基于工作過程的地質(zhì)工程專業(yè)教學(xué)設(shè)計與策略研究

崔圣華 范宣梅 裴向軍 楊崢 楊晴雯 蔣濤

摘? 要：四川省是全國地質(zhì)災(zāi)害較為頻發(fā)的省份，其勘察行業(yè)對地質(zhì)災(zāi)害防治設(shè)計相關(guān)人才需求量大。該文以勘察行業(yè)需求為基礎(chǔ)，通過地質(zhì)防治設(shè)計崗位和典型工作過程分析，構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害防治基于工作過程的課程體系，設(shè)計出工程設(shè)計專題講解、工程設(shè)計環(huán)節(jié)、項目評審環(huán)節(jié)和項目總結(jié)交流的四階段教學(xué)過程，通過模擬實際工作環(huán)節(jié)和設(shè)計過程，培養(yǎng)學(xué)生的地災(zāi)防治工程設(shè)計能力和職業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：工作過程;地質(zhì)災(zāi)害;教學(xué)設(shè)計;課程設(shè)計;課程體系

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）01-0115-04

Abstract： Sichuan Province is a province with frequent geological disasters in the country， and its survey industry has a large demand for talents related to geological disaster prevention and design. Based on the needs of the survey industry， through the analysis of geological prevention and control design positions and typical work processes， this paper constructs the work process-based curriculum system of Geological Disaster Prevention and Control， and designs engineering design special explanations， engineering design links， project evaluation links and project summary The four-stage teaching process of the exchange， by simulating the actual work link and the design process， cultivates the students' design ability and professional quality of earth disaster prevention and control engineering.

Keywords： work process; geological hazards; instructional design; curriculum design; curriculum system

地質(zhì)災(zāi)害防治是地質(zhì)工程（工程地質(zhì)方向）專業(yè)的專業(yè)核心必修課，是土木工程、水利水電工程專業(yè)的專業(yè)選修課。地質(zhì)災(zāi)害防治主要研究崩塌、滑坡、泥石流、地震等各類地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育特征、分布規(guī)律、成因機(jī)制和防治對策[1-3]，通過本課程學(xué)習(xí)主要使學(xué)生系統(tǒng)掌握地質(zhì)災(zāi)害常用工程防治結(jié)構(gòu)的計算和設(shè)計方法，如巖土支擋結(jié)構(gòu)（擋土墻、抗滑樁）、錨固結(jié)構(gòu)（錨桿、錨索）和攔擋結(jié)構(gòu)（攔砂壩、谷坊壩）。

地質(zhì)災(zāi)害防治課程設(shè)計是配套地質(zhì)災(zāi)害防治課程設(shè)置的，其目的是在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過地質(zhì)災(zāi)害工程實例開展地質(zhì)災(zāi)害防治設(shè)計實戰(zhàn)訓(xùn)練，加強(qiáng)學(xué)生對課程基本內(nèi)容、相關(guān)設(shè)計規(guī)范的理解和掌握，增強(qiáng)學(xué)生對地質(zhì)災(zāi)害防治設(shè)計所用到的常見巖土支擋與錨固結(jié)構(gòu)體系的理性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計的能力，為今后分析和解決地質(zhì)災(zāi)害實際工程問題奠定基礎(chǔ)。地質(zhì)災(zāi)害防治課程設(shè)計是一門綜合運(yùn)用的實踐課程，前期需具備工程力學(xué)、土力學(xué)、巖體力學(xué)、工程地質(zhì)分析原理、混凝土結(jié)構(gòu)原理和基礎(chǔ)工程等課程的理論知識。

一? 基于工作過程的課程教學(xué)設(shè)計

（一）? 行業(yè)分析與課程重點(diǎn)

