通识选修类课程“城市建设与工程地质”教学改革的思考与实践

2015-01-31 11:53王东启
中国地质教育 2015年1期
关键词:工程地质课程教学

柳 林,王东启

华东师范大学 地理科学学院,上海 200241

教学方法

通识选修类课程“城市建设与工程地质”教学改革的思考与实践

柳 林,王东启

华东师范大学 地理科学学院,上海 200241

本文以华东师范大学通识选修类课程“城市建设与工程地质”为例,分析了专业性较强的通识选修类课程被小众化的原因。结合近几年来的教学改革思考和实践,提出了优化教学内容,建设符合学生需求的知识体系、采取互动分组教学、创新讲课方式、加强与学生互动沟通、多样化的考核方式等课程建设路径,以达到提高教学质量的目的,实现通过选修类课程确立学生的科学思维的功能。

工程地质;通识教育;选修课;教学改革

通识教育是华东师范大学建设高水平研究型大学、打造一流本科教育的关键途径[1]。“城市建设与工程地质”是地理科学学院开设的一门面向全校各专业本科生的通识选修类课程(以下简称公选课),该课程于2006年春季学期第一次开设,最初课程的名称为“工程地质学基础”,当年只有13名学生选读。由于修读人数偏少,2007、2008学年只在春季学期开设,选课人数虽略有上升,但都没有达到当时限额的60人。与其他“欣赏”、“文化”和“生活”类选修爆满的课程相比,可以说是相形见绌,惨淡经营,被视为“小众课程”。如何扭转这种“门前冷落”的被动状况,将工程地质课程办成受学生欢迎的公选课,是笔者一直思考和努力尝试解决的问题。

一、 工程地质课程被“小众化”的原因分析

1.课程本身因素

工程地质学是地质学的分支学科,是将地质学原理应用于解决与工程建设有关地质问题的一门学科[2],主要内容包括地形地貌、矿物和岩石、地质构造、岩体与围岩、第四纪堆积物与土的工程性状、地下水、不良地质作用、岩土工程勘察等。开课的前几年,工程地质公选课教学大纲局限于专业教材的框架,只是地质工程或土木工程专业工程地质学课程的一个简缩版。而在华东师范大学与地学直接相关的学科只有地理学,其他专业学生面对工程地质公选课,难免有“和我的专业没有什么关系”、“对就业没有什么帮助”、“专业难”等诸多疑虑。绝大多数学生在大学期间没有进行过地质学基础知识的系统学习,知识储备基本停留在高中学习的地理知识,而工程地质概念和专业名词较多,还需要将地质学原理在工程实践中予以应用,如果仅仅将专业课内容稍加调整,对选修者来说过于专业化,学生觉得学习起来比较困难。

不可否认,不同公选课教学内容的学术性、趣味性存在差异。通过了解,学生选择公选课通常更注重实用的课目,如计算机、外语类课程,还有像欣赏类等轻松娱乐的课程比较受学生的青睐, 常常出现供不应求的现象。我校每个学期都有因选课人数不足而停止开设的课程(如2014秋季学期停开课程达37门)。有些课因过于专业,甚至课名就相当生僻,无法吸引学生的兴趣因而被学生淘汰[3]。

2.课堂教学的问题

开课之初,笔者基本采用某本教材的内容体系,以课堂讲授的传统教学方法为主,虽然其中也穿插了一些案例,但并未作为教学重点,教学中教师与学生之间交流互动甚少,学生对教师的评价一般,选修人数偏少,甚至有学生在百度贴吧发帖说上工程地质课快要睡着了。据了解,我校学生对于课程的选择,最主要的意见来自学长学姐的评价与推荐,评价标准一般包括学术研究深度、教师讲课精彩程度以及课程本身难易度等,在总体考虑的基础上,好老师是最被看重的要素[4]。有些课程由于老师的教学水平有限,“口碑”渐差,逐渐无人选报[3]。

