基于工作过程的地质工程专业教学设计与策略研究

崔圣华 范宣梅 裴向军 杨峥 杨晴雯 蒋涛

摘  要：四川省是全国地质灾害较为频发的省份，其勘察行业对地质灾害防治设计相关人才需求量大。该文以勘察行业需求为基础，通过地质防治设计岗位和典型工作过程分析，构建地质灾害防治基于工作过程的课程体系，设计出工程设计专题讲解、工程设计环节、项目评审环节和项目总结交流的四阶段教学过程，通过模拟实际工作环节和设计过程，培养学生的地灾防治工程设计能力和职业素养。

关键词：工作过程;地质灾害;教学设计;课程设计;课程体系

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）01-0115-04

Abstract： Sichuan Province is a province with frequent geological disasters in the country， and its survey industry has a large demand for talents related to geological disaster prevention and design. Based on the needs of the survey industry， through the analysis of geological prevention and control design positions and typical work processes， this paper constructs the work process-based curriculum system of Geological Disaster Prevention and Control， and designs engineering design special explanations， engineering design links， project evaluation links and project summary The four-stage teaching process of the exchange， by simulating the actual work link and the design process， cultivates the students' design ability and professional quality of earth disaster prevention and control engineering.

Keywords： work process; geological hazards; instructional design; curriculum design; curriculum system

地质灾害防治是地质工程（工程地质方向）专业的专业核心必修课，是土木工程、水利水电工程专业的专业选修课。地质灾害防治主要研究崩塌、滑坡、泥石流、地震等各类地质灾害的发育特征、分布规律、成因机制和防治对策[1-3]，通过本课程学习主要使学生系统掌握地质灾害常用工程防治结构的计算和设计方法，如岩土支挡结构（挡土墙、抗滑桩）、锚固结构（锚杆、锚索）和拦挡结构（拦砂坝、谷坊坝）。

地质灾害防治课程设计是配套地质灾害防治课程设置的，其目的是在理论教学的基础上，通过地质灾害工程实例开展地质灾害防治设计实战训练，加强学生对课程基本内容、相关设计规范的理解和掌握，增强学生对地质灾害防治设计所用到的常见岩土支挡与锚固结构体系的理性认识，培养学生进行地质灾害防治工程设计的能力，为今后分析和解决地质灾害实际工程问题奠定基础。地质灾害防治课程设计是一门综合运用的实践课程，前期需具备工程力学、土力学、岩体力学、工程地质分析原理、混凝土结构原理和基础工程等课程的理论知识。

一  基于工作过程的课程教学设计

（一）  行业分析与课程重点

四川省位于我国西南部，是全国地质灾害最为频发的省份之一。截至2021年底，全省已排查发现崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害隐患点30 861处，威胁123万余群众生命和近800亿元财产安全[4];四川省也是全国地震多发区，2022年6月在芦山县、马尔康市就发生两次6级以上地震，2008年汶川MS8.0级地震更是诱发了大量的崩塌、滑坡、泥石流灾害。四川省地震、地质灾害的多发性、易发性，使得全省勘察行业需要大量地质工程相关专业人才进行地质灾害防治。

地質灾害防治岗位主要从事地质灾害勘察、地质灾害调查与评价、地质灾害防治设计、地质灾害监测与预报等工作[5]，其中地质灾害防治设计是用人单位最看重的能力。目前勘察行业用人单位对相关技术人才需求量较大，但当前毕业生仍一定程度上面临新的挑战，主要原因是用人单位认为应届毕业生工程设计能力差，做得了勘察却做不了设计，其根源主要是本科人才培养往往重理论而轻实践[6-7]。

如图1所示，崩塌、滑坡、泥石流、不稳定斜坡是勘察行业主要开展防治的常见地质灾害，其常用的防治手段主要包括排水工程、支挡工程、锚固工程、护坡工程和拦挡工程。为满足勘察行业需求，锻炼学生的工程设计能力，让学生毕业后能快速胜任地质灾害防治岗位的相关工作，地质灾害防治课程设计结合行业需求将上述五大类工程设计内容作为课程重点。排水工程主要进行坡面截排水沟设计，主要包括流域面积和洪水计算，截排水沟选址、结构设计和过流验算，跌水、沉砂池设计等;支挡工程主要进行挡土墙和抗滑桩的设计，主要包括边坡稳定分析和滑坡推力计算，支挡工程位置选址，支挡工程结构设计与稳定性验算，抗滑桩剪力、弯矩计算与配筋等;锚固工程主要进行锚索和锚杆的设计，主要包括边坡稳定分析和滑坡推力计算、锚固力计算、锚固工程结构设计与计算等;护坡工程主要进行格构工程设计，主要包括边坡稳定性分析和滑坡推力计算、锚固荷载计算、格构的结构设计与计算、配筋计算等;拦挡工程主要进行拦砂坝和谷坊坝的设计，主要包括流域分析与泥石流物源分析、一次性泥石流固体物质冲出量计算、泥石流设计拦挡量计算、泥石流拦挡工程选址、泥石流拦挡工程结构设计与稳定性验算等。

