彭俊　榮冠

【摘要】工程地質(zhì)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，而野外地質(zhì)實(shí)習(xí)是工程地質(zhì)教學(xué)過(guò)程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，如何在較短的時(shí)間內(nèi)提高野外地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量，是一項(xiàng)亟待深入研究的教學(xué)課題。通過(guò)將地理信息系統(tǒng)引入到野外地質(zhì)實(shí)習(xí)中，可以精確地反映當(dāng)前的地形地貌特征，也方便學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中及時(shí)定位查找路線，辨別當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情形；另一方面，采用地理信息軟件能夠高效完成路線剖面圖的繪制，還能夠讓學(xué)生熟悉地質(zhì)調(diào)查的電子化辦公過(guò)程，培養(yǎng)和提升學(xué)生地質(zhì)調(diào)查整理、分析、繪圖的能力，為以后從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】工程地質(zhì) ； 野外地質(zhì)實(shí)習(xí) ； 地理信息系統(tǒng) ； 教學(xué)改革

【Abstract】Engineering geology is a professional basic course which emphasizes practice. Practice teaching is an indispensable part in the teaching of engineering geology. How to improve the efficiency of practice teaching in a short time is a topic which needs in-depth study. By introducing the geographic information system into practice teaching of engineering geology， the current geomorphic characteristics can be accurately reflected. It also helps students to find the location and the path during the practice teaching. On the other hand， the profile map of the routine can be effectively drawn using the geographic information system based software. The ability of geological surveying， analysing， and drawing of the students can be greatly improved in the process.

【Key words】Engineering geology； Practice teaching； Geographic information system； Teaching reform

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）08-0136-02

1.引言

工程地質(zhì)是工程科學(xué)與地質(zhì)科學(xué)相互滲透、交叉而形成的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，是研究工程建設(shè)活動(dòng)與自然地質(zhì)環(huán)境相互作用和相互影響的一門(mén)學(xué)科，它以地質(zhì)學(xué)科的理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)學(xué)與力學(xué)理論和工程技術(shù)及方法來(lái)解決與工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)有關(guān)的地質(zhì)問(wèn)題[1]。與傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)、力學(xué)學(xué)科不同，工程地質(zhì)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，著重解決與工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行有關(guān)的工程安全評(píng)價(jià)涉及的地質(zhì)問(wèn)題。因此，工程地質(zhì)課程被多所工程類院校設(shè)置為本科專業(yè)的一門(mén)重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。

工程地質(zhì)課程的教學(xué)主要分為課內(nèi)基礎(chǔ)理論教學(xué)和野外地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)兩部分[2]。課堂教學(xué)主要基于已有的教材，講解關(guān)于巖石礦物、巖石、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)作用、地下水、巖體工程特性、大壩、隧洞、邊坡等知識(shí)；而野外地質(zhì)實(shí)習(xí)主要進(jìn)行巖石、地質(zhì)構(gòu)造的辨識(shí)，了解、掌握不同的地質(zhì)作用、地下水作用對(duì)工程巖體結(jié)構(gòu)的影響，并初步建立工程地質(zhì)條件的分析與評(píng)價(jià)能力等。

野外地質(zhì)實(shí)習(xí)是工程地質(zhì)教學(xué)過(guò)程中的重要組成部分，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，如何提高目前我國(guó)野外地質(zhì)實(shí)習(xí)的質(zhì)量，使學(xué)生通過(guò)野外地質(zhì)實(shí)習(xí)扎實(shí)掌握工程地質(zhì)相關(guān)概念及基本原理，并使學(xué)生初步具備分析工程地質(zhì)條件及解決工程地質(zhì)問(wèn)題的能力，是一個(gè)很值得探討的問(wèn)題。本文結(jié)合筆者近年來(lái)的野外地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)經(jīng)歷，對(duì)工程地質(zhì)野外實(shí)習(xí)教學(xué)改革進(jìn)行一些探索，主要探討將地理信息系統(tǒng)引入到野外地質(zhì)實(shí)習(xí)中的可行性，這種引入不僅能夠提高野外工作效率，還可以對(duì)基本地質(zhì)概念和水利水電工程相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)等方面有更深入的了解。

