工程实例教学在工程地质课程中的应用

姜景山

摘要：通过选取实例、设计教案、课堂讲授、问答互动和点评总结环节将工程实例教学引入到工程地质课程中，激发了学生学习的热情，加深了对专业知识的掌握，培养了工程地质思维能力，增强了学生的责任意识，提高了工程实践能力，有效促进了教学效果。

关键词：工程实例；实践教学；工程地质；工程建设；工程地质问题

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）32-0193-03

一、序言

工程地质课程是高等院校土木工程专业的一门专业基础课程，是应用工程地质的基本知识和理论，查明工程地质条件和不良地质现象，以便为科学合理地开展工程活动提供可靠地质依据。工程地质课程主要教学内容涉及矿物和岩石、地层和地质构造、岩土的工程性质、水的地质作用、不良地质现象、工程地质勘察等。消化吸收并牢固掌握工程地质知识对于毕业后从事土木工程相关的规划、设计、施工、管理、咨询等相关的工作具有重要的意义，特别是2010年6月23日“卓越工程师教育培养计划”启动实施以来，对大学生的创新和实践能力提出了更高要求，尤其是应用型本科院校对学生的实践能力更加关注。我校作为应用型本科院校，同时也是“卓越工程师教育培养计划”试点高校，对学生的工程实践能力的培养极为重视，但由于生源质量、师资水平、课程设置、教学方法上的一些不足，学生上课的积极性和主动性不够，特别是学生对工程地质课程不够重视，认为不是重要的专业课程，导致学生学习的热情和效果较差。因此，如何针对工程地质课程的特点，有针对性地采用合适的教学方法提高教学的效果是值得探索的问题。

二、工程地质的特点

工程地质学是地质学的一个分支，是研究与工程建设有关的地质问题的科学。国际工程地质协会前主席Michael Langer曾说过“工程地质是一门科学和艺术，同时也是一种挑战”。工程地质的科学性体现在其基本问题可以用数学和力学理论进行阐述，同时工程地质研究的对象和问题异常复杂往往难以定量描述体现出艺术性，加上工程建设规模和难度的增大，工程地质问题的难度逐渐增大，给学科发展带来了新的挑战。工程地质首先与工程活动有关，同时又与地质学研究的地球密切相关。由于人类工程活动主要在地壳表层1km范围内进行，最深的科研和石油钻井也才达到12km，因此，地壳表層的地质环境对土木工程的安全性和经济性等带来影响，如2014年5月2日阿富汗巴达赫尚省偏远山区因连日多雨造成地质环境恶化引发重大山体滑坡，近2700人死亡。同时工程建设又会反过来影响地质环境，甚至会造成重大地质灾害，如2015年12月20日深圳光明新区恒泰裕工业园因临时淤泥渣土场违规超纳导致70余人死亡或失踪的重大山体滑坡灾害，因此，工程建设与地质环境之间既相互作用又相互制约。

三、工程地质课程的特点

工程地质课程是高校土木工程的一门专业基础必修课，是应用工程地质的基本理论和知识解决工程建设中出现的地质问题的一门学科。工程地质课程的特点体现在：（1）知识点多。工程地质课程需要应用工程地质的基本理论和知识，课程讲授中主要涉及的基础地质知识有矿物和岩石、地层和地质构造、水的地质作用等内容。而这些主要内容的下面则涉及许多次一级的内容和知识点等，如矿物、岩浆岩、沉积岩、变质岩、地壳运动和地质作用、岩层及岩层产状、褶皱构造、断裂构造、地质年代、地质图、地表水的地质作用、地下水的地质作用等。这些次一级的知识点的下面还牵涉更多更次一级的知识点，如岩浆岩部分细分为岩浆岩的形成过程、地质特性、分类及鉴定特征等。因此，基础地质知识部分涉及的知识点众多，而且很多知识点还容易混淆，教学过程中必须每个知识点都讲解清楚，这是学好工程地质课程的基础。（2）实践性强。工程地质是应用地质学的基本知识为工程建设服务的学科，与工程实践紧密结合，具有很强的实践性，特别是我校作为应用型本科院校，对学生工程实践能力的培养极为关注。这些都要求学生在掌握地质学的基本理论和知识之后，还必须掌握地质环境对工程建设的影响危害、分类分级和防治措施等。如地质构造对工程建设的影响、地表水和地下水对土木工程的影响、不良地质现象对工程建设的影响等，这是土木工程专业学生学习工程地质课程较为关心的内容。

四、工程地质课程教学的原则

1.有助于增强工程地质思维能力。工程地质体的形成、演化、组成、构造等都非常复杂，导致工程地质体的性质也异常复杂。学习工程地质课程首先要树立工程地质分析的时空观念，即工程地质体随时间和空间变化的观念。地质体的组成、结构和构造等随时间是不断发展变化的，如三大岩石的逐渐演化；同时，工程地质体在三维空间也是变化的，如地层和地质构造的三维空间变化特征。其次，坚持工程地质分析的定性观念，任何事物都有从量变到质变的转化，必须做到正确定性分析，否则所谓的精确定量分析毫无意义。最后，建立工程地质分析的系统观念，工程地质条件影响因素众多，除了要抓住关键因素，其他的因素也不能忽略，否则可能排除了重要诱因，造成工程地质灾害。只有具备了工程地质的思维能力，工程地质分析才能灵活、正确、周全，工程措施才能科学、合理、可行。