（二）  基于工作过程的课程设计流程

基于工作过程的课程教育理念最早于20世纪90年代由德国菲利克斯·劳耐尔教授提出，其是以一个职业岗位的典型工作任务为基础，以工作过程为导向，以项目教学为典型表现形式的任务引领式的教学工程[8-10]。进行基于工作过程的课程教学设计需要打破传统学科型课程以理论为中心、以知识逻辑为主线的教学模式，改变重理论轻实践的人才培养体系，重新组织和设计教学过程，分析行业需求，梳理岗位能力要素，确定新的符合行业需求的教学目标，针对实际工作任务需要，以职业活动和應用场景为主线，以培养学生职业能力、实践应用能力为本位。任务引领式教学是基于工作过程的教学模式的核心，课程教学中的知识点融入于工作任务中，学生在完成工作任务的过程中掌握工作流程、习得工作技能，同时实现对课程知识点的理解和掌握。

地质灾害防治设计的主要工作过程包括地质灾害防治方案设计环节、项目内审环节和项目外审环节。地质灾害防治课程设计基于地质防治设计的工作过程特点，设计出本课程的教学流程（图2），主要包括设计专题讲解、工程设计环节（设计分组和方案讨论、完成初步设计方案）、项目评审阶段（项目内审和项目外审）及项目总结和交流四个阶段。

课程教学中首先开展地质灾害防治设计专题讲解，内容包括五大模块，分别为挡土墙设计模块、抗滑桩设计模块、锚固和格构设计模块、坡面截排水沟设计模块及泥石流拦砂坝和谷坊坝设计模块。本阶段主要分模块讲解地灾设计常用手段方法、工程设计流程和思路，让学生掌握设计过程中涉及的基本理论知识，并能宏观把握设计过程。

在工程设计环节首先组织学生进行设计分组，课程选取6个工程实例进行项目分组，每组学生4～6人，每组选定一名学生作为项目负责人。课程选用工程实例包括3个滑坡防治项目、1个不稳定斜坡防治项目、2个泥石流防治项目，分别为K168+680～K168+770滑坡治理工程设计、白果乡依加林滑坡治理工程设计、白沙河2#滑坡治理工程设计、红梅村不稳定斜坡治理工程设计、范家河泥石流治理工程设计和北沟河泥石流治理工程设计项目。然后，组织学生进行项目分析，讨论可行的总体设计方案，并根据灾害体特点和分布最终确定拟设的工程设计方案。其中滑坡灾害主要选择“挡土墙+截排水沟设计”“抗滑桩+截排水沟设计”“锚杆（索）+格构+截排水沟设计”的总体方案;不稳定斜坡灾害相比滑坡灾害较稳定，主要选择“挡土墙+截排水沟设计”“格构+截排水沟设计”的总体方案;泥石流灾害主要选择“拦砂坝设计”“谷坊坝设计”的总体方案。最终，组织学生依据规范分组开展地质灾害治理工程初步方案设计，完成设计报告和设计图件，其中设计图件包括工程布置平面图、剖面图、立面图以及重要结构详图和大样图。本阶段过程主要组织学生开展方案讨论和设计，让学生在方案设计过程中熟悉地灾防治的设计过程和工作流程，掌握相关行业规范，巩固课程理论知识点。

在项目评审环节主要包括项目内审和项目外审，该过程是模拟设计方案的项目评审流程。在项目内审阶段，组织学生分组对项目进行内审汇报，由项目内审专家进行方案审核、提问和评价，内审专家成员由其他项目组每组选取一名同学组成，每个同学至少担任一次内审专家，项目内审后组织学生依据内审意见对项目进行修改和完善。在项目外审阶段，组织学生分组对项目进行外审汇报，由项目外审专家进行方案审核、提问和评价，外审专家由课程指导老师及其他至少2名有工程经验的专业教师或用人单位工程师担任。项目外审后组织学生依据外审意见对项目进行修改和完善，最终提交项目终稿。本阶段过程主要组织学生开展方案汇报和评审，锻炼学生汇报能力，熟悉项目评审流程，并通过项目汇报和担任内审专家，学习其他项目的设计方案和不同工程的设计方法，能够初步掌握其他工程的设计流程。

课程结束时，组织学生进行设计交流和总结，最终由老师进行课程总结和设计经验分享。本阶段主要引导学生思考、反思和总结，认识存在问题和不足，寻找解决方法，从而熟练掌握地灾防治设计的工作流程，深刻理解课程理论知识。

总之，基于工作过程的地质工程专业教学设计，既能考验学生的实际工作能力，也能培养团队合作能力;既能考虑学生的实际工作能力和工作态度，也能考虑学生应用所学知识分析问题解决问题的能力，尤其是学生的主观能动性，解决学生创新能力不足、课堂教学与工程实践脱节的问题。

二  探索面向国家重大工程建设需求的教学策略

随着“一带一路”倡议的提出，工程区地质灾害防治工作也面临巨大挑战。尤其，在世界最大地貌梯度带之一的青藏高原东南缘，受喜马拉雅东构造结影响，为整个高原内部构造运动最强、隆升和剥蚀速度最快、对气候变化响应最显著的地区，导致该区地质灾害频发，严重威胁我国“一带一路”倡议和川藏铁路等重大工程项目的建设和运营。