二、将工程地质公选课办好的可能性

面对学生选课时常存在功利性、盲目性的现实情况[5-6],通过几年的公选课教学实践,笔者逐渐悟出教师采取的态度不是孤芳自赏或随波逐流,而是认真分析同学的选课动机、评价标准,尊重学生的多样化需求,同时要考虑到公选课课程学生的知识结构和能力的差异性,充分调动学生的学习兴趣和积极性。不管学生是否意识到,工程地质都与我们每一个人的生活密切相关。中国经济持续发展,大量建设项目如雨后春笋,工程建设中遇到的地质问题日益增加和复杂,迫切需要解决。工程地质学科的实践性特点决定了题材广泛,教学内容可塑性大,而公选课受各方面约束相对较少,教学形式有相当大的发挥余地和空间。如果上得好也有可能成为一门有特色的公选课。

作为综合性大学的公选课,应该以拓宽学生视野、启发学生探索热情、培养学生思维为主要教学目的,而不是仅仅介绍本学科的基础理论,公选课既要立足于学科本身的固有理论及知识框架,也要兼顾全校各专业学科特点,尽量做到兼容并蓄、触类旁通[7]。2009年笔者将课程改名为“城市建设与工程地质”,授课思路也随之出现了根本性的转变。确定了以激发学生学习兴趣、培养思维方式和学科意识,改变昏昏欲睡、玩手机的课堂文化为目标,从重整、凝练教学内容着手,以自主式、研究式、互动式教学方法为突破口[8],创新讲课方式,增强课程吸引力和感染力。通过教学内容的选择和教学方法的改革,使学生经过公选课的学习获得必要的思考和感悟,在潜移默化中实现公选课价值观念的传递、科学思维方法的确立以及完整人格的塑造的功能。

三、课程建设路径和实践

1.优化教学内容,建设符合学生需求的知识体系

(1)对原有教学内容进行精选、重组。

“城市建设与工程地质”课程绝大部分为来自全校不同年级、不同专业的非地理类专业学生选修,地质基本知识普遍比较薄弱,对地质知识的理解能力也存在一定差异。工程地质课程内容较多,学科知识覆盖面较广,在有限的课时下,需要精选适合学生知识需求的教学内容。笔者对原大纲中过于专业化的内容进行了删除或简化处理,如删除了“不同种类的岩土工程勘察”一章,删除“地下水抽水”、“压水试验”,将不良地质作用内容放入另一门公选课“灾害地质”中。同时对学生不熟悉而在课程中用到的有关地质知识进行梳理,在教学中用浅显易懂的方式适时予以补充。对原有课件进行改编充实,加入大量图片、动画、视频,提高直观性和生动性,做到“有图有真相”,使学生乐于接受、了解和掌握。

(2)突出课程特色,增加相关专题。

专题式的教学模式是以问题为核心,学生获取知识是问题解决的需求,学生对理论知识的认知是在问题解决的过程中获得的,不仅能记住,而且能真正地领悟[9]。

例1:“新闻中的工程地质”专题。

编写“新闻中的工程地质”最初的动机在于与工程地质相关的热点报道层出不穷,也一直受到公众的广泛关注,但经常发现一些记者因缺少专业知识背景难以将专业语言很好地转换为公众能够理解的语言,一些不正确或不专业的报道时有出现,非专业的读者真正理解起来可能有一定困难。而以往教材中有限的经典案例往往年代久远,特别是事故案例以国外居多,很难满足现在各专业学生对身边发生事件的好奇心和求知欲。从新闻中提取与课程密切相关的内容,聚焦生活中的热点问题从而联系生活,拓展地质知识,这与美国目前高中的主流地理教材《地理:地质学、环境与宇宙》中“新闻中的科学”专题不谋而合[10]。

