工程地质与水文课程教学方法改革探索与实践*

王彬谕

（广西交通职业技术学院 广西南宁 530000）

引言

为更好地满足当前行业企业发展对专业人才的更高要求，在教育阶段推行专业课程教学思路与方法的改革是必然选择，提升学生专业技能水平的同时，促使其职业素养等个人综合素养进一步增强。

一、《工程地质与水文》课程教学方法改革的主要思路分析

工程地质与水文课程开设在大一下学期，授课对象对大学生活与学习尚处在适应阶段，对科学精神、职业道德等内化不足。本课程重点引导学生养成科学的思维方式，以及从事路桥建设各岗位工作应具备的职业道德，以此为后续专业核心课程的学习打下坚实基础。在工程地质与水文课程教学方法改革期间，主要立足专业人才培养方案和课程标准，在对课程整体设计的基础上，根据知识点和技能点挖掘职业素养元素、科学思维元素，设计融入方式，搜集典型职业素养教育素材，形成可执行的课程教学改革方案设计，在组织实施中不断完善[1]。在实际的工程地质与水文课程教学中，主要将专业知识技能培养与职业道德教育相结合，以“立足全局搞好局部、重视积累坚持适度、具体问题具体分析”的科学思维方式和“生态意识、安全意识、工程伦理意识”的职业道德为课程教学主线，培养学生的系统思维、辩证思维、精准思维等能力，强化学生的生态文明教育和工程伦理教育，从而实现理论知识的传授、价值观的塑造、专业能力的培养紧密结合起来，共同支撑交通土建类专业技术技能人才培养目标。

二、工程地质与水文课程教学方法改革的要点内容探究

1.重构课程内容优化教学内容供给结构和要素配置

工程地质与水文课程教学方法改革中，主要以探究人与自然的关系为出发点，要求学生掌握地质环境和工程活动之间的相互影响，能正确理解和处理工程与地质环境之间的矛盾。基于学生“认识问题——分析问题——解决问题”的能力发展路径，重构“认识自然、剖析自然、和谐共生”三大模块10个子项目的课程内容，以“整体与部分、量变与质变、普遍与特殊”的哲学原理为指导，充分挖掘和精准提炼每个模块中的职业素养元素，精心设计、灵活运用于教学活动，实现职业素养教育润物无声地贯穿课程始终。其中，对于模块一“认识自然”而言，其包含着的子项目为地球的演变，化学元素—矿物—岩石的认知、鉴别，引入的职业素养与综合素养教育元素为立足全局、搞好局部的系统思维能力。对于模块二“剖析自然”而言，其包含着的子项目为地貌、地质构造、水文条件，引入的职业素养与综合素养教育元素为重视积累、坚持适度的辩证思维能力。对于模块三“和谐共生”而言，其包含着的子项目为地质勘查与评价、地质灾害与防治，引入的职业素养与综合素养教育元素为具体问题具体分析的精准思维能力[2]。

2.探索“双主体、双场地、全过程”的教学改革模式

第一，双主体。组建校企协同的双主体“一课多师”教学创新团队开展教学，联合挖掘职业素养与综合素养教育资源。第二，双场地。充分挖掘校内教学工场、校外生产实践基地资源，开展多场景的模块化教学。第三，全过程。将职业素养与综合素养教育贯穿线上线下、课前中后，理论实践教学全过程。

3.切实推行课程教学理念与方法的创新

（1）理念创新

学生专业知识技能的培养和科学思维能力的培养相融合。例如，在矿物岩石的教学过程中，从地球物质的基本组成（化学元素—矿物—岩石）和“人地关系”（整体与部分关系）的角度出发，帮助学生理解地球的物质客观性，培养“立足全局，搞好局部”的系统思维能力；“天人合一”是我国古代哲学思想之一，在地质灾害、工程地质问题等内容的讲解中，教师从“和谐共生”的角度出发，帮助学生理解地质环境和工程活动之间的相互影响。

（2）方法创新

打造基于“室内实训室→校园工场→校内自然环境→校内在建工程”课程教学研习基地。实践中，根据课程特点，结合学校的校园资源和校园二期项目在建的契机，开发出由实训室→校园工场→ 校内环境→校内在建工程组成的课程教学研习基地，让学生先微观学习矿物岩石基础知识，再到教学工场和校内环境宏观学习构造、地貌和水文知识，最后到校内在建工程进行地质勘察和地灾评估实践，让学生认识到人与自然和谐共生的重要性，并在实践中培养科学的思维习惯，具备良好的职业道德。

