“工程地質學”課程教學改革的幾點思考

張海濤 翟曉榮 李旭

［摘 要］ “工程地質學”是地質工程、采礦工程和土木工程等專業的專業必修課，具有研究對象復雜、工程應用性強、涉及范圍廣等特點。大類通才教育是我國高校人才培養模式的創新，符合高等教育教學改革的新趨勢，是新時代人才培養的必然選擇。如何在新形勢下講授好這門復雜、系統的專業基礎課程，需要廣大任課教師從教學內容設計、教材編寫或選擇、教學方法改進、課程思政和學科前沿的有機融入等方面深入思考，結合“工程地質學”課程任務和特點，對新形勢下“工程地質學”課程的教學改革提出幾點建議。

［關鍵詞］ 工程地質學；大類通才教育；教學改革；課程思政；學科前沿

［基金項目］ 2022年度省級研究生教育教學改革研究項目“‘雙一流背景下地方高校地質類創新型研究生培養模式探索”（2022jyjxggyj256）

［作者簡介］ 張海濤（1986—），男，安徽桐城人，工學博士，安徽理工大學地球與環境學院講師（通信作者），主要從事工程地質與水文地質研究；翟曉榮（1986—），男，山西陽泉人，工學博士，安徽理工大學地球與環境學院副教授，主要從事工程地質與水文地質研究；李 旭（1990—），男，安徽淮南人，工學博士，安徽理工大學地球與環境學院副教授，主要從事地下水科學與工程研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）21-0079-04［收稿日期］ 2022-08-20

中華人民共和國成立以來，我國高等教育的改革與發展取得了長足的進步。大類招生與通才教育（簡稱“大類通才教育”）便是當前高等教育改革的重要舉措。與傳統的專業招生與專業人才培養方式有所不同，大類招生堅持以“厚基礎，寬口徑”為原則，建立多元化開放性的實踐教學育人體系［1］。通才教育的主要任務就是打破傳統的專業限制，對課程體系進行全面改革，不分專業先學習基礎課程［2］。然而，如何在大類通才教育背景下提高教學質量與效果，亟須全國廣大高校任課教師共同努力和深入探索。

工程地質學是介于地學與工程學之間的一門邊緣交叉學科，在學科門類上屬于地質學范疇，主要研究與工程規劃、設計、施工和運用有關的地質問題，為工程建設服務。“工程地質學”是地質工程、土木工程和采礦工程等專業的專業必修課程，主要對水文地質學、土力學、巖體力學、地質學和災害地質學等學科（見圖1）的一些基本知識體系和經典基礎理論進行概括介紹，承擔著專業指導和思想政治教育的責任和任務［3］。這就要求“工程地質學”課程的教學環節設計和教學過程既要關注不同專業學生之間知識基礎的差異性和學生信息結構需求的普遍性，又要有機融合和有效呈現各學科的經典內容。因此，授課教師必須在準確理解“工程地質學”課程任務和特點的基礎上，深入探索教學內容與教學過程的改革，以適應新形勢下大類通才教育的改革目標，培養“全方位、高素質、應用型”人才。

一、“工程地質學”課程任務

工程地質學屬于地質學范疇，其課程任務主要包括以下幾方面［4］。

1.摸清工程地區的地質條件，找出其特點、成因和控制因素，并說明有利和不利因素等內容。

2.在工程建筑有關的地質問題上做出合理的分析和研究，并且能夠給出定性和定量相結合的綜合評價，為建筑物的選址、設計和施工提供正確的基礎資料。

3.注重工程地質的條件，篩選出條件相對較好的施工場地進行施工。在工程選址或者選線的工作中要考慮諸多方面的問題，其中工程地質條件的選取往往是最重要的。選擇有利條件，避開不利條件，不僅可以降低工程施工過程中的成本，而且能保證工程的長久安全。

4.根據現場地質情況，提出建筑類型、結構、規模和施工方法等方面的建議，以配合工程結構的設計和施工。建筑物應該與場地的工程地質條件互相適應，同時地質條件也影響著具體的施工方法及技術規劃方案。

5.提出改善和預防不利地質條件的建議和措施。任何施工現場或設計線路在地質條件上都是不完美的；但從技術措施的角度來看，幾乎所有不利的地質條件都是可以克服的。只有了解不利地質條件的性質、范圍和嚴重程度，才能制訂適當的措施和方案。

