工程地質(zhì)野外實習(xí)教學(xué)改革淺析

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摘要：工程地質(zhì)野外實習(xí)作為土木工程專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的重要組成部分，是提高學(xué)生綜合分析工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問題等方面創(chuàng)新能力的重要手段。本文分析了工程地質(zhì)野外實習(xí)存在的主要問題，分別從結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容與野外實習(xí)、豐富實習(xí)資源、錄制指導(dǎo)教師現(xiàn)場教學(xué)視頻和拓展新的教學(xué)手段等方面探討了野外實習(xí)教學(xué)改革的具體措施，為工程地質(zhì)實踐教學(xué)提供參考。通過改革完善實習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)，達到讓學(xué)生將工程地質(zhì)的基本理論與工程實踐相結(jié)合，提高專業(yè)技能和創(chuàng)新實踐能力的目的。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)；野外實習(xí)；實習(xí)教學(xué)資源；技術(shù)手段

一、概述

工程地質(zhì)學(xué)作為土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授建筑場地的工程地質(zhì)條件、可能存在的工程地質(zhì)問題及其處理方法，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題及解決問題的能力。一般情況下，工程地質(zhì)包括理論教學(xué)、室內(nèi)試驗及野外實習(xí)三個教學(xué)環(huán)節(jié)。其中，野外實習(xí)主要是對各種地質(zhì)現(xiàn)象及地質(zhì)作用的實地觀察分析，是課堂教學(xué)的延伸和拓展，具有很強的實踐性，是促使學(xué)生理論聯(lián)系實際、對理論知識進行驗證和鞏固的重要環(huán)節(jié)，是提高學(xué)生綜合分析工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問題等方面創(chuàng)新能力的重要手段。在工程教育專業(yè)認證發(fā)展的背景下，土木工程專業(yè)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)也相應(yīng)地進行了調(diào)整和改革（如教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)素質(zhì)及能力目標等），以順應(yīng)市場化需求［1⁃2］。作為土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，工程地質(zhì)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)也應(yīng)進行對應(yīng)的調(diào)整和改革。從目前來看，已有部分教育從業(yè)者積極響應(yīng)，并積累了一定的教學(xué)成果和經(jīng)驗。如宋盛淵等基于工程教育專業(yè)認證理念，從以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向等方面對工程地質(zhì)教學(xué)改革進行了探討［3］。龍慧等在新工科背景下討論了利用互聯(lián)網(wǎng)＋和VR等信息化手段對工程地質(zhì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)資源建設(shè)等方面的改革［4］。劉勇健等基于OBE⁃CDIO模式提出了“四層階梯式”的工程地質(zhì)實踐教學(xué)模式［5］。王盛年等探討了在工程地質(zhì)野外教學(xué)中引入虛擬仿真技術(shù)實現(xiàn)虛擬地質(zhì)實習(xí)的應(yīng)用前景及優(yōu)點，分別從實習(xí)內(nèi)容、模塊構(gòu)建、技術(shù)框架及教學(xué)方法等四個方面進行了探索［6］。由上述研究可以看出，在工程地質(zhì)野外實習(xí)教學(xué)中，互聯(lián)網(wǎng)＋、大數(shù)據(jù)、信息化及其他智能手段被引入教學(xué)改革中，充分體現(xiàn)了當前智慧教育的發(fā)展優(yōu)勢及課程教學(xué)改革的趨勢。

二、工程地質(zhì)野外實習(xí)存在的問題

根據(jù)工程地質(zhì)課程的主要內(nèi)容，野外實習(xí)主要涉及造巖礦物和巖石的野外識別、各種地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象的野外識別與分析、第四系地層勘察、水文地質(zhì)現(xiàn)象、不良地質(zhì)作用（如風(fēng)化、斜坡災(zāi)害、巖溶及地震效應(yīng)等）、地質(zhì)圖的識讀與繪制、工程勘察技術(shù)手段訓(xùn)練等內(nèi)容。就目前大部分高校開設(shè)的工程地質(zhì)野外實習(xí)教學(xué)內(nèi)容來看，很難覆蓋所有內(nèi)容，傳統(tǒng)的野外實習(xí)主要存在以下問題：

（一）實習(xí)場地有限，不能全面涵蓋實習(xí)教學(xué)內(nèi)容

工程地質(zhì)野外實習(xí)內(nèi)容涵蓋面很廣，受實習(xí)經(jīng)費及學(xué)時等因素的限制，一般僅能選取一個或幾個實習(xí)場地，從中確定幾條實習(xí)路線，能考察的地質(zhì)現(xiàn)象及地質(zhì)作用等有限，難以全面涵蓋實習(xí)教學(xué)內(nèi)容。在有限的場地條件下，不能讓學(xué)生全部將課堂教學(xué)內(nèi)容向野外延伸，學(xué)生將課堂知識與野外現(xiàn)象認知結(jié)合有限，這必然影響實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)效果。

