張帆宇

蘭州大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000

一、引言

隨著我國(guó)“一帶一路”倡議的實(shí)施，西部地區(qū)的政治經(jīng)濟(jì)地位日益突出。同時(shí)，“雙一流”建設(shè)成為提升我國(guó)高等教育綜合實(shí)力與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)家重大戰(zhàn)略決策。高素質(zhì)人才培養(yǎng)不但是服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是國(guó)家重大戰(zhàn)略決策長(zhǎng)期有效實(shí)施的重要保障。因此，教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)革新也就成為西部各大高校再次關(guān)注的焦點(diǎn)。西部地區(qū)高等教育院校密集度明顯低于東部和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，加之受西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后的影響，教育資源和教學(xué)條件也相對(duì)較差。特別是部分高校的工科專業(yè)，教學(xué)實(shí)踐配套資源相對(duì)匱乏。很多西部高校都缺少工科專業(yè)配套的實(shí)踐課程體系中所需的教學(xué)設(shè)施和教學(xué)基地，且工科專業(yè)有關(guān)實(shí)踐課的理論研究也處于教育學(xué)研究的薄弱環(huán)節(jié)。另外，教育部發(fā)布了開展新工科研究和實(shí)踐的通知，這對(duì)西部高校的有關(guān)工科專業(yè)教學(xué)實(shí)踐提出了新要求，也推動(dòng)了各高校對(duì)工科教育進(jìn)行改革創(chuàng)新的嘗試和努力[1]。

國(guó)內(nèi)地質(zhì)類專業(yè)的教學(xué)實(shí)習(xí)主要以高校自行建設(shè)的教學(xué)基地為依托，利用野外實(shí)習(xí)基地中存在的地層巖性、構(gòu)造結(jié)構(gòu)、地貌特征等在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。比如中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）的周口店野外教學(xué)實(shí)習(xí)基地和秭歸產(chǎn)學(xué)研基地[2-3]。這類實(shí)習(xí)方式需要專門的實(shí)習(xí)基地建設(shè)，且需要特定實(shí)習(xí)時(shí)間完成設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。然而，受西部教育資源的限制，當(dāng)前很多高校地質(zhì)類高校都缺少具有地域特色的實(shí)習(xí)基地。另一方面，西部特殊的地質(zhì)環(huán)境和地貌特征，黃土滑坡地質(zhì)災(zāi)害已給西部地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施、城鎮(zhèn)化和人民生命財(cái)產(chǎn)造成了大量危害[4-5]，也在一定程度上影響了國(guó)家重大戰(zhàn)略決策的實(shí)施。此外，地質(zhì)災(zāi)害研究是一個(gè)涉及地質(zhì)、工程、力學(xué)、技術(shù)和通信等多個(gè)領(lǐng)域的交叉學(xué)科。因此，在新工科研究與實(shí)踐大背景下，加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域新工科教學(xué)革新模式探索，對(duì)提升相關(guān)學(xué)科本科生的科研素質(zhì)和工程解決能力，促進(jìn)學(xué)生后期具備與其他相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行交叉融合的基礎(chǔ)，具有重要的實(shí)際意義。

本文以蘭州大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)的工學(xué)本科生為教學(xué)對(duì)象，榆中校區(qū)內(nèi)黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)研究站為教學(xué)基地，結(jié)合該專業(yè)諸如地質(zhì)學(xué)、災(zāi)害地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)勘探等相關(guān)課程中涉及黃土相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行課堂教學(xué)革新模式的探索，從理論和實(shí)踐方面對(duì)地質(zhì)工程專業(yè)現(xiàn)場(chǎng)課堂教學(xué)的適應(yīng)性和有效性進(jìn)行驗(yàn)證，為提升本科生教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)改革提供經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)。

二、科學(xué)觀測(cè)研究站選址對(duì)課堂教學(xué)實(shí)踐的重要性

黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)研究站位于蘭州大學(xué)榆中校區(qū)內(nèi)，黃土厚度150～200 m，含有典型的溝、梁、峁黃土地貌，還有大量的落水洞和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，且還廣泛分布表面結(jié)皮、坡面侵蝕和溝道侵蝕等地表演化過程。該研究站建立的目的是在進(jìn)行黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)的基礎(chǔ)上，利用區(qū)內(nèi)豐富的地質(zhì)地貌元素進(jìn)行本科生課堂教學(xué)的實(shí)踐活動(dòng)，并服務(wù)于社會(huì)科普宣傳功能，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研目標(biāo)。

