新工科背景下應用型本科高校“工程地質”課程教學改革探討

摘?要：在應用型本科高校新工科建設的背景下，如何提高學生的專業素質能力，實現“三全育人”更好地服務地方、服務社會，是應用型本科高校“工程地質”課程改革的目標。為了使土木工程類專業培養的專業技術人才具有過硬的專業技術能力及職業素養，對“工程地質”課程的教學內容和實踐環節進行教學改革探索勢在必行。本文探討從教學內容、教學模式、教育資源建設等方面進行改革，提升“工程地質”課程的教學效果，同時在教學過程中引入線上與線下混合教學等新興教學模式，添加大數據分析、機器學習等教學內容，切實提高學生分析問題、解決實際工程問題的能力。

關鍵詞：新工科；應用型本科高校；工程地質；教學改革

Curriculum?Reform?of?"Engineering?Geology"?in?Applied?Undergraduate

Universities?under?the?Background?of?New?Engineering

Xie?Guoliang

School?of?Civil?Engineering?&?Architechure，Tongling?University?AnhuiTongling?244000

Abstract：How?to?improve?the?professional?and?moral?quality?of?college?student?for?better?serving?local?economic?and?society?under?the?background?of?new?engineering?education，is?the?target?of?curriculum?reform?for?Engineering?Geology?course.The?purpose?of?this?paper?is?to?cultivate?professional?and?technical?talents?with?both?socialistminded?and?professionally?by?the?practice?and?exploration?on?teaching?content?and?practice.This?paper?is?to?improve?the?teaching?effectiveness?of?Engineering?Geology?course?from?the?aspect?of?reform?the?content?of?course，teaching?model，education?resources?construction.Meantime，introducing?the?online?and?offline?hybrid?teaching?mode?and?adding?big?data?analysis?and?machine?learning?to?the?course，will?effectively?develop?the?undergraduates?ability?to?analyse?and?solve?problems.

Keywords：New?Engineering；Applied?Undergraduate?Universities；Engineering?Geology；Curriculum?reform

二十大報告指出，我們要辦好人民滿意的教育，全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人［1］。落實立德樹人根本任務，必須充分利用課堂教學、實踐教學的主導作用，切實提高大學生的專業素質和思想道德素質。“工程地質”是應用型本科高校（銅陵學院）土木工程專業的專業基礎課程，是土木工程專業與地質學專業交叉的一門學科，其旨在研究人類工程活動出現的地質問題及其相對應的解決措施［2］。通過學習該門課程，使得學生在從事工程建設活動中能夠發現潛在或已經出現的工程地質問題及找到相對應的解決方法［3］。該課程具有較強的理論性和實踐性，通過理論課程學習結合實踐學習，切實提高學生對實際工程建設地質問題的認識、分析和解決的能力。此外，為了主動適應、應對新一輪信息科技革命與產業結構改革，積極推進新工科建設，強調在人才培養中引入大數據及機器學習等人工智能新興技術，培養專業技術能力出眾、創新能力強、思想道德與職業素養過硬的高素質新工科專業技術人才。本文擬以“工程地質”課程教學為抓手，探討在應用型本科高校新工科建設背景下，如何切實提高該課程教學效果，使得培養的學生更好地服務地方、服務社會。

1?當前“工程地質”教學存在的問題

1.1?教學課時少、教學方法陳舊

“工程地質”是土木工程類專業的專業基礎課，其旨在揭示地質現象、地質災害以及由于不良地質現象而導致的工程地質問題及其治理措施等。“工程地質”課程作為土木工程專業的專業基礎課程，在土木工程類專業中地位普遍不高，并且受到學時、學分壓縮等影響，一般情況下課程總共32學時（包括28學時理論教學、4學時實驗課）。由于該課程教學內容及章節知識點較多（本校采用《工程地質》教材，武漢大學出版社，邵艷、汪明武主編），在教學過程中，往往難于突出教學重點，較多知識點一筆帶過，難以將知識點的原理講清楚，學生在課堂教學中往往機械式接受這些知識，學習興趣不高，教學效果一般。

1.2?教學資源不足、實踐教學困難

“工程地質”教學需要對自然界的常見礦物、巖石和地質構造現象進行講解，由于實驗課時較少以及教學儀器、設備等資源不足的原因，在實際教學過程中往往以圖片或視頻等方式替代，使得學生無法直觀地觀察礦物、巖石的特征，教學效果大打折扣。此外，“工程地質”實習有別于土木工程專業其他實習內容（如金工實習、工地實習），實習過程中一個教師往往面對幾十學生，教師在野外實習管理消耗時間大，也導致了實習效果不佳。

