工程地質與水文課程教學方法改革探索與實踐*

王彬諭

（廣西交通職業技術學院 廣西南寧 530000）

引言

為更好地滿足當前行業企業發展對專業人才的更高要求，在教育階段推行專業課程教學思路與方法的改革是必然選擇，提升學生專業技能水平的同時，促使其職業素養等個人綜合素養進一步增強。

一、《工程地質與水文》課程教學方法改革的主要思路分析

工程地質與水文課程開設在大一下學期，授課對象對大學生活與學習尚處在適應階段，對科學精神、職業道德等內化不足。本課程重點引導學生養成科學的思維方式，以及從事路橋建設各崗位工作應具備的職業道德，以此為后續專業核心課程的學習打下堅實基礎。在工程地質與水文課程教學方法改革期間，主要立足專業人才培養方案和課程標準，在對課程整體設計的基礎上，根據知識點和技能點挖掘職業素養元素、科學思維元素，設計融入方式，搜集典型職業素養教育素材，形成可執行的課程教學改革方案設計，在組織實施中不斷完善[1]。在實際的工程地質與水文課程教學中，主要將專業知識技能培養與職業道德教育相結合，以“立足全局搞好局部、重視積累堅持適度、具體問題具體分析”的科學思維方式和“生態意識、安全意識、工程倫理意識”的職業道德為課程教學主線，培養學生的系統思維、辯證思維、精準思維等能力，強化學生的生態文明教育和工程倫理教育，從而實現理論知識的傳授、價值觀的塑造、專業能力的培養緊密結合起來，共同支撐交通土建類專業技術技能人才培養目標。

二、工程地質與水文課程教學方法改革的要點內容探究

1.重構課程內容優化教學內容供給結構和要素配置

工程地質與水文課程教學方法改革中，主要以探究人與自然的關系為出發點，要求學生掌握地質環境和工程活動之間的相互影響，能正確理解和處理工程與地質環境之間的矛盾。基于學生“認識問題——分析問題——解決問題”的能力發展路徑，重構“認識自然、剖析自然、和諧共生”三大模塊10個子項目的課程內容，以“整體與部分、量變與質變、普遍與特殊”的哲學原理為指導，充分挖掘和精準提煉每個模塊中的職業素養元素，精心設計、靈活運用于教學活動，實現職業素養教育潤物無聲地貫穿課程始終。其中，對于模塊一“認識自然”而言，其包含著的子項目為地球的演變，化學元素—礦物—巖石的認知、鑒別，引入的職業素養與綜合素養教育元素為立足全局、搞好局部的系統思維能力。對于模塊二“剖析自然”而言，其包含著的子項目為地貌、地質構造、水文條件，引入的職業素養與綜合素養教育元素為重視積累、堅持適度的辯證思維能力。對于模塊三“和諧共生”而言，其包含著的子項目為地質勘查與評價、地質災害與防治，引入的職業素養與綜合素養教育元素為具體問題具體分析的精準思維能力[2]。

2.探索“雙主體、雙場地、全過程”的教學改革模式

第一，雙主體。組建校企協同的雙主體“一課多師”教學創新團隊開展教學，聯合挖掘職業素養與綜合素養教育資源。第二，雙場地。充分挖掘校內教學工場、校外生產實踐基地資源，開展多場景的模塊化教學。第三，全過程。將職業素養與綜合素養教育貫穿線上線下、課前中后，理論實踐教學全過程。

3.切實推行課程教學理念與方法的創新

（1）理念創新

學生專業知識技能的培養和科學思維能力的培養相融合。例如，在礦物巖石的教學過程中，從地球物質的基本組成（化學元素—礦物—巖石）和“人地關系”（整體與部分關系）的角度出發，幫助學生理解地球的物質客觀性，培養“立足全局，搞好局部”的系統思維能力；“天人合一”是我國古代哲學思想之一，在地質災害、工程地質問題等內容的講解中，教師從“和諧共生”的角度出發，幫助學生理解地質環境和工程活動之間的相互影響。