“新闻中的工程地质”聚焦于有影响的热点新闻,进行跟进分析。主要内容包括工程事故类:如上海地铁4号线海伦路站封站大修,浙江台州玉环竣工10个月居民楼拆除,楼顶顶惊现成都,海口18层建筑“楼沉沉”,广州清远楼歪歪,桂林马路发生塌陷,广西百色在建隧道塌方,宁波市徐戎三村居民楼突然倒塌,延安、兰州削山造城,广州地铁工地附近发生多次坍塌,深圳海砂危楼,浙江嵊州“桥上楼阁”,诸永高速桥墩桩基裸露,河南罗山县木头支撑的桥梁,四川绵阳江油大桥垮塌等。该专题还收集了引起公众广泛关注的大型工程如赤瓜礁填海造地、三峡工程、港珠澳大桥、青藏铁路、规划中的烟台-大连海底隧道、南极考察站建设等遇到的工程地质问题。本专题现有600多页课件,笔者还在根据新闻动态、网络热点,及时更新教学内容,让专题更加丰富。

以新闻引入,讲解其中包含的工程地质与建筑结构的理论知识点,以专业的视角和思维方式来分析问题,特别是事故产生严重后果以及大型工程的图片资料,会使学生有一种震撼感,实际上也就回答了为什么要学习工程地质学,工程中会遇到什么地质问题及如何解决工程中遇到的地质问题。不仅增加学生的学习兴趣,还引导和培养学生的批判性思维的形成, 从而不盲从别人的观点。

例2:“超高层建筑”专题。

中国是全球超高层建筑最多的国家,而摩天大楼高度纪录保持时间越来越短暂,针对这场高度的竞争,编写了“超高层建筑”专题,介绍高层建筑的发展轨迹、高层建筑的行为特性、荷载与力的传递路径、结构受力、常用结构形式及施工。专题还具体介绍了世界著名的高层建筑如上海环球金融中心、上海中心、武汉绿地中心、北京中国尊、CCTV新大厦、深圳平安大厦、台北101大厦,吉隆坡石油大厦、东京“天空树”、纽约世界贸易中心、迪拜哈利法塔、沙特王国大厦等国内外超高层建筑的特点、地质概况、基础选型、结构设计难点及施工方案等,学生十分感兴趣,该专题也成为课程的亮点之一。

(3)注重深度案例剖析。

笔者为进一步培养学生发现问题、分析问题与解决问题的能力,为本课程编写了2003年上海轨道交通4号线突水事故、2009年全国罕见的 “莲花河畔景苑”7号楼倾覆事故的深度案例剖析,通过系统分析,师生共同思考、讨论,深化了对案例中所涉及的理论知识的认识。

另外我校闵行校区公共教学楼的岩土工程勘察工作是笔者在2003年作为工程负责人承担的。将当年的勘察报告作为案例在课堂予以讲解,特别提到由于地层起伏,南楼、北楼在勘察报告中建议了分别采用不同的桩长,但设计院采用统一桩长,以致出现北楼很多桩无法沉桩至预定标高,最后不得不进行截桩处理的教训。学生了解到正在上课的教学楼的前生来世,加深了学生设身处地的感觉。

2.采取师生互动的分组教学

针对选课人数多的情况,用总课时的1/3左右来进行分组互动教学。教师要求每个小组成员在5~8人之间的前提下,由学生自由组队,自选小组长,由学生根据自己的兴趣和知识背景任选专题内容(只要与地质或者工程相关即可),通过小组成员分工合作,收集资料、查找文献、小组内部讨论、编写专题报告,并制作15分钟的专题演讲展示课件。

任课教师提前审阅专题报告和课件,和学生讨论交流不足之处,并提出与专题相关的思考题。教师特别提醒学生充分利用学校图书馆的中外文数据库,如中国知网、万方资源等,引导同学们积极使用网络平台进行学习,在此过程中,学生自己思考问题,并参与知识的获得过程,主动、积极地解决问题,为日后的自主学习研究奠定基础。

任课教师根据教学内容安排小组演讲,组织学生开展课堂专题讨论交流,小组派代表上讲台进行专题研究交流演讲(鼓励所有上课学生都参加),为学生提供一个展示、表达的机会,自主学习的能力得到展示、学生的自我个性、综合素质也得到体现[11]。演讲后热烈掌声对学生自主学习的成果得到认可,有利于调动学生的积极性,也为师范生日后走上讲台提供锻炼的机会。

