丁樹云 畢慶濤

摘? 要：工程地質是土木類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，也是設計者和施工者必備技能。然而，我校非地質專業(yè)的工程地質課程教學效果差強人意。本文以華北水利水電大學土木、交通、道路橋梁與渡河工程專業(yè)所開設的工程地質課程為例，指出當前非地質專業(yè)學生的工程地質教學中，在課程安排、教學方式與內容、課內試驗、野外實習等環(huán)節(jié)存在的問題，并提出提高工程地質課程教學效果的幾點建議。

關鍵詞：工程地質? 教學改革? 實踐教學? 翻轉課堂

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）04（c）-0208-04

Some Thoughts on the Teaching of "Engineering Geology"

DING Shuyun? BI Qingtao

（North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou， Henan province， 450045 China）

Abstract： Engineering geology is a basic course for civil engineering majors， and it is also a necessary skill for designers and constructors. However， the teaching effect of engineering geology for non geological majors in our university is not satisfactory. Taking the engineering geology course offered by civil engineering， transportation， road and bridge and river crossing engineering specialty of North China University of Water Resources and Electric Power as an example， this paper points out the problems existing in the course arrangement， teaching methods and contents， in class test， field practice and other links in the current engineering geology teaching of non geological majors， and puts forward some suggestions to improve the teaching effect of engineering geology.

Key Words： Engineering geology; Teaching reform; Practical teaching; Flipped classroom

工程地質是工科院校中土木、水利、交通、橋隧等專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，其主要內容可以分為兩大部分。第一部分是地質學基礎知識，主要包括礦物和巖石、地層與地質構造、水的地質作用;第二部分是工程地質內容，主要講述巖石與特殊土的工程性質、不良地質現(xiàn)象與防治、地下工程地質問題、地基工程地質問題、邊坡工程地質問題和工程地質勘查[1]。課程目標是通過教學使學生掌握工程地質基本知識，具備閱讀工程地質資料、分析工程地質條件、正確認識和有效處理設計、施工、運營中出現(xiàn)的工程地質問題以保證建筑物的安全穩(wěn)定的能力[2]。

土木工程建筑與工程地質有著密切的關系。建筑物的結構形式和穩(wěn)定性常常受約于建筑場地的工程地質條件，工程地質問題始終貫穿于土木工程建筑勘察、設計、施工、運營的整個過程?；诖?，《工程地質》課程是土木類專業(yè)的必開課程。大部分院校中該課程是由理論課、室內實驗課和野外實習3個教學環(huán)節(jié)構成。筆者通過近幾年的教學實踐和對本校土木、交通、橋隧幾個專業(yè)工程地質課程教學模式的分析歸納，指出其在教學環(huán)節(jié)中存在的問題，并提出相關改良措施。

1? 工程地質教學中遇到的問題

1.1 課程內容多，課時少且缺少課內實驗環(huán)節(jié)

1.1.1 課程內容多，具體工程問題難以開展

我校工程地質課程目前的教學計劃是32個學時理論講授課和一周校外實習實訓，無室內實驗教學時。對于非地質專業(yè)學生，由于缺乏礦物巖石、構造地質、第四紀地貌等先導課程，需將近1/2學時進行基礎地質學講解，而具體到工程地質理論和應用所留學時較少，如地下工程地質問題、地基工程地質問題、邊坡工程地質問題等，這勢必會導致學生對課程的認識停留在礦物巖石、地質構造等基礎地質方面，對今后工作中可能遇到的邊坡穩(wěn)定、圍巖穩(wěn)定等問題缺乏足夠認識和重視，不能靈活應對。如何讓學生快速理解工程地質的相關概念，認識到地質環(huán)境對工程設計以及施工的指導作用是本課程的授課重點和難點。

1.1.2 缺少室內實驗課時

基礎地質當中礦物巖石的識別和地質圖閱讀是課程培養(yǎng)目標之一，根據(jù)大土木環(huán)境下對工程應用型人才培養(yǎng)的要求，為了加深學生對各種基本概念和地質特性的理解，就需要相應的實踐教學環(huán)節(jié)來完成。

室內試驗是對課內教學內容的有益補充，學生只有通過實際礦物標本的觀察，才能深刻理解礦物物理性質中的光澤、透明度、條痕色、解理與斷口、硬度等物理性質方面的抽象概念;通過對三大巖類標本的觀察，才能掌握三大巖類的特征，加深對課堂上理論學習的認識，從而更進一步理解巖石的工程性質;只有通過對與實際工程相關的地質圖的閱讀講解，才能掌握地質圖的閱讀技巧，并結合實際工程，分析在該地質條件下如何發(fā)現(xiàn)并處理工程問題，如何進行鐵路、公路等線性工程選線、設計、施工;如何進行工 業(yè)及民用建筑、橋臺工程地基基礎設計。從而把所學理論與工程實踐結合起來。

