土木工程专业工程地质实验课教学改革与探索

蒋裕丰，牛龙龙 （南京工程学院，江苏 南京 211167）

1 工程地质实验教学现状

非地质专业的工程地质学实验教学内容主要包括造岩矿物和三大类岩石的鉴别与认识。传统的实验教学包括矿物和岩石样本的观察和讲解，有条件的学校会安排野外地质实习。其中室内实验课教学，通常安排学生自由观察矿物及岩石样本，学生缺少思考过程，对矿物及岩石的特征及区分点掌握不够深刻。另外实验过程仅为观察，过程相对枯燥单调、趣味性不强，学生容易失去学习兴趣，存在实验课不认真、学习主观能动性不强等现象。野外地质实习教学，除了经费上开销较大，安全问题也非常重要。同时，野外教学条件较差，虽然可结合实物进行地质讲解，提高学生学习兴趣，但同样存在学生光顾着游览，而未能认真进行地质学习的现象。

近年来，教育部明确提出，“应提升大学生的学业挑战度，激发学生的学习动力和专业兴趣。同时要明确专业课程的育人要素和责任，推动制定‘课程思政’教学设计，真正做到教书育人，逐渐树立起价值塑造、能力提升、知识传授三位一体的教学目标。”对于工程地质学专业课而言，如何在其实验课教学中合理设计与安排教学环节，以及如何在传授知识的同时，提升学生学习兴趣，引导学生弘扬中国匠人精神与文化、扎根土木工程、立志为祖国建设贡献自己的力量，显得尤为重要。由于之前疫情的影响，导致部分时段高校停课，野外地质实习等需要外出的课程基本处于停滞状态。因此，有必要对工程地质实验教学环节进行重新设计，在保证教学质量与安全、不增加教学成本的同时，改善教学质量。目前已有部分高校对此进行了探索，比如线上实验教学的开展、实验3D模型平台的建立等，但目前仍存在投入较大、教学成本过高、平台建立周期较长等问题。因此，此次疫情也给我们重新思考和探索工程地质实验的改革提供了契机，怎样充分利用现有教学条件来合理设计教学环节、多角度提升教学质量、兼顾课程思政。

2 工程地质实验教学新模式的探索

在疫情背景下，野外实践课程已经基本取消。因此，在考虑小班化教学的前提下，将实验教学的多媒体环节、动手实操环节及课程思政环节相结合，多维度开展实验教学活动，全方位提高教学质量，提高学生学习兴趣。同时该实验教学思路同样可以用于常态化教育下部分高校因经费不足而无法开展野外实践课程时的实验课程优化设计，以确保工程地质实验教学的质量。

2.1 实验教学多媒体环节探索

多媒体教学一直是实验教学的重要手段，受疫情影响，许多原有的实验操作、样本观察、理论分析、野外观察都可以提前通过多媒体向同学展示，为同学加深理论知识印象、提供最为直观的展示。

2.1.1 PPT多角度展示

通过矿物学与岩石学的理论梳理，重点突出矿物的各项特征，包括其外形特征、光学特征、物理力学特征等，并重点突出三大类岩石分类及结构、构造特征等。利用图片、GIF、小视频等多媒体信息，结合不同特征讲解，加深学生理论学习印象，初步了解各种矿物、岩石的外观特征等。例如岩盐矿物的立方体结构及其原子空间结构，沉积岩的动态形成过程及外部构造等。

2.1.2 优秀纪录片教学

目前专门讲述矿物及岩石的优秀纪录片较少，通过筛选，最终选择了英国BBC 出品的纪录片《岩石学者》，该纪录片第一集通过讲述地质学之父赫顿岩石理论的形成，为大家展示了一个200 多年前科学家对岩石形成等地质科学问题的研究与探索，直观的了解沉积岩、岩浆岩形成理论的发展及其证明过程。优秀纪录片教学可以为学生打开新的学习大门，通过展示更为宏大广阔的世界地质学研究进程，激发学生学习工程地质学的兴趣和热情。

二是“粮食银行”利息的负担。合作社给农民发粮食储藏利息，增加了收购成本，但也避免了合作社从银行贷款收购粮食的利息负担。普通稻谷两者大体可以持平，优质稻谷支出要更多一些，而多出的差额，可以通过优质稻米的高价格得到弥补。

