地质工程专业培养方向及课程设计优化

2017-08-16王孔伟

中国地质教育 2017年2期

关键词：工程地质课程体系基础

张帆，王孔伟

三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌 443002

地质工程专业培养方向及课程设计优化

张帆，王孔伟

三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌 443002

地质工程专业是以培养优秀工程师为第一教学目标的工科专业。本文作者在多年从事地质工程教学科研工作经验的基础上，以教学管理的角度，站在培养优秀地质工程工程师的层面阐述课程设置模块的基本内容，本着认识地质问题-解决地质问题-保护地质环境的教学理念，指出“模块式”课程建设方式是培养具有创新能力优秀工程师的必要保障，同时对教学团队的建设工作也提出了要求，保障课程建设成果的有效组织和实施。

地质工程；课程设置；培养方向

geological engineering; curriculum;training direction

地质工程概念最早由中国工程地质专业学科创始人谷德振老先生提出[1]，最终由前辈孙广忠首次对该学科提出了三个理论，形成了地质工程三个理论基础:构造控制论、岩（土）体控制论和结构控制论。三个理论的形成对地质工程专业教学和科研工作起到了重要的推动作用，形成了相应的教学、科研体系。其中，构造控制论是基础，是工程涉及范围内地质环境背景评价，是结构控制论和岩（土）体控制论的前提条件；岩（土）体控制论是以岩（土）体试验为主要方法，通过现场试验和室内实验获取地质体（岩土体）评价参数，对岩（土）体力学性质进行评价，为工程设计提供参数；结构控制论是岩（土）体稳定性评价的前提，是定量评价以及岩土工程设计的基础。在地质工程专业本科教学过程中如何将这三个理论贯穿于教学过程，确定正确的培养方向是关键环节，培养方向的确定要从不同学校的教学定位出发，同时还要考虑本校教学的软硬实力。在此基础上才能实现课程设计的优化配置，培养出具有自身特点又能被社会某一领域所接受的具有个性化的合格人才。在此基础上形成课程设计系统的优化配置。

本文是作者在多年从事地质工程教学科研工作的基础上，站在教学管理的角度，从培养优秀地质工程工程师层面针对地质工程专业本科课程设计这一问题阐述一些观点认识。

一、地质工程属于工学学科，培养优秀工程师是第一位教学目标

地质工程作为工学学科，主要服务于人类工程活动，保持与地质环境的和谐相处，是伴随人类社会发展需要而逐渐发展起来的应用科学，学科的性质决定了地质工程专业本科教学的目的和方向是：培养地质工程专业优秀工程师。一个优秀的地质工程工程师应该具有的职业素养包含以下几个方面：第一，具有对地质环境敏锐的洞察能力，能够在复杂的地质环境条件中找出工程地质的主要问题，并寻求可靠的解决办法；第二，能够针对主要工程地质问题采用可行的试验方案，寻找到岩土体主要的力学评价参数,为防护或改造工程设计提供设计参数；第三，提出岩土体防护或改造的方案，并对其可行性进行评价；第四，对工程可能造成地质环境影响进行评估，并提出保护方案。

这种职业素养既需要实践经验的积累，同时也需要扎实的理论功底和最基本的技术方法的支撑。后者源于专业的学习和培训，与学校的教育方式和课程的设置关系密切，不仅需要硬件设施的完善，包括实验的仪器和设备、实习基地的建设等诸多问题的解决；更重要的是软件设施的完备，主要是教师自身的专业素质和教学的管理水平。教师素质的提高需要教师要具备较宽知识面和教学经验，即使是博士研究生毕业，要想成为一名合格的高校教师也需要几年磨磨炼。磨炼的过程需要建立有效的教学体系，教学体系的建立要有明确的方向，包括教学定位以及优势培养方向的确定，也就是说“软件”环境的建立同样是关键因素之一。

二、课程体系建设以及优化是“软件”建设的首要任务

根据不同的培养阶段设置课程，优化课程体系建设，依据课程体系建设的需要配置相关课程，做到教学环节目标明确、教学内容清晰。同时构建教学团队，形成具有鲜明特色的教学队伍。

根据地质工程专业的四个培养素质要求，本着理论基础-认识工程地质问题-解决工程地质问题-保护地质环境为指导原则[2]，以教学模块的方式设置课程，优化课程之间的内在关系。根据教学的需要可以将教学模块划分为五个主要部分，分别为专业基础模块、工程地质分析模块、岩土体力学性质模块、环境地质评价以及防护设计模块和实践教学模块。每个模块包含4～8门主干课程，3～4门选修拓展课程，共同形成完整的教学课程体系（图1、表1）。

1.专业基础模块

专业基础模块，又可分为地学类专业基础课程和工程类专业基础课程：

地学类专业基础课程包括4门课程，分别为普通地质学、矿物岩石学、构造地质学、地貌与第四纪地质学；工程类专业基础课包括3门课程，分别为工程力学、工程测量、水文地质学基础。该模块中的辅修课程主要有地史古生物学、大地构造学、地下水动力学。

普通地质学是地质工程专业学生入门的关键课程，是其他相关课程教学的基础，起到了统领知识的作用[3]，与其他课程的衔接点较多（表2）。

矿物岩石学、构造地质学、地貌与第四纪地质学课程是模块2和模块3学习的基础；工程测量、水文地质学基础是模块2和模块3学习的基础课程，工程力学是模块3学习的基础。

辅修课程中地史古生物学、大地构造学是地学基础拓展课程，对模块2和模块3的学习具有指导性；辅修课程中地下水动力学是工程基础拓展课程，对模块2和模块3的学习同样具有指导性。

