面向高速铁路卓越工程师的“铁路工程地质学”课程教学模式改革探索

罗 刚，胡卸文，2，严利斌，马 傲

1.西南交通大学 地球科学与环境工程学院，四川 成都 610031；

2.西南交通大学 抗震工程技术四川省重点实验室，四川 成都 610031

教学方法

面向高速铁路卓越工程师的“铁路工程地质学”课程教学模式改革探索

罗 刚1，胡卸文1，2，严利斌1，马 傲1

1.西南交通大学 地球科学与环境工程学院，四川 成都 610031；

2.西南交通大学 抗震工程技术四川省重点实验室，四川 成都 610031

西南交通大学作为首批进入教育部“卓越工程师教育培养计划”的高校，为了响应国家轨道交通快速发展的战略需要，制定具有行业背景和学科优势的“高速铁路卓越工程师培养计划”。地质工程作为四川省特色专业和西南交通大学重点工科专业，肩负着培养中国高铁以及海外市场人才的重要责任，本科课程的教学模式对高铁国际人才培养具有重要意义。铁路工程地质学作为地质工程专业的重要基础课，涉及铁路地质灾害和不良地质现象等重大工程问题。通过教学模式和人才评价体系改革探索，建立工程思维方式、工程实践能力和创新能力培养为核心的教学体系，以保证教学改革的有效开展和教学质量的提升，并为国际化高铁建设输送优秀的地质工程师。

卓越工程师；铁路工程地质；教学改革；工程思维

一、引言

随着中国科技水平及国际地位的提升，由我国企业负责或参与的国际工程项目也越来越多，特别是在土木和水利工程领域［1］。在该背景下，为了使高等工程教育主动服务国家发展战略，教育部2010年提出了“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）。西南交通大学积极响应，前后成立茅以升学院和詹天佑学院，并以此为依托实施面向高速铁路的卓越工程教育培养计划。现已初步构建起“3+X”和“4+X”两个体系、六种类型的工程人才培养模式，旨在培养出面向国际化高速铁路的优秀工程师。为了响应学校国际化发展战略，服从学校“志于工，视野宽，基础坚，上手快，后劲足，善创造”的工程人才培养目标，“铁路工程地质学”作为“高速铁路卓越工程师培养计划”的重要专业基础课成为教学改革创新的示范点，正在不断调整和改革教学模式来适应新的挑战和机遇。

二、“铁路工程地质学”发展历史及教学模式

西南交通大学地质工程专业于1958年成立，是我国非地质院校第一个专门为铁道部门培养高级工程地质技术人才开设的专业。培养出的工程师遍布铁道部、交通部各大设计院、工程局、管理局，承担着重要的行政和技术职务。参与了宝成、成昆、襄渝、贵昆、南昆、京九、西康、京沪、京津、青藏、厦深等铁路的建设［2］。

“铁路工程地质学”作为专业的重点课程，其全部教学内容和暑期实习都与铁路建设实践相结合，是一门研究与解决铁路工程建设有关地质问题与地质灾害的应用性科学。例如，1959年和1960年本专业师生对宝成铁路的宝鸡至广元段和鹰厦铁路的路基病害进行工程地质普查。既解决了生产实践中迫切需要解决的路基病害问题，又锻炼了教师和学生［2］。

目前该课程主要涉及滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害预测分析和评价，特种岩土的物理力学性状和加固处理，地下洞室和地基基础等内容，并形成了具有鲜明铁路特色的教学模式［3］。面向铁路建设，教学与生产实践结合，协同发展，即从理论出发解决工程中的重大地质问题，又从生产中吸纳工程经验弥补理论的缺陷。

三、“铁路工程地质学”的教改必要性分析

虽然以往教学模式培养了一大批优秀的铁路工程师，为我国铁路建设作出了重要贡献，但随着学科建设的不断发展和教学质量要求的提高，传统教学模式以理论知识的灌输和短期的地质实习为主要传授方式，效果不够明显［4］，往往出现毕业的本科生需要再经过单位入职培训才能胜任工作。所以“铁路工程地质学”课程教改已经迫在眉睫。原因大致可以分为两个方面。

1.教材内容陈旧

目前使用的《铁路工程地质学》教材为1990年6月编著，至今已有20多年的历史。虽然其为我国铁路建设产生了良好的社会和经济效益，但随着国内外高铁建设的迅猛发展，更复杂的工程地质问题的出现，工程地质研究已不仅仅局限于查明工程地质条件和问题，更重要的是解决这些问题。随着更严格的技术规范标准的出台，最新的研究成果的公布都对教材的内容提出了更高的要求。