学生的选题和创意经常会让老师耳目一新,演示课件制作的技能让老师自叹不如。学生选题内容多元广泛,如地震对于城市建筑的破坏和解决方案、岩溶地貌工程建设困难—以神农架机场为例、临港新城工程地质特征、三门峡水利工程、秦山核电站工程地质与建设、京沪高速铁路工程地质勘察、杭州湾大桥勘察与设计、崇明岛长江桥隧、都江堰地质及水利工程、香港中银大厦、洋山深水港、英吉利海峡隧道、贝加尔湖、冰岛地热、月牙泉、罗布泊、坎儿井、青藏铁路、三角洲的工程地质问题、上海地铁的工程地质问题等,特别是台湾学生分析雪山隧道、澳门学生讲解填海造地、中非共和国留学生介绍中非的地质情况给同学们留下深刻印象。

演讲后老师对演讲做简要点评,并针对报告中的相关问题提问(不限于事先提供给学生的提问思考题)。采取分小组报告的方式通常遇到的问题是,一个小组只有个别学生查阅资料、准备PPT 和进行答辩,其他人袖手旁观,从而很难让学生整体得到全面的学习和锻炼[12]。对此笔者采取的对策是小组每个成员都将被老师提1~2个问题,教师在课堂上通过提问,也引导其他同学一起不断思考。为避免有些同学“搭便车”的心理,所提问题均是随机的,每个团队成员均需熟悉本专题所有内容和所有问题,即每个同学可能面对不是自己负责部分的问题,作为研究成果的一个反馈,回答问题评分作为课堂讨论交流成绩。对提出的问题,其答案需要学生去思考,需要学生互动,使枯燥乏味的课堂变得生动活泼。在课堂上,每位学生可以就自己和他人的答案发表意见。通过互相之间的交流和知识共享,学生对知识点的掌握会更加牢固[13]。学生获得解决问题的成就感的同时,不知不觉将重要的工程地质知识点学透[14]。为保证该教学模式的成功实施及活跃课堂气氛,教师采取对积极回答问题的学生现场加分的考核机制[15],当该小组成员不能回答的问题,其他同学可以举手抢答,作为加分的依据,鼓励其他学生踊跃参与。

由于这种新型授课方式极大地调动了同学的热情和积极性, 各小组自发在网上建立了QQ群作为交流平台,在课上争相宣讲, 课堂气氛十分活跃。一方面使得学生成为了教学活动的主体,由课堂中的被动学习变为积极参与, 大大丰富了思维的过程,而且学生之间的竞争性学习能够提供适度的压力,促使每一个参与者包括教师也积极投入到相关主题的思考中去。另一方面使得教学过程得以优化, 融洽了师生关系,增强了课堂互动[16]。互动式分组教学方法的采用,同时也对教师的教学能力提出了更高的要求,教师不可能对学生所选的每一个专题内容都熟悉,也面临再学习的过程,要求教师在备课时周密考虑学生可能出现的情况及应对方案。

3.创新讲课方式,增加课堂趣味性

教学是一个思想交流过程,工程地质具有理科的逻辑性和严谨性,定性与定量的分析, 课程的深度必定会带来一定意义的枯燥和繁琐,在教学中如何将枯燥的知识通过教师的表达而变得生机活力,教师的语言魅力很大程度影响了学生对该门学科的兴趣[17]。教学在坚守一定的专业性而不流于科普的基础上,要想吸引学生的关注,讲课不仅不能采用照本宣科的方式,还要引入时尚、新鲜元素,适当用接地气、清新的通俗语言,融合相关历史、诗词、歌词、哲学、网络新词等将专业问题在不失深度的基础上换一个角度向学生呈现。对关于课程概念和原理用恰当的议论、比喻、类比和穿插小故事、主讲教师的工作实践经历,轻松、活泼,在提振学生的兴趣的同时,加深学生的理解和记忆,活跃课堂气氛[18]。

