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2、白云母(Muscovite)也叫普通云母、鉀云母或云母,是云母類礦物中的一種。白云母是良好的電絕緣體和熱絕緣體,并且它能夠大量出產,因此具有重要的經濟價值。一般它產于變質巖中,但也產于花崗巖等巖石中。白云母并非只是白色,它可以是較淡的褐、綠、紅色到無色,具有玻璃光澤到絲絹光澤。形狀為大板塊狀,六方晶體或細粒的集合體。
3、角閃石是角閃石族礦物的總稱,角閃石屬閃石族中一員,是鎂、鐵、鈣、鈉、鋁等的硅酸鹽或鋁硅酸鹽礦物。與輝石族形態、組成相近,而以含OH為區別。角閃石這個單字(hornblende)本身反映出兩種獨立的礦物:鐵角閃石和鎂角閃石,若不用化學試驗無法將兩者區別開來。
4、黃鐵礦因其淺黃銅的顏色和明亮的金屬光澤,常被誤認為是黃金,故又稱為“愚人金”。成分中通常含鈷、鎳和硒,具有NaCl型晶體結構。成分相同而屬于正交(斜方)晶系的稱為白鐵礦。成分中還常存在微量的鈷、鎳、銅、金、硒等元素,含量較高時可在提取硫的過程中綜合回收和利用。
5、高嶺石是長石和其他硅酸鹽礦物天然蝕變的產物,是一種含水的鋁硅酸鹽。它還包括地開石、珍珠石和埃洛石及成分類似但非晶質的水鋁英石,因此叫作一它們屬于粘土礦物。
6、方解石是一種碳酸鈣礦物,天然碳酸鈣中最常見的就是它。因此,方解石是一種分布很廣的礦物。方解石的晶體形狀多種多樣,它們的集合體可以是一簇簇的晶體,也可以是粒狀、塊狀、纖維狀、鐘乳狀、土狀等等。敲擊方解石可以得到很多方形碎塊,故名方解石。
7、輝石 (Ca,Mg,Fe,Al)2(Si,Al)2O6 單晶體為短柱狀,橫切面呈近正八邊形,集合體為粒狀。綠黑色或黑色。玻璃光澤。硬度5-6。有平行柱狀的兩組解理,交角應為56。相對密度3.02-3.45,隨著含Fe量增高而加大。
【Abstract】Practical teaching will be reinforced in higher school.And cultivating practical talents will be the key direction.“Engineering geology”is just the course which needs reinforcing the practical teaching.According to the engineering case,this paper has analysed the importance of practical teaching of“Engineering geology”in the modern engineering construction field.And the thinking of practical teaching has been summarized.
【Key words】Engineering geology;Engineering practice;Educational reform
根據我國2010-2020年中長期教育改革和發展規劃綱要,全國高等學校結合專業和人才培養要求,加強實踐教學環節,向應用型人才的培養方向轉變。應用型本科人才培養的目標突出表現為培養具備繼續學習能力的高素質應用型、技術技能型、復合型人才。而《工程地質學》正是在這一背景下的需要加強實踐型教學的課程。在工程建設領域,無論是建筑工程、道路工程,還是水利水運工程和礦業工程,大量成功或失敗工程案例都表明只有充分重視建(構)筑物所處的地質環境,協調人、工程與環境的關系,才可能得到自然的尊重,創造人類歷史的文明。正是認識到這一點,各大院校中相關專業開設有《工程地質學》這門課程,也足以顯示了該課程的專業基礎性和重要性。
1 工程地質學在應用型本科教學中的定位
