥石流和火山等不良地質現象相關音像資料，建設音像資料庫。

五、結論

其一，通過工程地質實踐教學，學生對抽象的地質概念有了更加明確的認識，切實感受到了工程地質在土木工程、巖土工程中的重要性。

其二，學生基本掌握了從工程地質條件出發，結合已知的建筑工程（設計）條件來分析存在的工程地質問題、評價工程地質問題的基本方法。

其三，立足豫南地區，充分挖掘大別山精神的新時代育人內涵，探討結合土木工程專業培養目標以及普通地質及工程地質野外教學課程特征的課程思政建設途徑。

其四，凝練出工程地質教學與學習的八字要領“地層、年代、巖性、巖相”，編制了普通地質及工程地質野外教學實習指導用書，構建了“六位一體”的應用型本科土木工程專業工程地質實踐教學模式。

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[責任編輯：龐丹丹]