（2）方法創新

打造基于“室內實訓室→校園工場→校內自然環境→校內在建工程”課程教學研習基地。實踐中，根據課程特點，結合學校的校園資源和校園二期項目在建的契機，開發出由實訓室→校園工場→ 校內環境→校內在建工程組成的課程教學研習基地，讓學生先微觀學習礦物巖石基礎知識，再到教學工場和校內環境宏觀學習構造、地貌和水文知識，最后到校內在建工程進行地質勘察和地災評估實踐，讓學生認識到人與自然和諧共生的重要性，并在實踐中培養科學的思維習慣，具備良好的職業道德。

4.建立“三階段、多維度、綜合性”評價體系

課程形成“課前—課中—課后”三階段，“個人與小組”“理論與實踐”“線上與線下”“雙主體多師”考核相結合的多維度、綜合性評價體系。將“科學思維和職業道德”等綜合素養教育內容融入個人、小組和技能考核中。例如，在“崩 塌與泥石流防治”任務教學評價中，課前教師和平臺評價占20%，課中教師和學生評價占60%，課后專職教師、職業素養教育教師、企業教師、學生占20%。

三、工程地質與水文課程教學方法改革的展開與實踐探究

1.案例課程概述

通過前置課程水力學與工程水文的學習，能夠運用連續性方程分析流速與過水斷面面積之間的關系；通過任務八——崩塌與泥石流災害防治第1課時的學習，了解崩塌和泥石流的定義與分類、形成條件和危險性評估方法，迫切想要學習如何在工程建設和運行過程中做好崩塌與泥石流的防治工作；具備一定的信息收集、處理和分析能力，但是看待問題偏主觀性、片面性和表面性；通過前置實訓課程的練習，具備良好的動手實踐能力，但安全意識較為薄弱，對工程建設與自然環境之間的辯證關系認知較淺[3]。

2.課程教學目標設定

第一，專業教學目標。掌握崩塌（兩大主體）和泥石流（三大分區）的常用防治措施；能夠從經濟、安全、環境保護等因素分析方案的可行性；能夠針對不同工況、不同區域、不同防治主體提出合理的防治措施。

第二，綜合素養教學目標。針對特定的地質條件，因地制宜地提出防治措施，培養理論聯系實際、具體問題具體分析的科學思維；從經濟、安全、環境保護等因素分析防治措施的合理性，滲透工程倫理，強化防災減災意識，培養作為道路、橋梁、隧道等工程建設者的基本職業道德。

3.課程教學思想的設置

第一，專業教學思想。以學生為中心，遵循“輸入、內化、應用”的認知規律，運用信息化手段，化繁雜為簡單，化抽象為具體，增強學生的主動探究意識和自主學習能力。

第二，綜合素養教育思想。運用“矛盾的普遍性與特殊性”原理指導開展課程教學，培養具體問題具體分析的科學思維，同時培養作為道路、橋梁、隧道等工程建設者的基本職業道德。

4.課程教學基礎內容的確定

（1）教學資源的提取

南天高速公路的工程概況、宣傳片等工程建設資料；崩塌、泥石流地質災害圖片、影像資料；泥石流仿真模型和三維動畫；地質災害防治虛擬仿真實訓平臺；職教云慕課學院和區級專業教學資源庫。

（2）教學內容與過程的預設

課前，推送崩塌、泥石流地質災害影像資料，使學生深刻地感知自然災害給人類造成的巨大損失，從而引出本次課的重難點內容——崩塌和泥石流防治措施；課中，以校企合作項目南天高速公路為載體，借助地質災害防治虛擬仿真系統和泥石流仿真模型創設真實場景，讓學生沉浸式地學習崩塌和泥石流防治技術，內化所學知識；布置課后任務，繪制崩塌和泥石流防治措施思維導圖，并結合所學知識對校內在建工程區域崩塌與泥石流危險性進行初步評估，并提出相應的防治措施，將所學知識運用到工程實際。

（3）教學重難點

第一，教學重點。崩塌的防治措施和監測技術；泥石流的防治措施。

第二，教學難點。四種常用崩塌防治措施（針對易發生崩塌的山體）的結構型式和布置方式；泥石流流通區和沉積區的防治措施。

（4）教學方法設計

第一，講授法。利用PPT課件、案例圖片等講解崩塌和泥石流的防治要點。第二，案例教學法。以校企合作項目南天高速公路為載體，展示最新崩塌防治和監測技術。第三，分組教學法。分小組探討泥石流流通區和沉積區的防治措施，并派代表進行成果匯報。第四，虛擬仿真法。借助地質災害防治虛擬仿真系統創設真實場景，讓學生沉浸式地學習地質災害防治技術。第五，問題教學法。借助泥石流仿真模型，啟發學生思考流通區流速大、沖擊力強的原因，并從經濟性、安全性和對生態環境的影響等因素啟發學生思考兩種攔截方案的優缺點。

