水文與水資源工程專業的工程地質學原理課程教學改革探索

郭亮亮　陳攀　陳軍鋒　張健　張志祥

［摘 要］為促進水文與水資源工程專業工程地質模塊的特色發展，使其不斷培養出符合現代化發展需求的工程地質人才，文章對本專業工程地質學原理課程教學現狀進行了剖析，針對性地開展了教學內容、教學方法和考核方式等方面的教學改革探索。最后根據階段性教學改革成果給出了下一步改革建議。該研究成果可為工程地質學原理課程持續改進提供參考。

［關鍵詞］水文與水資源；工程地質學原理；教學改革；持續改進

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）09-0023-03

工程地質學是研究人類工程活動與地質環境相互作用的學科。近年來，重大工程的建設極大地豐富了工程地質學科的內容，促進了工程地質學科的發展[1]。作為工程地質學科的核心課程，工程地質學原理是面向水利工程、土木工程及地質工程等應用型工科高年級本科生開設的專業課，具有極強的實用價值[2]。工程地質學原理以地質學、土力學及巖體力學等為基礎，課程特點是綜合性強、研究面多且復雜，需要學生前期就具備很強的專業基礎功底[3]。然而，由于不同學校的專業培養各有特色，不同學生前期和后期所修課程的深度和廣度也存在差異，雖然同為工程地質學原理課程，但不宜采用統一的教學內容。此外，在教學方法上各高校存在共性問題，包括授課模式傳統、考核方式單一、學生參與度低及實踐教學缺乏等。因此，各高校相關專業教師應根據專業特色進行系統性教學設計及改革，同時廣泛吸收同行教學改革成果來提高教學效果。

近年來，隨著教育改革的不斷深入，衍生出諸多線上、線下教學模式，對傳統教學起到了相當大的補充作用[4]。本文針對太原理工大學水文與水資源工程專業（以下簡稱本專業）開設工程地質學原理課程的現狀和存在問題，開展了教學內容、教學方法和考核方式方面的教學改革探索。

一、工程地質學原理課程教學現狀剖析

（一）本校工程地質方向課程特點

本專業目前培養計劃大致可分為水文與水資源、水生態與水環境、水文地質與地質災害三大模塊[5]。由于專業歷史具有鮮明的水文地質與工程地質特色，加之多年來工程地質方向就業形勢較好，因此，本專業保留了非常完整的工程地質方向主干課程。

本專業的優勢是工程地質學原理課程開課前期，學生已經修完地質類和工程力學類課程（見表1）。其中地質學基礎還包含室內巖礦鑒定試驗及野外地質綜合實習。土力學及巖體力學均配有相關土工及巖石力學試驗。后續課程以地質災害防治應用為主，比如環境地質學與地質災害防治、地質災害防治課程設計及水文與水資源工程綜合教學實習（見表1）。因此，本專業學生在學習工程地質學原理課程之前已經具備扎實的專業基礎，可以節省基礎知識環節課時，后續工程應用部分也可在課程中予以精簡，使學生聚焦在不同工程地質現象產生的原因、條件及機制分析等內容的學習上。

（二）教學中存在的問題

1. 學生職業規劃不清晰，積極性不高

學生只有明確了角色定位、學習目標甚至是職業規劃，其學習活動才能持續處在有動力、有方向的狀態當中。由于該專業核心模塊為地表水與地下水，工程地質學原理課程作為專業選修課，部分學生重視程度不足。另外，教學內容中缺乏對課程社會價值、市場狀態、崗位需求等方面的講解，造成部分學生對工程地質學的中、短、長期學習目標以及職業規劃不夠清晰，因而積極性也不高。

2. 教材重復知識較多、針對性工程案例較少

本專業前后期課程已經對地質基礎、土及巖體的物理力學性質等進行了詳細的介紹，而大部分工程地質學原理教材在這方面都有所重復。畢業生反饋評價是教學內容改革的重要依據。根據過去幾年參加工作的畢業生的反饋得知，大部分學生從事工程地質勘察和地質災害防治工作時，面對的復雜工程地質問題主要集中在邊坡穩定性及地下洞室穩定性評價方面，建議增加這兩方面依托實際工程的詳細案例，提高案例的精準性。