4.建立“三阶段、多维度、综合性”评价体系

课程形成“课前—课中—课后”三阶段，“个人与小组”“理论与实践”“线上与线下”“双主体多师”考核相结合的多维度、综合性评价体系。将“科学思维和职业道德”等综合素养教育内容融入个人、小组和技能考核中。例如，在“崩 塌与泥石流防治”任务教学评价中，课前教师和平台评价占20%，课中教师和学生评价占60%，课后专职教师、职业素养教育教师、企业教师、学生占20%。

三、工程地质与水文课程教学方法改革的展开与实践探究

1.案例课程概述

通过前置课程水力学与工程水文的学习，能够运用连续性方程分析流速与过水断面面积之间的关系；通过任务八——崩塌与泥石流灾害防治第1课时的学习，了解崩塌和泥石流的定义与分类、形成条件和危险性评估方法，迫切想要学习如何在工程建设和运行过程中做好崩塌与泥石流的防治工作；具备一定的信息收集、处理和分析能力，但是看待问题偏主观性、片面性和表面性；通过前置实训课程的练习，具备良好的动手实践能力，但安全意识较为薄弱，对工程建设与自然环境之间的辩证关系认知较浅[3]。

2.课程教学目标设定

第一，专业教学目标。掌握崩塌（两大主体）和泥石流（三大分区）的常用防治措施；能够从经济、安全、环境保护等因素分析方案的可行性；能够针对不同工况、不同区域、不同防治主体提出合理的防治措施。

第二，综合素养教学目标。针对特定的地质条件，因地制宜地提出防治措施，培养理论联系实际、具体问题具体分析的科学思维；从经济、安全、环境保护等因素分析防治措施的合理性，渗透工程伦理，强化防灾减灾意识，培养作为道路、桥梁、隧道等工程建设者的基本职业道德。

3.课程教学思想的设置

第一，专业教学思想。以学生为中心，遵循“输入、内化、应用”的认知规律，运用信息化手段，化繁杂为简单，化抽象为具体，增强学生的主动探究意识和自主学习能力。

第二，综合素养教育思想。运用“矛盾的普遍性与特殊性”原理指导开展课程教学，培养具体问题具体分析的科学思维，同时培养作为道路、桥梁、隧道等工程建设者的基本职业道德。

4.课程教学基础内容的确定

（1）教学资源的提取

南天高速公路的工程概况、宣传片等工程建设资料；崩塌、泥石流地质灾害图片、影像资料；泥石流仿真模型和三维动画；地质灾害防治虚拟仿真实训平台；职教云慕课学院和区级专业教学资源库。

（2）教学内容与过程的预设

课前，推送崩塌、泥石流地质灾害影像资料，使学生深刻地感知自然灾害给人类造成的巨大损失，从而引出本次课的重难点内容——崩塌和泥石流防治措施；课中，以校企合作项目南天高速公路为载体，借助地质灾害防治虚拟仿真系统和泥石流仿真模型创设真实场景，让学生沉浸式地学习崩塌和泥石流防治技术，内化所学知识；布置课后任务，绘制崩塌和泥石流防治措施思维导图，并结合所学知识对校内在建工程区域崩塌与泥石流危险性进行初步评估，并提出相应的防治措施，将所学知识运用到工程实际。

（3）教学重难点

第一，教学重点。崩塌的防治措施和监测技术；泥石流的防治措施。

第二，教学难点。四种常用崩塌防治措施（针对易发生崩塌的山体）的结构型式和布置方式；泥石流流通区和沉积区的防治措施。

（4）教学方法设计

第一，讲授法。利用PPT课件、案例图片等讲解崩塌和泥石流的防治要点。第二，案例教学法。以校企合作项目南天高速公路为载体，展示最新崩塌防治和监测技术。第三，分组教学法。分小组探讨泥石流流通区和沉积区的防治措施，并派代表进行成果汇报。第四，虚拟仿真法。借助地质灾害防治虚拟仿真系统创设真实场景，让学生沉浸式地学习地质灾害防治技术。第五，问题教学法。借助泥石流仿真模型，启发学生思考流通区流速大、冲击力强的原因，并从经济性、安全性和对生态环境的影响等因素启发学生思考两种拦截方案的优缺点。