5.課程教學過程的設定

（1）上傳資料并發布任務

在課前預期階段，向學生提供校企合作項目南天高速公路的工程建設資料；崩塌、泥石流地質災害影像資料，并在線上平臺向學生發布課前討論和課前任務，即收集并上傳南天高速公路施工過程中的崩塌泥石流防治措施[4]。此時，學生需要登錄職教云，課前預習校企合作項目南天高速公路工程建設資料；播放崩塌、泥石流地質災害影像資料，了解地質災害給人們的生命財產造成的巨大損失；討論分析不良地質條件對公路、鐵路選線的影響；上傳南天高速公路施工過程中的崩塌泥石流防治措施。在該教學環節，通過推送圖片、視頻等工程建設資料，展現當代路橋人“逢山開路、遇水架橋”的職業精神；通過推送崩塌、泥石流地質災害影像資料，使學生深刻感知自然災害給人類造成的巨大損失，同時展示在大災大難面前祖國強大的救援力量，各族人民團結一心渡過難關的堅強品質。

（2）課堂導入

在課堂起始階段，帶領學生展開知識點回顧、并進行新課導入。此時，教師要重點回顧崩塌的概念和危害。同時，講述廣西凌云巖體崩塌和北京房山巖體崩塌兩個地災案例，啟發學生針對“面對崩塌這種地質災害，是不是只能選擇改道繞行？”這一問題進行思考，帶領學生初步認識崩塌災害的防治措施。在該教學環節，通過引入崩塌典型案例，引導學生深刻地認識人與自然和諧相處的重要性，強化生態意識。

（3）重點知識講解與學習

在重要知識點講解階段，著重參考設置關鍵知識點內容的不同，進行課堂教學的分層。其中，在對“崩塌防治措施”這一知識點進行講解中，主要由教師總結崩塌防治的兩大主體，即規劃線路和易發生崩塌的山體；教師講解針對規劃線路可采取的防治措施，即外移、落石槽、落石平臺、明洞、棚洞等；教師組織學生登入校企聯合開發的地質災害防治虛擬系統，認知“排水、加固、支撐和攔截”這四種常用的崩塌防治措施的結構型式和布置方式；教師結合南天高速公路現場施工圖片和校內教學工場展示區，詳細講解針對易發生崩塌的山體，可采取的四種崩塌防治措施的防治原理；職教云以選擇題形式發布課中小測驗，考核學生對崩塌四種防治措施的掌握情況；教師總結四種崩塌防治措施相當于一雙看得見的手，引出南天高速公路采用的最新監測技術——地質災害智能化監測系統（相當于一雙看不見的手）的監測原理和重要意義；教師總結全長104.9公里，穿越季度復雜地質條件的南天高速公路得以順利貫通，期間沒有引發巖體崩塌事故，得益于“兩主體+兩手抓”的防治措施。

在該教學環節，通過將崩塌防治措施按防治主體的不同歸納為兩大類，培養學生善于歸納的邏輯思維能力；針對不同防治主體、不同工況，合理地選擇特定的防治措施，培養學生具體問題具體分析的精準思維；以典型的工程案例——南天高速公路為載體，展示技術創新和工程智慧，激發學生的民族自豪感；講解最新監測技術，激發學生的學習興趣和專業自豪感，培養創新思維；揭示工程建設活動與地質環境既是相互作用又相互制約的關系，強化安全意識和工程倫理意識，培養學生成為有職業責任感的工程建設者。

