浅谈应用技术型本科院校《工程地质》教学改革

关洪亮 张昂

【摘要】工程地质是土木工程专业本科生的一门基础必修课，在土木工程建设中的重要性十分明显。本文结合近年来的授课实践，对工程地质课程的教学内容和教学方法进行了初步研究。教学内容上分为工程岩土学、工程地质分析、工程地质勘察三部分；教学方法上分为课堂讲授法、实验室参观标本、野外现场教学法三种。实践证明，教学的改革，进一步提高了教学质量，增强了教学效果。

【关键词】工程地质 教学内容 教学方法 改革

1.前言

隨着我国经济的飞跃发展，国内的土木工程领域出现了前所未有的研究热潮，各种工程地质问题也应运而生。例如，地铁施工遇到的工程地质问题、边坡稳定性治理的工程地质问题，高层建筑物深基坑开挖支护的工程地质问题、地震引发的工程地质问题、水库诱发地震的工程地质问题等。

工程地质学作为土木工程专业的一门基础课，旨在培养学生具有最基本的工程地质知识和基本技能，从而在工程设计、施工等一线岗位上更好地工作。在新形势下，各种规范不断更新及近年来国家启动的注册土木工程师执业资格考试制度不断调整，传统的教学内容和教学方法单一，不再能够满足工程建设的实际需求。因此，本文结合几年来的实际教学经验，对教学内容和教学方法进行初步探讨，从而达到使学生具有创新实践意识和解决工程实际问题能力的目的。

2.教学内容的改革

近年来，工程地质学的教材版本层出不穷，但里面的内容不乏都是传统的理论知识，诸如，三大岩类、地貌与第四纪地质、地质构造、地下水、地表地质作用、岩土体工程分级分类、工程地质勘察技术与方法。有的理论知识偏于地质学方向，并且概念、理论深晦难懂，而有的章节只是泛泛而谈，没有重点。再者，教材内容难度较大，不适合三本院校的学生选用。

因此，有必要对教学内容进行调整，本人尝试着把整个工程地质学分为工程岩土学、工程地质分析、工程地质勘察三部分来讲授。

工程岩土学的任务是以地质学的观点研究作为建筑物地基、建筑介质或建筑材料的地表岩土体的工程地质性质及其形成变化规律和岩土体的改良。因此，该部分可以分为两篇：第一篇为土和土体的工程地质研究，第二篇为岩石和岩体的工程地质研究。分别阐述土和岩石的物质组成、结构、物理性质、力学性质、分类及性质改良原理等内容。第一篇主要讲述土的物质组成。土是一种物质材料，它通常是由固体颗粒、液态水和气体组成。固体颗粒是土的主要组成部分，充当土的骨架，由许多大小不等、形状各异的矿物颗粒按照不同的排列方式和组合在一起，称为“土粒”。土颗粒、液态水、气体三者是相互联系、相互作用、共同作用形成土的工程地质性质。由此可见，各种土中三相物质自身的特点、它们的质量体积比例关系和相互作用，是决定土的工程地质最本质的因素。粘粒与水的相互作用方面，粘粒与水相互作用是研究固体土颗粒与空隙溶液相互作用后产生的一系列特性。卵砾、砂粒，由于颗粒大，比表面积小，表面能小，与空隙中溶液相互作用后，对它的工程地质影响甚微；粘粒颗粒细小、比表面积大、表面能大，是土中较活跃的组成部分，与孔隙溶液相互作用后表现出来的一系列表面现象，将直接影响着细粒土的工程地质性质的变化，甚至与土的性质改良也有关。因此，研究粘粒与水的相互作用更具有理论与实践意义。土的物理性质方面，土的物理性质实际上就是研究土中三相物质在质量与体积之间的相互比例关系，以及固、液两相相互作用所表现出来的性质，前者称为土的基本物理性质，主要研究土的密实程度及土的干湿状况；后者反映固、液两相的相互作用，也称为土的水理性质，主要研究土的稠度与塑性、土的膨胀性与收缩性、土的透水性和毛细性等。土的力学性质方面。土的力学性质是土在外力作用下所表现出来的性质，主要包括土的压缩性、抗剪性，亦即土的变形和强度特性。压缩性和抗剪性是在不同的应力下表现出来的。在压应力作用下，土体产生压缩变形，表现出可压缩性；在剪应力作用下，土体产生剪切变形，表现出抗剪性或者强度特征。