2.地质工程分析评价模块

该模块的教学以学会认识工程地质问题为教学目标。以工程地质学分析原理为中心，加设工程地质勘察、工程地球物理勘探、工程钻探与取样技术、地理信息系统等主干课程，形成一个以工程技术手段为主体的教学模块。辅修课程设置地球化学勘探、遥感技术及应用、CAD应用基础3门课程作为能力拓展课程，是对勘察技术方法及应用的拓展补充。

图1 地质工程专业课程体系建设流程图

表1 地质工程专业课程体系

表2 普通地质学与其他专业基础课程内在关系

3.岩土体力学性质模块

该模块的教学是以学会解决工程地质问题为教学目标。以岩石力学、土力学课程为中心，加设岩土工程勘察与试验、岩土体力学数值计算分析方法、地下工程及边坡工程等主干课程，形成一个以岩土体试验技术手段和工程开挖评价分析为主体的教学模块。辅修课程设置卸荷岩石力学、岩土工程监测2门课程，是对岩土体分析评价技术方法及应用的拓展补充。

4.环境地质评价及防护设计模块

该模块的教学是以学会解决保护地质环境，适应地质环境问题为教学目标。以环境工程地质学和灾害地质学为中心设置课程，通过地质灾害防护工程、地质工程施工、工程概预算与招投标等课程的学习，建立地质环境防护为主体的地质环境保护意识，适应地质环境要求，建立与环境和谐相处的关系；辅修课程设置城市地质灾害、生态防护工程2门课程，从人类工程活动的角度拓展补充该模块的学习。

5.实践教学模块

地质工程专业的实践性是该专业最大的特点，实践教学是不可缺少的教学环节，是学生升华所学知识必须经历的过程，不可获取，但如何处理好这一环节又不是一个简单的问题，学时的多少不是衡量的标准，教学环节的把握以及衔接过程是最重要的关键因素。

其中，认识实习、教学实习、生产实习、毕业实习是4个独立的实践教学环节；认识实习又叫认知实习，以认识地质现象为主要目的；教学实习又叫地质填图实习，以掌握野外地质工作的基本技能为主要教学目的；生产实习又叫地质工程实践实习，以认识、解决、处理具体的工程地质问题为教学目标；毕业实习是毕业论文的前期资料准备阶段所进行的教学实习，学生要参与到老师的科研项目之中或参与相关企业所进行的工程地质勘察项目中获得实践经验的教学过程。

同时在实践性强的课程结束之后，应该安排课程设计实践环节或课程实习实践环节，对于特殊的课程直接开设以实验教学为目的专门课程。

三、教学团队是课程体系建设的实践者和教学效果的检验者

地质工程培养方向以及课程体系建设不但需要优化配置课程的建设过程，同时更需要教学团队的通力合作，在实践环节优化资源，减少课程之间的重复，衔接好每门课程之间内在联系，做到自然、清晰、明确地形成一个整体，保证学生学习的连贯性、持续性。

教学团队的建立要根据课程的教学模块来组织实施，专业基础模块教学团队与应用模块教学团队是最基础的两个教学团队，应用模块教学团队仍然可以进一步划分。

专业基础模块教学团队主要完成专业基础课程教学任务，同时完成认识实习和教学实习等实践教学任务，在教学过程中要清楚与后续课程的衔接过程，保证后续课程基础要扎实。例如，工程地质学分析原理课程与构造地质学课程联系较为密切，褶皱的什么部位存在什么样的节理组合，与工程地质问题提出密切相关；局部构造样式同样决定了地质灾害的分布形式以及开挖过程中的可能的破坏形式。这就要求相关的讲解要有针对性，为后续课程的教学打下伏笔，同时也为学生学习建立起课程之间的关联性。

专业基础模块教学的特性要求教师必须把握住以下几个环节过程：（1）不但对自己所教专业课程要做到精、准，同时对相关联的工程应用模块的知识点也要做到熟练掌握。要想保证教学过程的可持续性，专业基础课教学是最关键的环节，起到启下的作用。（2）承担专业基础课教学的教师，必须承担过某些研究方向的专业课教学过程的锻炼，加深对专业课教学的理解，这样才能保证对专业基础课教学过程的把握，或者有过几年生产单位的实践经历。（3）除了承担一定量的教学工作外，还要从事一定量的科研工作，从科研工作实践中进一步理解教学环节和教学过程。

应用模块教学团队主要任务是完成不同方向应用模块的教学任务，同时完成生产实习和毕业实习等实践教学任务，更加注重应用和实践是该教学团队的核心教学目标。在教学过程中起到承上启下的作用，“承上”就是以专业基础课教学为基础，“启下”就是在教学过程中尽最大可能地让学生理解地质工程的整体过程，学会认识、解决、保护地质环境的方式和方法。

应用模块教学的特性要求教师必须把握住以下几个环节过程：（1）建立起所有应用方向之间的内在联系，做到相互关联，相互贯通，举一反三，使学生能够从整体角度把握各自方向，建立起整体与局部的关联，这一点对今后的工作影响较大，对于培养学生的创新能力至关重要。（2）本着学习-实践-再学习-再实践的原则处理好生产实习等实践教学环节与专业课学习之间的关系，把握尺度、循序渐进沿着既定的教学过程逐步将学生引进地质工程专业大门，适应今后工作的需要。（3）除了承担一定量的教学工作外，必须从事一定量的生产实践工作，从生产实践工作中进一步理解教学环节和教学过程，也就是教师本人也要不断地学习-实践-再学习-再实践，这样才能保证教学和实践不脱节。