四川省位于我國西南部，是全國地質(zhì)災(zāi)害最為頻發(fā)的省份之一。截至2021年底，全省已排查發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)30 861處，威脅123萬余群眾生命和近800億元財產(chǎn)安全[4];四川省也是全國地震多發(fā)區(qū)，2022年6月在蘆山縣、馬爾康市就發(fā)生兩次6級以上地震，2008年汶川MS8.0級地震更是誘發(fā)了大量的崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害。四川省地震、地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)性、易發(fā)性，使得全省勘察行業(yè)需要大量地質(zhì)工程相關(guān)專業(yè)人才進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治。

地質(zhì)災(zāi)害防治崗位主要從事地質(zhì)災(zāi)害勘察、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與評價、地質(zhì)災(zāi)害防治設(shè)計、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)報等工作[5]，其中地質(zhì)災(zāi)害防治設(shè)計是用人單位最看重的能力。目前勘察行業(yè)用人單位對相關(guān)技術(shù)人才需求量較大，但當(dāng)前畢業(yè)生仍一定程度上面臨新的挑戰(zhàn)，主要原因是用人單位認(rèn)為應(yīng)屆畢業(yè)生工程設(shè)計能力差，做得了勘察卻做不了設(shè)計，其根源主要是本科人才培養(yǎng)往往重理論而輕實踐[6-7]。

如圖1所示，崩塌、滑坡、泥石流、不穩(wěn)定斜坡是勘察行業(yè)主要開展防治的常見地質(zhì)災(zāi)害，其常用的防治手段主要包括排水工程、支擋工程、錨固工程、護(hù)坡工程和攔擋工程。為滿足勘察行業(yè)需求，鍛煉學(xué)生的工程設(shè)計能力，讓學(xué)生畢業(yè)后能快速勝任地質(zhì)災(zāi)害防治崗位的相關(guān)工作，地質(zhì)災(zāi)害防治課程設(shè)計結(jié)合行業(yè)需求將上述五大類工程設(shè)計內(nèi)容作為課程重點(diǎn)。排水工程主要進(jìn)行坡面截排水溝設(shè)計，主要包括流域面積和洪水計算，截排水溝選址、結(jié)構(gòu)設(shè)計和過流驗算，跌水、沉砂池設(shè)計等;支擋工程主要進(jìn)行擋土墻和抗滑樁的設(shè)計，主要包括邊坡穩(wěn)定分析和滑坡推力計算，支擋工程位置選址，支擋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與穩(wěn)定性驗算，抗滑樁剪力、彎矩計算與配筋等;錨固工程主要進(jìn)行錨索和錨桿的設(shè)計，主要包括邊坡穩(wěn)定分析和滑坡推力計算、錨固力計算、錨固工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算等;護(hù)坡工程主要進(jìn)行格構(gòu)工程設(shè)計，主要包括邊坡穩(wěn)定性分析和滑坡推力計算、錨固荷載計算、格構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算、配筋計算等;攔擋工程主要進(jìn)行攔砂壩和谷坊壩的設(shè)計，主要包括流域分析與泥石流物源分析、一次性泥石流固體物質(zhì)沖出量計算、泥石流設(shè)計攔擋量計算、泥石流攔擋工程選址、泥石流攔擋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與穩(wěn)定性驗算等。

（二）? 基于工作過程的課程設(shè)計流程

基于工作過程的課程教育理念最早于20世紀(jì)90年代由德國菲利克斯·勞耐爾教授提出，其是以一個職業(yè)崗位的典型工作任務(wù)為基礎(chǔ)，以工作過程為導(dǎo)向，以項目教學(xué)為典型表現(xiàn)形式的任務(wù)引領(lǐng)式的教學(xué)工程[8-10]。進(jìn)行基于工作過程的課程教學(xué)設(shè)計需要打破傳統(tǒng)學(xué)科型課程以理論為中心、以知識邏輯為主線的教學(xué)模式，改變重理論輕實踐的人才培養(yǎng)體系，重新組織和設(shè)計教學(xué)過程，分析行業(yè)需求，梳理崗位能力要素，確定新的符合行業(yè)需求的教學(xué)目標(biāo)，針對實際工作任務(wù)需要，以職業(yè)活動和應(yīng)用場景為主線，以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力、實踐應(yīng)用能力為本位。任務(wù)引領(lǐng)式教學(xué)是基于工作過程的教學(xué)模式的核心，課程教學(xué)中的知識點(diǎn)融入于工作任務(wù)中，學(xué)生在完成工作任務(wù)的過程中掌握工作流程、習(xí)得工作技能，同時實現(xiàn)對課程知識點(diǎn)的理解和掌握。