青藏高原重大工程建设已经面临的地质灾害包括高位崩塌、滑坡、泥石流、塌陷、沉降和地裂等多种类型，还面临冰（雪）崩、冰湖溃决、堰塞湖等新型冰川地质灾害类型，以及“滑坡-堵江-堰塞湖-溃决洪水”等链式地质灾害类型，这些地质灾害具有高发、频发、突发和群发等特殊性，这些都为地质工程课程设计教学提供了丰富的学习素材。我们注重面向当前青藏高原国家重大工程建设主战场，面向新时代以青藏高原为代表的国家重大工程建设人才培养需求，在地质工程专业理论和实践教学课程设计中融入国家重大工程建设项目元素的研究，摸索出一条“3心”地质工程专业课程设计教学组合策略，提升学生的工程建设就业意识、服务意识。

（一）  融入课程思政元素，培养“责任心”

在教学中，充分挖掘思政育人元素、社会服务元素、“四个面向”中地质工程内涵，培养学生专业责任感，强化其对自己、集体、国家和社会的责任感。一个有责任心的人，才能体会工作的乐趣，才能知道自己的职责所在;地质工程专业是一切工程建设的基础，承担着国家“基建强国”的重任，这个专业所培养出来的学生必须能将自己的理想报复与国家需求相结合，提升服务意识，这样专业培养出来的学生才能深入到国家建设中去。

（二）  融入重大工程案例，培养“好奇心”

“西气东输”“南水北调”等一大批国家重大工程建设项目为课题设计提供了优秀素材，融入这些重大工程案例后，学生对抽象理论知识“摸得着”，也让理论知识具象化，增强学生的好奇心，提高学生学习的主观能动性。好奇心是个体学习的内在动机之一，是个体寻求知识的动力，也是创造性人才的重要特征。好奇心与个体对相关事物了解程度密切相关，通过设计国家重大工程建设的学习环境，讲好工程背后的故事，从而创造条件来诱发学生对工程建设的好奇心。

（三）  融入地质工程难题，培养“探索心”

重大工程建设中发现的科研成果融入到教学中，介绍工程建设理论和技术的国际前沿，让学生对专业发展“看得远”;同时介绍当前面临的难题与挑战，号召学生自主搜寻新知识、探索未知领域。

三  结束语

本文基于勘察行业分析，为匹配地质灾害防治设计岗位的工作内容和要求，进行地质灾害防治课程设计课程教学设计，构建了该课程基于工作过程的教学流程，探索了一套面向国家重大工程建设需求的教学策略。

地质灾害防治课程设计结合地灾防治设计常见地质灾害和常用工程措施，将排水工程、支挡工程、锚固工程、护坡工程、拦挡工程这五大类工程设计内容作为课程重点。

以工作过程为导向、以任务引领式教学为核心，地质灾害防治课程设计课程的主要教学流程包括工程设计专题讲解、工程设计环节、项目评审环节和项目总结交流四个阶段。

面向国家重大工程建设需求的教学策略，将思政元素、工程案例、工程难题融入地质灾害防治课程设计课程的教学中，培养学生责任心、好奇心、探索心。

参考文献：

[1] 穆文平，张彬.“地質灾害预测与防治”课程教学探索[J].教育教学论坛，2021（42）：77-80.

[2] 袁颖，周爱红，王世文，等.防灾减灾工程及防护工程学科群核心课程的建设——以河北地质大学为例[J].西部素质教育，2019，5（3）：163-164.

[3] 张改玲，隋旺华.公选课“地质灾害与防御”在可持续发展教育中的作用与实践[J].中国地质教育，2007（3）：81-84.

[4] 四川省人民政府.四川省人民政府办公厅转发自然资源厅关于四川省2022年地质灾害防治方案的通知（川办发〔2012〕44号）[EB/OL].https：//www.sc.gov.cn/10462/zfwjts/2022/5/5/23c936a6d2 cf41c98730df67b12a9e56.shtml.

[5] 程先锋，何平.基于工作过程系统化的地质灾害与防治技术专业课程体系构建[J].科教导刊，2015（14）：32-34.

[6] 荆丽波.地质工程专业人才需求分析[J].教育现代化，2019，6（53）：16-17.

[7] 陈祥军.满足行业和区域发展需求，培养地质工程人才[J].教育教学论坛，2020（16）：144-145.

[8] 谷丹丹.基于工作过程导向的桥梁工程课程改革[J].教书育人（高教论坛），2022（15）：78-80.

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[10] 张倚铭.基于工作过程系统化的环境评价课程改革探索[J].广州化工，2021，49（23）：195-197，220.

基金项目：地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室自主研发课题“基于震电联合探测技术的构造活动区大型震裂斜坡损伤累计效应研究”（SKLGP2021Z014）

第一作者简介：崔圣华（1989-），男，汉族，四川达州人，博士，副教授。研究方向为地震大型滑坡形成机制等。