3. 課堂教學模式單一，以教師講授為主

本課程目前32學時全部為理論授課，無實驗課時。由于課程知識點較多學時緊張，主要以教師課堂授課為主。采取的教學模式為教師口頭講述并加上一些工程圖片的輔助，學生被動消化已經被整理好的教學信息，主動參與較少。這種傳統的教學模式使學生很少主動思考和提問，不利于學生思考能力的培養。

4. 教學考核方式單一，以期末考核為主

當前課程教學的考核方式包括平時考核和期末考核。平時考核以出勤率及布置作業的完成情況來評定。期末考核內容采用閉卷筆試方式來考查學生是否掌握教學知識。試卷的命題類型以概念、填空、簡答及分析論述為主，重點考查學生對理論知識的掌握情況。此種方式雖然也能考查學生掌握重點知識程度，但難以真正檢驗學生對知識的運用水平。同時，該考核方式使教師無法對學生的學習情況和學習效果做到有效的監督和客觀的評價。

二、課程教學改革實踐探索

針對上述問題，課題組基于“以學生為主”理念，開展了工程地質學原理課程教學改革初步探索。

（一）增加職業規劃講解、激發學生學習熱情

為使學生對未來從事的工程地質行業工作狀況有所了解，教師在課程緒論章節結束后專門用一個學時為學生講解職業規劃道路及社會就業環境等情況，使學生對工程建設及工程咨詢服務等行業以及地質工程師、工程項目經理等崗位的實際工作狀態形成初步認知，以明確工程地質學的社會需求性與學習必要性。實踐證明，學生在這方面確實存在困惑，而且對規劃道路非常感興趣。經過講解，學生對未來職業成長目標有了較為清楚的認知，促使其開展有方向、有計劃的學習活動。后續教學中確實發現學生積極性普遍有所提高。此外，由于近幾年線上工程地質學術會議非常豐富，課堂中教師也經常分享會議鏈接及內容，鼓勵學生了解當前工程地質的最新動態。

（二）修訂教學內容、建設工程案例庫

在對國內眾多教材進行對比后，課題組發現地質出版社出版的《工程地質學原理》教材側重分析工程地質問題的產生條件、形成過程及成因機制，核心部分與本專業前后課程重復較少。此外，該教材包含各種主要工程地質穩定性問題，如區域穩定問題及巖體穩定問題，還包括與地下水滲流有關的工程地質問題，如巖溶滲漏及滲透變形等。該教材整體上可滿足本專業的培養要求。

根據畢業生反饋意見，筆者咨詢了相關勘察設計單位并搜集了詳細的工程案例用于教學，比如山西某黃土滑坡穩定性分析及工程治理案例，整理了從發現問題、資料搜集、初步調查、工程勘察到設計治理的全過程的圖文視頻資料，將以往地層結構、野外調查工作程序及邊坡穩定性分析計算知識點融入整個案例的相應部分。該方法拉近了課堂與實踐的距離，學生的上課表現及課后反饋均反映出這種案例教學的有效性。由于課時有限，為了更充分地發揮案例教學的作用，課題組正在對目前的教學內容及順序進行系統性修訂，將一些概念性知識點課時進行壓縮，在案例中進行展示講解，同時不斷豐富工程地質案例庫。

（三）改革教學模式，提高學生參與度

為了貫徹以學生為主體的工程教育專業認證理念，課題組參照翻轉課堂及對分課堂等模式進行了課堂教學模式改革。教師對課程所有教學內容進行了重新設計，先介紹教學目標及重難點、學習方法與規則、整個課程的考核比例組成、小組的組成等相關事項。實施之初就讓學生清楚規則、理解規則。教師不會像以前事無巨細地進行全面講授，而是主要對重點難點問題進行精講，剩余部分由學生自主學習內化完成，并且以隨堂討論的形式在小組中發表各自的學習成果。如在“巖溶滲漏的工程地質分析”中，留給學生研討的主題為“廣西龍州金龍水庫巖溶滲漏分析與治理”，將區內巖體結構、構造斷裂與巖溶發育的形態特征等資料發送給學生，要求學生根據所學知識大膽對該主題進行分析，在課堂上以小組的形式進行匯報。這樣不僅能深化學生對知識點的理解，還能鍛煉學生的語言表達能力。

