陳盟 閆志為 陳余道 程亞平 李亮

摘 要 工程素養(yǎng)和綜合分析、解決工程問(wèn)題的能力培養(yǎng)是現(xiàn)代工程教育本質(zhì)及特征的體現(xiàn)。培養(yǎng)工程技術(shù)應(yīng)用型人才和服務(wù)于地方是“新工科”建設(shè)背景下地方高校扮演的主要角色，而本科教學(xué)改革強(qiáng)化工程素養(yǎng)培養(yǎng)是地方高?；貞?yīng)社會(huì)工程人才需求的有效措施。本文結(jié)合地下水科學(xué)與工程專業(yè)的《水工環(huán)工程實(shí)例》課程教學(xué)，從課程特點(diǎn)和課程體系建設(shè)探討了工程實(shí)例案例教學(xué)在工程教育的應(yīng)用，分析了課程教學(xué)在工程素養(yǎng)培養(yǎng)中的作用，論述了工程案例教學(xué)的實(shí)例選擇、案例教學(xué)實(shí)施過(guò)程等，歸納了案例教學(xué)過(guò)程的主要問(wèn)題和保障措施。

關(guān)鍵詞 案例教學(xué) 工程素養(yǎng) 水工環(huán)工程實(shí)例 地下水科學(xué)與工程 新工科

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

桂林理工大學(xué)地下水科學(xué)與工程專業(yè)前身是1981年開(kāi)始面向全國(guó)招生的水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)，在1998年教育部取消水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)之后曾作為勘查技術(shù)與工程專業(yè)、環(huán)境工程專業(yè)和水文與水資源工程專業(yè)的一個(gè)方向招生。2013年，我校在《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄（2012年）》引導(dǎo)下設(shè)立了地下水科學(xué)與工程專業(yè)，2014年開(kāi)始面向全國(guó)招生。2015年，與水文與水資源工程專業(yè)（1999年設(shè)立）一起按水利工程大類招生，第二學(xué)年結(jié)束時(shí)學(xué)生進(jìn)行專業(yè)選擇。我校地下水科學(xué)與工程專業(yè)雖幾易其名，但一直保持了水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)的辦學(xué)模式，秉承水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)“不分家”的辦學(xué)特色，著力培養(yǎng)能夠在全國(guó)范圍內(nèi)尤其在南方巖溶區(qū)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)領(lǐng)域（通稱“水工環(huán)”）的應(yīng)用型工程技術(shù)本科人才，專業(yè)定位堅(jiān)持以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要為導(dǎo)向，緊緊圍繞西部大開(kāi)發(fā)、北部灣開(kāi)放開(kāi)發(fā)以及桂林國(guó)際旅游勝地建設(shè)的國(guó)家戰(zhàn)略，特別是廣西“14+10”千億元產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展目標(biāo)以及工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展需求。此外，我們還結(jié)合廣西乃至西南地區(qū)巖溶區(qū)分布廣泛的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)巖溶學(xué)理論和應(yīng)用的教學(xué)。2017年2月18日，教育部在復(fù)旦大學(xué)召開(kāi)了“高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)”上達(dá)成共識(shí)也指出“地方高校要對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)揮支撐作用”和“新工科建設(shè)需要加強(qiáng)研究和實(shí)踐”。因此，我校地下水科學(xué)與工程專業(yè)是適應(yīng)和服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展的迫切需求而設(shè)立的，為廣西經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供穩(wěn)定而優(yōu)秀的“水工環(huán)”應(yīng)用型高級(jí)專門(mén)人才隊(duì)伍。