地質(zhì)災(zāi)害防治設(shè)計的主要工作過程包括地質(zhì)災(zāi)害防治方案設(shè)計環(huán)節(jié)、項目內(nèi)審環(huán)節(jié)和項目外審環(huán)節(jié)。地質(zhì)災(zāi)害防治課程設(shè)計基于地質(zhì)防治設(shè)計的工作過程特點(diǎn)，設(shè)計出本課程的教學(xué)流程（圖2），主要包括設(shè)計專題講解、工程設(shè)計環(huán)節(jié)（設(shè)計分組和方案討論、完成初步設(shè)計方案）、項目評審階段（項目內(nèi)審和項目外審）及項目總結(jié)和交流四個階段。

課程教學(xué)中首先開展地質(zhì)災(zāi)害防治設(shè)計專題講解，內(nèi)容包括五大模塊，分別為擋土墻設(shè)計模塊、抗滑樁設(shè)計模塊、錨固和格構(gòu)設(shè)計模塊、坡面截排水溝設(shè)計模塊及泥石流攔砂壩和谷坊壩設(shè)計模塊。本階段主要分模塊講解地災(zāi)設(shè)計常用手段方法、工程設(shè)計流程和思路，讓學(xué)生掌握設(shè)計過程中涉及的基本理論知識，并能宏觀把握設(shè)計過程。

在工程設(shè)計環(huán)節(jié)首先組織學(xué)生進(jìn)行設(shè)計分組，課程選取6個工程實例進(jìn)行項目分組，每組學(xué)生4～6人，每組選定一名學(xué)生作為項目負(fù)責(zé)人。課程選用工程實例包括3個滑坡防治項目、1個不穩(wěn)定斜坡防治項目、2個泥石流防治項目，分別為K168+680～K168+770滑坡治理工程設(shè)計、白果鄉(xiāng)依加林滑坡治理工程設(shè)計、白沙河2#滑坡治理工程設(shè)計、紅梅村不穩(wěn)定斜坡治理工程設(shè)計、范家河泥石流治理工程設(shè)計和北溝河泥石流治理工程設(shè)計項目。然后，組織學(xué)生進(jìn)行項目分析，討論可行的總體設(shè)計方案，并根據(jù)災(zāi)害體特點(diǎn)和分布最終確定擬設(shè)的工程設(shè)計方案。其中滑坡災(zāi)害主要選擇“擋土墻+截排水溝設(shè)計”“抗滑樁+截排水溝設(shè)計”“錨桿（索）+格構(gòu)+截排水溝設(shè)計”的總體方案;不穩(wěn)定斜坡災(zāi)害相比滑坡災(zāi)害較穩(wěn)定，主要選擇“擋土墻+截排水溝設(shè)計”“格構(gòu)+截排水溝設(shè)計”的總體方案;泥石流災(zāi)害主要選擇“攔砂壩設(shè)計”“谷坊壩設(shè)計”的總體方案。最終，組織學(xué)生依據(jù)規(guī)范分組開展地質(zhì)災(zāi)害治理工程初步方案設(shè)計，完成設(shè)計報告和設(shè)計圖件，其中設(shè)計圖件包括工程布置平面圖、剖面圖、立面圖以及重要結(jié)構(gòu)詳圖和大樣圖。本階段過程主要組織學(xué)生開展方案討論和設(shè)計，讓學(xué)生在方案設(shè)計過程中熟悉地災(zāi)防治的設(shè)計過程和工作流程，掌握相關(guān)行業(yè)規(guī)范，鞏固課程理論知識點(diǎn)。

