新工科背景下应用型本科高校“工程地质”课程教学改革探讨

摘 要：在应用型本科高校新工科建设的背景下，如何提高学生的专业素质能力，实现“三全育人”更好地服务地方、服务社会，是应用型本科高校“工程地质”课程改革的目标。为了使土木工程类专业培养的专业技术人才具有过硬的专业技术能力及职业素养，对“工程地质”课程的教学内容和实践环节进行教学改革探索势在必行。本文探讨从教学内容、教学模式、教育资源建设等方面进行改革，提升“工程地质”课程的教学效果，同时在教学过程中引入线上与线下混合教学等新兴教学模式，添加大数据分析、机器学习等教学内容，切实提高学生分析问题、解决实际工程问题的能力。

关键词：新工科；应用型本科高校；工程地质；教学改革

Curriculum Reform of "Engineering Geology" in Applied Undergraduate

Universities under the Background of New Engineering

Xie Guoliang

School of Civil Engineering & Architechure，Tongling University AnhuiTongling 244000

Abstract：How to improve the professional and moral quality of college student for better serving local economic and society under the background of new engineering education，is the target of curriculum reform for Engineering Geology course.The purpose of this paper is to cultivate professional and technical talents with both socialistminded and professionally by the practice and exploration on teaching content and practice.This paper is to improve the teaching effectiveness of Engineering Geology course from the aspect of reform the content of course，teaching model，education resources construction.Meantime，introducing the online and offline hybrid teaching mode and adding big data analysis and machine learning to the course，will effectively develop the undergraduates ability to analyse and solve problems.

Keywords：New Engineering；Applied Undergraduate Universities；Engineering Geology；Curriculum reform

二十大报告指出，我们要办好人民满意的教育，全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人［1］。落实立德树人根本任务，必须充分利用课堂教学、实践教学的主导作用，切实提高大学生的专业素质和思想道德素质。“工程地质”是应用型本科高校（铜陵学院）土木工程专业的专业基础课程，是土木工程专业与地质学专业交叉的一门学科，其旨在研究人类工程活动出现的地质问题及其相对应的解决措施［2］。通过学习该门课程，使得学生在从事工程建設活动中能够发现潜在或已经出现的工程地质问题及找到相对应的解决方法［3］。该课程具有较强的理论性和实践性，通过理论课程学习结合实践学习，切实提高学生对实际工程建设地质问题的认识、分析和解决的能力。此外，为了主动适应、应对新一轮信息科技革命与产业结构改革，积极推进新工科建设，强调在人才培养中引入大数据及机器学习等人工智能新兴技术，培养专业技术能力出众、创新能力强、思想道德与职业素养过硬的高素质新工科专业技术人才。本文拟以“工程地质”课程教学为抓手，探讨在应用型本科高校新工科建设背景下，如何切实提高该课程教学效果，使得培养的学生更好地服务地方、服务社会。

1 当前“工程地质”教学存在的问题

1.1 教学课时少、教学方法陈旧

“工程地质”是土木工程类专业的专业基础课，其旨在揭示地质现象、地质灾害以及由于不良地质现象而导致的工程地质问题及其治理措施等。“工程地质”课程作为土木工程专业的专业基础课程，在土木工程類专业中地位普遍不高，并且受到学时、学分压缩等影响，一般情况下课程总共32学时（包括28学时理论教学、4学时实验课）。由于该课程教学内容及章节知识点较多（本校采用《工程地质》教材，武汉大学出版社，邵艳、汪明武主编），在教学过程中，往往难于突出教学重点，较多知识点一笔带过，难以将知识点的原理讲清楚，学生在课堂教学中往往机械式接受这些知识，学习兴趣不高，教学效果一般。

1.2 教学资源不足、实践教学困难

“工程地质”教学需要对自然界的常见矿物、岩石和地质构造现象进行讲解，由于实验课时较少以及教学仪器、设备等资源不足的原因，在实际教学过程中往往以图片或视频等方式替代，使得学生无法直观地观察矿物、岩石的特征，教学效果大打折扣。此外，“工程地质”实习有别于土木工程专业其他实习内容（如金工实习、工地实习），实习过程中一个教师往往面对几十学生，教师在野外实习管理消耗时间大，也导致了实习效果不佳。

