“工程地质”课程教学的几点思考

丁树云 毕庆涛

摘  要：工程地质是土木类专业的一门专业基础课程，也是设计者和施工者必备技能。然而，我校非地质专业的工程地质课程教学效果差强人意。本文以华北水利水电大学土木、交通、道路桥梁与渡河工程专业所开设的工程地质课程为例，指出当前非地质专业学生的工程地质教学中，在课程安排、教学方式与内容、课内试验、野外实习等环节存在的问题，并提出提高工程地质课程教学效果的几点建议。

关键词：工程地质  教学改革  实践教学  翻转课堂

中图分类号：G642.0           文献标识码：A            文章编号：1674-098X（2021）04（c）-0208-04

Some Thoughts on the Teaching of "Engineering Geology"

DING Shuyun  BI Qingtao

（North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou， Henan province， 450045 China）

Abstract： Engineering geology is a basic course for civil engineering majors， and it is also a necessary skill for designers and constructors. However， the teaching effect of engineering geology for non geological majors in our university is not satisfactory. Taking the engineering geology course offered by civil engineering， transportation， road and bridge and river crossing engineering specialty of North China University of Water Resources and Electric Power as an example， this paper points out the problems existing in the course arrangement， teaching methods and contents， in class test， field practice and other links in the current engineering geology teaching of non geological majors， and puts forward some suggestions to improve the teaching effect of engineering geology.

Key Words： Engineering geology; Teaching reform; Practical teaching; Flipped classroom

工程地质是工科院校中土木、水利、交通、桥隧等专业的一门专业基础课，其主要内容可以分为两大部分。第一部分是地质学基础知识，主要包括矿物和岩石、地层与地质构造、水的地质作用;第二部分是工程地质内容，主要讲述岩石与特殊土的工程性质、不良地质现象与防治、地下工程地质问题、地基工程地质问题、边坡工程地质问题和工程地质勘查[1]。课程目标是通过教学使学生掌握工程地质基本知识，具备阅读工程地质资料、分析工程地质条件、正确认识和有效处理设计、施工、运营中出现的工程地质问题以保证建筑物的安全稳定的能力[2]。

土木工程建筑与工程地质有着密切的关系。建筑物的结构形式和稳定性常常受约于建筑场地的工程地质条件，工程地质问题始终贯穿于土木工程建筑勘察、设计、施工、运营的整个过程。基于此，《工程地质》课程是土木类专业的必开课程。大部分院校中该课程是由理论课、室内实验课和野外实习3个教学环节构成。笔者通过近几年的教学实践和对本校土木、交通、桥隧几个专业工程地质课程教学模式的分析归纳，指出其在教学环节中存在的问题，并提出相关改良措施。

1  工程地质教学中遇到的问题

1.1 课程内容多，课时少且缺少课内实验环节

1.1.1 课程内容多，具体工程问题难以开展

我校工程地质课程目前的教学计划是32个学时理论讲授课和一周校外实习实训，无室内实验教学时。对于非地质专业学生，由于缺乏矿物岩石、构造地质、第四纪地貌等先导课程，需将近1/2学时进行基础地质学讲解，而具体到工程地质理论和应用所留学时较少，如地下工程地质问题、地基工程地质问题、边坡工程地质问题等，这势必会导致学生对课程的认识停留在矿物岩石、地质构造等基础地质方面，对今后工作中可能遇到的边坡稳定、围岩稳定等问题缺乏足够认识和重视，不能灵活应对。如何让学生快速理解工程地质的相关概念，认识到地质环境对工程设计以及施工的指导作用是本课程的授课重点和难点。

1.1.2 缺少室内实验课时

基础地质当中矿物岩石的识别和地质图阅读是课程培养目标之一，根据大土木环境下对工程应用型人才培养的要求，为了加深学生对各种基本概念和地质特性的理解，就需要相應的实践教学环节来完成。

室内试验是对课内教学内容的有益补充，学生只有通过实际矿物标本的观察，才能深刻理解矿物物理性质中的光泽、透明度、条痕色、解理与断口、硬度等物理性质方面的抽象概念;通过对三大岩类标本的观察，才能掌握三大岩类的特征，加深对课堂上理论学习的认识，从而更进一步理解岩石的工程性质;只有通过对与实际工程相关的地质图的阅读讲解，才能掌握地质图的阅读技巧，并结合实际工程，分析在该地质条件下如何发现并处理工程问题，如何进行铁路、公路等线性工程选线、设计、施工;如何进行工 业及民用建筑、桥台工程地基基础设计。从而把所学理论与工程实践结合起来。