6.預測工程施工后對地質環境的影響，并及時推出地質環境的相關保護措施。大型工程的建設往往會改變或產生新的地質作用力，從而引起一系列的環境地質問題，如邊坡開采引起的山體滑坡、崩塌等，礦物或地下水開采導致地表下沉、凹陷等，水庫修建造成淹沒、誘發地震等。因此，地質環境保護是工程地質學的一項重要任務。

二、“工程地質學”課程特點

除了與地質學存在共同特點外，工程地質學具有自身的特殊之處，其課程特點主要表現在以下幾個方面［5］。

1.“工程地質學”課程涉及的工程及地質相關介質十分復雜、多變，授課難度較大。例如，“巖石力學”和“土力學”專業基礎課往往僅涉及一種地質介質：“巖石力學”主要涉及巖石，“土力學”主要涉及土體。而“工程地質學”不僅同時涉及巖石和土體，還涉及地表水和地下水，以及水與周圍介質發生的物理、化學和生物作用。一門課程同時面對三種介質（即巖石、土體和水），而且需要考慮不同介質之間的耦合作用及其對各類工程建筑的影響效果，這對授課教師的知識儲備和授課能力要求極高。

2.“工程地質學”課程最突出的特點是“工程”特性，這就對教師的教學環節設置提出了較高的要求。在大學本科教學環節中，大部分的專業基礎課程以純理論內容為主，而應用性強的基礎課程設置較少。“工程地質學”作為特色專業基礎課表現出強烈的“工程”特性和實踐要求［6］。例如，在講述完巖石、地質構造、土體和地下水等相關內容后，緊隨其后的教學內容就是所學知識的應用與實踐，如滑坡與崩塌、泥石流、巖溶與土洞、地震及其效應等內容的綜合運用，這就對教師的課程教學環節設置和教學講解能力提出了更高的要求，同時也要求教師具有較強的野外工作能力。

3.“工程地質學”課程適用專業范圍廣，教學內容根據專業的不同也有所不同和側重。如地質工程專業主要涉及巖石礦物和地質構造，其基礎理論講述應以巖石和構造為主，地下水部分可以弱化；采礦工程專業主要涉及巖石和礦山壓力問題，其基礎理論講述應以巖石介質為主，地下水對介質的影響也必須重視；土木工程專業主要涉及的介質是土，其基礎理論講述應以土介質為主，也應重視地表水對土體的工程地質性質的影響；碳儲科學與工程專業主要涉及不同埋深范圍內二氧化碳封存和密閉等問題，應將巖石、土體和水體三種介質放在并重位置上，工程應用更應采用“淺”與“深”相結合的方式對地層內問題展開研究，同時融入多相多場耦合等前沿科學問題［5］。

4.“工程地質學”課程的經典性與時代性很強，工程實例更新速度快。“工程地質學”是以解決現實問題為出發點的專業基礎課，其知識體系中的基礎知識具有明顯的經典性特征，如《巖石的成因類型及其工程地質特征》《地質構造及其對工程的影響》《土的工程性質及分類》《地下水》《工程地質原位測試》等章節內容幾乎在所有版本的《工程地質學》課本中都存在。然而，《不良地質現象的工程地質問題》這一章節中的內容，則具有明顯的時代性，如地面沉降、地裂縫和巖溶塌陷等地質災害問題，都與近幾十年來人類高強度的地下開采等活動有關。因此，這部分內容要求教師根據不同時代技術發展的實際情況，及時地更新相關知識與案例，使其符合通識教育的要求。

三、“工程地質學”教學改革的幾點思考

大類招生是新時代人才培養和大類通才教育的必然選擇。“工程地質學”作為地球科學與工程類學科人才培養的專業啟蒙引導課程，需要從教學內容設計、教材創作或選用、教學方法改進、課程思政和學科前沿的有機融入等方面進行一系列的深入思考與積極探索［7］。

1.合理設計通才培養模式下的課程內容。在大類通才教育的新趨勢下，傳統的課程內容必須做出改變，不能只考慮單一專業的未來就業前景和發展方向，而是要讓大類招生專業學生從本課程中找到自己的專業興趣和愛好。這就需要授課教師結合大類招生專業特點，合理設計和豐富課程教學內容，拓寬課程內容的廣度，加強教學內容的新穎性，強調通識育人。因此，高校要考慮不同專業學科教學內容的整合及規劃，使學生能夠更好地掌握專業知識，明確發展前景。