1.3 思政教育有待加强

专业课程“课程思政”是高校思政教育的重要组成部分。在土木工程类专业等工科专业中，90%的课程都是涉及理工科的基础课程、专业基础课程和专业课程，只有约不到10%的课程属于思政课程。传统思政课程教学存在教学内容不鲜活、教学方法陈旧、教学效果不佳等现象，进一步弱化了高等学校思政教育教学效果。大学时期是大学生世界观、人生观和价值观形成的关键时期，如何充分利用专业课程进行思政教育也是高校教育面临的重大挑战。“工程地质”课程是土木工程类专业不可缺少的专业基础课，也是实践性很强的自然学科。我国近年来实施的大规模国家工程建设如港珠澳大桥、北盘江大桥、川（青）藏铁路和“中国天眼”等为“工程地质”课程教学带来了大量的鲜活素材，也带来了众多的思政要素。这些都为“工程地质”课程思政建设提供了丰富的素材，也是高等教育实现“立德树人”和“三全育人”的重要保障。

2 “工程地质”课程教学改革探讨

2.1 增减教学内容

受限于教学时长，在认真梳理教材的基础上，合理增减部分教学内容，提高教学效果。如本校采用《工程地质》教材第四章土的工程性质与分类章节知识点与“土力学”课程重复，建议删除或者简化该部分教学内容；再如章节6.2和6.3滑坡、崩塌与泥石流，滑坡、崩塌和泥石流作为我国地质灾害的主要类型，危害极大，原来计划1～2课时，建议增加至3课时，切实增加学生的环境保护意识及地质灾害防患意识。

针对传统的“工程地质”课程思政教育不足现状，建议在各章节添加相对应的思政元素内容，起到专业课程思政教育效果，切实做到“三全育人”。“课程思政”要想发挥好的效果，前提是将“课程思政”元素融入课程教学的内容之中，做到课程知识点与思政元素的有机结合［45］。当前，我国实施科教兴国战略、人才强国战略，要善于利用线上网络资源和线下资源，结合图片、视频、多媒体、实例等多种信息化教学手段，将“课程思政”元素自然而然地贯穿于课堂教学、实践教学之中，不仅能使学生掌握专业基础知识，同时能强化学生的思想政治素质和专业素质。本次教学改革将“工程地质”课程教学与“课程思政”元素融合，如下图所示。

“工程地质”课程教学内容融合思政要素教学设计图

2.2 丰富教学手段，激发学生学习兴趣和创新意识

“工程地质”课程的主干知识点为学习地质学基础知识、岩土体的工程性质和分类、地下水、不良工程地质问题及防治、建筑工程/地下工程/道路桥梁工程地质问题以及地质工程勘察等基本内容。在符合教学大纲的前提下，教师可以通过改变知识点的讲解和展示方式，提高知识点的趣味性，吸引学生积极参与课堂，主动思考，通过提高教学效果来弥补课时不足，并在思考和探讨中激发学生的自主思考和创新意识。

在讲解不良地质问题章节时，可讲授完不良地质问题的类型、特征及形成机制后，可以请同学介绍自己家乡或者学校周边有无类似不良地质问题，并结合教材以及课堂所学知识点，分析不良地质问题的形成原因及如何解决不良地质问题，把书本上的抽象知识概念同自身相结合，引发学生对于知识的思考及共鸣，激发学生的创新意识。此外，在教学课件、教案的设计上，应当多添加如动画、视频等与知识点相结合的教学方法，直观展示如断层的形成、分类、特征等地质现象，利用多种教学手段提升教学效果，让学生更容易直观地接受新知识。

2.3 采用多种模式混合教学，切实提高学习效果

2.3.1 “以问题为导向”的教学模式，提升学生的工程实践能力

在每次教学开始时提出本节课的知识点，适时提出与该堂课相关的工程实践案例，并且提醒学生思考这些工程实践案例中出现的工程地质问题及如何解决这些工程地质问题。在讲解完知识点时，在课堂结束前留出5～8分钟时间请学生对案例进行总结，并提出自己的建议。通过类似讲解及总结，学生既加深了对于课堂知识点的理解，又锻炼了解决实际工程问题的能力。在工程案例选择时，尽量选择大家耳熟能详的案例，如港珠澳大桥、青藏铁路等，这些案例更容易吸引学生学习兴趣及进一步思考探讨。