1.2 课程教学方法

该课程的授课对象是大二学生，这部分学生“新鲜感少了，失落感重了，缺课的多了，挂科的无所谓了，学生之间的差距越来越大了。”四川大学的汪红教授将之称为“大二现象”。在熟悉大学生活后，学生对大学的新鲜感下降，兴奋劲过后是对未来的迷茫。由于大一阶段所开课程大多为基础课，学生搞不清楚所学以后有什么用，故学习积极性普遍不高。

目前该学科的教学虽然通过多媒体等教学手段的应用，比如通过播放地质灾害纪录片，将地质现象的形成、演化以及对工程活动的影响生动形象地呈现在学生的面前，加深学生的理解，但由于课程内容多，故大部分内容仍采用传统讲授式的教育方式。这种以教师为中心的讲授式教学难以调动学生学习的主动性与积极性，难以突出对学生能力的培养[3]，教学效果不理想。

1.3 野外地质实习路线安排不合理

《工程地质实习》是土木工程专业基础教学实习中一个必修的野外实践教学环节。通过工程地质实习能够直观地反映课堂讲授的理论知识，增加对与工程建设有关的地质环境的感性认识，拓展知识面，提高学生的观察能力、动手能力、分析问题及解决问题的能力，为后续专业课学习打下工程地质基础[2]。

目前的线路安排涉及主要内容包含岩层及结构面产状测量、地层岩性的识别（侵入岩的特征、产状及与围岩接触关系;沉积岩的结构、构造及其成因;变质岩的成因、特征、类型;地层的层序及接触关系;地质年代单位及年代地层单位）;地质构造的观察描述（断层、褶皱、节理）;地貌的观察描述（岩溶地貌、河流地貌及风化现象）[2]。从实习大纲可以看出线路安排中主要侧重于地质学基础部分内容，缺少工程应用方面的实习线路，不能体现工程地质实习鲜明的针对性。

2  工程地质教学改革措施

2.1 调整授课方式和增加课内实验环节

2.1.1 采用线上线下混合式教学

在课时无法增加的前提下，针对课程内容多的问题，可以结合微课，以流媒体的形式展示某个知识点作为教学活动的一个重要环节[4]。比如褶皱构造、断裂构造、滑坡要素等基本概念可采用线上教学，学生课前通过观看教学视频完成课程引入及核心概念学习。回归课堂，教师简要以提问归纳等方式完成这部分内容的引入，将精力放在地质构造的野外识别、对工程建筑物稳定性的影响等具体应用上面。这样不仅提高了课堂效率;同时也体现了工程地质学的教学内容和思想。避免了过去在有限的学时内，教师只能介绍地质构造的基本概念，而没有时间展开地质构造与工程间关系的问题，从而提升课程的高阶性，实现知识、能力、素养的有机融合[5]。

2.1.2 增加课内实践环节

前面提到矿物岩石部分内容，概念抽象，学生仅靠课堂上教师的讲解和课件上的标本图片难以理解透彻，不利于学生更好理解岩石工程性质;野外实习时，具体路线讲解时还需花费大量时间进行矿物岩石讲解，且野外岩石不如室内标本特征明显。学生地质图方面知识的欠缺会导致具体根据工程地质条件进行线路及建筑物场地选择、工程地质问题分析及治理方案设计时困难。

故应在矿物岩石课堂内容讲解完成之后即增加4个学时室内实验课时，让学生通过对标本的观察描述，能够在野外初步识别常见的矿物和三大岩类;在地质构造课程内容之后，增加2个学时地质图阅读课内实践。我校的基础地质实验室，目前承担着校内工程地质、岩土工程、水利工程等各专业的矿物岩石实验，标本齐全，具备开设课内试验条件。