《工程地質學》是研究和解決與工程建設相關的地質問題,為工程建設服務的一門學科,是工程地質專業的一門重要專業課,也是巖土工程、礦業工程等其他非地質專業的專業基礎課[3],與工程建設活動緊密的結合在一起。各種大型工程活動都在一定的地質環境中才能進行,研究工程建設與地質環境之間的相互制約、相互影響就是工程地質學的主要內容。因此,《工程地質學》運用地質學理論和方法研究地質環境,查明地質災害的規律和防治對策,以確保工程建設安全、經濟和正常運行。工程地質學的主要內容包括多個方面,如巖土體的屬性、地殼的動力地質作用、工程穩定性等等。工程地質學的研究方法也是多種多樣的,有地質學方法、室內實驗和現場測試方法、計算和模擬方法等等。按照以“建設工程中的工程地質問題”為目標,課程所構建的框架和內容如圖1。
2 工程建設中的地質問題
《工程地質學》這門課程實踐性較強[4-5],涉及到的工程地質問題非常廣泛,如與生產建設緊密相關的建筑工程、采礦工程、水利水電工程、交通運輸工程等都與工程地質問題緊密聯系(圖2)。
發生的地質問題主要有區域穩定問題,如活斷層、地震、水庫誘發地震、砂土液化和地面沉降等等。搞清楚這些地質問題發育的規律性,對于工程建設選址具有重要意義。另外還有巖土體穩定性問題,如斜坡穩定、洞室穩定、地基巖土體穩定的成因、發展史和力學機制的分析等,這些用于具體場地穩定性評價具有重要意義。工程地質問題還包括與地下滲流有關的巖溶滲漏分析和滲透變形分析;與侵蝕堆積有關的河流侵蝕堆積和海湖邊岸磨蝕堆積等等問題。工程建設過程中工程地質問題時刻都在發生,影響和改變著我們的生活。下面以實例說明工程地質問題在生活中的體現。
甘肅舟曲縣于2010年8月突發特大泥石流災害,人員損失慘重。據地質專家分析此次災害的發生與該區的地理環境以及該區的氣候特點相關。該區地勢西北高、東南低,垂直高差大,氣候垂直變化顯著,而且災害發生前突降暴雨,正是這些地質條件的變化促發泥石流的發生。因此工程地質問題中斜坡穩定性問題的專項研究對于減少或預防地質災害具有指導意義。
日本于2011年3月發生9級地震,地震引發了大規模海嘯,造成重大人員傷亡。據美國地質勘探局分析,此次地震由太平洋板塊和北美板塊的運動所致。太平洋板塊每年相對于北美板塊向西運動數厘米,太平洋板塊在日本海溝俯沖入日本下方,并向西侵入歐亞板塊,此次大地震正是運動過程中積累的能量突然釋放導致的結果。因此工程地質問題中區域穩定性的活斷層問題的研究對于近些年頻發的地震問題具有一定的工程意義。
另外北京地區2012年7月份遭受雨之后,多處路面出現規模較大的天坑,嚴重影響到市民的出行,天坑的出現同樣屬于工程地質災害問題是本課程研究的內容之一。所以工程地質問題存在于人類建設的方方面面,當今學好《工程地質學》這門課程是解決此類問題的首要前提。
3 工程地質的教學實踐思路
3.1 工程地質教學中所存在的問題
1)重理論輕實踐方面。
2)按傳統教學和思路進行,過于強調單一的地質學,未能與工程地質相結合,(換句話就是現在的教學仍按地質學專業的要求去教學,未與工程結合,這會導致課時不夠,同時學生學的無趣)。
3)于課程的重視不夠,認為工程地質與專業關聯不大。
3.2 工程地質教學實踐思路
1)輕地質重工程地質,突出與工程的相關性。
2)實踐教學的實施。
針對周邊環境遭受破壞的影響,目前大多學校找到典型的地質剖面較難。除了常規的地質體和地質現象實習,還應結合當地建設的特點,有針對性地進行地質實習,如與建設單位相聯系,在揭開地表的時候看一些相關的地質現象;另一方面,與勘察單位相聯系,正確認識地質體和巖土體。
3.3 教、學相長
