地质工程专业计算机类课程体系建设及教学内容优化研究

黄海峰，宋 琨，卢书强，党 超，易庆林

三峡大学 土木与建筑学院，湖北 宜昌 443002

地质工程专业计算机类课程体系建设及教学内容优化研究

黄海峰，宋 琨，卢书强，党 超，易庆林

三峡大学 土木与建筑学院，湖北 宜昌 443002

本文通过分析目前主要高校地质工程专业的计算机类课程设置现状及问题，以三峡大学地质工程地质灾害防治方向为例，着重讨论了基于具体实际需求有针对性地建立计算机类课程体系，并基于课程体系进一步优化教学内容，以保障计算机能力培养目标的实现。

地质工程；计算机类课程；课程体系；教学内容

进入21世纪以来，我国步入经济腾飞的重要时期，大量的工程建设引发了高校地质工程专业毕业生持续火爆的就业市场[1]。尽管如此，市场对地质工程专业人才的要求也在发生变化，正从过去的技术需求型逐渐转变为素质需求型，即从所谓的专才变为通才，或称复合型人才[2]。这就要求正在高校接受培养的地质工程人才，除了具备扎实的基础理论知识以外，还要不断掌握最新的技术和方法，并具有不断更新专业知识的能力[1]。这其中，计算机技术作为信息时代的大众化工具，已经深深融入并彻底改变了地质工程行业的工作方式，因此为了满足相关需求，国内开设地质工程专业的高校纷纷通过增加计算机类选修课或在专业课中增加计算机软件知识介绍来促进对学生计算机知识和技能的培养，然而这种手段难以实现让学生全面掌握将来所从事专业方向计算机技能的目标。本文拟在分析目前高校地质工程专业计算机类课程设置现状及存在问题基础上，以三峡大学地质工程专业地质灾害防治方向为例，通过详细分析专业方向的计算机技能需求，系统地建立起计算机类课程体系，并以此为基础优化课程教学内容，保障实现学生掌握符合地质工程专业相关方向所需的较为全面的计算机知识和技能的培养目标。

一、计算机类课程设置现状及问题

通过对目前开设有地质工程专业的主要高校进行调查后发现，该专业的计算机类课程设置现状以及存在问题主要包括以下几方面。

1.培养目标针对性不强，课程设置不合理

1997年，教育部高教司就颁发了“加强非计算机专业计算机基础教学工作的几点意见”；进入21世纪，教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会又提出“关于进一步加强高等学校计算机基础教学的意见暨计算机基础课程教学基本要求”。在这种背景下，地质工程专业也确实开始注重对学生计算机技能的培养，采取的普遍做法就是在保证通识教育中的计算机课程外，增加少量的计算机类专业选修课或在专业课中增加计算机软件知识的介绍[3]。然而，这种做法并没有真正以当前行业发展对计算机能力的实际需求为基础，所以培养目标针对性不强，进而导致计算机课程设置不合理，学生无法掌握一套在地质工程行业当中需要应用的且较为完整的计算机知识和技能体系。另外，将计算机类课程全部设置为专业选修课，就意味着允许该专业学生可以不掌握专业领域内的任何计算机技能，这简直不可想象。

2.课时少，课程内容不合理

根据统计，国内高校地质工程专业的计算机类课程学时一般不超过总学时的6.5%，而且这是将所有选修课作为必修课全部参与统计的结果，可见计算机类课程所占比重很低。另外，如果除去通识课程中的计算机类课程（一般包括“大学计算机基础”以及“程序设计语言”两门课程），剩下专业课中的计算机类课程课时就仅占到4%以下。可以想象，在国家强调通识素质教育而较大幅度压缩专业课程学时的背景下，很难通过这种极少的课时安排就能培养学生掌握行业所需的计算机技能。另外，由于计算机类课程设置不成体系，使得仅有的几门课程内容设置要么前后脱节、要么内容重复，或者课程内容涉及面窄、内容陈旧、针对性不强，根本无法满足行业实际需求。

3.以理论为主，忽略上机实践

课程设计内容面面俱到，常以理论教学为主，忽略理论联系实际的上机实践训练。作为非计算机专业，地质工程对计算机技能的要求，其核心目的无疑是需要学生掌握在实际工作中必用或常用的软件工具和信息化技术方法等，因此这类课程的教学重点也应该放在结合行业实践案例的大量上机训练当中，虽然理论讲解必不可少，但绝不应作为课程内容的重点甚至全部。

二、计算机类课程体系建设分析

目前我国高校开设的地质工程专业，主要都是结合各高校自身优势，进一步细分为工程地质、岩土钻掘、地球探测与信息技术、煤田油气勘查、地质灾害防治等诸多方向，而不同方向对计算机知识和技能的要求显然会有所不同，因此要建立地质工程专业的计算机类课程体系，也必然要与具体的专业方向紧密结合起来。以下将以三峡大学地质工程专业地质灾害防治方向为例，探讨计算机类课程体系的建设情况。

三峡大学地质工程专业从2012年开始招生，结合大学长期从事三峡库区地质灾害防治所具备的基础，确立了该专业以地质灾害防治为主要方向。在制定培养方案时，注重该专业方向的实际需求，其中就包括对计算机知识和技能的需求。根据长期从事地质工程防治的相关工作内容，较为全面地梳理出其中需要用到的计算机知识和技能。