1.2 課程教學方法

該課程的授課對象是大二學生，這部分學生“新鮮感少了，失落感重了，缺課的多了，掛科的無所謂了，學生之間的差距越來越大了?！彼拇ù髮W的汪紅教授將之稱為“大二現(xiàn)象”。在熟悉大學生活后，學生對大學的新鮮感下降，興奮勁過后是對未來的迷茫。由于大一階段所開課程大多為基礎課，學生搞不清楚所學以后有什么用，故學習積極性普遍不高。

目前該學科的教學雖然通過多媒體等教學手段的應用，比如通過播放地質災害紀錄片，將地質現(xiàn)象的形成、演化以及對工程活動的影響生動形象地呈現(xiàn)在學生的面前，加深學生的理解，但由于課程內容多，故大部分內容仍采用傳統(tǒng)講授式的教育方式。這種以教師為中心的講授式教學難以調動學生學習的主動性與積極性，難以突出對學生能力的培養(yǎng)[3]，教學效果不理想。

1.3 野外地質實習路線安排不合理

《工程地質實習》是土木工程專業(yè)基礎教學實習中一個必修的野外實踐教學環(huán)節(jié)。通過工程地質實習能夠直觀地反映課堂講授的理論知識，增加對與工程建設有關的地質環(huán)境的感性認識，拓展知識面，提高學生的觀察能力、動手能力、分析問題及解決問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課學習打下工程地質基礎[2]。

目前的線路安排涉及主要內容包含巖層及結構面產(chǎn)狀測量、地層巖性的識別（侵入巖的特征、產(chǎn)狀及與圍巖接觸關系;沉積巖的結構、構造及其成因;變質巖的成因、特征、類型;地層的層序及接觸關系;地質年代單位及年代地層單位）;地質構造的觀察描述（斷層、褶皺、節(jié)理）;地貌的觀察描述（巖溶地貌、河流地貌及風化現(xiàn)象）[2]。從實習大綱可以看出線路安排中主要側重于地質學基礎部分內容，缺少工程應用方面的實習線路，不能體現(xiàn)工程地質實習鮮明的針對性。

2? 工程地質教學改革措施

2.1 調整授課方式和增加課內實驗環(huán)節(jié)

2.1.1 采用線上線下混合式教學

在課時無法增加的前提下，針對課程內容多的問題，可以結合微課，以流媒體的形式展示某個知識點作為教學活動的一個重要環(huán)節(jié)[4]。比如褶皺構造、斷裂構造、滑坡要素等基本概念可采用線上教學，學生課前通過觀看教學視頻完成課程引入及核心概念學習。回歸課堂，教師簡要以提問歸納等方式完成這部分內容的引入，將精力放在地質構造的野外識別、對工程建筑物穩(wěn)定性的影響等具體應用上面。這樣不僅提高了課堂效率;同時也體現(xiàn)了工程地質學的教學內容和思想。避免了過去在有限的學時內，教師只能介紹地質構造的基本概念，而沒有時間展開地質構造與工程間關系的問題，從而提升課程的高階性，實現(xiàn)知識、能力、素養(yǎng)的有機融合[5]。

2.1.2 增加課內實踐環(huán)節(jié)

前面提到礦物巖石部分內容，概念抽象，學生僅靠課堂上教師的講解和課件上的標本圖片難以理解透徹，不利于學生更好理解巖石工程性質;野外實習時，具體路線講解時還需花費大量時間進行礦物巖石講解，且野外巖石不如室內標本特征明顯。學生地質圖方面知識的欠缺會導致具體根據(jù)工程地質條件進行線路及建筑物場地選擇、工程地質問題分析及治理方案設計時困難。

故應在礦物巖石課堂內容講解完成之后即增加4個學時室內實驗課時，讓學生通過對標本的觀察描述，能夠在野外初步識別常見的礦物和三大巖類;在地質構造課程內容之后，增加2個學時地質圖閱讀課內實踐。我校的基礎地質實驗室，目前承擔著校內工程地質、巖土工程、水利工程等各專業(yè)的礦物巖石實驗，標本齊全，具備開設課內試驗條件。