要實(shí)現(xiàn)本科生教學(xué)活動(dòng)中的課堂教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，選址上就要有特殊的標(biāo)準(zhǔn)和要求，含課堂教學(xué)功能的位置會(huì)比專門用于野外實(shí)習(xí)的基地在便捷性和時(shí)效性上要求更高。蘭州大學(xué)黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)研究站具有課堂教學(xué)實(shí)踐的地理優(yōu)勢(shì)，在地質(zhì)工程專業(yè)課堂教學(xué)模式探索過程中，目的是讓學(xué)生和教師在正常教學(xué)授課期間，能在科學(xué)觀測(cè)研究站及其周邊區(qū)域內(nèi)進(jìn)行與地質(zhì)相關(guān)課程內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生結(jié)合室內(nèi)的課程內(nèi)容，直觀地去感受教材中有關(guān)黃土的地貌特征、災(zāi)害類型和地質(zhì)現(xiàn)象，然后回到教材內(nèi)容進(jìn)行再認(rèn)識(shí)，對(duì)模糊的地方可重新再回到現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)類專業(yè)學(xué)習(xí)過程中理論與現(xiàn)場(chǎng)有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)。

蘭州大學(xué)黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)研究站具有教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)可實(shí)現(xiàn)性的優(yōu)越地理位置，還有廣泛的地質(zhì)、地貌和地形實(shí)踐要素。這就為地質(zhì)工程專業(yè)中涉及黃土沉積、黃土地貌和黃土地質(zhì)災(zāi)害等相關(guān)專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行課堂教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)奠定了重要基礎(chǔ)，為提升學(xué)生對(duì)專業(yè)的興趣和喜愛提供了條件。

野外課堂教學(xué)是群體性事件，教學(xué)活動(dòng)期間師生的安全性也是必須關(guān)注的[4]。黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)研究站具有道路交通和網(wǎng)信通訊等完善的基礎(chǔ)設(shè)施，且具有充足的野外活動(dòng)空間。這不但提供了室外課堂教學(xué)活動(dòng)所需的便捷性和時(shí)效性，還很大程度上滿足活動(dòng)開展的安全性。因此，野外觀測(cè)研究站的選址是課堂教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)功能多樣化和有效實(shí)施的重要前提。

三、基于黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)研究站的課堂教學(xué)模式

地質(zhì)工程專業(yè)諸多地質(zhì)地貌相關(guān)的課程教學(xué)，書本講授、多媒體展示和板書圖解等方式仍都屬于平面方式，且在課堂中缺少自由互動(dòng)交流的空間，學(xué)生在教室中獲得的信息仍是被動(dòng)靜態(tài)的。盡管多媒體教學(xué)環(huán)節(jié)也可增加一些精彩視頻和三維動(dòng)畫的信息[5]，仍屬于碎片化的獲取方式。這些不利于學(xué)生對(duì)各類地質(zhì)、地貌和地形及其演化過程系統(tǒng)化地學(xué)習(xí)和理解。當(dāng)前的本科生課堂教學(xué)缺少自由互動(dòng)交流的空間[6]。因此，當(dāng)前諸如地質(zhì)類專業(yè)這些平面教學(xué)方式仍不能完全滿足學(xué)生在視、聽、說的感官精神要求。教育學(xué)領(lǐng)域的研究也證實(shí)，真實(shí)直觀且具互動(dòng)交流對(duì)象的課堂教學(xué)是當(dāng)代大學(xué)生所亟須的[7-8]。

鑒于以上實(shí)際情況，蘭州大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)依托校區(qū)內(nèi)的黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)研究站，針對(duì)課程內(nèi)容中有關(guān)黃土沉積、地質(zhì)災(zāi)害和地形地貌及其過程的現(xiàn)象、知識(shí)和問題，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)課堂教學(xué)模式探索。當(dāng)前主要進(jìn)行了三類模式探索：(1)“ 三基四到”理論與實(shí)踐的結(jié)合模式；(2) 技術(shù)方法、儀器培訓(xùn)和實(shí)踐操作一體化的模式；(3) 科學(xué)研究、新技術(shù)和教學(xué)實(shí)踐的互動(dòng)模式。

對(duì)于“三基四到”的課堂理論和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的結(jié)合模式，主要是為了克服地質(zhì)工程專業(yè)中地質(zhì)類課程中的大量?jī)?nèi)容主觀性、宏觀性和經(jīng)驗(yàn)性的特點(diǎn)，同時(shí)提升本科生對(duì)地質(zhì)工程專業(yè)的興趣。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在普通地質(zhì)學(xué)、遙感地質(zhì)學(xué)、災(zāi)害地質(zhì)學(xué)及第四紀(jì)地質(zhì)和地貌學(xué)四門課程中涉及黃土相關(guān)的內(nèi)容時(shí)，首先通過在課堂上對(duì)基本概念詳細(xì)的講解、基本知識(shí)深入的分析、基本問題概括的闡述（三基），然后充分利用黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)研究站及其周邊典型的黃土沉積、黃土地貌、黃土災(zāi)害及有關(guān)黃土地質(zhì)地貌演化過程，讓學(xué)生沿途現(xiàn)場(chǎng)觀察各類地貌地質(zhì)現(xiàn)象，配合羅盤、地質(zhì)錘和顯微鏡地質(zhì)三大件進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)，然后結(jié)合課堂授課內(nèi)容師生間對(duì)問題進(jìn)行互動(dòng)交流探討，從而實(shí)現(xiàn)野外實(shí)踐中“走到、看到、摸到和問到”的“四到”環(huán)節(jié)。同時(shí)，還通過高低年級(jí)聯(lián)合實(shí)踐，這不但促進(jìn)各年級(jí)學(xué)生提高對(duì)專業(yè)內(nèi)容的認(rèn)知程度，還有利于低年級(jí)學(xué)生向高年級(jí)學(xué)生了解認(rèn)識(shí)專業(yè)。此外，觀測(cè)研究站便捷的地理位置，也為問題執(zhí)著型的學(xué)生將書本理論和現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)象不斷互相印證提供了便利條件。通過三年的實(shí)踐證明，這非常有利于學(xué)生對(duì)課堂授課環(huán)節(jié)中學(xué)到的“基本概念、基本知識(shí)、基本問題”的認(rèn)識(shí)和了解。