此外，学生培养已由原来单一的面向铁路系统而逐渐转为公路、水电、机场、码头港口、市政工程等领域，也促使《铁路工程地质学》的内容进行更新和补充，如水电工程地质、水库区工程地质等方面内容，以使学生得到更多的关于不同类型工程地质所涉及的工作方法、工作内容及成果要求等知识。

所以在教材内容的更新上必须大大深化复杂地质条件下重大工程地质问题的研究水平，不仅使该教材成为本科生和硕士生的教科书，而且还尽量成为一本工作手册型的成果书籍。目前作者和其他教师们正在修编该教材，吸纳了大量应用于工程地质领域的新方法和新技术（如3S技术、三维激光扫描技术和数值模拟计算等）。

2.教学模式落后

传统“讲授—记忆—实习—考试”的教学模式与当前教学体制的不断改革格格不入，无法满足新时期下地质人才培养的需求。

传统教学模式以教师为核心，注重学生地质基本知识的获得。虽然这种灌输式的教学模式大大提高了教师对学生知识输出的效率，却忽视了学生接收并消化知识的程度。在知识尚未巩固之时进行实习，多数学生都是心有余而力不足，难以完成对知识的有效迁移与运用。考试更是临时抱佛脚，对知识进行简单拼凑，应付了事。这种缺乏教学质量的教学模式将学生的主体地位置之不顾，最后的成效也就可想而知。

“铁路工程地质学”是一门综合性的工程类课程，教师在教学过程中对学生知识与技能两方面都必须予以高度重视，不可偏废。这就要求教师根据本学科特色灵活运用教学模式。按照当代国内外的教学模式，教师可以依据课程章节的不同，采用适合的教学模式。比如，发现教学模式，教师可以提出问题，创设问题情境，提出假设，评价验证，对培养学生独立探索发现，形成自我奖励、自主学习的倾向具有重大意义。

四、教学模式改革探索

教学模式改革最终落脚点是学生，必须坚持以学生为本，改革人才评价方式，建立能力培养为核心的教学体系。具体包括培养学生工程思维方式，激发学生潜能，训练和提升学生的洞察力、应变思维、创造性意识等。而这些又依托感染学生情绪、培养学生兴趣、提高教学质量和丰富教学手段来实现。并注重根据学生毕业后发展质量的反馈信息来改善教学模式。

1.工程思维方式培养

学生经过大一、大二两年的专业基础学习，掌握了一些基础地质技能，但对专业的认识还不够深刻，对地质知识的领悟还不够全面，如何用学到的知识服务于工程，会遇到哪些问题，如何解决这些问题，在这些方面学生几乎没有直观的映像，更谈不上理论指导实践了。

因此，在课程绪论部分就应当清楚阐述工程是什么，地质工程是什么，地质条件与工程如何相互作用、涉及哪些内容、会遇到哪些问题、可以用什么手段解决、目前的发展趋势等等。例如，笔者在课程中采用了《建筑时空》节目关于英吉利海峡隧道建设的视频资料，既直观地说明地质与工程的关系，也让学生明白了工程地质问题出现与解决整个工程处置的演化过程，为今后的教学顺利开展奠定了良好的基础。

2.课程设置

工程地质学以地质学理论为基础，通过勘察、测绘与实验等技术手段来调查、研究、解决各类工程活动，为合理选址、设计、施工与运营服务的应用地质学［5］。

为了突出课程重点，让学生掌握最有效的工程手段和分析方法，培养出具有创新性的工程师。需要坚持以下几点原则：（1）在课程内容上，践行因材施教，关注学生的个性特长，鼓励学生个性发展，挖掘学生的优势潜能，要实现学科知识与个人知识的内在整合；（2）在课程实施上，要超越忠实取向，走向相互适应取向和课程创新取向；（3）在课程评价上，要超越目标取向的评价，走向过程取向和主体取向的评价；（4）从教学组织形式入手，改进班级授课制，实现多种教学组织形式的综合运用。

3.科技创新实践

为了学以致用，提高学生解决工程地质问题的能力，学校广泛开展了各类创新创业活动，引导鼓励学生参加各级各类学科竞赛、大学生创业竞赛、大学生科研训练计划（SRTP）、大学生创新性实验计划等方式，为学生提供广泛的实战平台，从实践上锻炼和提升创新能力。

将课程知识与科技训练项目结合，由指导教师指导学生查阅相关资料，不断巩固和提升学科理论知识，同时培养学生团队合作分析和解决工程实践问题的能力，训练学生工程思维方式，建立工程实践观念。

