工程地质与水文地质课程教学改革研究

朱崇辉,刘俊民,严宝文

(西北农林科技大学 水利与建筑工程学院,陕西 杨凌 712100)

工程地质与水文地质课程教学改革研究

朱崇辉,刘俊民,严宝文

(西北农林科技大学 水利与建筑工程学院,陕西 杨凌 712100)

地质类课程是农林高校中许多与建筑或环境相关专业的必修课,针对地质课程在农林高校中逐渐被淡化和萎缩的尴尬现状,提出改革措施以促进该门课程教学效果的提升。首先对农林高校中地质课程授课现状进行了分析,再从课程性质定位、非地质专业地质教学的必要内容以及教学中存在的困惑进行了详细论述,参照国外某些课教改措施,以工程地质与水文地质为例提出了农林高校地质课程教学改革的思路和举措。目前要在处于课时量少、教学任务重的农林高校中提高地质课程的教学质量,必须同时引起主管部门人员、教师和学生的重视;学校应加大资金投入,确保课堂讲学、实验室教学和野外实习三个教学环节的协调、正常运行,最终使学生的综合素质和创新能力得到提高。

农林高校;地质;现状;教学改革

1 农林高校中地质课程授课现状分析

我国是一个地貌多样,地质环境复杂,地质灾害频发的国家[1],每年都会有大量的地质灾害发生,给国家和人民的生命财产带来巨大损失,比如,1998年洪灾损失达2 000多亿元[2],2008年汶川特大地震死亡人数近10万,间接经济损失高达10 301.19亿元[3]。要提高抗击各类地质灾害的能力,改善人民居住环境,地质知识不可缺少,地质知识主要通过大学地质课程进行传授。在农林高校中许多与建筑或环境相关的专业都是必修课程,但地质课程近年在我国农林高校中有逐渐被淡化和萎缩的趋势,主要表现在一是课时减少,二是野外实践教学环节减少或取消。究其原因,主要与学校资金的投入有关。地质课程属于实践性较强的学科,在学习过程中由于存在野外实践教学环节,投资较大,地质课程教学处于一种尴尬的境地。

2 课程性质定位

在我国许多农林高校中都开设有与建筑或环境类相关的专业,比如:水利工程、土木工程、农业水利工程、水土保持等专业。作为非地质专业,根据不同院校对本校不同专业学生的就业方向有选择性的开设了相应的地质类课程。水利工程类各专业大多都开设“工程地质与水文地质”课程,土木工程专业多开设是“工程地质”课程,农业水利工程、水土保持专业大多开设“水文地质”课程。不论开设那门地质类课程,地质类课程在农林高校非地质专业中属于专业基础课。地质类知识、名词概念和有关参数在这些专业的专业课中具有重要价值和作用,所以,地质类课程在此类专业中具有不可或缺的地位。在学科地位上处于一种承接基础课和专业课的地位。

3 非地质专业地质学教学的必要内容

地质学是一门复杂的系统科学,根据我国目前的地质学分类,地质学科可分出几十门课程,地质学自形成以来,已发展成为主要包含以探讨基本事实和原理的基础学科和与生产或其它学科结合而形成的应用学科,具体分支如下:

(1)基础学科中以物质成分为研究对象:矿物学、岩石学、矿床地质学、地球化学等。

(2)以地质作用及留下的形迹为主要研究对象:构造地质学、地貌学、地质力学等。

(3)以地质历史为主要研究对象:古生物学、地层学、历史地质学、古地理学等。

(4)将地球及其它星球作为一个天体来研究:行星地质学、天文地质学等。

(5)与生产或其它学科结合而形成的应用学科分支有:水文地质学、工程地质学、环境地质学等。

(6)自成体系和理论,对地质学的发展有重要作用的技术学科有:地球物理勘探、探矿工程、实验室技术、航空测量技术、遥感技术等学科。

在如此众多的地质学科中,对于建筑或环境类相关专业比较合适的课程是“工程地质与水文地质”。

工程地质学主要以调查研究和解决地表附近各类工程建设中的地质问题为任务,以评价地基的地质条件,预测工程建设对环境的影响,选择最佳场所、线路,为工程设计提供可靠的地质依据和参数为目的。水文地质学主要以研究地表附近地下水的形成、富存、埋藏、分布和运动规律,以合理开发地下水、防治地下水的危害,保护环境为目的。