1.3?思政教育有待加強

專業課程“課程思政”是高校思政教育的重要組成部分。在土木工程類專業等工科專業中，90%的課程都是涉及理工科的基礎課程、專業基礎課程和專業課程，只有約不到10%的課程屬于思政課程。傳統思政課程教學存在教學內容不鮮活、教學方法陳舊、教學效果不佳等現象，進一步弱化了高等學校思政教育教學效果。大學時期是大學生世界觀、人生觀和價值觀形成的關鍵時期，如何充分利用專業課程進行思政教育也是高校教育面臨的重大挑戰。“工程地質”課程是土木工程類專業不可缺少的專業基礎課，也是實踐性很強的自然學科。我國近年來實施的大規模國家工程建設如港珠澳大橋、北盤江大橋、川（青）藏鐵路和“中國天眼”等為“工程地質”課程教學帶來了大量的鮮活素材，也帶來了眾多的思政要素。這些都為“工程地質”課程思政建設提供了豐富的素材，也是高等教育實現“立德樹人”和“三全育人”的重要保障。

2?“工程地質”課程教學改革探討

2.1?增減教學內容

受限于教學時長，在認真梳理教材的基礎上，合理增減部分教學內容，提高教學效果。如本校采用《工程地質》教材第四章土的工程性質與分類章節知識點與“土力學”課程重復，建議刪除或者簡化該部分教學內容；再如章節6.2和6.3滑坡、崩塌與泥石流，滑坡、崩塌和泥石流作為我國地質災害的主要類型，危害極大，原來計劃1～2課時，建議增加至3課時，切實增加學生的環境保護意識及地質災害防患意識。

針對傳統的“工程地質”課程思政教育不足現狀，建議在各章節添加相對應的思政元素內容，起到專業課程思政教育效果，切實做到“三全育人”。“課程思政”要想發揮好的效果，前提是將“課程思政”元素融入課程教學的內容之中，做到課程知識點與思政元素的有機結合［45］。當前，我國實施科教興國戰略、人才強國戰略，要善于利用線上網絡資源和線下資源，結合圖片、視頻、多媒體、實例等多種信息化教學手段，將“課程思政”元素自然而然地貫穿于課堂教學、實踐教學之中，不僅能使學生掌握專業基礎知識，同時能強化學生的思想政治素質和專業素質。本次教學改革將“工程地質”課程教學與“課程思政”元素融合，如下圖所示。

“工程地質”課程教學內容融合思政要素教學設計圖

2.2?豐富教學手段，激發學生學習興趣和創新意識

“工程地質”課程的主干知識點為學習地質學基礎知識、巖土體的工程性質和分類、地下水、不良工程地質問題及防治、建筑工程/地下工程/道路橋梁工程地質問題以及地質工程勘察等基本內容。在符合教學大綱的前提下，教師可以通過改變知識點的講解和展示方式，提高知識點的趣味性，吸引學生積極參與課堂，主動思考，通過提高教學效果來彌補課時不足，并在思考和探討中激發學生的自主思考和創新意識。

在講解不良地質問題章節時，可講授完不良地質問題的類型、特征及形成機制后，可以請同學介紹自己家鄉或者學校周邊有無類似不良地質問題，并結合教材以及課堂所學知識點，分析不良地質問題的形成原因及如何解決不良地質問題，把書本上的抽象知識概念同自身相結合，引發學生對于知識的思考及共鳴，激發學生的創新意識。此外，在教學課件、教案的設計上，應當多添加如動畫、視頻等與知識點相結合的教學方法，直觀展示如斷層的形成、分類、特征等地質現象，利用多種教學手段提升教學效果，讓學生更容易直觀地接受新知識。

2.3?采用多種模式混合教學，切實提高學習效果

2.3.1?“以問題為導向”的教學模式，提升學生的工程實踐能力

在每次教學開始時提出本節課的知識點，適時提出與該堂課相關的工程實踐案例，并且提醒學生思考這些工程實踐案例中出現的工程地質問題及如何解決這些工程地質問題。在講解完知識點時，在課堂結束前留出5～8分鐘時間請學生對案例進行總結，并提出自己的建議。通過類似講解及總結，學生既加深了對于課堂知識點的理解，又鍛煉了解決實際工程問題的能力。在工程案例選擇時，盡量選擇大家耳熟能詳的案例，如港珠澳大橋、青藏鐵路等，這些案例更容易吸引學生學習興趣及進一步思考探討。