如讲软土时,先提出学生可以观察到闵行校区建筑的地面沉降、桥头跳车的现象,再讲解软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高等特点,软土的特点刚好和一个“伤不起”流行语十分契合,更容易使学生产生共鸣。

又如讲到河流地貌横向环流的作用时,由于深槽往往不在河流中心线,而国际法准则关于界河边界划分的习惯规则是以河流的主航道中心线为依据划分。珍宝岛及其附近的七里沁岛均位于乌苏里江主航道中心线中国一侧,但前苏联不予承认,成为中苏珍宝岛冲突的直接原因。在历史中挖掘地质知识,让同学们耳目一新。

再如在讲到风成地貌时,分析齐秦的歌曲“狼”的歌词,说明起沙临界风速、风沙的运动形式以及草原的退化,并在课堂上播放一小段歌曲,学生满堂爆笑。在相关章节评论一下水滴石穿、坚如磐石、沧海桑田、三十年河东三十年河西、飞沙走石等成语的是否有地质依据,也让同学印象深刻。

讲物理风化作用时,由于岩石颜色、矿物成分、矿物颗粒大小、矿物排列的方向不同使岩石成为热的不良导体,热胀冷缩使岩石分解,为了加深学生的印象,运用类比方法,指出人心大多数时候也是不良导体,并引用席慕容诗词“当那闪耀炫目的讯息,终于传达到我的心里,你在千万光年距离之外的星体,其实早已熄灭冷却。而我那狂喜地回答着的光芒啊,却还毫不知情,还正在急急向着你奔去的路上”[19],增加地质学的诗情画意将会极大地活跃课堂气氛,让学生经久难忘。

要达到“深入浅出”,既包含着在专业领域中严肃、认真的深入探索, 掌握扎实的基础知识等方面的“深”的基础;也包含着用最简单、最直接、最形象的语言表达这种思想的“浅”的功夫[20]。我们在课堂上,既要“深入浅出”,又要让学生能“举一反三”[21]。

想让课堂吸引人,教师一定要下工夫,对教学不懈钻研,与时俱进,要经常与学生沟通,上贴吧,上人人,知道他们现在喜欢的是什么,用什么方式表达容易被学生接受。但也不能一味地迎合学生的兴趣,讲课风趣幽默的内容一定是和传授的知识密切相关的,而不能离题万里,漫无边际,也不能用滥以致喧宾夺主。不仅在运用比喻时要解释清楚两者之间的具体的相似点,还要在比喻用完后,趁热打铁,强调概念或者原理的本质并注意把学生的思想引向更高的境界,发展学生的抽象思维[22]。

4.加强与学生互动沟通

建立和谐的师生关系,教学过程中要实现良好的互动。公选课的学生来自全校各院系,老师需下工夫尽快熟悉学生。活跃的课堂氛围应该由教师主导、学生参与,共同营造。这样才能实现讲课内容不枯燥、讲课方式不单调,真正地吸引学生,使学生在轻松的环境中掌握知识[23]。

除了营造活跃、快乐的课堂气氛外,笔者还在学校提供的Sakai网络教学平台开通“城市建设与工程地质”课程站点,利用其师生交互环境,作为传统课堂教学的拓展,由此进一步加强教师与学生、学生与学生之间的互动。在教学过程中努力与学生保持及时沟通与联系,学生有什么疑问和想法能及时反映到任课教师那里去。通过在线讨论,提高学生的参与程度。另外将教案、课件、教学大纲、教学计划和视频学习资料放到教学平台,供学生参考学习。Sakai网络教学平台的讨论区、聊天室提供了交流平台,对于学生提出的每一个问题,教师都精心回答,对共性问题,在课堂上予以讲解。

针对学生反馈的实际情况和提出的建议,任课教师及时研究,在遵循传道授业解惑的前提下,对课程内容做出相应的改进和调整;随时关注学生对课程的不同想法和他们在个体能力方面的差异,改进和完善教学形式[24]。