要成為合格的工程地質工作者,一方面要具備較強的專業知識,同時還要有創新的思想和靈活的頭腦[6],特別是在工程建設過程中,處理隨機出現的各種地質問題,不僅需要有工程地質知識的靈活運用,還要有多學科理論的融合與提升的能力,因此,在《工程地質學》這門課程的教學過程中要重點培養學生做好這樣幾點:首先,做到基礎地質知識要扎實;第二,是積累豐富的工程實踐經驗;第三,分析工程地質問題要思路周密,遇事沉穩且果斷。因此要培養出優秀的工程地質人員應該從教與學兩個方面入手:
1)教
(1)課堂
《工程地質學》是一門實踐性很強的學科,所以不能脫離實際案例而單純講授抽象的理論知識。如講授巖石的分類、結構和構造特征時,要結合實際現場講解當其作為建筑材料、地基、邊坡與洞室圍巖時對工程性質的不同要求等。在講授滑坡、崩塌、泥石流等現象對工程的影響時,更要結合實際案例進行具體的分析,讓授課不再是抽象而空洞的理論。
(2)實驗環節
學院為方便學生認識和鑒定常見造巖礦物及三大類巖石,投資購買全套的礦物和巖石標本,并全面開放實驗室。讓學生有較多機會接觸、認識、鑒定標本,學生之間相互交流討論實驗體會,對常見造巖礦物及巖石的主要特征熟記于心。
(3)實踐環節
工程地質實習地點選擇地層出露比較完全,地質現象比較豐富、與課堂內容結合緊密的基礎工程建設工地。通過實習使學生更加深入的理解課堂上講授的抽象理論,并學會結合實際分析工程建設與地質條件的關系,熟悉工程建設中常見的地質條件并給以正確的評價和合理的處理方法。
2)學
學生既是教學的載體,更是學習的主人,只有調動起學生學習的主動性,才會培養出優秀的工程地質工作者。
(1)培養一名優秀工程地質工作者是一個長期的過程,所以在學習過程中要有耐心和信心。每一個人的成功都是從點點滴滴累積的。
(2)大腦中知識的增長是累進的過程,工程地質學是一門綜合學科,因此與地質學科相關聯的以及與工程建設相關的學科都應該打好基礎,作為工程地質學課程的鋪墊。
(3)不能忽略實踐教學環節,讓學生們在實踐中加深對理論知識的理解。要意識到地質工作的復雜性和靈活多變性。
3)考核
本課程強調理論與實踐的結合,教師結合實際的工程地質問題,強調互動性和問題實質的理解。每位同學的成績由三部分綜合構成,即:
(1)期末考試卷面成績(50%);
(2)課堂討論及考勤(20%);
(3)案例分析作業成績(30%)。
成績分為五個等級:優秀(90分以上)、良好(80-89分)、中等(70-79分)、及格(60-69分)、不及格(60分以下)。
4 結語
《工程地質學》是非地質專業的專業基礎課程,本課程學時不多,但課程內容涵蓋廣、教學內容比較抽象,所以教學過程是一個不斷完成挑戰的過程。在教學過程中, 教師首先要培養學生具備工程地質的思維和創新的能力, 使學生學會工程地質思維方法, 讓學生們的創新能力得到充分的發展。同時也要保證足夠的工程地質實踐課時,參觀現場并搜集相關的工程地質案例,從而培養出具有綜合素質的高級工程技術人才。
【參考文獻】
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道橋工程建設在國民經濟發展過程中發揮了重要的基礎作用。工程地質學是制定控制地質作用與合理利用地質環境的一門科學,在道橋工程建設中具有非常重要的作用。隨著當前人才市場的多元化需求,高職院校加強工程地質學教學研究,深化工程地質學教學改革,成為適應社會經濟發展的市場化人才培養途徑。
1.道橋工程專業工程地質學概述
道橋工程專業是專門培養各類掌握道橋工程基本知識理論技能,能夠在公路隧道、橋梁建筑、地下工程、輸水工程以及地基處理等領域中從事規劃設計、施工管理和技術研究的高級工程人才的學科體系。工程地質學是研究與人類工程建筑活動有關地質問題的學科,工程地質學主要運用地質學原理或方法研究建設工程現場工地的地質巖層、土體結構性質以及水文變化空間分布規律,根據施工工程地質條件環境進行科學分析和預測可能存在的工程地質問題以及相關具有破壞性能的影響因素,并及時研究和制定合理的應對措施,控制不良地質現象的危害性。為保障工程建設的合理規劃與正確設計、順利施工及正常使用提供可靠的地質科學依據。工程地質學屬于地質學研究的重要科學門類。