2.野外實(shí)習(xí)在工程地質(zhì)課程中的重要性

2.1野外地質(zhì)實(shí)習(xí)的重要性

工程地質(zhì)教學(xué)具有實(shí)踐性很強(qiáng)的特點(diǎn)，這就決定了工程地質(zhì)野外實(shí)習(xí)教學(xué)是工程地質(zhì)教學(xué)過(guò)程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生在書(shū)本中與課堂上所學(xué)的地質(zhì)專業(yè)知識(shí)大多是抽象的，對(duì)于各種工程地質(zhì)現(xiàn)象，學(xué)生如果只通過(guò)書(shū)本上的描述去想象，得到的理解往往是片面的、機(jī)械的，甚至有可能是錯(cuò)誤的。因此，在工程地質(zhì)課程的學(xué)習(xí)中，必須到野外親自考察，找到地質(zhì)概念的原型，才能加深對(duì)地質(zhì)概念和地質(zhì)作用的理解，使抽象的地質(zhì)理論更加具體化、形象化。如斷層是工程地質(zhì)學(xué)中的基本概念，但學(xué)生要理解斷層的規(guī)模與工程特性、現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法及其對(duì)工程的影響是較困難的。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)露頭可以較直觀地了解斷層的三種形態(tài)類型及其基本特征，對(duì)于較大規(guī)模的斷層可引導(dǎo)學(xué)生從地形地貌不協(xié)調(diào)、地層的重復(fù)或缺失、伴生構(gòu)造及構(gòu)造巖及地表地下水的異常分布等方面來(lái)認(rèn)識(shí)斷層。在此基礎(chǔ)上再分析斷層的級(jí)別、特征及其對(duì)工程的影響學(xué)生就容易理解和熟悉。

野外工程地質(zhì)實(shí)習(xí)是鞏固和加深地質(zhì)課堂基礎(chǔ)知識(shí)的有效途徑，是理論聯(lián)系實(shí)際培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和獨(dú)立能力的重要渠道。野外地質(zhì)實(shí)習(xí)的主要任務(wù)是讓學(xué)生親自接觸各種真實(shí)的地質(zhì)現(xiàn)象及工程問(wèn)題，讓學(xué)生用已學(xué)到的理論知識(shí)來(lái)觀察現(xiàn)象、分析條件、提出解決問(wèn)題方法與措施的教學(xué)手段[3]。野外地質(zhì)實(shí)習(xí)的教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系著學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的有效性，也是保證和檢驗(yàn)工程地質(zhì)課程教學(xué)效果和質(zhì)量的關(guān)鍵，因此，提高野外地質(zhì)實(shí)習(xí)的教學(xué)效果，對(duì)于培養(yǎng)高水平的大學(xué)生具有重要意義。

2.2工程地質(zhì)實(shí)習(xí)的現(xiàn)狀及問(wèn)題

目前工程地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)主要在野外進(jìn)行，基于相關(guān)的工程背景或者尋找地質(zhì)特征明顯的區(qū)域展開(kāi)，根據(jù)不同院校的課程設(shè)置，一般安排1至2周的野外地質(zhì)實(shí)習(xí)。通過(guò)老師給學(xué)生講解，幫助學(xué)生使用學(xué)會(huì)野外定位和高程標(biāo)定方法，在地形圖上找到觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置；幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)不同觀測(cè)點(diǎn)的地質(zhì)年代、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等信息；通過(guò)室內(nèi)作業(yè)幫助學(xué)生掌握資料整理、分析、匯編的方法、根據(jù)不同測(cè)點(diǎn)繪制觀測(cè)路線剖面圖的方法等。其目的是培養(yǎng)學(xué)生野外典型地質(zhì)現(xiàn)象的觀察能力、深化對(duì)工程地質(zhì)課程理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)專業(yè)思維能力；培養(yǎng)學(xué)生地質(zhì)報(bào)告的撰寫(xiě)能力，為今后閱讀工程地質(zhì)、水文地質(zhì)的文獻(xiàn)奠定基礎(chǔ)；培養(yǎng)學(xué)生艱苦奮斗、實(shí)事求是、團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。