（二）實習(xí)過程中難以兼顧每個學(xué)生的實際操作需求

在野外實習(xí)過程中，常以4～5人的小組為單位進行野外觀察教學(xué)，各組成員或有具體分工。這也容易引發(fā)一些問題，如部分學(xué)生更喜歡野外游玩，心思不在野外實習(xí)上，在小組隊伍里渾水摸魚。另一方面，針對具體的地質(zhì)現(xiàn)象，受場地和時間的制約，難以允許每個學(xué)生近距離實地觀察、記錄和分析，并進行產(chǎn)狀測量等相關(guān)實訓(xùn)操作。這限制了學(xué)生的實際動手能力的發(fā)揮，也降低了實習(xí)的趣味性，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（三）指導(dǎo)教師不能時時關(guān)注每一個學(xué)生，影響實習(xí)教學(xué)效果

一個專業(yè)班級的人數(shù)通常在30人左右，甚至更多。受野外環(huán)境的限制，指導(dǎo)教師既要完成實習(xí)講解，又要關(guān)注學(xué)生反應(yīng)，通常只能對距離身邊較近的學(xué)生關(guān)注較多，進行類似“一對一”的指導(dǎo)。外圍學(xué)生不能靠近指導(dǎo)教師，在教學(xué)過程中感受有限，影響實習(xí)教學(xué)效果。

（四）野外安全保障及管理難度較大

工程地質(zhì)的野外實習(xí)多為人跡較少的荒郊野外，道路不平坦，懸崖峭壁常見，山中蚊蟲較多，不利于保障師生安全。學(xué)生從課堂到野外，難免興奮，嬉戲打鬧，易引起安全事故。加之實習(xí)時間安排在室內(nèi)課堂教學(xué)完成后，此時正值炎熱夏季，師生長時間暴露在太陽底下，也容易中暑。另外，白天從實習(xí)場地回來后，部分學(xué)生也可能不聽指導(dǎo)老師要求，利用夜間進行各種娛樂活動，如出去聚餐、游玩等，增加了管理難度。

（五）實習(xí)花費較高

實習(xí)場地一般較遠，且偏離城市市區(qū)，多為人跡較少的野外，學(xué)生從學(xué)校出發(fā)到實習(xí)所在城市，以及從住宿地到實習(xí)場地均需長途坐車，上述情況累積的各種交通費用、食宿費用及保險等費用均增加了實習(xí)成本，不利于拓展野外實習(xí)。由上述問題可知，工程地質(zhì)的野外教學(xué)必然會受到較大影響，傳統(tǒng)的野外實習(xí)應(yīng)做出適當調(diào)整［7⁃8］。在當前智慧教育大力發(fā)展的情形下，將部分新的技術(shù)手段引入工程地質(zhì)野外實習(xí)教學(xué)，或可為該課程教學(xué)改革提供新的思路。本文從課堂教學(xué)改革及引入新的技術(shù)手段等方面對工程地質(zhì)的野外實習(xí)教學(xué)改革進行了探討。

三、工程地質(zhì)野外實習(xí)的教學(xué)改革與探索

在當前智慧教育發(fā)展情形下，各院校專業(yè)老師結(jié)合雨課堂、騰訊會議及騰訊課堂等平臺與各種網(wǎng)絡(luò)資源（如慕課、各種網(wǎng)絡(luò)視頻等）進行工程地質(zhì)線上線下教學(xué)。就其教學(xué)效果來看，其與傳統(tǒng)教學(xué)模式相差不大，因而得到了廣泛推廣［9］。然而對于野外實習(xí)而言，大部分教學(xué)常以典型的地質(zhì)現(xiàn)象圖片和視頻進行講解，與學(xué)生親臨現(xiàn)場觀察分析的實習(xí)教學(xué)效果仍具有一定差異。為此，本文從如下幾個方面進行了野外實習(xí)教學(xué)改革探討。

（一）理論聯(lián)系實際，課堂教學(xué)與野外實習(xí)相結(jié)合

工程地質(zhì)野外實習(xí)是課堂教學(xué)的延伸，兩者并非獨立模塊。首先，教師可提前對野外實習(xí)場地進行教學(xué)考察，準備教學(xué)資源。在備課時，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容引入相應(yīng)的野外實習(xí)內(nèi)容，合理安排。其次，教師在進行課堂教學(xué)時，可實時引入相關(guān)實習(xí)場地的地質(zhì)現(xiàn)象等內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生進行觀察分析，總結(jié)知識點。由于目前工程地質(zhì)教學(xué)時數(shù)普遍較少，這就要求教師在不改變教學(xué)大綱等要求的前提下，盡量發(fā)掘野外實習(xí)與課堂教學(xué)的切入點，做到有機結(jié)合。再次，可考慮以布置作業(yè)或小組討論的形式，要求學(xué)生對一些典型的野外地質(zhì)現(xiàn)象根據(jù)所學(xué)內(nèi)容進行分析總結(jié)，達到課堂教學(xué)與野外實習(xí)相結(jié)合的目的。最后，實時收集學(xué)生反饋信息，總結(jié)分析學(xué)生作業(yè)或討論中存在的問題，不斷修改完善教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)方式。