2.高職院校工程地質學教學現狀
道橋工程專業的工程地質學是培養道橋工程技術應用型人才的教學。工程地質學作為道橋工程專業課程體系不可缺少的一門專業基礎課,其教學內容和方法要不斷地適應道橋工程建設的需要。工程地質學是研究和解決與工程建設有關地質問題的一門學科,是培養建設工程開發在人員必須具備的工程地質素質的系統工程,涉及到教材內容、教學方法、教學資源等各個環節,體現工程地質專業特點。當前市場經濟環境條件下,高職院校的人才培養模式由文化型、學科型專門人才培養逐漸向創新能力高素質人才的培養方式進行轉變。
長期以來,由于職業技術教育的職業性特點,高職院校道橋工程專業工程地質學教學呈現了教學師資力量薄弱,教學資源與教學環境缺失、教學模式手段滯后,實踐與理論嚴重脫節的弊端和問題。教學理念的創新意識浮淺,淡化了道橋專業學生創新應用能力的培養。目前來說,由于工程地質學學科特點涉及面較為廣泛,內容相對繁雜、邏輯性強,很多高職院校道橋工程專業工程地質學教學不能與時俱進,應用實踐性差,不利于學生的綜合能力提升。很多高職學校在工程地質學教學中,師資力量與學生基礎落差大,受客觀條件制約,多媒體等教學手段在很多高職院校的工程地質學教學方面得不到有效利用,導致學生的學習潛力得不到創造性發掘。當前社會經濟的多元化發展推動了道橋工程的規?;l展,市場化人才教育改革理念促進了高職院校工程地質學教育教學的深化改革與創新實踐。如何推動工程地質學教學改革的深入落實,成為新形勢下高職院校道橋工程專業教學的重要研究方向。
3.當前深化工程地質學的教學改革措施
隨著現代職業教育教學理念的逐步深化與拓展,加強高職院校工程地質學教學改革,適應工程建設人才資源時代性需求的具體措施如下:
3.1 強化工程地質學教學改革理念
教學理念的積極轉變是實現當前職業教育教學改革的重要前提。相對來說,道橋工程專業工程地質學作為一門理論性、實踐性都很強的學科,涉及的知識領域相當廣泛,隨著當前社會經濟人才資源發展的多元化,道橋工程專業人才具有較強的市場化需求趨向。立足于當前教育改革理念的深化與落實,強化教學服務意識,充分認識高職院校教學改革的重要性和必要性,加強高職院校道橋工程專業工程地質學教學理念創新,是推動道橋工程專業工程地質學教學發展的關鍵。
3.2 優化工程地質學專業教學內容
教學內容是教學活動的重要載體。工程地質學是道橋工程與地質學相結合的一門邊緣科學。針對當前高職院校工程地質學教學內容抽象繁雜、枯燥繁瑣的普遍問題,應基于為社會培養高等技術應用人才的職業教育目標,注重教學內容的實用性和可操作性選擇,在基礎知識理論方面的教學內容上,盡量多涉及與專業相關的工程地質問題,把生活中的各類工程地質問題與理論內容密切聯系起來。3.3 創新工程地質學教學模式方法
教學方法和教學模式是實現教育教學質量提高的重要手段,堅持實踐創新原則,優化教學手段,采用多種形式的教學方法來吸引學生,有效發揮學生的主觀能動性和創造性潛能,激發學生對于工程地質學研究的學習積極性。隨著計算機信息技術的不斷開發和應用,多媒體網絡等現代化開放式教學手段已經被越來越多的應用到工程地質學課程中,堅持實踐教學創新,開展校內實踐活動,加大校外實踐資源活動基地建設,結合生產實踐中的工程實例資料,采用行為導向教學法等多種教學模式引導學生加強對工程現場的直觀感受與觀摩體驗,在實踐活動中獲得各種工程地質構造知識,提高教學效果。
3.4 加強學生創新思維能力的培養
面對當前的知識經濟時代,職業教育必須面向時展需求,職業能力培養成為當前時代人才發展的重要目標。工程地質學是研究地質學與道橋工程關系的地質學學科,學生必須具備相當敏銳和獨特的地質工程思維方法和觀察思考能力,提高學生創新思維素質,培養學生創新能力,成為當前高職院校工程地質教學改革的關鍵環節。
