推进地质工程专业改革 加快卓越工程人才培养

黄 雨，包扬娟，赵宪忠，杨 坪

同济大学 土木工程学院，上海 200092

培养模式

推进地质工程专业改革 加快卓越工程人才培养

黄 雨，包扬娟，赵宪忠，杨 坪

同济大学 土木工程学院，上海 200092

为了加快地质工程专业创新型人才的培养，实现从优秀到卓越的跨越，国内高校积极推进地质工程专业的综合改革。本文以同济大学为例，以学生创新能力培养为核心，通过完善实验、实践、国际交流环节进行共性基础的强化，通过设置学科交叉课程、小班化教学、信息化教学、校企合作课程进行地质工程人才的个性化培养。

地质工程；卓越工程人才；双语课程；小班化教学

一、前言

2010年国家发布《国家中长期教育改革和发展规划纲要 （2010—2020）》指出：“把提高质量作为教育改革发展的核心任务”［1］。如何深化教育教学改革，创新教育教学方法，培养具有国际视野和创新能力的拔尖创新人才已成为高等教育发展新的难题。

就地质工程而言，尽管已在国家基础设施建设和城市建设等各个方面取得了重要成就，但未来社会的发展给地质工作者提出了更高的要求和新的挑战。例如在城市化进程中，随着社会技术力量的飞速发展，地下空间开发成为了城市建设的重要部分，对地质环境造成了影响，诱发了城市地质灾害［2］，威胁城市的可持续发展。如何看待地下空间、社会经济发展和地质环境保护之间的关系（图1），实现地下空间开发与环境的协调发展是地质工程师面临的一大挑战。因此，有必要改变传统的教育理念，把人文精神、科学素养、技术能力、工程素养、领导才能、活动能力、创新潜质等融合在一起，培养能够针对不同工程或社会问题制定最佳规划、设计和建设方案，并负责实施的卓越工程人才。《地质工程专业规范》就是以此作为本专业人才培养的目标。其自发布以来被各大高校作为制定地质工程专业培养方案的依据。规范主张将人才培养内容分为普通教育、专业教育和个性教育三部分，使学生的知识、能力、素质得到了协调发展。

图1 地下空间开发、社会经济发展与地质环境保护之间的关系［3］

本文以同济大学为例，针对如何实现地质工程专业综合改革，加快培养卓越的地质工程师这一问题进行了阐述。同济大学的地质工程专业依托同济大学土木工程学院整体优势，在2013年已获得教育部“高等学校本科教学质量与教学改革工程”综合改革试点专业。本专业通过完善实验、实践、国际交流环节进行共性基础的强化，通过设置学科交叉课程、小班化教学、信息化教学、校企合作课程进行地质工程人才的个性化培养（图2）。这些举措都将有利于本专业的可持续发展，以及向国家输送卓越的地质工程师。

图2 地质工程专业综合改革

二、加强共性基础建设，奠定人才培养基础

共性基础是地质工程专业综合改革的重要方面，主要包括实验环节、实践环节、国际交流环节三个层面。我们分别通过建立教学实验平台和创新实验项目、实践教学方法和建立实习基地、双语课程建设和国际交换生交流等措施来完善这三个层面（图3）。

图3 地质工程共性基础建设

1.建立教学实验平台及创新实验项目

加强基础理论教学的同时，必须重视学生的实践动手能力和创新能力的培养。以岩土及地下工程教育部重点实验室为平台，建立地质工程的教学实验平台和创新实验课群，培养学生的实验系统设计和研究能力，进而提高学生的创新能力。如岩体力学课程建立了数字实验平台。采用FLAC3D、PFC3D、3DEC软件，建立“岩体力学”课程涉及的岩石和岩体基本力学性质试验、隧道和边坡工程数值模型，通过动画、云图、图表等形式展现试件、隧道、边坡的变形和破裂过程，以及在变形和破裂过程中拉压和剪应力分布及变化，使得学生对岩体的变形和破裂的机制有更深的理解，并促进学生对“岩体力学”课程学习的兴趣。

创新实验的项目选题主要源于科研、教学、生产等方面的项目，课题执行的各个环节充分体现对学生创新和实践能力的培养。研究内容涉及复合材料注浆、土工材料反滤、岩石破坏评估、边坡灾害、地质灾害数据库建设以及围护结构研究等专业领域。创新实验项目的指导小组由教师和指导委员会构成，指导委员会是指由5个以上研究生组成的团队，他们对实验过程进行从旁协助指导。具体的创新实验项目实施措施如下：由具有很强工程背景、学术背景的教授和副教授指导创新实验思路，指导委员会对本科生的实验过程进行从旁协助指导［4］。本次创新实验项目的设置在提高本科生实验水平和创新能力的同时，也提高了研究生的实验技术水平。这项措施使本科生提前进入到国家实验室的科研工作中来，尽早认识“什么是科研，怎样进行科研，以及自己是否合适做科研”，使本科生对自己的未来有比较科学合理的规划。另一方面，其在很大程度上锻炼了研究生和本科生的科研能力，与此同时，研究生的加入也圆满地解决了目前实验室人员紧缺、实验新手无人指导的问题。

