把握专业应用需求 注重实践 触发创新——以“岩土钻掘工程”课程创新实践为例

杨伟峰，夏筱红

中国矿业大学 资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116

把握专业应用需求 注重实践 触发创新
——以“岩土钻掘工程”课程创新实践为例

杨伟峰，夏筱红

中国矿业大学 资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116

本文以地质工程专业“岩土钻掘工程”课程本科课堂教学为例，从不同学科侧重点入手，尝试进行课堂授课设计，培养学生多学科交叉综合学习能力。探讨了现阶段该课程的创新教学实践，突出了以人为本、在满足课程核心内容的认知的基础上，力争打造以开放性、实践性为主的教学模式。以当前地质工科实践热点、难点技术为吸引力，鼓励学生打好专业应用基础，提高创新能力。

岩土钻掘工程；实践教学；开放实验；创新

“岩土钻掘工程”是地质资源与地质工程专业方向的主干专业课程，是一门集理论科学性、生产实践性、实验研究应用性于一身的综合性课程。它以现代钻掘技术为手段，以岩、土体为工作对象，服务于矿产资源、基础工程和地下深部科学探测等领域。近年来，随着世界地质资源的逐渐紧缺，经济发展的压力增大，各国都在增大对自然资源勘查和开发的力度。我国经济发展势头尤为强劲，加之近年来城市化进程迅猛，使得基础设施建设如雨后春笋般涌现，这使得与之相关的岩土钻掘工程施工技术和实践应用研究显得尤为热门和重要。

当前，开展“岩土钻掘工程”课程教学的专业主要集中在一些设有地质学科以及与地下工程相关的专业，由于它不是单纯的地质理论、地下工程科目，而是综合性很强的应用性技术，因此各高校的课程侧重点不同[1]。地质专业该课程侧重于其地质影响因素，忽视岩土钻掘技术因素，而地下工程专业则重点在工程技术因素，如此等等，不一而足。此举的弊端就是，不同专业对该课程形成了自我的权限范围，不愿越雷池半步。最终地质专业的学生对机械、工程技术心生畏惧，而工程专业学生则无视地质影响，只愿死守技术规程。作为一个研究型大学本科生培养方案，应使学生不仅具有基本的专业技术知识和能力，还应当有处理实践疑难问题的多学科知识统筹能力。而当今的本科生专业教育，从专业技术基础来看，“熟练不如民工，懂行不如技工。”而且，一些学生毕业后还往往经单位回炉再培训才能上岗[2]。而回炉的师傅不外乎是在现场摸爬滚打多年的一线工程师和现场工人。如何使我们的学生能够更快地适应用人单位需要，更好地展示自己所受教育带来的人才特征，对于教师来说就是要在学生时代给学生提供更加实际的学习机会，让课堂纯粹的理论学习具有可理解性、可体验性和创造性的人性化特征，不为考试所累，力求每个学生都能找到熟悉专业知识和技能的切入点，从而得到充分的的训练。

一、课程创新环境背景研究

就“岩土钻掘工程”课程而言，课堂的理论和实践学习学时分配相对固定，在总共32学时的课程中，实验课4学时(即2次实验课），不外乎参观、操作钻机设备，各类钻井液配制实验和泥浆参数测定实验。在课时较少、学生较多的客观条件下，学生主要在课堂上获取知识，较少进行实验操作，而实验课上往往僧多粥少，学生亲自上阵机会有限，多数只能走马观花，被动地进行参观和操作，不利于产生专业亲近感、归属感，更难激发学生进一步深入学习的愿望。这一点也是我国高校专业教育与国外诸多大学教育相差较大的方面之一。在实验条件和方便程度上我国差距明显。其实我们国家也投入了很多的实验设施经费，但有的束之高阁，利用率较低；有的则超负荷运转。如何在资源有限、实验学时有限的情况下，让大多数学生主动设计、参与实验，难度非常大。在今后一定时期内，高校在校学生人数必然呈增长趋势，实验教学资源不足与在校学生人数增多之间的矛盾仍然十分突出[3]。因此，笔者认为可通过课堂授课设计，将课堂理论知识变得可以理解；实行开放实验室制度，可以在有限资源条件下，最大限度地使学生近距离接触实践应用技术，积极主动做一些设计性和综合性实验；同时制订更人性化的学生课程考核方法，这样既减少扩招带来的压力，也保证教育不缩水。