工程地质分析的主要任务是研究与工程活动相关的工程地质问题，分析这些问题产生的地质条件、力学机制和发展趋势，从而正确评估和防治它们产生的不良影响，该部分系统地论述了如何分析与评价人类工程活动中经常遇到的一些主要工程地质问题，包括区域稳定性、工程岩（土）体稳定性问题，与地下渗流有关的和与河、海、湖侵蚀堆积有关的工程地质问题等四个方面。为了深刻理解地质体或工程岩体变形失稳机制，还专门论述了岩体的结构特征，天然应力状态及岩体在加、卸荷载和动荷载下的变形破坏机制。密切联系人类工程活动的实际，以工程活动的地壳表层地质环境这一大的开放系统为研究对象，以合理开发和保护、发行这一环境为目标，通过地质分析识别和提取工程涉及的地质体或岩体变形发展到失衡破坏全过程的内部信息，再尽可能实现地质体或岩体各种参量的定量描述和定量表达，通过物理模拟或（和）数值模拟再现和验证变形到失稳破坏这一动态力学过程，最后定量或半定量地判定稳定现状，并对未来的失稳破坏作用预测。这就是工程地质分析原理所采用的地质分析与力学机制分析并重，定性评价与定量评价相结合的工程地质问题分析与评价的技术途径。它反映和体现了现代工程地质学在地质学与土力学、岩体力学紧密结合的基础上，广泛吸收数学、力学的最新成就，充分运用现代测试技术与现代计算技术，沿多学科交叉与综合的途径发展的总趋势。

工程地质勘察的任务是查明与场地有关的工程地质问题和工程地质条件，为设计、施工提供准确的资料。因此，该部分主要包括岩土工程勘察的目的、任务与研究内容，岩土工程勘察分级和勘察阶段的划分；岩土工程勘察的基本技术与方法；各类岩土工程勘察基本技术要求；场地稳定性勘察；特殊岩（土）的勘察等内容。根据工程重要性等级、场地复杂程度等级和地基复杂程度等级的不同，把岩土工程勘察等级划分为三个等级：甲级、乙级，丙级。勘察阶段可划分为可行性阶段、初步设计阶段、技术设计阶段、施工设计阶段四个阶段。勘察的基本技术与方法主要包括工程地质测绘与调查，勘探（钻探、坑探、物探、触探）与取样。

总之，因为工程地质概念繁多、晦涩，课程信息量大、覆盖面广，所以在讲授时一定要分清重点难点，切记泛泛而谈，眉毛胡子一把抓，这样就会使学生思路清晰，学起来轻松。其次，合理分配学时，没有必要严格按照大纲的课时，做到随机应变。比如，第四纪地质年代这一章节就没有必要花费两学时时间，三大岩类这一章节必须要花四到六个学时去讲授，在课堂上可以拿实物岩石标本进行讲解，课后安排实践教学环节，可以将若干块岩石标本混在一起，让学生对其进行简单分类，这就进一步加深了学生对岩石的理解，实践证明该方法取得了良好的效果。再次，单班教学。土木地质不分家，工程地质学作为三本土木工程专业的唯一一门与地质有关的基础课，在应用型人才培养模式下使学生具有基本的地质知识，显得尤为重要。目前，大多数高校仍采取合班上课形式，整个教室一百多人，这样的授课效果明显大打折扣。所以，改变传统的合班上课这一单一模式，果断采取单班60人授课的精简方式，这样可以有更多的时间用于师生间沟通上，老师也能更容易发现存在的问题，以便随时对结构进行优化。实践表明，采取单班授课方式成效良好。