由于地质科学的系统性特征,要学好工程地质与水文地质,地质学基础学习是必不可少的。比如,矿物学基础,岩石学基础,地质构造等是必学内容,否则,后续课程将无法进行。就工程地质与水文地质而言,一般包括的课程内容如图1所示。

图1 工程地质与水文地质包含的有关课程内容

对于非地质专业学习地质课程,由于无地质学基础,必须要拿出较多的课时学习地质学基础知识,因而总课时量要求较大,比如,长春工程学院《矿山基础地质教程》课程总学时达到250学时[4],而有些院校《工程地质与水文地质》课堂教学时数仅为40学时,地质学基础知识内容较多,概念繁杂,在相当有限的课时内要学好地质学难度极大。

4 地质学教学中存在的主要困惑

由于上述原因,一些高校地质课程老师,在教学中就遇了不少麻烦和困惑。比如,教学大纲的编写,教学大纲的编写本应根据学科的系统性和培养目标确定教学内容和课时数,但往往学校根据学生在校的总的教学目标将各课程的课时先确定下来,在课程学时量一定的条件下编写教学大纲,这就造成教师在教学内容的选择和各部分学时的分配上顾此失彼,困难重重;又如,一些专业的学生受实习学时数的限制或实习时间的冲突将实习取消或将地质实习放在理论课学习前进行,学生到地质实习现场对老师所讲是一脸茫然,不知所云,既浪费了时间又浪费了财力。

作为一名负责任的教师当然要克服各种困难解决存在的问题,比如在课时缩减的情况下,采用多媒体教学手段增加单课时的知识容量,但是经过对比发现,学生对单课时的接受量是存在一定极限的,超过极限的知识量是很难消化吸收的。

5 教学改革思路与举措

如何更好的解决这些问题,对比国外的一些情况,并根据我校对学生的培养目标做了一些改革实践,经检验效果显著,以下思路以供借鉴。

5.1 改革思路

以培养基础建设者为目标,遵循地质学教学一般规律,以节约成本,提高教学效率为前提,学有所用为目的的基本思路进行改革。

5.2 改革举措

根据目前存在的问题,围绕改革思路,教学改革举措从以下三方面进行。

5.2.1 进行不同专业的地质学科体系建设

地质类课程作为高校非地质类众多专业的学科基础课,各专业对地质学的内容需求有所侧重,授课的内容和重点是有差异的。

首先,在地质课程的设置、教材的选定上应根据专业不同而有所不同。水工专业应以水利工程中的大坝、电站、边坡等地质条件研究为主;土木专业应以道、桥、洞及工业与民用建筑地质条件为主;水文水资源和农业水利工程应以水文地质学为主。

其次,在授课前要摸清已学课程内容,该课程以增加新知识量为主。对于已开课程中所学知识只做提示性讲授,重点强化地质学本身基础理论、基本应用的学习。对于不同专业在地质课程讲授中将涉及到的有关后续课程内容时,作适当延伸,充分体现地质类课程专业基础课的特征。

5.2.2 授课内容的选择与构建

在具体授课过程中,不死搬某一教材的全部内容,而是以某一选定的较为适合该专业的教材为主,辅以其它教材的内容,做到多教材的整合,以充实讲课、实验和实习环节的内容,协调好三方关系作为构建授课内容的主导思想,这一思想在国外是普遍采用的大学授课思想,而我国在这方面做得还相对欠缺,主要是怕担风险,担责任。