根據(jù)筆者近年來(lái)的野外地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)經(jīng)歷和調(diào)研資料，目前我國(guó)野外地質(zhì)實(shí)習(xí)還存在較多不足之處，較大程度地影響了野外地質(zhì)實(shí)習(xí)的質(zhì)量。比如學(xué)生在野外實(shí)習(xí)過(guò)程中需要攜帶圖紙版的地形圖，在實(shí)習(xí)時(shí)需要在地形圖上定點(diǎn)觀測(cè)位置以及該點(diǎn)的基本地質(zhì)特征，同時(shí)還要攜帶各種設(shè)備，包括錘子、地質(zhì)羅盤(pán)儀和GPS定位系統(tǒng)等，攜帶較為不便；實(shí)習(xí)區(qū)域的地形圖較為陳舊、分辨率低且模糊不清，長(zhǎng)期沒(méi)有得到更新，無(wú)法準(zhǔn)確地反應(yīng)地形地貌，加之近年該區(qū)域工程建設(shè)頻繁，因此容易產(chǎn)生識(shí)別誤差；另外學(xué)生的室內(nèi)作業(yè)基本上還依賴于手工繪制，在手繪過(guò)程中，剖面圖的修改非常不便，而且手繪的圖例也參差不齊，這樣不僅效率低下，而且無(wú)法跟上目前自動(dòng)化、信息化作業(yè)的步伐。

因此，對(duì)工程地質(zhì)野外實(shí)習(xí)教學(xué)的教學(xué)理念與教學(xué)方法進(jìn)行探索和改革是一項(xiàng)非常緊迫的任務(wù)[4-5]?；诋?dāng)今時(shí)代的需求，結(jié)合目前地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)的方針和以人為本的指導(dǎo)思想，探索合適的工程地質(zhì)野外實(shí)習(xí)教學(xué)方法，提出科學(xué)可行的工程地質(zhì)野外實(shí)習(xí)的教學(xué)理念，對(duì)于提高野外地質(zhì)實(shí)習(xí)的效率、培養(yǎng)實(shí)踐和動(dòng)手能力強(qiáng)的高水平大學(xué)生具有重要意義。

3.基于地理信息系統(tǒng)的地質(zhì)實(shí)習(xí)改革探索

3.1地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)實(shí)習(xí)中的使用

地理信息系統(tǒng)指的是由電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所支撐的，對(duì)地理環(huán)境信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、檢索、分析和顯示的綜合性技術(shù)系統(tǒng)。將地理信息系統(tǒng)引入到地質(zhì)實(shí)習(xí)中主要是借助相關(guān)專業(yè)地理信息處理軟件，完成實(shí)習(xí)路線不同觀測(cè)點(diǎn)的野外數(shù)據(jù)采集、野外數(shù)據(jù)導(dǎo)入和地質(zhì)剖面圖的繪制等內(nèi)容。

野外數(shù)據(jù)采集是實(shí)現(xiàn)數(shù)值化地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)，主要需要收集不同觀測(cè)點(diǎn)的地質(zhì)年代、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等一系列數(shù)據(jù)。通過(guò)收集的野外數(shù)據(jù)掌握不同區(qū)域的地形地貌特征并分析其地質(zhì)成因；獲取基本的地層巖性特征，包括巖石類型、顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、風(fēng)化情況等、地層分布以及地層的基本要素和接觸關(guān)系等；識(shí)別基本的地質(zhì)構(gòu)造，包括斷層、節(jié)理、褶皺等，通過(guò)野外識(shí)別方法判斷地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)生，查找相關(guān)依據(jù)判斷地質(zhì)構(gòu)造的類別，描述其位置、大小、規(guī)模、產(chǎn)狀要素；收集不同區(qū)域的水文地質(zhì)條件，分析地下水的分布、井和泉的出露形式等；判斷基本的物理地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡、巖溶、沖溝等的分布范圍、高程、組成物質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造及地下水等。電子資料的豐富及詳實(shí)與否，直接決定了地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的效果。