美国学者羡慕我国基础知识教学水平，但是为什么我们的学生基础知识比美国大学生要系统、牢固、深入， 但远远不如美国学生的创新程度高呢？这可能与我国教育从小学开始的通才培养传统有关，而忽视了知识应用和创新意识的培养。如美国的中学生通过数学学习，就掌握了美国地理知识的一半以上。而我们的基础知识只是加强到业已成熟的知识体系上而已，以至于在地质类课程中，使用一些简单的数学公式还要从推公式做起，否则学生不知道用什么数学方法解决简单的地质问题。这是缘于我们的学科知识体系割裂严重，学数学的知识无法应用到其他学科如地学上[4]。

对于我校这种研究型大学学生科技创新能力的培养，最重要的是把教学与研究紧密结合起来，让学生早期参与科学研究活动。而科研与教学相结合的目的是培养创新人才，尤其是高层次创新人才，这是国外一些著名大学的成功经验。但是学生在专业课程初始阶段如果没有合适的引导、扎实的专业基础、感兴趣的科学研究方向，将最终影响后期的研究兴趣和专业选择，这不但是学生的损失，也是国家培养人才事业的损失。作为具有极强实践性的“岩土钻掘工程”课程的教学，其应用、创新是不可分割的整体，既要培养适于未来工作岗位的行家，又要使得这些行家在日后的工作挑战中有创新意识，能解决实际工作中的复杂问题。

二、创新激励教学改革方案规划

针对这一背景研究，结合岩土钻掘教学的学科交叉性特征，我们制订了一系列教学改革方案，力求形成持久的课堂文化，打造创新意识。首先，对课堂内容进行分割，打包处理，如模仿国外课堂教学，先简短描述整个课程大纲，包括所需预备知识、参考书籍以及文献查阅技巧等。这样做的好处是避免学生过分依赖教材而忽视课堂听课，打破了过去听不听课无所谓的状况，然后将讲课内容分为研究历史前沿篇、基础介绍篇(包括基础钻探设备、地质影响、工艺参数影响）、拓展实验篇。对每个区块都要布置研究性作业，如组成研讨小组、写读书报告、做课题答辩、学生提问、教师解答等。这样做的目的，既减少了学生一味被动的听讲时间，又加强了学生的自主学习能力，扩大了专业认知的积极性；这就要求教师必须认真地学习，追踪与查阅许多最新的资料，认真备课，并且教学生如何查阅与消化前人研究成果，从中发现问题及设计方案与思路来解决这些问题。这种灵活、启发式的教学方式使教与学两方面均能站在前人科研成果的基础上，起步于不同学科与方向的结合点，从而基础宽、视域广、起点高，有利于教与学双方拓展研究和学习领域。这一点，与我国目前地学类专业仍沿用教科书(教材)的方式构成明显反差。教材在帮助同学预习、复习上自然有它的功用，但是容易导致教师固守教学大纲，深入浅出，可以扩展的内容往往由于大纲的限制而与学生无缘，学生的知识结构难以靠近地学前沿，更不用说创新能力了。学生也因有了教材这根“拐棍”而懒得再去“东奔西走”地查阅资料。也会出现上课“可听可不听”、“听与不听一个样”的情况。