（四）增加野外觀察點，拓展實踐教學內容

教學實習在學生的實踐教學活動中起到承上啟下的作用。本專業安排在大三上學期的綜合教學實習體系原本只有地質及水文地質實習，后經實習組教師共同研討，在交城縣水峪貫教學實習基地原有的4條實習路線的基礎上，增加了西家嶺滑坡地質災害點，讓學生觀察當地最大的自然滑坡的全貌，分析其滑坡要素及滑坡特征，判斷滑坡形成的原因以及可能對人類造成的危害，探討對滑坡應采取的治理措施和對策。同時，在實習過程中也發掘了若干工程地質點并添加到實習內容中，比如西冶川和榆林溝入口處X型剪切節理、陳臺村黃土節理裂隙對崩塌和滑坡的影響、寺溝大型滑坡觀察、王文溝鐵礦場附近泥石流隱患點、榆林溝采石場露天剖面巖體卸荷崩塌等。

（五）多樣化考核方式，側重學生知識運用考查

考慮到學生對考核方式改革的接受程度，課題組采用了循序漸進的改革方式。2019年課題組開始嘗試將平時參與程度、討論及作業考核部分設置相應分值（20分）。取消傳統布置作業模式，以開放類課題模式讓學生分小組進行討論和匯報，如前所述“廣西龍州金龍水庫巖溶滲漏分析與治理”。更加注重過程性評價及階段性考核，把學生在課堂上的表現及作業完成情況納入考核范圍。既要引發學生的興趣，又要通過團隊模式考核增加其壓力。期末考試增加了主觀題比例，減少了簡答題的分值，主要考查學生對各種工程地質問題的分析邏輯，包括機制及演化，弱化記憶性部分。經過幾年改革，筆者發現，一開始部分學生覺得不適應，有的學生覺得浪費時間，有的學生覺得團隊交流效率低，但經過長期堅持，大部分學生的參與程度及主動性都得到了提高。小組成員為了獲得好成績都會努力做好自己所負責的內容，此過程能夠引導學生主動學習知識，也增強了學生的團隊意識。

（六）下一步教學改革思考

教學改革是一個持續改進的過程，教師應結合社會需求及工程應用的發展，不斷更新教學內容及革新教學方法，以充分調動學生的積極性及創新性。經過幾年教學改革實踐及思考，下一步應從以下幾方面持續改進：其一，減量提質。進一步縮減概念性知識授課學時，增加前沿性案例及先進技術應用內容，包括智能化、信息化及超級工程等。開闊學生眼界，使其在未來工作中有意識地將前沿技術引入工程，使我國工程地質事業向智慧化方向發展。其二，編制工程地質現象機理數值模型庫。野外實踐機會很少，教師可采用軟件編制部分程序讓學生進行動態模擬，比如采用geoslope軟件建立滑坡數值模型，讓學生自己調節坡角、結構面傾角、結構面組合和降雨參數，觀察不同參數對滑坡的影響，撰寫分析報告。其三，進行系統性教學改革。教師應對課程進行系統性設計，使教學內容設計、教學過程組織管理、教學考核內容及方式相互匹配?？己藘热菀艹浞煮w現前期教學內容的重點及相應能力，同時使學生明晰考核方式。通過學生各階段反饋和考核結果的數據統計，可以知道改革效果如何，后期也可有針對性地進行持續改進。

三、結語

本文針對水文與水資源工程專業工程地質學原理課程的特點和現狀，按照以學生為主體的工程教育專業認證理念，開展了課程教學改革探索。通過增加職業規劃講解、修訂教學內容、建設工程案例庫、改革教學模式、拓展實踐教學內容及開展多樣化考核方式等措施，提高了學生的學習主動性。最后根據階段性教學改革結果，提出下一步持續改進應側重減量提質、編制工程地質現象機理數值模型庫及進行系統性教學改革。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 馮錦艷，于志全.對標國際的工程地質學課程改革與思考[J].高等建筑教育，2018，27（1）：66-69.

[2] 吳麗，田俊峰.《工程地質學》教學模式改革探討[J].教育現代化，2018，5（30）：62-64.

[3] 劉勇健，管民生，梁仕華，等. 基于OBE-CDIO模式的工程地質教學改革探析[J]. 教育現代化，2019，6（86）：62-64.

[4] 魏安靜，鳳權，張明艷. 基于OBE理念的 FPGA課程實驗教學改革與實踐[J].教育教學論壇，2022（47）：57-60.

[5] 趙雪花，蔡文君，祝雪萍，等.基于OBE理念的水文水利計算線上線下混合式教學改革實踐研究[J].大學教育，2022（6）：85-87.

［責任編輯：劉鳳華］