5.课程教学过程的设定

（1）上传资料并发布任务

在课前预期阶段，向学生提供校企合作项目南天高速公路的工程建设资料；崩塌、泥石流地质灾害影像资料，并在线上平台向学生发布课前讨论和课前任务，即收集并上传南天高速公路施工过程中的崩塌泥石流防治措施[4]。此时，学生需要登录职教云，课前预习校企合作项目南天高速公路工程建设资料；播放崩塌、泥石流地质灾害影像资料，了解地质灾害给人们的生命财产造成的巨大损失；讨论分析不良地质条件对公路、铁路选线的影响；上传南天高速公路施工过程中的崩塌泥石流防治措施。在该教学环节，通过推送图片、视频等工程建设资料，展现当代路桥人“逢山开路、遇水架桥”的职业精神；通过推送崩塌、泥石流地质灾害影像资料，使学生深刻感知自然灾害给人类造成的巨大损失，同时展示在大灾大难面前祖国强大的救援力量，各族人民团结一心渡过难关的坚强品质。

（2）课堂导入

在课堂起始阶段，带领学生展开知识点回顾、并进行新课导入。此时，教师要重点回顾崩塌的概念和危害。同时，讲述广西凌云岩体崩塌和北京房山岩体崩塌两个地灾案例，启发学生针对“面对崩塌这种地质灾害，是不是只能选择改道绕行？”这一问题进行思考，带领学生初步认识崩塌灾害的防治措施。在该教学环节，通过引入崩塌典型案例，引导学生深刻地认识人与自然和谐相处的重要性，强化生态意识。

（3）重点知识讲解与学习

在重要知识点讲解阶段，着重参考设置关键知识点内容的不同，进行课堂教学的分层。其中，在对“崩塌防治措施”这一知识点进行讲解中，主要由教师总结崩塌防治的两大主体，即规划线路和易发生崩塌的山体；教师讲解针对规划线路可采取的防治措施，即外移、落石槽、落石平台、明洞、棚洞等；教师组织学生登入校企联合开发的地质灾害防治虚拟系统，认知“排水、加固、支撑和拦截”这四种常用的崩塌防治措施的结构型式和布置方式；教师结合南天高速公路现场施工图片和校内教学工场展示区，详细讲解针对易发生崩塌的山体，可采取的四种崩塌防治措施的防治原理；职教云以选择题形式发布课中小测验，考核学生对崩塌四种防治措施的掌握情况；教师总结四种崩塌防治措施相当于一双看得见的手，引出南天高速公路采用的最新监测技术——地质灾害智能化监测系统（相当于一双看不见的手）的监测原理和重要意义；教师总结全长104.9公里，穿越季度复杂地质条件的南天高速公路得以顺利贯通，期间没有引发岩体崩塌事故，得益于“两主体+两手抓”的防治措施。

在该教学环节，通过将崩塌防治措施按防治主体的不同归纳为两大类，培养学生善于归纳的逻辑思维能力；针对不同防治主体、不同工况，合理地选择特定的防治措施，培养学生具体问题具体分析的精准思维；以典型的工程案例——南天高速公路为载体，展示技术创新和工程智慧，激发学生的民族自豪感；讲解最新监测技术，激发学生的学习兴趣和专业自豪感，培养创新思维；揭示工程建设活动与地质环境既是相互作用又相互制约的关系，强化安全意识和工程伦理意识，培养学生成为有职业责任感的工程建设者。