（二）結(jié)合校區(qū)周邊，豐富實習(xí)教學(xué)資源

考慮到實習(xí)場地一般距離較遠，大量學(xué)生集中的長途旅行及住宿等不利于拓展實習(xí)教學(xué)。教師可充分考察調(diào)研學(xué)校周邊，發(fā)掘?qū)嵙?xí)教學(xué)資源，盡量減少長途跋涉及聚集。以筆者單位所在的地區(qū)為例，當?shù)匚挥谯皬]斷裂構(gòu)造帶，發(fā)育有多條繼承性活動斷裂；水系資源豐富，有駱馬湖、廢黃河及京杭運河等水系，河流地質(zhì)作用顯著；對于不良地質(zhì)作用，發(fā)育有宿遷閘滑坡、韓山堆填土滑坡等，可就近取材補充實習(xí)教學(xué)資源。根據(jù)調(diào)研考察資料進行歸納總結(jié)，提煉出可用于實習(xí)教學(xué)的資源，以興趣小組的形式進行野外觀察分析。另外，也可鼓勵同學(xué)對自己家鄉(xiāng)的地質(zhì)現(xiàn)象進行觀察分析，活用課堂教學(xué)知識，拓展實習(xí)層面。

（三）減少人員聚集，指導(dǎo)教師現(xiàn)場教學(xué)

考慮到長途跋涉成本較高，可以錄制視頻的形式組織經(jīng)驗豐富的實習(xí)指導(dǎo)教師進行現(xiàn)場教學(xué)，具體如下：首先，確定實習(xí)場地及路線，選派經(jīng)驗豐富的指導(dǎo)老師及專業(yè)的視頻錄制攝像人員及安全人員，確定野外實習(xí)小組和校內(nèi)多媒體調(diào)度組；其次，指導(dǎo)老師開展野外調(diào)查，進行野外實習(xí)內(nèi)容講解，錄制人員錄制視頻，安全員進行現(xiàn)場協(xié)調(diào)，確保各人員人身安全；再次，對錄像視頻進行后期加工處理，并在校內(nèi)通過協(xié)調(diào)小組組織學(xué)生觀看學(xué)習(xí)，做好記錄。同時，校內(nèi)協(xié)調(diào)小組收集學(xué)生問題、建議及意見等反饋信息，及時傳達給野外實習(xí)小組，根據(jù)教學(xué)需要進行補充完善；最后，以隨堂測驗或答辯的形式對學(xué)生實習(xí)情況進行考核，并要求學(xué)生提交實習(xí)報告，掌握學(xué)生的實習(xí)情況。根據(jù)實習(xí)記錄、出勤情況、實習(xí)期參與討論的積極性、考核成績及實習(xí)報告完成情況等學(xué)生數(shù)據(jù)進行綜合評定。

（四）利用信息化技術(shù)，拓展教學(xué)手段

近年來信息化技術(shù)大力發(fā)展，不斷被用于高校教學(xué)科研中，并已取得一定成果。其中，虛擬仿真技術(shù)雖創(chuàng)建的是虛擬世界，但可使現(xiàn)實場景再現(xiàn)，具有實景化、重復(fù)性、拓展性和易操作等優(yōu)點?？紤]到工程地質(zhì)野外實習(xí)的一系列問題，可根據(jù)實際情況引入虛擬仿真技術(shù)模擬構(gòu)建現(xiàn)場實習(xí)場景，營造“沉浸式觀察和體驗式數(shù)字測量”等仿真環(huán)境，將實習(xí)現(xiàn)場場景虛擬化，實習(xí)實訓(xùn)等測量操作真實化。后續(xù)可擴展至VR平臺，編寫配套教材，實現(xiàn)工程地質(zhì)虛擬野外實習(xí)。綜上所述，針對工程地質(zhì)野外實習(xí)存在的問題，本文探討了部分野外實習(xí)的改革措施，其中第一條和第四條主要針對室內(nèi)課堂教學(xué)，第二條和第三條主要為室外實際場地教學(xué)，教師在實施過程中要不斷收集反饋信息，不斷總結(jié)修改并完善，不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，最終使工程地質(zhì)野外實習(xí)與課堂教學(xué)有機結(jié)合，達到讓學(xué)生將工程地質(zhì)的基本理論與工程實踐相結(jié)合，提高專業(yè)技能和創(chuàng)新實踐能力的目的。

四、結(jié)語

工程地質(zhì)野外實習(xí)作為土木工程專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的重要組成部分，對于培養(yǎng)具有創(chuàng)新實踐能力的專業(yè)人才具有重要作用。本文分析了工程地質(zhì)野外實習(xí)存在的主要問題，從教師課堂教學(xué)創(chuàng)新出發(fā)，將課堂教學(xué)與野外實習(xí)相結(jié)合、豐富實習(xí)資源、錄制指導(dǎo)教師現(xiàn)場教學(xué)視頻和拓展新的教學(xué)手段等方面提出了教學(xué)改革措施。通過改革完善野外實習(xí)教學(xué)，能夠讓學(xué)生將工程地質(zhì)的基本理論與工程實踐相結(jié)合，在專業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì)方面的能力顯著提高，具備在土木工程中初步分析解決常見工程地質(zhì)問題的能力。

作者:徐朝霞 單位:宿遷學(xué)院建筑工程學(xué)院