在項目評審環(huán)節(jié)主要包括項目內(nèi)審和項目外審，該過程是模擬設(shè)計方案的項目評審流程。在項目內(nèi)審階段，組織學(xué)生分組對項目進(jìn)行內(nèi)審匯報，由項目內(nèi)審專家進(jìn)行方案審核、提問和評價，內(nèi)審專家成員由其他項目組每組選取一名同學(xué)組成，每個同學(xué)至少擔(dān)任一次內(nèi)審專家，項目內(nèi)審后組織學(xué)生依據(jù)內(nèi)審意見對項目進(jìn)行修改和完善。在項目外審階段，組織學(xué)生分組對項目進(jìn)行外審匯報，由項目外審專家進(jìn)行方案審核、提問和評價，外審專家由課程指導(dǎo)老師及其他至少2名有工程經(jīng)驗的專業(yè)教師或用人單位工程師擔(dān)任。項目外審后組織學(xué)生依據(jù)外審意見對項目進(jìn)行修改和完善，最終提交項目終稿。本階段過程主要組織學(xué)生開展方案匯報和評審，鍛煉學(xué)生匯報能力，熟悉項目評審流程，并通過項目匯報和擔(dān)任內(nèi)審專家，學(xué)習(xí)其他項目的設(shè)計方案和不同工程的設(shè)計方法，能夠初步掌握其他工程的設(shè)計流程。

課程結(jié)束時，組織學(xué)生進(jìn)行設(shè)計交流和總結(jié)，最終由老師進(jìn)行課程總結(jié)和設(shè)計經(jīng)驗分享。本階段主要引導(dǎo)學(xué)生思考、反思和總結(jié)，認(rèn)識存在問題和不足，尋找解決方法，從而熟練掌握地災(zāi)防治設(shè)計的工作流程，深刻理解課程理論知識。

總之，基于工作過程的地質(zhì)工程專業(yè)教學(xué)設(shè)計，既能考驗學(xué)生的實際工作能力，也能培養(yǎng)團(tuán)隊合作能力;既能考慮學(xué)生的實際工作能力和工作態(tài)度，也能考慮學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識分析問題解決問題的能力，尤其是學(xué)生的主觀能動性，解決學(xué)生創(chuàng)新能力不足、課堂教學(xué)與工程實踐脫節(jié)的問題。

二? 探索面向國家重大工程建設(shè)需求的教學(xué)策略

隨著“一帶一路”倡議的提出，工程區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作也面臨巨大挑戰(zhàn)。尤其，在世界最大地貌梯度帶之一的青藏高原東南緣，受喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)影響，為整個高原內(nèi)部構(gòu)造運(yùn)動最強(qiáng)、隆升和剝蝕速度最快、對氣候變化響應(yīng)最顯著的地區(qū)，導(dǎo)致該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重威脅我國“一帶一路”倡議和川藏鐵路等重大工程項目的建設(shè)和運(yùn)營。

青藏高原重大工程建設(shè)已經(jīng)面臨的地質(zhì)災(zāi)害包括高位崩塌、滑坡、泥石流、塌陷、沉降和地裂等多種類型，還面臨冰（雪）崩、冰湖潰決、堰塞湖等新型冰川地質(zhì)災(zāi)害類型，以及“滑坡-堵江-堰塞湖-潰決洪水”等鏈?zhǔn)降刭|(zhì)災(zāi)害類型，這些地質(zhì)災(zāi)害具有高發(fā)、頻發(fā)、突發(fā)和群發(fā)等特殊性，這些都為地質(zhì)工程課程設(shè)計教學(xué)提供了豐富的學(xué)習(xí)素材。我們注重面向當(dāng)前青藏高原國家重大工程建設(shè)主戰(zhàn)場，面向新時代以青藏高原為代表的國家重大工程建設(shè)人才培養(yǎng)需求，在地質(zhì)工程專業(yè)理論和實踐教學(xué)課程設(shè)計中融入國家重大工程建設(shè)項目元素的研究，摸索出一條“3心”地質(zhì)工程專業(yè)課程設(shè)計教學(xué)組合策略，提升學(xué)生的工程建設(shè)就業(yè)意識、服務(wù)意識。