2.完善实践教学方法及校内外实习基地建设

众所周知，地质工程专业是一个实践性极强的专业。本专业重视实践性教学，着力培养学生的“地质工程意识”和工作综合能力，构建操作性强的工程能力培养评价体系。除了独立设置了规范中提及的实践教学的多种形式（实验课程、课程设计、专业教学实习、社会实践等）外，同济大学也根据教育部和国土资源部2014年联合发布的《关于实施国土资源领域卓越工程师教育培养计划的意见》开展了一系列完善实践教学的措施，即通过完善以往的实践环节、建立校内外实习基地、科学合理地制定实践性教学计划和教学大纲等手段，建立与理论教学体系相互渗透、紧密结合和操作性强的实践教学体系。

在以往的实践教学过程中，由于地质工程的教师资源有限，一名教师往往要带领几十名学生，不能达到较好的实习效果。在完善实践环节的过程中，本专业采用教师和博士生共同指导本科生实习的方法。首先进行博士生实践能力的培训，然后每年由博士生和教师一起带领本科生进行基础地质实习、认识实习、构造地质实习、岩体工程地质实习及土体工程地质实习等实践教学任务。很多不敢咨询教师的问题，在实习中，本科生能更容易和博士生交流，更好地保证了实习的效果。与此同时，博士生自己也加深了对实际问题的思考，有利于科研思路变得清晰明确。毫无疑问，这种由教师和博士生共同带领本科生实践的教学方式，可以达到双赢，使本科生和博士生的实践能力都得到了锻炼。

建设高水平校外教学实习基地［5］，例如浙江杭州工程地质实习基地、浙江湖州白鹤岭边坡实习基地、安徽巢湖构造地质实习基地、浙江温岭原位测试实习基地。进一步做好上述实习基地建设，更新实习教学录像、教材，重新规划实习线路（如针对青龙山—玉皇山路线，找出了每组岩石的分界点位置），使实习教学效果得到更好的体现。

3.加强双语课程建设，促进国际交流合作

为了让地质工程专业学生走出国门，与世界一流水平的同学科交流，本专业非常注重双语课程的建设。目前，本专业已经开设的双语课程有：“地质工程导论（英）”、“地下水动力学（英）”、“工程地质学（英）”等。其中，“地下水动力学（英）”自1998年便开始尝试双语教学工作，2008年被评为同济大学双语示范课程，2009年被同济大学推荐参加全国双语示范课程评审。新一批的专业课程正在筹备双语教学，如“岩体力学”、“原位测试”、“水文地质学”等。通过双语课程建设，使地质工程专业本科生基本具备了国际工程设计、咨询和学术交流的能力。另外，通过与英、法、美等国际名校之间互派教师、参加课堂教学与合作编写教材等措施，提高教师队伍的整体学术与外语教学水平，提高双语教学质量。

在《关于实施国土资源领域卓越工程师教育培养计划的意见》的指导下，同济大学对规范中国际化的要求进行了补充，依托学校搭建的长期国际交流合作平台，不断推进地质工程专业与国外先进高校和科研机构（如英国布里斯托大学、日本京都大学等）在国际课程班、联合培养学位项目、国际交换生、中外学生短期交流、中外联合毕业设计、国内外地质工程竞赛等方面开展国际合作与交流。其中，在国际交换生项目中，本专业不定期地组织活动，鼓励学生与国际交换生进行国际学术和文化交流活动，提高学生的英语表达能力与交流能力。通过学生的逐步积累以及教师强化专业外语的方式，提高了地质工程专业创新性人才培养的国际化水平。这样才能拓宽学生的国际视野，培养跨文化沟通能力，并逐步提高学生的国际竞争力，最终为培养创新型工程人才打下坚实的基础。

三、改革培养方案及教学方式，推进地质工程人才个性化发展

1.增设学科交叉课程

在追求地质工程人才的个性化发展过程中，培养方案的制订是基础环节。具体表现为：地质工程专业的本科生1～2年级主要安排英语、高数、计算机等通识课程，2～3年级则主要进行专业基础的学习，3～4年级学生可以自主选择专业模块，进行相应的专业学习。根据地质工程专业规范的要求，专业教育除承担传授本专业的知识任务外，还要结合本专业特色，传授相关学科的知识，以提高学生进行交叉学科及跨学科应用研究的实践能力。因而在这一阶段也可以进行跨专业选课，选择交叉学科的人才培养方案。学科交叉的概论性课程，包括3S技术、环境工程地质、纳米材料概论等。交叉学科的设置既留给学生选课一定的弹性空间，又保证了学生有较宽的学术视野，进一步提高学生的科研创新能力。