2.1.3 野外地质认识实录教学

疫情影响下，学生外出开展野外地质认识实习的课程内容基本取消，但实地考察和实物观察在工程地质学上仍是非常重要的教学环节。因此，采取较为折中的办法，即开展野外地质认识实录教学，也就是教师前往相关地质特征明显的野外，通过视频、照片的方式，记录野外岩石等地质情况，结合讲解，向学生展示，间接达到实地考察与实物观察的效果。形式上可以采用学生较为乐于接受的网络直播、视频会议、课堂互动等手段。学习手段较为新颖，能更好的激发学生野外地质线上学习的兴趣。

例如学校临近的方山，作为南京地区著名的死火山之一，拥有丰富的岩浆岩样本供观摩学习，例如气孔状玄武岩。可以通过教师单人前往拍摄讲解，通过网络直播等多种形式为同学们开展在线野外地质实习。经过实践，该教学方法激发了同学的学习兴趣，网络直播参与度较高、学习效果良好。

2.2 实验教学动手实操环节探索

设计有趣的实验动手实操环节，可以激发学生的动手兴趣，通过实际操作，更为全面、扎实的掌握矿物及岩石的相关特征知识。

2.2.1 常见矿物及岩石鉴别比赛

设计常见的10 种矿物及10 种岩石的鉴别比赛，将参加实验的学生分为2组，分别领取常见的5 种矿物及5 种岩石。

每组限时20 min 进行矿物及岩石鉴别，20 min 结束后，两组交换样品继续鉴定；40min 结束后，对两组矿物及岩石鉴定结果进行评比，鉴定准确数多的一组获胜；随后对10 种矿物及10 种岩石进行详细讲解，结合其鉴别特征，加深相关理论学习，掌握常见矿物岩石的鉴别方法。

2.2.2 不常见矿物及岩石观察与描述

分两组观察和描述不常见矿物及岩石，各选取5 种矿物及5 种岩石，告知矿物及岩石名称，观察其特征并记录在实验表格中。

每组限时20 min 进行矿物及岩石观察和描述，20 min 结束后，两组交换样品继续观察；最后对所有矿物和岩石进行讲解。

2.3 实验教学课程思政环节探索

工程地质研究的内容与人类居住的地球息息相关。作为教师，在教授相关地学知识的同时，还要发挥其他育人的作用，将课程思政引入实验教学中，培养学生热爱专业、民族自豪、报效祖国的信念，增强学生的文化自信和价值认同，展现我国作为一个建筑大国的雄厚实力，激发同学们的学习热情和专业自豪感。

2.3.1 爱国情怀，文化融入

我国地大物博，锦绣河山。工程地质学的特点决定了该课程与祖国大自然密切相关。我国典型的地质与地貌现象分布广泛，利用岩石风化特性的石窟雕像也比比皆是，将考察收集到的素材通过小视频和课件运用于课堂教学中，效果非常直观、有效，可以激发学生的爱国情怀以及对中华民族文化的认同感。例如嵩山书册崖是石英岩地貌的标志性景观之一，十八亿年前，嵩山发生了一次强烈的造山运动——中岳运动，石英砂岩经变质作用成为石英岩，原本近水平状的岩层经褶皱在此处变为直立状，貌似一本即将打开的地质史书，故取名书册崖。又或是洛阳龙门石窟，其雕塑形状各异、栩栩如生，其石质为玄武系石灰岩和白云岩，石料非常细腻，特别适宜雕刻精细的花纹，且不易风化。

2.3.2 名人事迹

在授课中，还可通过名人的故事（如地理学家徐霞客的有关事迹），让同学们在学习徐霞客精神的同时获取知识，印象深刻。

徐霞客是世界上考察喀斯特地貌的杰出先驱，比从事同类科考研究的欧洲地理学家还要早。徐霞客曾多次考察距西湖不远处飞来峰“石芽”的生长状况，他准确地描述了石灰岩溶洞发育及其形态特征，以及岩石的风化状况。徐霞客这种实事求是、不畏艰险、科学探索、一丝不苟的精神，给后人留下了宝贵的精神财富和科学考察的第一手资料。

3 结语

土木工程专业地质类课程较少，开展实验教学有助于巩固工程地质学的理论知识，促进学生更深入更直观了解和认识矿物及岩石的特征。本文就疫情背景下，土木工程专业工程地质学实验教学的现状进行了分析和思考，综合考虑疫情期间不便开展野外实践教学的现状，针对传统实验教学存在的问题，以激发学生学习兴趣为目的，从教学模式的探索、教学环节的设计、课程思政等方面提出了一些改进方法和手段。在不增加大量教学资金的前提下，保证教学质量、提高教学水平，以期给相近专业开设工程地质学实验课提供新的思路，为社会培养全面发展的高素质人才。