地下水科學(xué)與工程專業(yè)屬地質(zhì)學(xué)下特設(shè)專業(yè)，與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系緊密，學(xué)生的培養(yǎng)既需要其掌握扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)，又要具備較強(qiáng)的解決實(shí)際工程問(wèn)題的工作能力。但就目前教學(xué)環(huán)境和培養(yǎng)條件下，教學(xué)過(guò)程及學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中學(xué)生的參與面有一定的局限，在培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)、專業(yè)素養(yǎng)及綜合分析的能力方面總體欠缺，造成解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力不足。因此，針對(duì)“新工科”和廣西區(qū)的發(fā)展需求，對(duì)地下水科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)方案進(jìn)行了新一輪的修訂，新開(kāi)設(shè)了一門(mén)《水工環(huán)工程實(shí)例》的課程，旨在結(jié)合水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)的工程典型案例培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行分析、討論，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，理解、分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。工程實(shí)例課程既區(qū)別于理論教學(xué)，又區(qū)別于實(shí)踐教學(xué)，過(guò)于偏重理論教學(xué)時(shí)，則可能陷于枯燥的灌輸式教學(xué)，而過(guò)于偏重實(shí)踐教學(xué)時(shí)，則可能導(dǎo)致學(xué)生云里霧里，對(duì)本專業(yè)工程實(shí)踐問(wèn)題的解決、工作內(nèi)容、方法和過(guò)程等缺乏經(jīng)驗(yàn)甚至工程開(kāi)展步驟不甚明了，陷于思維混亂。因此，工程實(shí)例課程的教學(xué)方法和教學(xué)過(guò)程應(yīng)為兩種教學(xué)方式的有機(jī)結(jié)合。

1工程案例課程教學(xué)體系構(gòu)建

1.1工程案例選擇

工程案例的選擇與編寫(xiě)需符合課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用能力。在案例選擇和編寫(xiě)過(guò)程中，要有代表性，充分代表核心知識(shí)點(diǎn)，且能體現(xiàn)專業(yè)方向特色，以水文地質(zhì)調(diào)查為例，根據(jù)不同的服務(wù)對(duì)象，如水文地質(zhì)區(qū)域調(diào)查、地下水資源調(diào)查與評(píng)價(jià)、地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)等，結(jié)合行業(yè)調(diào)查規(guī)范，圍繞不同的關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)對(duì)案例的介紹、分析和討論;地質(zhì)問(wèn)題是復(fù)雜多變的，造成其問(wèn)題出現(xiàn)的原因也非單一和一成不變的，因此在授課內(nèi)容具體化的同時(shí)，需要強(qiáng)調(diào)思考問(wèn)題的思維啟發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，在分析和討論過(guò)程中，需打破學(xué)生對(duì)地質(zhì)問(wèn)題的唯一標(biāo)準(zhǔn)答案的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)和強(qiáng)調(diào)對(duì)地質(zhì)問(wèn)題的對(duì)比分析，建立嚴(yán)謹(jǐn)和循序漸進(jìn)的邏輯思維能力。

1.2工程案例教學(xué)實(shí)施過(guò)程

1.2.1課堂知識(shí)授課

該部分課堂知識(shí)是指服務(wù)于工程問(wèn)題所涉及的專業(yè)知識(shí)與行業(yè)規(guī)范，是工程實(shí)例分析與討論的知識(shí)儲(chǔ)備。我們?nèi)砸运牡刭|(zhì)調(diào)查為例，其授課內(nèi)容可以包括工作內(nèi)容、工作方法、資料整理及工作成果等幾個(gè)部分。以上授課內(nèi)容部分需依照工程類型和內(nèi)容依序展開(kāi)工作步驟：接受調(diào)查工作任務(wù)根據(jù)不同的地質(zhì)背景、工作目的及類型，分析相關(guān)資料、現(xiàn)場(chǎng)踏勘，編寫(xiě)工作設(shè)計(jì)書(shū)選擇適用的行業(yè)規(guī)范和恰當(dāng)?shù)墓ぷ魇侄芜M(jìn)行野外調(diào)查工作最后成果編寫(xiě)與圖件編制。授課內(nèi)容并依據(jù)上述工作步驟展開(kāi)相關(guān)知識(shí)與內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生展開(kāi)工程工作安排步驟的邏輯思維能力。