5.采用多样化的考核方式

由于公选课学生的知识背景差异很大,仅凭一次考试或提交一篇论文很难准确地反映出学生对课程的投入程度和知识的掌握程度,特别是对那些听课认真、勤于思考、善于分析的学生显得不公[25-26]。本课程采用多样化的考核内容和考核方式,注重对日常教学环节的考察,重视学习过程,增加课堂讨论环节的比重,以充分调动学生的学习积极性、主动性,以培养分析思维能力为目标。考核内容包括出勤情况10%、课堂专题讨论演讲及回答专题问题30%、小论文30%(以小组为单位提交,小组所有成员同分)、期末考试30%。并将课堂互动回答问题作为加分项目。

取消期末考试对学生记忆性知识的考核,着重对分析问题、解决问题和思维方法的考查。考题注重学生自身知识的发挥和综合运用能力,如结合个人学习体会举例说明工程地质的具体运用,以此给学生更大的发挥空间。

多样化考核方式的运用,不仅可以提高学生的学习兴趣,而且可以为学生提供质疑、探索和表达的机会,培养学生的思维方式。同时也可以提高教师对学生学习情况的辨识度,客观公允地反映出学生的学习态度和学习效果, 并给予合理公正的考核评价,有利于培养良好的学习风气,促进教师课堂教学、提高课程教学质量。

另外,在每学期的第一堂课, 教师事先将课程的主要内容、授课模式和与之适应的考核办法对试听课程的学生进行详细的介绍,目的就是让学生重视课程的学习过程,端正学习态度。确保学生在充分了解课程的特点与要求之后,真正依据自己的需求和能力,慎重决定是否选修本课程,由此筛除一部分只想凑学分的学生(有些学生知难而退课),让真正有学习意愿的同学选到课。这样,既保证了学生充分利用选修课的学习机会并选择适合自己的课程,也有利于教师教学理念的实施实践与教学环节的开展,更有利于展现师生间相互尊重与信任,形成积极融洽、自由平等的“师生共同体”[27]。

四、教学效果

笔者对工程地质课程教学方法进行了改革和创新,在教学过程中,初步摸索出一套新的教学模式,充分考虑学生的心理取向和需求,加上课程贴近实际,注重思维方法的培养,注重师生互动,生动有趣,受到许多学生的认可,学生对教师的评价有明显的提高。特别是近几年以来,选修人数不断增加, 为满足学生的选课需求,班级规模不断扩大,最多达到120人,从一学年开设1次变成春季、秋季学期和暑期课程开设3次。

工程地质公选课的学生分别来自全校50多个专业,几乎分布在学校所有院系。大部分学生学习态度积极、端正,逃课率较低。根据学生反馈,主要的收获在于获得工程地质学中发现问题的方法, 培养思维,锻炼了一定的终身自主学习能力和技能,获得了合作学习的快乐,取得了较好的教学效果。每年选课期间都有一些修读过的学生自发在百度贴吧、人人网推介本课程。

五、需要完善的问题

工程地质是一门实践性很强的课程,实践教学是非常重要的环节。在地理、地质专业的必修课当中,实践课程的开展越来越受到重视。任课教师也深知实践的重要性,学生也渴望出去实习,如果能根据教学的需要进行适当的野外实习,教学效果会更好。但受客观条件的限制,如公选课野外实习所需的配套经费、学生安全、时间安排等问题,尤其是教学班是由几十个专业的学生组成,也增加了开展实践教学的难度,工程地质科学的实践性特征很少得到体现[28],犹如纸上谈兵。这是日后本课程需要着重解决的问题,同时也说明本课程还有较大的提升空间。

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engineering geology; general education; elective course; teaching reform

G642

A

1006-9372(2015)01-0093-06

2014-11-20。

2014年华东师范大学教学改革与研究项目。

柳 林,男,高级工程师,主要从事工程地质的教学和研究工作。

Title: Ideas and Practices of Teaching Reform of an Elective Course of General Education Entitled Urban Construction and Engineering Geology

Author(s): LIU Lin, WAND Dong-qi

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