在對“泥石流防治措施”這一知識點進行講解中，主要由教師回顧泥石流的概念，引入成昆鐵路442次列車墜落橋底和甘肅舟曲縣東北部被夷為平地兩個案例，強調泥石流的巨大危害，教師借助模型講解泥石流的三大區域（形成區、流通區和沉積區）及地形特征，啟發學生思考流通區寬窄與泥石流沖擊力之間的關系，并利用前序課程水力學與工程水文的相關知識點進行解釋。教師針對流通區流速大、沖擊力強的特點，給出實體壩和格柵壩兩種攔截方案，啟發學生從經濟性、安全性和對生態環境的影響等因素分析兩種方案的優缺點，選出較優方案，教師針對沉積區地形開闊、縱坡平緩、易于沉積的特點，組織各小組展開討論，并選代表上臺匯報沉積區的防治措施。教師點評學生匯報成果，強調無論是流通區的攔截，還是沉積區的排導躲避，對于泥石流防治，只是治標，要想真正從源頭減少泥石流的發生，達到治本的效果，我們還得在形成區做好水土保持，減少松散物質的形成[5]。

在該教學環節，教師通過以泥石流災害為載體，培養安全意識，滲透珍愛生命、敬畏自然的理念；引導學生從經濟、安全、環境保護等因素分析防治措施的合理性，滲透工程倫理，樹立生態文明建設和可持續發展的理念，增強學生的職業責任感；結合課前任務，分組合作討論并匯報泥石流的防治措施，培養獨立解決問題的能力，增強團隊協作意識，提高語言表達能力；植樹造林、水土保持才能達到治本的效果，引導學生認識環境保護、人和自然和諧共生的重要性[6]。

（4）歸納總結

在課尾總結歸納階段，教師帶領學生總結本次課教學的重難點，并在職教云發布課后任務以及拓展任務，具體包括：第一，課后任務。以小組為單位，對崩塌和泥石流的防治措施進行歸納總結，繪制思維導圖并上傳職教云。第二，拓展任務。教師上傳昆侖校區二期建設項目總平面圖和巖土工程勘察報告，學生結合所學知識對工程區域崩塌與泥石流危險性進行初步評估，并提出相應的防治措施。

在該教學環節，通過將思維導圖設定為過程性學習數據，督促學生養成端正的學習態度和良好的學習習慣；結合在建工程的具體地質條件，因地制宜地提出防治措施，培養具體問題具體分析的科學思維。

（5）教學評價

課前評價的總體權重為20%，主要針對學生的課前資源預習（10%）以及課前任務完成情況、考勤（10%）進行考核，分別使用教學平臺自動評分、教師評價的方式完成評價，分值范圍均設定為0-10分。課中評價的總體權重為60%，主要針對學生的課堂活躍度（10%）；課堂討論、測驗、提問等（20%）；成果匯報（20%）進行考核，分別使用教師評價、教師評價與學生互評、教師評價與學生互評的方式完成評價，分值范圍均設定為0-20分。課后評價的總體權重為20%，主要針對學生的課后作業（10%）、方案報告（5%）、課后拓展（5%）進行考核，分別使用專職教師、企業導師、學生三方評價。

6.教學效果與反思

課前，借助職教云教學平臺統計資源學習和任務完成情況。課中，以校企合作項目南天高速公路為載體，借助校企共同開發的地質災害防治虛擬仿真系統和泥石流仿真模型，講解最新的崩塌和泥石流防治技術，輕松突破教學重難點；通過問題教學法，啟發學生自主探究方案可行性，激發學生學習興趣；針對不同防治主體、不同工況，選擇特定的防治措施，培養學生具體問題具體分析的精準思維；引導學生從經濟、安全、環境保護等因素分析防治措施的合理性，強化防災減災意識，培養學生成為有職業責任感的工程建設者。課后，通過“跟蹤式”導師指導，所有小組均能正確繪制崩塌和泥石流防治措施思維導圖，并因地制宜地提出防治措施，全面提升認識問題、分析問題和解決問題的能力[7]。

通過本次課的學習，學生可以將理論知識運用到生產實踐，服務校內在建項目。但是昆侖校區地質環境相對簡單，與大型公路項目的地質環境存在差異，待公共事件可控，考慮帶學生前往校企合作項目現場開展野外地質調查，進一步提升認識問題、分析問題和解決問題的能力。

結語

綜上所述，在堅持將專業知識技能培養與職業道德教育相結合的基礎上，通過重構課程內容優化教學內容供給結構和要素配置、探索“雙主體、雙場地、全過程”的教學改革模式、切實推行課程教學理念與方法的創新、建立“三階段、多維度、綜合性”評價體系等策略的落實，實現了工程地質與水文地質課程改革的質量提升，推動了學生的全面發展，促使專業課程教學的升級成為現實。