1.通识部分

（1）计算机基础：操作系统，常用Office办公软件，网络基础，数据库基础等。

（2）程序设计基础：掌握至少一门程序设计语言。

2.专业部分

（1）制图：绘制平面地质图，包括普通地质学、工程地质图、地质灾害平面图等；绘制剖面图，包括地质剖面图、工程地质剖面图等；绘制钻孔柱状图；绘制其他山地工程图件，如槽探、坑探素描图等。

（2）地质工程数值模拟：有限元、有限差分方法；应力-应变分析、流/力耦合分析；岩土工程和岩土环境模拟，包括边坡稳定性分析、地下水渗流分析等。

（3）空间数据管理和分析：地质灾害防治工程中涉及的一系列空间数据的有效集成管理，例如遥感影像图、地形图、地质图等；地质灾害相关空间数据分析，如数字高程模型分析、地形地貌特征（坡度、坡向、起伏度等）的提取分析、场地选择分析评价等。

（4）区域地质环境分析：区域地质或工程专题信息的提取、监测、评价等。

基于以上分析，根据三峡大学人才目标定位，在参考其他高校地质工程专业计算机类课程的设置情况基础上，建立起面向地质灾害防治方向需求的计算机类课程体系（表1）。

表1 地质工程专业地质灾害防治方向计算机类课程体系

表1中的课程体系构成有以下主要特点：（1）课程完全涵盖了该专业方向所需的计算机知识和技能，保证学生毕业进入工作单位后能够马上利用掌握的相关知识和技能开展实际工作。（2）计算机类课程学时占总学时超过8%，其中专业课程学时也超过了5%，即提高了计算机类课程的总学时，以尽量保证学生在有限的课时内既能学到理论，更能掌握上机操作技能。（3）根据培养方案整体要求，所有计算机类课程全部纳入专业拓展课，并未进入学科基础课或专业核心课，这种情况下为保证学生仍能全面掌握相关知识技能，将三门最为核心的专业课设定为必修课。

三、计算机类课程教学内容优化分析

合理的教学内容是让学生能全面、有效地掌握必备专业知识和技能的根本保证[4]，尤其是在专业课程学时大幅压缩的情况下，基于课程体系制定和优化各门课程的教学内容就显得更为重要。表2列出了对表1中所有计算机类课程进行了教学内容优化后的相关情况。

表2中对地质工程专业地质灾害方向计算机类课程内容的优化主要体现在：（1）教学目标明确，理论讲解基础上注重上机实践，以此培养学生通过常用专业软件的不断训练，掌握解决实际工程问题的思路和方法；（2）基于课程体系的综合角度去设计和优化所有计算机类课程的教学内容，做到不遗漏、不重复；（3）合理安排开课时间，保证课程之间的内容前后衔接紧密、过渡顺畅，如将地理信息系统安排在第6学期，让学生在充分掌握空间数据、坐标系统和ArcGIS这一通用软件的基础上，再在第7学期开设地质工程数值法，可以自然过渡到利用AutoCAD和MapGIS这些行业常用软件直接绘制工程图件上，避免还需过多讲解原理而占用上机时间。

通过以上基于课程体系的教学内容优化，可以明显提升教学效率，从而为培养学生全面掌握将来所从事专业方向的计算机知识和技能提供坚实保障。

四、结束语

地质工程专业的迅猛需求和快速发展要求高校大学生除了具备扎实的基础理论知识以外，也要不断掌握行业内最新的计算机知识和技能。只有基于地质工程专业不同培养方向的具体需求分析，才能较好地建立起涵盖行业方向所必需知识和技能的计算机类课程体系。再以课程体系为基础优化教学内容，才能保障真正实现学生掌握地质工程专业相关方向所需的计算机知识和技能培养目标。因此，国内高校地质工程专业的计算机类课程体系不可能千篇一律，而应该根据具体培养方向针对性地建立和实施。

表2 优化后的地质工程专业地质灾害防治方向计算机类课程教学内容

[1] 傅荣华，黄润秋，王运生，等.地质工程专业发展战略研究[J].地质灾害与环境保护，2009， (1)：98-102.

[2] 陈剑，慎乃齐.地质工程专业复合型人才培养模式研究[J].中国地质教育，2011，(1)：18-21.

[3] 宋金星，刘玉芳，林晓英.煤及煤层气工程专业计算机类课程设置研究[J].中国地质教育，2009，(1)：121-123.

[4] 谢淑云，鲍征宇，贾先巧.我国地质专业课程体系设置的合理性与局限性[J].中国地质教育，2001，(1)：74-78.

Title: Study on Curriculum Settings and Optimization of Teaching Contents of Computer Courses for Geological Engineering Profession

Author(s): HUANG Hai-feng, SONG Kun, LU Shu-qiang, DANG Cao, YI Qing-lin

geological engineering; computer courses; curriculum settings; teaching contents

G642

A

1006-9372（2014）04-0072-03

2014-10-17。

湖北省高校教学改革研究项目(2012235)；2013年三峡大学校级教研项目（J2013005）。

黄海峰，男，副教授，主要从事地质工程的教学和研究工作。