同时地质专业根据自身实际和发展需要，构建与其学生培养、学科建设、科学研究相适应的高水平实验室体系（陆地交通抗震及灾害防治技术国家工程实验室），并把实验教学课程植入，促进实验教学、个性化实验与学院的学科建设、科学研究的融合。该项举措对于培养合格的工程师具有重要的意义。

4.教学实习与生产实习相结合

学生工程经验的积累等必须依靠实习教学。所以，工程地质实习作用不可替代，而且是培养“卓越工程师”创新人才的重要载体和途径［6］。然而众多高校的实践环节，学校承担全部任务，教师扮演了太多角色，很多时候实习就是室内教学搬到了室外，虽然学生通过实习巩固了知识，锻炼了能力，但是仍达不到工程师培养要求。

因此，除了暑期实习以外，还应当适当增加寒假实习。可以校企联合，学生直接去工程所在地实习，身临生产第一线，培养多方位的感官认识，突出实践能力锻炼和技术应用能力的培养。

5.教学组织设计

（1）发挥教师主导作用的同时，坚持“以学生为本”，践行学思结合，采用启发式、案例式、探究式、设疑式、讨论式、考问式与发现式的新型教学方法［5］。重视批判性与创造思维的训练，激发学生的兴趣，培养学生的创新思维。践行知行统一，将知识实验、科技创新、技能实训、科研实战贯穿于整个实践教育培养过程，培养学生的工程实践能力、科研能力、创新能力、团队组织能力和“献身、求实、创新、协作”的科学精神。

例如，讲到我国四川山区铁路建设的主要工程地质问题时，先放一些地质灾害的图片和视频，然后设定一些问题，让学生们结合学到的力学和地质知识，思考与讨论如何应对和解决这些灾害，从而培养学生地质问题综合分析提炼的能力。最后通过讨论各个方案的优缺点和可能出现的新问题，来选择最优方案实施。

（2）通过布置具有挑战性和创新性的课后习题或者开放性的课题，让学生分组查找资料、研究、讨论和实践，使学生牢固掌握地质知识和技能，培养学生动手能力、分析能力、思辨能力、合作交流能力、设计开发能力和创新能力，最终找到解决问题的合理方式。

6.外部激励

邀请国内外经验丰富的工程师和专家到学校给学生上课。如请著名滑坡专家许强以及有实践经验的总工程师来校上课，既提高了教师的学术水平，也使学生学到了与生产实践密切相关的知识与解决生产实际问题的能力。

7.考核方式及评分标准

（1）考核依据。地质工程专业现场教学大纲，实践指导书等是考核的重要依据，同时还要联系学生的出勤、工作表现、鉴定材料、学生提交的实习日志及其他材料和成果。

（2）考核方式。应视具体情况采取多种方式进行考核，不搞“一刀切”。学生可以提交实习体会、调研报告、工程分析报告、技术革新建议、科研报告或论文，可以提出产品（广义的）设计、工程规划设计、工程项目实施方案，也可以提供其他物化成果等等。

（3）评分等级和标准。采取等级分制和综合评分办法。由双导师或导师小组按优、良、合格、不合格4个等级进行综合评分。学生成绩被评定为“不合格”的，应当“补课”。学生成绩优秀的，应当给予精神鼓励和物质奖励。成绩特别优秀的，研究生可以推免攻博，或者可以根据本人意愿推荐就业。

五、教学实例展示

当课程结束地下洞室这章内容时，以中国高铁国际化为背景，引入跨洲际高铁建设的蓝图。密切联系隧道工程特点，将整个课堂交给学生，让学生构思修建隧道的整个过程和可能遇到的地质问题。

例如：白令海峡隧道是一条连接西伯利亚和阿拉斯加的拟建海底隧道，整条隧道长104km，预计这条贯通欧亚美三洲的铁路将在2030年竣工。隧道完成后可以消除在白令海峡航行的危险，同时大大提高人财物运输的效率。

首先，教师抛出问题：在修建海底隧道需要考虑哪些内容？接着，学生自行组队，通过5分钟的自由讨论，纷纷阐述己方观点，教师通过在黑板上概括并罗列的形式展示给所有学生。

学生在轻松的氛围下思维非常活跃，共总结出如经济效应、设备测量、应急救援等38条考虑的方面。然后，教师通过学生的发言，将其重新分组，具体分组按投资方、设计方、施工方、管理运营方、地方政府以及人民群众进行划分（表1）。教师进一步要求各组学生从黑板上的38条筛选出与自己立场最为密切的内容。完成之后，由每组代表轮流发言，阐述本方应尽的职责及相关措施。在此基础之上，教师将各方联系起来，依据现实情况，分析各方的合作关系、利益关系和法律关系，由点及面，将原本复杂的关系有条不紊地梳理出来。