3.教学方法的改革

打破传统的老师讲学生听的教学模式，丰富课堂内容。要把重心从理论知识的掌握转移到实践能力的提高上来。改变以往的填鸭式教学，在课堂中适当穿插一些与理论相关的工程实例，围绕该实例来展开理论的讲解。比如，讲到滑坡地质作用时，可以拿最近某个地区发生滑坡这一真实的灾害现象来吸引学生的注意力，进而把与滑坡有关的理论知识融入进去，这样既达到了优化课程教学改革的目的又培养了学生对工程地质学学习的兴趣。另外，在教学中可以把当前工程地质领域内的热点问题融入进去，有的章节完全可以围绕着某一热点问题来展开，如地铁施工遇到的工程地质问题、边坡稳定性治理的工程地质问题，高层建筑物深基坑开挖支护的工程地质问题、地震引发的工程地质问题、水库诱发地震的工程地质问题等，从而增强学生学习的时代感、使命感。

除此以外，为了扩大学生视野，有的章节学习可以进行现场教学，比如，去当地的地质博物馆，地质公园等旅游景点，身临其境地感受地质气息，让学生对书本上的概念、现象有一个直接、真实的感受；为了证明这一点，本人与系里其他教师带领大三学生每年暑期去篙山世界地质公园进行为期一周的工程地質野外实习。在这期间，学生们对地质现象和根源探索的积极性很高。篙山地区地层拥有举世闻名的五代同堂（太古宇、元古宇、古生界、中生界、新生界），篙山地区构造运动主要包括篙阳运动、中岳运动、少林运动、加里东运动、海西运动、印支运动和燕山运动、喜马拉雅运动及新构造运动。篙山地区构造地貌发育，风化和重力作用地貌、风力和流水地貌、黄土地貌等均有不同程度发育，因此很适合进行本科低年级学生野外工程地质实习。最具有代表性的观察点之一就是篙阳书院东北逍遥谷（书院东沟）沟口两侧的辉绿岩墙。该处辉绿岩体呈岩墙产出，侵人与登封群郭家窑组条带状混合岩中，岩墙斜切围岩片麻理，呈直立状，走向NE850，长约300米，高约30米，宽约8米。南壁呈波状弯曲，北壁参差不齐并有岩脉穿人围岩。辉绿岩风化严重，基性斜长石常蚀变为钠长石、黝帘石、绿帘石和高岭石；辉石常蚀变为绿泥石、角闪石和碳酸盐类矿物。

再者，还可以选择近距离的一些施工现场，尤其是地基基础这部分施工过程，一方面使学生进一步了解工程地质勘察实践，例如，这块场地持力层范围内是什么土层，为什么要对场地土进行强夯处理，为什么要采用桩基础。另一方面，也激发学生对土木工程其他专业课学习的热情。

最后，适当抽出一些课时留给学生本人，让其自主学习、自主探索实践，这主要体现在让他们去附近的工程场地，这样可以更早地、更好地将课本所学内容与工程实践融会贯通，培养学生独立解决问题的能力，而不是因循守旧地背诵书本上的内容。至于实习单位可以由学生自己联系，也可以由学校或老师来联系。

4.结论

当今形势下，我国土木工程领域发展迅猛，许多工程地质问题也随之涌现，为了适应这一形势，加之应用技术型本科院校土木工程专业学生地质基础薄弱，那么，工程地质学这门课的教学改革对于每个讲授这门课的老师来说既是一个迫在眉睫的问题，也是必须面对的问题。实践证明，本文所提及的工程地质教学内容改革和教学方法改革使应用型培养模式下应用技术型本科院校土木工程专业的学生获益匪浅。不但加深了学生对地质知识的理解，而且拓宽了学生的视野，具备一定的工程实践能力。对应用型人才培养具有一定的指导意义。

参考文献：

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