在此基础上，总结一些有价值的技术信息，让学生进行开放性实验设计。如涉及不同岩土性质对岩心钻探的工艺影响，笔者参考各高校实验课程经验，设计了岩土力学性质实验，并鼓励学生学习力学软件如Matlab进行模拟分析；尝试不同钻井环境钻头设计，努力将理论知识与实际操作相结合，同时结合当前研究热点，对不同地质环境(如煤层气钻井液）进行钻井液进行配方设计及机理研究等。力争打造开放性、实用性课内外实验教学，重在实践，以多学科知识交叉，从单一实验到综合实验，鼓励学生脚踏实地，在学习中延伸，在延伸中创新，不断提高对本行业的实际动手能力，解决实际问题的能力。这些与时俱进而又基础的研究课题，把书上一成不变的知识变成了活生生的金钥匙，引领着学生向着自己未来的工作一步步接近，逐步树立了学生敢于动手，勤于研究的创新思维。

三、课程创新激励效果

在过去几年的课程教学中，通过课外指导学生进行开放性创新实验，很好地证明了上述激励机制的适用性和成效。学生通过课堂学习、课外实验增加对书本知识的理解，寻找到一些自己感兴趣的专业方向，培养逻辑思维方式，扎实的写作功底和生动的演讲本领。在找工作和毕业设计中针对自己的兴趣爱好来进行选择，增加了学生的兴趣和自信，提高了专业技巧和动手能力，在一定程度上指明了研究方向。

近几年来学生自主设计研究的开放性实验范围包括对钻掘工程施工废弃泥浆处理的环境探讨；不同钻孔施工工艺应用及机理研究；不同应用钻头设计、不同应用泥浆配置；围岩稳定性影响研究；定向孔的孔深轨迹理论研究；多煤层分层开采覆岩破坏与变形规律的试验模拟研究；模拟不良地质条件井下采煤落煤规律的数值模拟研究；煤矸石的利用；矿井水害防治和水资源利用研究等等。有些同学还在此基础上尝试发表了自己的专利和科研文章。由此可见，适宜的激励环境和适宜的人群相结合，就能擦出创新的火花。

四、结语

“岩土钻掘工程”课程教学创新性教学改革只是诸多大学课程中的一个，而其内涵的“创新性环境”的打造，则是我们每位高校教育工作者所最终将面临的选择。面对21世纪的人才竞争，创新教育对于我们已不是一般的教育目标和要求，而是关乎国家富强和民族兴衰的大事。对个人而言，“创新性”是个人在今后急剧变化的社会里具备生存能力的重要内容。而科学方法的掌握与学生能力的培养都必须依靠学生自己的实践和感悟。

[1] 孟宪来.地质工作面临的形势和地质人才培养[J].中国地质教育，2006，(4):1-3.

[2] 张福远.20世纪90年代以来美国研究型大学本科教学改革研究[D].北京:首都师范大学，2007.

[3] 李峰，庄凤良，周梅.地质资源与地质工程学科创新人才培养的实践教学体系[J].中国地质教育， 2007，(4):127-130.

[4] 赵锡奎.遵循教学规律办地质教育，力推知行相济育地质人才—地质工科教育教学杂谈[J].中国地质教育，2006，(1):30-34.

Grasping Requirement of Professional Application, Strengthening Practice, and Triggering Innovation——Taking Curriculum Innovation in Practical Teaching of Rock & Soil Drilling and Excavation Engineering as An Example

YANG Wei-feng, XIA Xiao-hong
China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China

This paper took the class teaching of rock & soil drilling and excavation engineering to geosciences engineering for undergraduate student as an example, from different objects demand point, trying to design the classroom teaching, and to train the comprehensive learning abilities of multidiscipline intersection.Then we discussed the innovative teaching experience of the course.,based on human-oriented professional education and grasping the core content by class discussion, in order to open and practical practice teaching mode.By means of attracting students by new focus of geological engineering discipline practice, we encourage they lay good foundation in professional application, then cultivate their innovative consciousness.

rock & soil drilling and excavation engineering; practice teaching; open experiment; creation

G642

A

1006-9372 (2011）01-0055-03

2011-01-20。

江苏省“青蓝工程”项目；中国矿业大学课程建设与教学改革项目(201017)。

杨伟峰，男，副教授，主要从事地质工程与灾害地质的教学与研究工作。