（一）? 融入課程思政元素，培養(yǎng)“責(zé)任心”

在教學(xué)中，充分挖掘思政育人元素、社會服務(wù)元素、“四個面向”中地質(zhì)工程內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)責(zé)任感，強(qiáng)化其對自己、集體、國家和社會的責(zé)任感。一個有責(zé)任心的人，才能體會工作的樂趣，才能知道自己的職責(zé)所在;地質(zhì)工程專業(yè)是一切工程建設(shè)的基礎(chǔ)，承擔(dān)著國家“基建強(qiáng)國”的重任，這個專業(yè)所培養(yǎng)出來的學(xué)生必須能將自己的理想報復(fù)與國家需求相結(jié)合，提升服務(wù)意識，這樣專業(yè)培養(yǎng)出來的學(xué)生才能深入到國家建設(shè)中去。

（二）? 融入重大工程案例，培養(yǎng)“好奇心”

“西氣東輸”“南水北調(diào)”等一大批國家重大工程建設(shè)項目為課題設(shè)計提供了優(yōu)秀素材，融入這些重大工程案例后，學(xué)生對抽象理論知識“摸得著”，也讓理論知識具象化，增強(qiáng)學(xué)生的好奇心，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。好奇心是個體學(xué)習(xí)的內(nèi)在動機(jī)之一，是個體尋求知識的動力，也是創(chuàng)造性人才的重要特征。好奇心與個體對相關(guān)事物了解程度密切相關(guān)，通過設(shè)計國家重大工程建設(shè)的學(xué)習(xí)環(huán)境，講好工程背后的故事，從而創(chuàng)造條件來誘發(fā)學(xué)生對工程建設(shè)的好奇心。

（三）? 融入地質(zhì)工程難題，培養(yǎng)“探索心”

重大工程建設(shè)中發(fā)現(xiàn)的科研成果融入到教學(xué)中，介紹工程建設(shè)理論和技術(shù)的國際前沿，讓學(xué)生對專業(yè)發(fā)展“看得遠(yuǎn)”;同時介紹當(dāng)前面臨的難題與挑戰(zhàn)，號召學(xué)生自主搜尋新知識、探索未知領(lǐng)域。

三? 結(jié)束語

本文基于勘察行業(yè)分析，為匹配地質(zhì)災(zāi)害防治設(shè)計崗位的工作內(nèi)容和要求，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治課程設(shè)計課程教學(xué)設(shè)計，構(gòu)建了該課程基于工作過程的教學(xué)流程，探索了一套面向國家重大工程建設(shè)需求的教學(xué)策略。

地質(zhì)災(zāi)害防治課程設(shè)計結(jié)合地災(zāi)防治設(shè)計常見地質(zhì)災(zāi)害和常用工程措施，將排水工程、支擋工程、錨固工程、護(hù)坡工程、攔擋工程這五大類工程設(shè)計內(nèi)容作為課程重點(diǎn)。

以工作過程為導(dǎo)向、以任務(wù)引領(lǐng)式教學(xué)為核心，地質(zhì)災(zāi)害防治課程設(shè)計課程的主要教學(xué)流程包括工程設(shè)計專題講解、工程設(shè)計環(huán)節(jié)、項目評審環(huán)節(jié)和項目總結(jié)交流四個階段。

面向國家重大工程建設(shè)需求的教學(xué)策略，將思政元素、工程案例、工程難題融入地質(zhì)災(zāi)害防治課程設(shè)計課程的教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生責(zé)任心、好奇心、探索心。

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基金項目：地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實驗室自主研發(fā)課題“基于震電聯(lián)合探測技術(shù)的構(gòu)造活動區(qū)大型震裂斜坡?lián)p傷累計效應(yīng)研究”（SKLGP2021Z014）

第一作者簡介：崔圣華（1989-），男，漢族，四川達(dá)州人，博士，副教授。研究方向為地震大型滑坡形成機(jī)制等。