1.2.2案例分析與討論

案例分析與討論環(huán)節(jié)是工程實(shí)例教學(xué)的中心環(huán)節(jié)，梳理課堂知識(shí)授課內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行模塊化，在教師引導(dǎo)下，以學(xué)生為主體，以小組討論為主要方式，結(jié)合模塊需求選擇典型案例，以實(shí)際案例的具體工程問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，在工程案例的工程背景、工程目的及要求、基礎(chǔ)材料及數(shù)據(jù)已知或限定在某一范圍內(nèi)的基礎(chǔ)上建立起各知識(shí)點(diǎn)與案例的對(duì)應(yīng)關(guān)系，展開(kāi)分析與討論。在分析過(guò)程中要求學(xué)生明確分工，合理安排工作步驟，制訂工作計(jì)劃，圈畫(huà)工作難點(diǎn)與重點(diǎn)，然后展開(kāi)各小組間的交流與討論。分析和討論的具體工程問(wèn)題案例可預(yù)先告知學(xué)生，使學(xué)生具有一定的思考和準(zhǔn)備時(shí)間，完成以上內(nèi)容，讓學(xué)生在此過(guò)程中形成自己的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，就不同觀點(diǎn)進(jìn)行小組討論或小組間辯論，在此過(guò)程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生閱讀案例背景和資料數(shù)據(jù)，并充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，擴(kuò)大學(xué)生中分析和討論過(guò)程中參與面，實(shí)時(shí)把握案例等重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題，在解決問(wèn)題思路導(dǎo)向與方法工具選擇上提供支持。這樣，學(xué)生既學(xué)到正確看待和解決工程問(wèn)題的思路與方法，又培養(yǎng)了邏輯思維能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

案例討論與分析亦可在課堂教學(xué)過(guò)程中以小知識(shí)點(diǎn)或小案例的形式穿插進(jìn)行，在課堂知識(shí)點(diǎn)授課完成以后，利用5～10分鐘時(shí)間，就某一知識(shí)點(diǎn)或工程問(wèn)題現(xiàn)象進(jìn)行完整介紹，案例選擇與課程授課內(nèi)容應(yīng)緊密結(jié)合，讓學(xué)生運(yùn)用課堂所學(xué)知識(shí)對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)或工程問(wèn)題現(xiàn)象進(jìn)行論述分析，逐步講述本次課程的理論知識(shí)點(diǎn)，加深學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)深度，以求掌握及靈活運(yùn)用。

1.2.3案例總結(jié)與評(píng)價(jià)

案例總結(jié)與評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)是案例分析與討論環(huán)節(jié)的概括與提高，每個(gè)小組選出一名代表對(duì)工程案例的主旨、討論過(guò)程中組員的主要觀點(diǎn)等進(jìn)行歸納總結(jié)，以成果匯報(bào)的形式展示出來(lái)，在此過(guò)程中，學(xué)生再次梳理了知識(shí)體系，完善了學(xué)習(xí)方法和思維模式，也為日后的學(xué)習(xí)和工作奠定了基礎(chǔ)。教師則需要?dú)w納和總結(jié)工程案例中所包含的知識(shí)點(diǎn)，并針對(duì)學(xué)生的任務(wù)完成度、參與度、知識(shí)和方法的運(yùn)用是否恰當(dāng)、邏輯思路是否正確等進(jìn)行全方位的總結(jié)和評(píng)價(jià)，促使學(xué)生在分析和討論后二次提高，進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和掌握正確分析和處理該類工程問(wèn)題的思路和方法。另外，教師需總結(jié)、積累經(jīng)驗(yàn)，提高教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展。

1.2.4課程考核環(huán)節(jié)

《水工環(huán)工程案例》課程考核以考查為主，考查題目的出題模式結(jié)合“工程情境化”的形式來(lái)出題，給出幾個(gè)不同類型的典型工程案例，或就某一實(shí)時(shí)的“水工環(huán)”災(zāi)害事件（如2018年6月10日的貴南客專朝陽(yáng)隧道的突泥突水事件、某場(chǎng)區(qū)專項(xiàng)水文地質(zhì)調(diào)查或某項(xiàng)目工程地質(zhì)勘察等），結(jié)合課程所學(xué)的知識(shí)，利用相關(guān)規(guī)范、參考書(shū)，參考課程過(guò)程中分享的典型案例，編制一個(gè)勘察方案設(shè)計(jì)或?qū)ｍ?xiàng)工作方案。