野外數(shù)據(jù)導(dǎo)入主要借助專業(yè)數(shù)字填圖裝置，它是一種用于數(shù)字填圖的現(xiàn)代化野外設(shè)備，主要包含五個(gè)基本裝置：野外數(shù)據(jù)采集的掌上計(jì)算機(jī)；GPS；便攜式計(jì)算機(jī)；數(shù)碼照相機(jī)和數(shù)碼攝相機(jī)；數(shù)字語(yǔ)音錄入筆?；谝巴馐占牡刭|(zhì)數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)地借助數(shù)字填圖技術(shù)將基本的地質(zhì)信息導(dǎo)入到相關(guān)的繪圖軟件中，對(duì)形成的點(diǎn)、線、面等數(shù)據(jù)按照一定的要求進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換后的信息就可以直接借助繪圖軟件繪制觀測(cè)路線的平面圖以及剖面圖。

3.2實(shí)例分析

以三峽秭歸泗溪實(shí)習(xí)路線為例，首先在實(shí)習(xí)路線不同觀測(cè)點(diǎn)記錄該處的坐標(biāo)、高程，在地理信息軟件中標(biāo)出該點(diǎn)的信息，同時(shí)將記錄的地質(zhì)年代、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等地質(zhì)信息錄入到地理信息系統(tǒng)軟件中，通過(guò)實(shí)習(xí)路線上不同測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)整理，可以在地理信息系統(tǒng)軟件中確定該實(shí)習(xí)路線的位置，學(xué)生回到室內(nèi)可以直接根據(jù)錄入的地質(zhì)信息在繪圖軟件中直接繪制實(shí)習(xí)路線的剖面圖，圖1為繪制的三峽泗溪實(shí)習(xí)路線地質(zhì)剖面圖。通過(guò)將地理信息系統(tǒng)應(yīng)用到地質(zhì)剖面圖的繪制過(guò)程中，可以大大提高地質(zhì)實(shí)習(xí)內(nèi)業(yè)整理效率，節(jié)省實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)經(jīng)費(fèi)開(kāi)支。

將地理信息系統(tǒng)引入到野外水利工程地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)中，不僅能夠高效地完成實(shí)習(xí)路線剖面圖的繪制，還能夠讓學(xué)生熟悉地質(zhì)調(diào)查的電子化辦公過(guò)程，培養(yǎng)和提升學(xué)生地質(zhì)調(diào)查整理、分析、繪圖的能力，為以后從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

4.結(jié)語(yǔ)

野外地質(zhì)實(shí)習(xí)是工程地質(zhì)教學(xué)過(guò)程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，目前我國(guó)野外地質(zhì)實(shí)習(xí)還存在較多不足之處，較大程度地影響了野外地質(zhì)實(shí)習(xí)的質(zhì)量。通過(guò)將地理信息系統(tǒng)引入到野外地質(zhì)實(shí)習(xí)中，可以精確地反映當(dāng)前的地形地貌特征，也方便學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中及時(shí)定位查找路線，辨別地質(zhì)情形；另外，這一改革能夠高效完成路線剖面圖的繪制，還能夠讓學(xué)生熟悉地質(zhì)調(diào)查的電子化辦公過(guò)程，培養(yǎng)和提升學(xué)生地質(zhì)調(diào)查整理、分析、繪圖的能力，為以后從事相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：彭?。?986-），男，講師，博士，主要從事巖石力學(xué)特性及數(shù)值模擬評(píng)價(jià)等方面的研究。