2.2 翻转课堂教学方法

“大二现象”不仅是学生的问题，其源头是学生专业认知不够，学习目标不明确，积极主动性不够。虽然入学教育之后校方还安排了专业认知教育，让专业骨干教师和高年级的同学来讲授本专业的情况并答疑，但笔者认为专业认知教育应该渗透在专业及专业基础课的课堂教学当中，使专业教育像课程思政一样溶盐于汤[6]。故在授课过程中，注重学生工程素养培养，帮助学生构建完整的专业知识体系，特别是后面工程地质的具体应用几章，要作为本课程重点，引导学生积极主动参与进来。

近年来，翻转课堂被引入到课堂教学当中，其碎片化的知识体系、任务驱动的实践体系、面向过程的评价体系打破了传统课堂结构，提供给学生尽可能丰富的资料，激发学生自主学习的热情，提高教学效果[7]，体现以学生为中心的教学理念[8]。该教学形式特别适用于工程地质课程的教学。

在学习了地质学基础、岩石及特殊土的工程性质、不良地质现象等基本内容后，对工程地质条件概念有了充分的认识就可以进入具体的工程地质应用方面的学习。这部分内容可采用基于微课程的翻转课堂教学模式。将地下工程地质问题、地基工程地质问题、边坡工程地质问题的基本概念和知识点制作成微视频放到教学平台上，学生通过课下自定进度观看微视频等方式自由完成知识单元的学习，在微视频结束的时候给学生布置一定的任务，让其沿着分析某一具体工程的地质条件，预测和解决工程可能引发的工程地质问题这一主线，分组完成。课堂上简单回顾基本理论后，和学生一起解决前面所布置任务，使课堂变成师生间互动答疑的场所。借助案例式教学可将众多知识点以工程案例为依托进行梳理及综合运用，又可训练学生运用基本原理分析解决实际工程地质问题的能力，是本门课程培养应用人才教学目的的重要手段[7]。

2.3 完善野外地质实习路线

原实习大纲中实习路线的安排侧重于地质学基础部分，由于经费限制，采用的方式是嵩山地质实习基地当天往返，共3d。其中岩石的识别是一大块内容，这部分内容可以在实验室、校园内及附近的龙子湖进行。目前我们学校内部和龙子湖的景观石当中，三大岩类均有分布，就近学习可免去学生舟车劳顿，取得好的教学效果，又不需要额外增加费用。野外3d当中，2d进行地质构造和地层接触关系以及地貌和产状测量方面的内容，另外1d结合具体专业，例如对于交通土建工程专业，线路应选在铁路或公路等工程现场;对于工业与民用建筑专业选择大型的基坑场地，体现工程地质学习的鲜明针对性。实习过程中尽量发挥学生的主观能动性，采用启发式教学，沿线观察地质内容及不良地质现象的治理措施尽量让学生自己观测描述出来，让学生多动手、动脑。实习尽量结合正在建设的工程进行。

3  结语

本文以华北水利水电大学土木、交通、道路桥梁与渡河工程专业所开设的工程地质课程为例，指出了当前非地质专业工程地质教学中，在课程安排、教学方式与内容、课内试验、野外实习环节等几个方面存在的问题，并提出增加课内实践环节，在工程应用章节采用翻转课堂案例式教学方法，完善野外地质实习路线等措施，以改善教学效果。

参考文献

[1] 胡厚田，白志勇.土木工程地质[M].3版.北京：高等教育出版社，2017.

[2] 华北水利水电大学.土木工程专业课程大纲[G].郑州：华北水利水电大学，2017（6）：161-165.

[3] 徐能雄，张彬，程骋.以学生为中心的“岩体力学”混合式课程教学模式设计[J].中国地质教育，2020（1）：72-75.

[4] 姜钰.微课程在线教育新模式[J].出版參考， 2014（3）：19-20.

[5] 中华人民共和国教育部.教育部关于一流本科课程建设的实施意见[z]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031406269.html.

[6] 柳叶，胡佳杰，张胜威.自然科学课程思政的教学探索—以微生物学为例[J].微生物学通报，2020，47（4）：1168-1177.

[7] 叶萍，李英，王永卫.案例式教学在工程地质课程中的探索和实践[J].时代教育，2015（12）：230.

[8] 高博，史瑞洁，胡珊博，等.基于任务驱动的翻转课堂在医学研究生医患沟通教学中的应用[J].护理研究，2020，34（17）：3153-3156.