在介紹不良地質問題章節時，選擇汶川地震中的典型工程案例，如汶川地震中的大光包滑坡、北川滑坡等重大地質災害事件，這類地質災害給人民生命和財產造成極大危害，更容易引起學生共鳴。在講解完這些滑坡、崩塌地質現象后，請同學對這些案例進行簡單分析，可以容易得出地震是誘發這些地質災害的誘因。在此基礎上，進一步引導學生思考斷層、斷層的上下盤與滑坡、崩塌的關系，以及如何治理這些地質災害。通過對工程實例進行分析和探討，可以提高學生的知識掌握程度及分析、解決實際工程問題的能力。

2.3.2?線上與線下混合教學模式，多層次提高教學效果

在應用型本科高校新工科建設的背景下，教育部門和用人單位對高校畢業生的要求不斷提高。傳統的以教師為中心的傳遞—接受教學方式導致學生課堂積極性和參與度不高，課下預習及復習不認真。因此，教師需要根據當前大學生的心理特征有針對性地創新教學模式，結合現代化的多媒體教學、網絡教學和遠程教學等教學手段，采用互動式、啟發式和鼓勵式相結合的新型教學模式，調動學生參與課堂活動的積極性，提高教學效果，真正做到增強學生的創新思維能力。

00后作為新一代大學生的主體，當前普遍采用的板書+多媒體的教學方式已經無法激發他們的興致和好奇感，也無法滿足大學生獲取知識的需求。因此，要充分利用互聯網技術和資源，采用線上與線下相結合的教學模式，并適當采用翻轉課堂、對分課堂等最新教學方法，使學生由被動接受轉變為主動學習。教師可以采用“超星爾雅”“MOOC”等線上教學資源平臺建立在線課程，持續更新課程教學內容以及上傳與課程相關的最新研究成果供學生參考，把原本較為枯燥和抽象的地質理論、機理等具象化，能更加直觀地呈現在學生面前，提升教學效果。

2.3.3?引入“大數據分析”“機器學習”等人工智能技術，激發創新能力

當前人類社會正經歷第四次工業革命，大數據分析、機器學習等人工智能技術是這場革命的加速器。在工程地質領域，機器學習、大數據分析等已經進入該領域，用來探討大數據和機器學習在自然災害評估中的應用研究等。如許強等［6］提出基于“天—空—地”一體化的重大地質災害隱患早期識別與監測預警系統。

在滑坡崩塌工程地質問題章節，可以引入機器學習技術用于預警滑坡崩塌地質災害發生的風險，并為學生灌輸機器學習等人工智能技術在日后工作中的重要性，激發學生學習人工智能技術興趣，參加相關競賽，提升學生的創新能力。

結語

在應用型本科高校新工科建設的背景下，土木工程類專業“工程地質”課程教學面臨著嚴峻的挑戰，教學內容、教學方法和教學模式等改革勢在必行。轉變傳統的教學理念和教學模式，使教學內容和教學手段更加多元化，更加適用于當代00后大學生心理特征和性格特點。為落實高等教育“立德樹人”的根本任務，通過對“工程地質”教學內容、教學手段和教學模式等進行教學改革探索，使學生在掌握專業知識的同時，提升學生對專業、行業的學習興趣和積極性。通過采用“以問題為導向”、線上與線下混合教學以及引入人工智能技術等多樣化教學模式，能夠激發學生參與課堂教學的積極性，切實提高教學效果，培養專業技術能力出眾、創新能力強、思想道德與職業素養過硬的高素質新工科專業技術人才

參考文獻：

［1］習近平.中國共產黨第二十次全國代表大會報告.［20221016］.http：//cpc.people.com.cn/20th/index.html.

［2］肖武權.土木工程專業工程地質教學中的創新教育探討［J］.高等建筑教育，2017（1）：148151.

［3］賈斌.啟發式教學模式下土木工程專業工程地質實踐教學改革探索［J］.教育觀察，2020（9）：9193.

［4］范森，朱元海.在化學教學中滲透思想品德和科學素養教育［J］.大學化學，2017，32（7）：7276.

［5］高德毅，宗愛東.課程思政：有效發揮課堂育人主渠道作用的必然選擇［J］.思想理論教育導刊，2017，217（1）：3134.

［6］許強，董秀軍，李為樂.基于天—空—地一體化的重大地質災害隱患早期識別與監測預警［J］.武漢大學學報（信息科學版），2019，44（7）：957966.

基金項目：安徽省教育廳教學研究項目（2020jyxm?2036）；銅陵學院科研啟動經費（2021tlxyrc16）

作者簡介：謝國梁（1988—?），男，博士，講師，研究方向：黑色頁巖風化的工程地質問題。