對(duì)于技術(shù)方法、儀器培訓(xùn)和實(shí)踐操作一體化的模式，主要是為了提升本科生已學(xué)到的專業(yè)技術(shù)方法在實(shí)際工程和科學(xué)研究中有效合理的應(yīng)用能力，克服理論技術(shù)方法與實(shí)踐動(dòng)手能力脫節(jié)的問題。在該模式中，基于黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)研究站及其周邊區(qū)域典型的溝、梁和峁黃土地貌和崩、滑、流、落水洞等黃土災(zāi)害類型，結(jié)合學(xué)生在工程地質(zhì)勘探中學(xué)到的技術(shù)方法，親自利用地震波儀和高密度電法儀探測(cè)不同地貌和災(zāi)害類型中的坡體結(jié)構(gòu)特征，再回到室內(nèi)利用專業(yè)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后通過獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果再去認(rèn)識(shí)勘探的黃土地貌和黃土災(zāi)害對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)定性和定量的結(jié)合。這種教學(xué)模式是活動(dòng)的，使學(xué)生對(duì)專業(yè)技術(shù)方法的掌握更具有效性，且具有明確的任務(wù)取向和目標(biāo)導(dǎo)向，然而這種模式會(huì)受到不同高校教學(xué)硬件平臺(tái)的限制。

對(duì)于科學(xué)研究、新技術(shù)和教學(xué)實(shí)踐的互動(dòng)模式，主要是為了培養(yǎng)本科生對(duì)科學(xué)研究、新技術(shù)和新方法的了解和興趣，推動(dòng)教師在教學(xué)中尋求科研的平衡，并一定程度上克服西部高校研究生優(yōu)勢(shì)生源的流失和不足的問題。在該模式中，通過黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)研究站布置的科學(xué)儀器和開展的研究?jī)?nèi)容，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)學(xué)生講解現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的主要功能外，還讓學(xué)生了解研究的方法、目的和意義。此外，讓學(xué)生參與諸如機(jī)載Lidar等新技術(shù)方法在現(xiàn)場(chǎng)的研究活動(dòng)。這種模式依托觀測(cè)研究站成為一個(gè)看得到、摸得著、系統(tǒng)成像的科研展示平臺(tái)，還能幫助一些學(xué)生了解黃土地質(zhì)地貌過程中的關(guān)鍵科學(xué)問題。通過幾次活動(dòng)的實(shí)踐顯示，這能使一部分意愿在專業(yè)方向上走得更遠(yuǎn)的學(xué)生有了學(xué)習(xí)的落腳點(diǎn)，還使教師在教學(xué)中有了科研的著力點(diǎn)。

四、總結(jié)

通過本科生課堂教學(xué)革新模式的實(shí)踐表明，基于蘭州大學(xué)校區(qū)內(nèi)的黃土滑坡科學(xué)觀測(cè)研究站，有效地提升了地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生對(duì)有關(guān)黃土方面專業(yè)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，推動(dòng)了科學(xué)研究與本科生教學(xué)的融合。通過三種教學(xué)革新模式的探索，有利于學(xué)生將書本理論和現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)象結(jié)合起來，并在一定程度上對(duì)專業(yè)現(xiàn)象和問題實(shí)現(xiàn)定性和定量的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)專業(yè)研究的興趣。此外，通過實(shí)踐還發(fā)現(xiàn)，充分發(fā)揮大學(xué)校區(qū)或鄰近區(qū)域的野外觀測(cè)試驗(yàn)研究平臺(tái)教學(xué)資源化，不但為本科生課堂教學(xué)提供了新的模式和途徑，還一定程度上緩解了教學(xué)資源的不足。因此，野外觀測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)與課堂教學(xué)相結(jié)合的模式，為具備類似條件的院校專業(yè)教學(xué)提供參考。