在介绍不良地质问题章节时，选择汶川地震中的典型工程案例，如汶川地震中的大光包滑坡、北川滑坡等重大地质灾害事件，这类地质灾害给人民生命和财产造成极大危害，更容易引起学生共鸣。在讲解完这些滑坡、崩塌地质现象后，请同学对这些案例进行简单分析，可以容易得出地震是诱发这些地质灾害的诱因。在此基础上，进一步引导学生思考断层、断层的上下盘与滑坡、崩塌的关系，以及如何治理这些地质灾害。通过对工程实例进行分析和探讨，可以提高学生的知识掌握程度及分析、解决实际工程问题的能力。

2.3.2 线上与线下混合教学模式，多层次提高教学效果

在应用型本科高校新工科建设的背景下，教育部门和用人单位对高校毕业生的要求不断提高。传统的以教师为中心的传递—接受教學方式导致学生课堂积极性和参与度不高，课下预习及复习不认真。因此，教师需要根据当前大学生的心理特征有针对性地创新教学模式，结合现代化的多媒体教学、网络教学和远程教学等教学手段，采用互动式、启发式和鼓励式相结合的新型教学模式，调动学生参与课堂活动的积极性，提高教学效果，真正做到增强学生的创新思维能力。

00后作为新一代大学生的主体，当前普遍采用的板书+多媒体的教学方式已经无法激发他们的兴致和好奇感，也无法满足大学生获取知识的需求。因此，要充分利用互联网技术和资源，采用线上与线下相结合的教学模式，并适当采用翻转课堂、对分课堂等最新教学方法，使学生由被动接受转变为主动学习。教师可以采用“超星尔雅”“MOOC”等线上教学资源平台建立在线课程，持续更新课程教学内容以及上传与课程相关的最新研究成果供学生参考，把原本较为枯燥和抽象的地质理论、机理等具象化，能更加直观地呈现在学生面前，提升教学效果。

2.3.3 引入“大数据分析”“机器学习”等人工智能技术，激发创新能力

当前人类社会正经历第四次工业革命，大数据分析、机器学习等人工智能技术是这场革命的加速器。在工程地质领域，机器学习、大数据分析等已经进入该领域，用来探讨大数据和机器学习在自然灾害评估中的应用研究等。如许强等［6］提出基于“天—空—地”一体化的重大地质灾害隐患早期识别与监测预警系统。

在滑坡崩塌工程地质问题章节，可以引入机器学习技术用于预警滑坡崩塌地质灾害发生的风险，并为学生灌输机器学习等人工智能技术在日后工作中的重要性，激发学生学习人工智能技术兴趣，参加相关竞赛，提升学生的创新能力。

结语

在应用型本科高校新工科建设的背景下，土木工程类专业“工程地质”课程教学面临着严峻的挑战，教学内容、教学方法和教学模式等改革势在必行。转变传统的教学理念和教学模式，使教学内容和教学手段更加多元化，更加适用于当代00后大学生心理特征和性格特点。为落实高等教育“立德树人”的根本任务，通过对“工程地质”教学内容、教学手段和教学模式等进行教学改革探索，使学生在掌握专业知识的同时，提升学生对专业、行业的学习兴趣和积极性。通过采用“以问题为导向”、线上与线下混合教学以及引入人工智能技术等多样化教学模式，能够激发学生参与课堂教学的积极性，切实提高教学效果，培养专业技术能力出众、创新能力强、思想道德与职业素养过硬的高素质新工科专业技术人才

参考文献：

［1］习近平.中国共产党第二十次全国代表大会报告.［20221016］.http：//cpc.people.com.cn/20th/index.html.

［2］肖武权.土木工程专业工程地质教学中的创新教育探讨［J］.高等建筑教育，2017（1）：148151.

［3］贾斌.启发式教学模式下土木工程专业工程地质实践教学改革探索［J］.教育观察，2020（9）：9193.

［4］范森，朱元海.在化学教学中渗透思想品德和科学素养教育［J］.大学化学，2017，32（7）：7276.

［5］高德毅，宗爱东.课程思政：有效发挥课堂育人主渠道作用的必然选择［J］.思想理论教育导刊，2017，217（1）：3134.

［6］许强，董秀军，李为乐.基于天—空—地一体化的重大地质灾害隐患早期识别与监测预警［J］.武汉大学学报（信息科学版），2019，44（7）：957966.

基金项目：安徽省教育厅教学研究项目（2020jyxm 2036）；铜陵学院科研启动经费（2021tlxyrc16）

作者简介：谢国梁（1988— ），男，博士，讲师，研究方向：黑色页岩风化的工程地质问题。