2存在問(wèn)題及分析

（1）課程需進(jìn)一步融入新理論、新技術(shù)、新方法，結(jié)合最新行業(yè)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)等更新和補(bǔ)充知識(shí)要點(diǎn)。“水工環(huán)”工程項(xiàng)目是解決各種地質(zhì)工程問(wèn)題，專業(yè)相關(guān)教材的授課內(nèi)容及知識(shí)點(diǎn)往往具有一定滯后性，而勘察技術(shù)、工藝發(fā)展迅速，相關(guān)的地質(zhì)行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新和完善，授課過(guò)程需緊密結(jié)合行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)、技術(shù)創(chuàng)新等內(nèi)容。如近兩年新修訂的《水文地質(zhì)調(diào)查規(guī)范（1：50000）》（DZ/T 0282-2015）及《水文地質(zhì)調(diào)查（1：50000）編圖規(guī)范》、《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2017）、《煤礦防治水細(xì)則》（煤安監(jiān)調(diào)查〔2018〕14號(hào)）等規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)條文需要在課件、講義、案例編寫(xiě)中及時(shí)進(jìn)行體現(xiàn)和補(bǔ)充。

（2）教師的合理引導(dǎo)是工程案例教學(xué)是否順利展開(kāi)的關(guān)鍵因素。工程案例課程教學(xué)必須以教師引導(dǎo)為前提，因此，教師在課程教學(xué)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)設(shè)定計(jì)劃，包括知識(shí)點(diǎn)的提出、方法運(yùn)用評(píng)價(jià)、學(xué)生討論環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)掌控等，設(shè)定一定的時(shí)間和時(shí)機(jī)節(jié)點(diǎn)，在可控的程度和范圍內(nèi)進(jìn)行引導(dǎo)，保證授課各環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。

（3）任課教師的工程素養(yǎng)是決定工程教學(xué)效果的關(guān)鍵因素。教師還應(yīng)盡可能多地參加相關(guān)生產(chǎn)和科研實(shí)踐，提高自身專業(yè)素質(zhì)和教學(xué)水平。圍繞人才培養(yǎng)為發(fā)展服務(wù)的目標(biāo)，培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力的創(chuàng)新人才，任課教師應(yīng)當(dāng)把握機(jī)會(huì)，利用多途徑資源，提升工程實(shí)踐機(jī)會(huì)和能力，豐富工程實(shí)踐經(jīng)歷，提高實(shí)踐教學(xué)能力。另外，任課老師應(yīng)當(dāng)積極開(kāi)展科研工作，提高對(duì)本學(xué)科的知識(shí)深度和廣度認(rèn)識(shí)，向?qū)W生全方位的展現(xiàn)科研內(nèi)容、科研手段和科研成果，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量，真正貫徹“以科研促教學(xué)”的教學(xué)理念，滿足和契合“新工科”建設(shè)要求的“加強(qiáng)研究和實(shí)踐”的共識(shí)內(nèi)容。

3展望

水資源短缺和環(huán)境惡化是21世紀(jì)人類面臨的兩個(gè)重大問(wèn)題。地下水科學(xué)與工程學(xué)科已是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的重要學(xué)科，也是傳統(tǒng)水文地質(zhì)學(xué)在新時(shí)期的延續(xù)，地下水資源的可持續(xù)發(fā)展、地下水污染控制與恢復(fù)治理、地下水模擬等研究課題是當(dāng)前地下水科學(xué)與工程學(xué)科研究等熱點(diǎn)，又與“礦業(yè)、地質(zhì)、測(cè)繪類”，“環(huán)境、化學(xué)類”，“土木、建筑、水利、海洋類”等“新工科”項(xiàng)目群多有交叉，對(duì)地下水科學(xué)與工程學(xué)科的建設(shè)提出了新的要求，亦對(duì)學(xué)科發(fā)展增加了新的推動(dòng)力。此外，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握與綜合運(yùn)用、工程實(shí)踐能力等在《水工環(huán)工程實(shí)例》課程中均能得到很好的訓(xùn)練與培養(yǎng)，學(xué)生的工程素養(yǎng)和綜合解決地質(zhì)問(wèn)題的能力也進(jìn)一步的得到鍛煉，將在日后的社會(huì)工作和科學(xué)研究中扮演重要角色。

參考文獻(xiàn)

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