表1 学生分组情况

从本次课堂教学，可以总结出课程教改的几点优势。

第一，在课本的基础之上，教学内容结合当下最新隧道工程，激发学生的兴趣，引发学生的思考。

第二，运用案例教学，形象生动，在学生所学理论知识的基础上，带着具体问题具体分析的科学方法，开拓学生思维，训练学生全面严谨的能力。

第三，运用角色扮演法，能够清晰定位，一方面加深了解自己角色的性质和职责，也可以明确认识到其他角色，包括角色之间的紧密关系网。这与培养学生分析、解决工程地质问题的能力和工程实践能力，成为从事轨道交通工程的勘察、设计、管理和技术支持的应用型、复合型工程技术人才的目的是不谋而合的。

第四，将复杂的工程先细化，再系统化。工程涉及财务、安全、进度、质量、管理、法律、技术、环境等多方面内容。通过此次课程，在学生与教师之间的讨论之下，对大量的信息进行了完整的归纳与分类，使得学生的记忆更加深刻，也为之后参加工作和参与工程打下扎实的基础。

六、结束语

铁路作为国民经济大动脉、国家重要基础设施和大众化交通工具，在我国经济社会发展中的地位和作用至关重要。截至2013年底，国家铁路固定资产投资完成6638亿元，投产铁路新线5586km，其中高铁1672km。到2015年，全国铁路营业里程达12万km左右，居世界第一位。随着中国“一带一路”战略的逐步落实，中国高铁走向世界的伟大征程也给高级工程地质技术人才带来全新机遇。

在我校实施已久的三大战略中，人才强校一直处于首位。对于我们工程地质专业来说就是要以轨道交通地质工程为特色，面向国家交通需求目标和国民经济建设主战场，瞄准铁路、公路以及水利水电等领域地质工程关键技术问题，以复杂地质条件下的工程地质问题研究为重点，开展“高速铁路卓越工程师培养计划”，培养高水平工程地质勘察、设计、管理人才。

《铁路工程地质学》作为该培养计划中最为重要的教学部分和教学改革创新的示范点，不断调整和改革教学模式来适应新的挑战和机遇。根据当代学生的特点，传承优秀的传统教学模式，添加新的创新元素，因材施教，最大程度开发学生的潜能，让《铁路工程地质学》充分为地质学生所用。这也是《工程地质学》教学工作者需要思索的主要问题和不断努力的方向。

［1］ 年廷凯.土木工程专业国际班工程地质课程英文教学研究［J］.高等建筑教育，2014，23（1）：99-101.

［2］ 胡厚田.西南交通大学铁路工程地质世纪成就回顾［J］.铁道工程学报， 2005，（S1）：65-67.

［3］ 胡卸文.西南交通大学地质工程系［J］.中国地质教育， 2003，（1）：80-82.

［4］ 黄雨，卞国强，叶为民.土木工程专业工程地质学双语教学改革探讨［J］.高等建筑教育， 2009， 18（2）：97 -100.

［5］ 曹丽文，朴春德.“工程地质与水文地质”课程教学体系的构建与实施［J］.中国地质教育， 2010，（3）：40-42.

［6］ 叶四桥，陈洪凯，唐红梅.面向培养卓越工程师的工程地质实习教学改革探讨［J］.当代教育理论与实践， 2011，3（4）： 104-106.

outstanding engineers； railway engineering geology； teaching reform ；engineering thinking

G642

A

1006-9372 （2015）03-0064-04

2014-12-14；

2015-01-20。

国家自然科学基金项目（41402266）；中央高校基本科研业务费专项资金（2682013BR003）。

罗 刚，男，讲师，主要从事工程地质、环境地质的研究工作。

投稿网址： www.chinageoeducation.net.cn 联系邮箱：bjb3162@cugb.edu.cn

引用格式：罗刚，胡卸文，严利斌，等.面向高速铁路卓越工程师的“铁路工程地质学”课程教学模式改革探索［J］.中国地质教育，2015，24 （3）：64-67.

Title： Teaching Mode Reform Exploration of Railway Engineering Geology for High-speed Railway Outstanding Engineers

Authors： LUO Gang， HU Xie-wen ， YAN Li-bin ，Ma Ao