(1)充实与调整课程内容。在不打乱课程结构的基础上以工程实例为佐证,重新整编课程内容,在课堂讲授中,始终坚持以启发式教学为主,配合地质标本、模型及多媒体演示手段,使学生在对课程产生兴趣的基础上,能始终自觉地集中精神,思维紧随课程内容的进度,通过学习做到既掌握地质学基础知识,又了解其实际用途和用法的目的。

(2)在室内实验中,以激发学生的好奇心,顺应学生的认知过程为主线,最后以达到学生掌握与工程建设相关的常见矿物与岩石的鉴定方法为原则,改变以前一进实验室,教师讲授较多而学生鉴定时间相对较少的状况。先让学生回顾相关内容,再遵循自己的思路去认识矿物与岩石,寻找鉴定不同矿物与岩石的一般规律和技能,从而发现问题,提出问题,最后再由教师以解决问题的方式,“授之以渔”地完成实验教学。这一新思路在实验教学实施后,起到了良好效果,明显加快了学生认识矿物、岩石标本的速度,增强了学生的再识别能力。改革试点后课程组通过抽样调查,实行了该方式的2007级土木专业学生在实验结束6周后对常见10种矿物、岩石手标本的认知率仍达到50%,高于2006级土木专业学生20%的认知率。

(3)野外实习是学生将所学知识与自然现象联系,将理论知识运用于实践的重要环节。在理论课未讲授的情况下,实践环节很难开展,经与学校协调,改变了有背于地质教学规律的先实习后理论的教学次序。首先,在课堂讲授中将实习点的地质现象融入讲授内容,让学生通过课堂学习对将要到达实习点的情况有所了解;其次,教师充分利用一切外出机会,勘查新的适宜的实习地点,并将其地质现象纳入课堂讲授和实习前的动员说明中,以求尽可能降低学生的野外认知难度;最后,在实习过程中尽可能引导学生自己动手、动脑认识自然界的地质现象,而不是见到现象老师就去说明解释,以课堂教学方式完成野外实习任务。

(4)将课堂讲授、室内实验和野外地质实习实行有机的统一。课堂讲授、室内实验和野外地质实习是完成地质学教学内容的三大必要环节,这三个环节执行方式各不相同,但都是以让学生掌握地质学知识、理解地质现象和初步熟悉地质学野外工作方法和环境为主要目的的。在明确上述联系主线的基础上,课程组确立了以课程内容确定实验和实习的内容,以课程学习中的重点确定实验、实习内容重点的方针。具体做法是:在讲课中,对属于基础性的内容要讲清楚、讲完整;而对有些应用性和延伸性内容则留下一些空白,将其交由实验和实习来填补和延伸。比如,在讲到矿物的肉眼识别特征时,只讲解基本的特征名称和分类,对具体辨识过程、使用的方法和所用工具则留到实验课去学习;再如,在讲到洪积扇时,课堂只介绍单个扇体的形态、物质结构和工程特点,等学生到了野外,会发现多个洪积扇上下叠置和水平方向互相连接的现象,在他们提出疑问的基础上,教师再介绍上叠式洪积扇和联合洪积扇群的特点。

5.2.3 授课方式的构建

地质课程的教学环节由三部分组成,首先是课堂理论知识讲授,其次是室内实验,最后是野外地质实习。这三部分内容当中,理论知识的讲授相对枯燥,传统的授课方式学生不太感兴趣,为了激发学生对地质理论课的兴趣和热情,更新教学手段是必要的,课题组通过收集资料制作了多媒体课件,课件中采用了大量的动画、图片、简短录像进行教学,使教学内容变得形象生动,学生学习兴趣大大提高,多媒体课件还被学校列为了学校精品课程。为了培养学生实践能力,野外实践是必要的,但为了节约教学成本,根据国外的经验,借鉴了俄罗斯莫斯科大学的一些好的教学方法,将一些能在室内或学校周边进行的实习放到室内或校园周边进行,比如,水文地质调查,水文地质填图,流水地貌中河流地貌的观察识别等。在野外实习时尽量观察在室内和学校周边很难见到的地质现象,比如,大型断层和褶皱的观察和识别、滑坡、崩塌、泥石流等现象,以减少在外食宿时间,节约资金,提高教学效率。