2.2 翻轉課堂教學方法

“大二現(xiàn)象”不僅是學生的問題，其源頭是學生專業(yè)認知不夠，學習目標不明確，積極主動性不夠。雖然入學教育之后校方還安排了專業(yè)認知教育，讓專業(yè)骨干教師和高年級的同學來講授本專業(yè)的情況并答疑，但筆者認為專業(yè)認知教育應該滲透在專業(yè)及專業(yè)基礎課的課堂教學當中，使專業(yè)教育像課程思政一樣溶鹽于湯[6]。故在授課過程中，注重學生工程素養(yǎng)培養(yǎng)，幫助學生構建完整的專業(yè)知識體系，特別是后面工程地質的具體應用幾章，要作為本課程重點，引導學生積極主動參與進來。

近年來，翻轉課堂被引入到課堂教學當中，其碎片化的知識體系、任務驅動的實踐體系、面向過程的評價體系打破了傳統(tǒng)課堂結構，提供給學生盡可能豐富的資料，激發(fā)學生自主學習的熱情，提高教學效果[7]，體現(xiàn)以學生為中心的教學理念[8]。該教學形式特別適用于工程地質課程的教學。

在學習了地質學基礎、巖石及特殊土的工程性質、不良地質現(xiàn)象等基本內容后，對工程地質條件概念有了充分的認識就可以進入具體的工程地質應用方面的學習。這部分內容可采用基于微課程的翻轉課堂教學模式。將地下工程地質問題、地基工程地質問題、邊坡工程地質問題的基本概念和知識點制作成微視頻放到教學平臺上，學生通過課下自定進度觀看微視頻等方式自由完成知識單元的學習，在微視頻結束的時候給學生布置一定的任務，讓其沿著分析某一具體工程的地質條件，預測和解決工程可能引發(fā)的工程地質問題這一主線，分組完成。課堂上簡單回顧基本理論后，和學生一起解決前面所布置任務，使課堂變成師生間互動答疑的場所。借助案例式教學可將眾多知識點以工程案例為依托進行梳理及綜合運用，又可訓練學生運用基本原理分析解決實際工程地質問題的能力，是本門課程培養(yǎng)應用人才教學目的的重要手段[7]。

2.3 完善野外地質實習路線

原實習大綱中實習路線的安排側重于地質學基礎部分，由于經(jīng)費限制，采用的方式是嵩山地質實習基地當天往返，共3d。其中巖石的識別是一大塊內容，這部分內容可以在實驗室、校園內及附近的龍子湖進行。目前我們學校內部和龍子湖的景觀石當中，三大巖類均有分布，就近學習可免去學生舟車勞頓，取得好的教學效果，又不需要額外增加費用。野外3d當中，2d進行地質構造和地層接觸關系以及地貌和產(chǎn)狀測量方面的內容，另外1d結合具體專業(yè)，例如對于交通土建工程專業(yè)，線路應選在鐵路或公路等工程現(xiàn)場;對于工業(yè)與民用建筑專業(yè)選擇大型的基坑場地，體現(xiàn)工程地質學習的鮮明針對性。實習過程中盡量發(fā)揮學生的主觀能動性，采用啟發(fā)式教學，沿線觀察地質內容及不良地質現(xiàn)象的治理措施盡量讓學生自己觀測描述出來，讓學生多動手、動腦。實習盡量結合正在建設的工程進行。

3? 結語

本文以華北水利水電大學土木、交通、道路橋梁與渡河工程專業(yè)所開設的工程地質課程為例，指出了當前非地質專業(yè)工程地質教學中，在課程安排、教學方式與內容、課內試驗、野外實習環(huán)節(jié)等幾個方面存在的問題，并提出增加課內實踐環(huán)節(jié)，在工程應用章節(jié)采用翻轉課堂案例式教學方法，完善野外地質實習路線等措施，以改善教學效果。

參考文獻

[1] 胡厚田，白志勇.土木工程地質[M].3版.北京：高等教育出版社，2017.

[2] 華北水利水電大學.土木工程專業(yè)課程大綱[G].鄭州：華北水利水電大學，2017（6）：161-165.

[3] 徐能雄，張彬，程騁.以學生為中心的“巖體力學”混合式課程教學模式設計[J].中國地質教育，2020（1）：72-75.

[4] 姜鈺.微課程在線教育新模式[J].出版參考， 2014（3）：19-20.

[5] 中華人民共和國教育部.教育部關于一流本科課程建設的實施意見[z]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031406269.html.

[6] 柳葉，胡佳杰，張勝威.自然科學課程思政的教學探索—以微生物學為例[J].微生物學通報，2020，47（4）：1168-1177.

[7] 葉萍，李英，王永衛(wèi).案例式教學在工程地質課程中的探索和實踐[J].時代教育，2015（12）：230.

[8] 高博，史瑞潔，胡珊博，等.基于任務驅動的翻轉課堂在醫(yī)學研究生醫(yī)患溝通教學中的應用[J].護理研究，2020，34（17）：3153-3156.