2.有助于提高工程实践能力。工程地质是应用地质学的基本理论和知识为工程建设服务的学科，与工程实践紧密结合。工程地质课程教学也应与工程实践紧密联系，包括课堂讲授环节和工程实习环节，这样学生才能学到有用的工程科学知识，毕业后才具有较高的解决工程地质问题的实践能力，如掌握边坡的稳定性分析和滑坡的防治措施等，这些都是工程建设中经常遇到的问题，必须熟练掌握以便应对工程活动中的突发情况。

3.有助于激发学习的主动性。工程地质课程教学应避免以往教师在课堂上一言堂、满堂灌式的单一灌输理论和专业知识而学生学习热情不高的情况。平时仅完成少量的课后作业，有的甚至不动脑筋直接参照书本、网上资源甚至他人的解答，缺少思考和讨论。考试也都是靠考前突击复习、死记硬背，很少理解和掌握同实际工程的联系和实际工程应用。总体上看，工程地质课程的普遍现状是学生对工程地质课程的学习兴趣不高，学习的积极性和主动性较差。因此，为培养具有熟练掌握工程地质专业知识和具备较高工程地质实践能力的应用型本科人才，必须对传统的填鸭式教学进行改革，以便激发学生的学习热情，提高学生的工程实践能力，增强学生工程地质思维能力。

五、工程实例教学及其在工程地质课程中的应用

1.工程实例教学简介。工程实例教学是指将能满足教学需求、反映教学内容的工程实例（重大工程、重大灾害等）引入到课程教学中，结合工程实例对课程中相关知识点进行有针对性地讲授，同时充分发挥学生的主体地位，促使学生主动学习相关知识、分析问题和解决问题，既能激发学生学习的热情、通俗易懂地掌握专业知识，又能增强学生学习的使命感和责任感。

工程实例教学的优点主要体现在：（1）激发学习热情。改变了传统的就书讲书的模式，通过工程实例提高了学生学习的兴趣，有利于发挥学生学习的主观能动性，提高了教学效果。（2）提高实践能力。将专业理论和知识与工程实际联系起来，了解工程中常见的解决方案和工程措施，进一步明确专业知识的用途，增强了学生的实践能力。（3）开阔学生视野。通过选取最新的国家重点工程或重大灾害（事故），使学生了解最新的工程地质科学技术和发展趋势，开阔了学生学习的视野，掌握前沿知识和最新动向，增强工程地质思维能力，有助于更好为工程建设服务。（4）增强责任观念。重大工程实例可以鼓舞学生学习士气，提高使命感，而重大灾害和事故则可以简单直观地展示严重后果，增强学生的责任意识，在目前学风浮躁的情况下尤为重要和必要。

2.工程实例教学在工程地质课程中的应用。通过多次在工程地质课程中尝试采用工程实例教学，建议课程教学中采用如下几个关键环节：（1）选取实例。针对课程章节知识点，选择合适的工程实例。（2）设计教案。对工程实例进行设计，使之满足正常课程讲授内容和程序。（3）课堂讲授。结合工程实例课堂讲授相关知识点。（4）问答互动。知识点讲授完成后，向学生提出问题，让学生思考、分析，并请学生进行解答。（5）点评总结。点评学生学习和答问情况，总结本课学习的知识点、重点和难点等。

以不良地质现象中泥石流为例介绍工程实例教学在工程地质课程中的应用。（1）选取实例。首先，根据课堂讲授内容，选取2010年8月7日甘肃舟曲特大泥石流为例，之所以选择舟曲泥石流主要是本次泥石流发生时间距离现在较近，学生更易接受，同时，此次泥石流灾害危害极大，共造成1700余人遇难或失踪，至今仍是舟曲人挥之不去的梦魇，再次，本次泥石流灾害后开展了亚洲最大的泥石流综合治理工程，工程防治措施十分典型。（2）设计教案。设计讲授内容，首先介绍泥石流的定义，随后引入舟曲泥石流灾害，然后讲授泥石流的分布、形成、分类和防治等内容，在介绍上述知识点的同时穿插工程实例进行讲解。（3）课堂讲授。根据设计的内容和顺序，课堂上讲授知识点和工程实例，讲授过程中注意幻灯片与板书、图片和视频相结合的方式，以吸引学生的注意力。（4）答问互动。知识点介绍完成后，留给学生问题进行思考分析，为什么舟曲泥石流造成了如此重大的灾害？随后请学生回答讲解，加强师生互动。（5）点评总结。对学生学习情况进行点评，鼓励肯定学生的学习，并厘清学生掌握欠缺或薄弱之处，同时对本课知识点、重点难点等进行总结。通过在课堂中引入工程实例教学，学生在课堂上的学习热情高涨，答问互动环节加强了教生互动并促进了学生学习的主动性，培养了学生工程地质思维能力，课堂讲授与工程实例紧密结合提高了学生的实践能力，泥石流灾害严重后果在感官和精神上的巨大冲击和触动增强了学生学好专业知识的责任感和使命感，与以往的单一讲授专业知识的灌输模式相比，教学效果得到了较大提高，在后续的课程教学中将针对不同章节的内容继续探索不同的教学方法，为社会培养卓越的工程技术人员。

六、结语

工程地质课程是一门与实践紧密结合的学科，课程教学中应注重理论联系实际，针对课程教学内容和特点将工程实例教学引入到课堂教学中，通过选取实例、设计教案、课堂讲授、答问互动、点评总结等环节，提高了学生学习的积极性和主动性，培养了学生工程地質思维能力，增强了学生的责任意识，提高了学生的实践能力，取得了较好的教学效果。

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