5.2.4 教学质量评价模式的构建

教学改革的目的在于提高教学质量,增强教学效果。改革成功与否要以事实为依据,教学质量是否真正提高,教学质量评价模式构建是否合理至关重要。

具体做法为,第一,开设讨论课。选取一些实际地质问题让学生分组讨论,然后各讨论组选出代表作讨论总结,增强学生对课程学习的主动性和参与意识。第二,给学生布置合理数量的课外作业。课题组决定每届授课至少要布置4～5次课外作业,并要求全批全改,这样做除加强学生对所学知识的理解和巩固作用外,还便于准确了解学生的学习状况和他们的知识掌握程度。第三,在野外实习中,随机抽查学生在实习中发现带有普遍性问题,及时给予解答,在一些地质现象明显的地质点上抽取学生根据自己的理解担任讲解,最后由教师点评和补充。第四,综合评定学习成绩,课程结束后进行考试,试题要充分体现教学中的三大环节,理论、室内实验和实习内容相结合,作到灵活有度,标准统一,实行同课程组教师交换阅卷,消除教师因对学生了解程度不同而在阅卷时产生偏向心理。最后以全部课程结束后各环节的成绩乘相应权数的最后得分作为该学生的本门课程成绩为评价标准。

6 结 语

分析了地质课程在农林高校中课时量少、教学任务重的普遍现象,结合在教学中的改革实践经验,提出了非地质专业在地质课程教学中要根据不同专业对地质知识的需求,选择性的构建地质课程的课程体系和教学内容思想。要在目前处于课时量少、教学任务重的农林高校中提高地质课程的教学质量,必须同时引起主管部门人员、教师和学生的重视;学校应加大资金投入,确保课堂讲学、实验室教学和野外实习三个教学环的协调、正常运行,最终使学生的综合素质和创新能力得到提高,通过相应的改革实践,认为改革成效显著,建议推行。

[1]刘俊民.工程地质及水文地质[M].北京:中国农业出版社,2003.

[2]胡一三,朱太顺.长江抗洪抢险及对黄河防洪的思考[J].人民黄河,1998,20(12):8-10.

[3]袁一凡.四川汶川特大地震损失评估及其教训[R].郑州:中国科协2008防灾减灾论坛,2008:111-129.

[4]梁宜林.矿山地质基础教学课程体系改革研究[J].长春工程学院学报(社会科学版),2003,4(1):51-52.

Study on Teaching Reform of Engineering Geology and Hydrogeology

ZHU Chong-hui,LIU Jun-min,YAN Bao-wen
(College of Water Resourcesand Architectural Engineering,Northwest A and F University,Yangling,Shaanxi712100,China)

The geologic courses are compulsory subjects related to the building or the enviroment in the agriculture and forestry colleges and universities,which should be reformed as they are faded gradually.At first,the status quo of teaching for the geologic courses is analyzed;secondly,the discussions are made in detail for the teaching contents and the puzzling problems in teaching;thirdly,the ideas and measures for the teaching reform are put forward.At last,it is indicated that through the reformed measures for teaching,the comprehensive quality and innovation ability of students would be improved.

agriculture and forestry colleges and universities;geology;actual state;teaching reform

G642

A

1672—1144(2010)02—0038—03

2009-12-29

2009-12-30

西北农林科技大学精品课程建设项目(200714)

朱崇辉(1971—),男(汉族),四川资阳人,讲师,在读博士,主要从事地质工程方面的教学与研究工作。