2.選擇或編寫適合大類通才培養的教材。楊樹鋒等［8］指出，教材建設是事關未來的戰略工程、基礎工程。在傳統培養模式下，不同的大學或教師編寫了多本適合不同專業的“工程地質學”教材，也培養了一大批相關工程專業人才。但是，在大類招生和通才培養模式下，有必要為學生提供不同專業和專業群體共有的知識背景、文化能力、思維方式和價值觀［7］。專業課教材不僅要呈現本領域的基礎知識，更要培養學生的素質、技能和價值觀。因此，一本知識點全面、信息量豐富、注重素質教育和通識教育的“工程地質學”教材是十分重要的。

3.融合先進技術手段和理念，提高教學質量與效果。隨著計算機、大數據和人工智能等技術的快速發展，“工程地質學”課程的教學手段逐漸豐富，嘗試將先進的技術手段與以往的實體模型、巖石樣本、圖片等相結合，提升課堂和實踐教學效果［9］。已有研究發現，虛擬仿真和AR/VR/3D打印技術在實際應用過程中不僅提高了學生對專業知識的學習熱情和掌握程度，對傳統教學起到很好的補充和增強作用，而且有助于培養新時代全能型的通識人才，是未來教學和科研的必然發展趨勢［10］。

4.有效融入課程思政元素，構建“三全育人”人才培養模式。“工程地質學”作為多個專業的基礎必修課，應緊緊圍繞“三全育人”要求，貫徹立德樹人的根本宗旨，將專業思維教育和思想政治教育融入專業課程，形成育人模式和效應［11］。這就要求授課教師在講授不同專業內容時，介紹相關專業的發展歷程、相關名人和專業術語等，引入相關專業在不同時代對國家發展所做出的重大貢獻和發揮的關鍵作用等，激發學生熱愛專業、熱愛科學和熱愛祖國的熱情。

5.瞄準國際學術前沿，不斷更新課程知識體系。21世紀已經吹響了向深地、深海、深空進軍的號角，部分學生未來的研究或職業發展方向也將更多地涉及這些新領域［7］。進入“三深”后，“工程地質學”課程將會融入更多的新問題，如深地、深海特殊環境下的工程地質問題，深空的介質屬性問題等。因此，學術界的新發現和最新研究成果必須不斷補充到課程體系中，讓學生盡早接觸、了解和感受“三深”領域的學術前沿動態。在傳授學生新知識的同時，調動學生的學習興趣，提高學生積極探索學科前沿問題的能力和素養，從而達到事半功倍的效果。

結語

“工程地質學”課程是地質與工程類專業本科一年級學生最早開始接觸的一門專業基礎課，也是一門專業引導與啟蒙課程。該門課程具有內容豐富、涉及領域廣、理論經典、實踐能力強等特點，經過多年的發展和經驗積累，已經形成了相對完整經典的教學內容、課程體系和教學模式。但在大類招生新形勢下如何適應大類培養通才教育的要求，成了該門課程教學體系建設與改革的首要目標。研究發現，準確掌握“工程地質學”的教學任務和特點是上好該門課程的基礎，而新形勢下課程教學內容的設計、教材的編寫和選擇、教學方法的改進、課程思政教育與學術前沿的有機融合，成為“工程地質學”教學改革勢在必行的重要內容。

參考文獻

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［9］吳振祥，樊秀峰.多種教學方法在“工程地質學”教學中的應用［J］.中國地質教育，2007（4）：109-110.

［10］強偉帆，郭艷軍，周哲，等.虛擬仿真技術在地質學中的應用［J］.高校地質學報，2020，26（4）：464-471.

［11］趙蘭君.以立德樹人為根本的高校“三全育人”模式研究［J］.科技導刊，2021（4）：10-12.

Reflections on the Teaching Reform of “Engineering Geology” ?Course

ZHANG Hai-tao ， ZHAI Xiao-rong ， LI Xu

（School of Earth and Environment， Anhui University of Science & Technology， Huainan， Anhui 232001， China）

Abstract： “Engineering Geology” is a course for geological engineering， mining engineering， civil engineering， and other majors. It has the characteristics of complex research objects， strong engineering applications， and wide coverage. General education is a new innovative approach to the talent training model in Chinas colleges and universities. It conforms to the general trend of higher education reform and is an inevitable choice for talent training in the new century. How to teach this complex and systematic professional basic course well in this new situation requires the majority of teachers to think deeply about the aspects of teaching content design， textbook compilation or selection， teaching method improvement， and organic integration of curriculum ideology and politics and discipline frontier. In this study， based on the task and characteristics of “Engineering Geology”， we put forward some thoughts on the teaching reform of this course under the new situation.

Key words： engineering geology; general education; teaching reform; curriculum ideology and politics; discipline frontier