2.因材施教，实现小班化教学

因材施教作为个性化教育的基础，让学生在不同程度上来提高自己的能力与水平。教师精简课内讲授时间，由课程责任教授组织讨论、制定教学方案确保其落实与实施，包括课程授课方式、训练方式和评价方式。因材施教，改变“灌输式”的教学方法，实行“小班化”教学，积极探索启发式、探究式、讨论式及参与式教学。如专业课按1∶2的比例，教师不再是教学的主体，教学过程以学生为中心，教师主要起到一个引导的作用。以相对自由的学术氛围，帮助学生进行发散性思维的训练，鼓励学生多提问，对一些工程案例能提出自己的合理想法，敢于质疑现有的研究成果，并认真求证。基于共同的研究兴趣设置研究主题，学生进行前期资料的收集和思考，教师定期地安排一些研讨课，针对该问题一起进行学习与探讨，都将有利于创新思维的培养。

3.更新信息化教学资料

信息化教学资料（包括基础地质、地质灾害与防治、地质工程施工技术等方面影像资料）有助于提高学生的学习兴趣，提高课堂教学效率，使学生积极参与讨论分析，启发创新思维能力，从整体和宏观上把握问题，用系统的观点来解决工程中的每个细节问题。如“地基处理”课程的影像资料中涉及了各种地基处理工法，包括碾压法、沉管碎石桩法、振冲法、强夯法等，使学生对地基处理的各种工法有了直观的认识。这一措施也培养了学生自学能力、独立分析和解决问题能力，确立了学生在教学活动中的主体地位。学生的创新意识不断得到强化，确保本专业学生的个性化培养。

4.校企合作课程

《关于实施国土资源领域卓越工程师教育培养计划的意见》指出，高校和相关企事业单位要共同实施卓越计划，共同制定培养目标、共同建设课程体系和教学内容、共同实施培养过程、共同评价培养质量［6］。同济大学注重加强与国内有关单位的交流与科研合作，学院与相应的企业（如上海岩土工程勘察设计研究院有限公司、苏州光华岩土工程有限公司）建立起深层次的协作关系，邀请企业中经验丰富的工程师来学校给学生讲课，设立“城市轨道交通岩土工程勘察规范讲解”和“地基处理工程案例”等校企合作课程，加深学生对实际工程问题的理解，开拓学生视野，鼓励学生在实践中不断完善自我，不断创新。

五、结论

为了培养能够针对不同工程或社会问题制定最佳规划、设计和建设方案，并负责实施的卓越工程人才，地质工程专业积极实施综合改革。

通过建立教学实验平台和创新实验项目、实践教学方法和建立实习基地、双语课程建设和国际交换生交流等措施完善了实验、实践、国际交流环节，有效地保证了人才培养的共性基础。加快推进新一批的专业课程完成双语教学。此举能大大提高本科生的国际工程设计、咨询和学术交流的能力。在完善实践培养模式中，由博士生单独带领本科生进行基础地质实习、认识实习、构造地质实习、岩体工程地质实习及土体工程地质实习等实践教学任务，达到双赢。

而在地质工程人才的个性化培养中，增加学科交叉的概论课程、实行小班化教学及建立校企合作课程，以及充分应用基础地质、地质灾害与防治、地质工程施工技术等方面的声像资料，提高课堂教学效率，确保本科生教育的质量。

现有的地质工程专业综合改革的工作还只是处于一个初步探索的阶段，今后还需在实践中去改进并且完善具体措施。

［1］ 国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）［EB/OL］.（2010-07-29）［2015-1-20］.http://www.moe.edu.cn/publicfles/business/ htmlfles/moe/moe_838/201008/93704.html.

［2］ 朱良华，杨诚.城市地质灾害治理研究现状与述评［J］.生态经济，2014，（1）：356-359.

［3］ Huang Y， Bao Y J， Wang Y H.Analysis of geoenvironmental hazards in urban underground space development in Shanghai［J］.Natural Hazards，2015，（75）:2067-2079.

［4］ 戴塔根，邹海洋.我国地质工程专业发展战略的几个问题［J］.中国地质教育，2006，（1）：35-38.

［5］ 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.

［6］ 教育部.国土资源部关于实施国土资源领域卓越工程师教育培养计划的意见［EB/OL］.（2014-12-22）［2015-1-20］.www.moe.gov. cn/ewebeditor/uploadfile/2014/12/22/20141222160042526.doc.

geological engineering； excellent engineering talents； bilingual course； small class teaching

G640

A

1006-9372（2015）01-0024-04

2014-11-25；

2015-01-25。

教育部专业综合改革试点项目资助（教高函［2013］2号）。

黄 雨，男，教授，博士生导师，主要从事工程地质的教学和研究工作。

Title： Promoting Reform of Geological Engineering and Accelerating Cultivation of Excellent Engineering Talents

Author（s）： HUANG Yu， BAO Yang-juan， ZHAO Xian-zhong， YANG Ping