在对“泥石流防治措施”这一知识点进行讲解中，主要由教师回顾泥石流的概念，引入成昆铁路442次列车坠落桥底和甘肃舟曲县东北部被夷为平地两个案例，强调泥石流的巨大危害，教师借助模型讲解泥石流的三大区域（形成区、流通区和沉积区）及地形特征，启发学生思考流通区宽窄与泥石流冲击力之间的关系，并利用前序课程水力学与工程水文的相关知识点进行解释。教师针对流通区流速大、冲击力强的特点，给出实体坝和格栅坝两种拦截方案，启发学生从经济性、安全性和对生态环境的影响等因素分析两种方案的优缺点，选出较优方案，教师针对沉积区地形开阔、纵坡平缓、易于沉积的特点，组织各小组展开讨论，并选代表上台汇报沉积区的防治措施。教师点评学生汇报成果，强调无论是流通区的拦截，还是沉积区的排导躲避，对于泥石流防治，只是治标，要想真正从源头减少泥石流的发生，达到治本的效果，我们还得在形成区做好水土保持，减少松散物质的形成[5]。

在该教学环节，教师通过以泥石流灾害为载体，培养安全意识，渗透珍爱生命、敬畏自然的理念；引导学生从经济、安全、环境保护等因素分析防治措施的合理性，渗透工程伦理，树立生态文明建设和可持续发展的理念，增强学生的职业责任感；结合课前任务，分组合作讨论并汇报泥石流的防治措施，培养独立解决问题的能力，增强团队协作意识，提高语言表达能力；植树造林、水土保持才能达到治本的效果，引导学生认识环境保护、人和自然和谐共生的重要性[6]。

（4）归纳总结

在课尾总结归纳阶段，教师带领学生总结本次课教学的重难点，并在职教云发布课后任务以及拓展任务，具体包括：第一，课后任务。以小组为单位，对崩塌和泥石流的防治措施进行归纳总结，绘制思维导图并上传职教云。第二，拓展任务。教师上传昆仑校区二期建设项目总平面图和岩土工程勘察报告，学生结合所学知识对工程区域崩塌与泥石流危险性进行初步评估，并提出相应的防治措施。

在该教学环节，通过将思维导图设定为过程性学习数据，督促学生养成端正的学习态度和良好的学习习惯；结合在建工程的具体地质条件，因地制宜地提出防治措施，培养具体问题具体分析的科学思维。

（5）教学评价

课前评价的总体权重为20%，主要针对学生的课前资源预习（10%）以及课前任务完成情况、考勤（10%）进行考核，分别使用教学平台自动评分、教师评价的方式完成评价，分值范围均设定为0-10分。课中评价的总体权重为60%，主要针对学生的课堂活跃度（10%）；课堂讨论、测验、提问等（20%）；成果汇报（20%）进行考核，分别使用教师评价、教师评价与学生互评、教师评价与学生互评的方式完成评价，分值范围均设定为0-20分。课后评价的总体权重为20%，主要针对学生的课后作业（10%）、方案报告（5%）、课后拓展（5%）进行考核，分别使用专职教师、企业导师、学生三方评价。

6.教学效果与反思

课前，借助职教云教学平台统计资源学习和任务完成情况。课中，以校企合作项目南天高速公路为载体，借助校企共同开发的地质灾害防治虚拟仿真系统和泥石流仿真模型，讲解最新的崩塌和泥石流防治技术，轻松突破教学重难点；通过问题教学法，启发学生自主探究方案可行性，激发学生学习兴趣；针对不同防治主体、不同工况，选择特定的防治措施，培养学生具体问题具体分析的精准思维；引导学生从经济、安全、环境保护等因素分析防治措施的合理性，强化防灾减灾意识，培养学生成为有职业责任感的工程建设者。课后，通过“跟踪式”导师指导，所有小组均能正确绘制崩塌和泥石流防治措施思维导图，并因地制宜地提出防治措施，全面提升认识问题、分析问题和解决问题的能力[7]。

通过本次课的学习，学生可以将理论知识运用到生产实践，服务校内在建项目。但是昆仑校区地质环境相对简单，与大型公路项目的地质环境存在差异，待公共事件可控，考虑带学生前往校企合作项目现场开展野外地质调查，进一步提升认识问题、分析问题和解决问题的能力。

结语

综上所述，在坚持将专业知识技能培养与职业道德教育相结合的基础上，通过重构课程内容优化教学内容供给结构和要素配置、探索“双主体、双场地、全过程”的教学改革模式、切实推行课程教学理念与方法的创新、建立“三阶段、多维度、综合性”评价体系等策略的落实，实现了工程地质与水文地质课程改革的质量提升，推动了学生的全面发展，促使专业课程教学的升级成为现实。