結束語:
總之,道橋工程專業工程地質學科教學,是當前高職院校培養土木工程綜合型人才的有效途徑。新形勢下,堅持教育教學理論改革,深化教學方法研究,優化教學內容資源,是促進高職院校工程地質學教學可持續發展的重要策略。
參考文獻:
中圖分類號:G642文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2012)08-0238-02
0引言
目前,為了適應社會對創新型人才的迫切需求[1,2],調整培養方案,采用學分制,勢在必行。眾所周知,學分制教育模式以選課為核心,教師指導為輔助,通過績點和學分來衡量學生學習效果,與班建制、導師制合稱三大教育模式。學分制于19世紀末首創于美國哈弗大學[3],目前學分制已在國內高校全面推行。工程地質學是土木工程、水利工程、地質工程等專業的專業基礎課,實踐性較強,實驗、實習所占比重較大。積極主動探索學分制下工程地質學實驗教學問題,具有重要現實意義。
1目前《工程地質學》教學存在的問題
經過對國內20余所高校土木工程、水利工程、地質工程等專業的《工程地質學》實驗教學調研,可將目前《工程地質學》教學存在的問題歸結為三方面:
1.1 實驗教學資源投入嚴重不足教學資源投入問題是各高校普遍面臨的突出問題, 實驗教學涉及問題主要有兩個方面:其一是實驗設備和場地。隨著高校的擴展,對實驗設備和場地的需求量很大,需要投入的經費較多,在有限的實驗時間,學生人數與臺套數完全不成比例;即使購回了儀器,又沒有實驗場地,以至于部分實驗項目無法開設,如重慶市某交通類高校的工程地質學實驗課擬開設學生礦物巖石鏡下實驗,需要學生自己動手掌握切片、磨片、觀察全過程,但是由于沒有底樓的房間,該實驗迄今尚未開出;工程地質學鉆探實驗也由于沒有場地和設備而從未開設。其二是學校對實驗室教師的激勵問題。盡管培養人才是教師的天職,但在各方面調動教師的積極性對教學質量的提高有顯著影響[5],如成都某交通類高校的實驗室老師執行的是崗位職,教師在實驗室上課的多少跟待遇無關,只跟職稱有關,缺乏相應的激勵機制,教師多開課程、學生選修人數多等沒有得到相應的獎勵,雖然學校提倡多開展設計型、綜合型和創新型等實驗項目,提倡開放性實驗,甚至每學期學校都要檢查開展情況,但教師沒有多承擔教學工作量的積極性,同時認為實驗室老師是教輔人員,不鼓勵教師繼續深造,導致很多老師缺乏責任感,知識陳舊,根本不關心理論課教材、學生所屬專業,實驗教學效果較差。
1.2 實驗教學方式死板、時間不靈活工程地質學是一門實踐性很強的自然科學,學生僅通過學習書本上的概念、理論,不進行一定的實踐,是很難理解很多工程地質學現象的,目前大多數院校的工程地質學室內實驗是在教師已準備好的特定條件下,讓學生進行已知的造巖礦物與巖漿巖、沉積巖和變質巖的肉眼觀察,以觀察為主,這種“牽著走”的教學方法容易讓學生產生實驗簡單的錯覺[2],結果學生自己思考得很少,少數學生實驗時不動腦、不動手、依賴性強。老師的教與學生的學方法單一,不利于學生創新能力的培養;有的高校由于種種原因采用工程地質學集中實驗,理論教學與實驗教學嚴重脫節,導致學生學習困難和缺乏興趣。目前,多數高校的工程地質學實驗課實行部分開放作為試點探討,若實驗室不實行開放式實驗教學,很難推動高校學分制教學體制改革,很難激發學生的學習熱誠,很難培養出學生的創新能力。
1.3 實驗教學內容不符合知識的邏輯性工程地質學是一門理論性和實驗性很強的專業基礎課。在推行學分制下,現行強調“厚基礎,薄專業”的課程設置指導思想中,專業課所分配學時數已大幅減少。大多數院校的工程地質學學分少,實驗課時少,實驗內容陳舊,造巖礦物與三大類巖石的識別,靠一些簡單的工具,通過肉眼識別,不便于地質學基本理論的掌握,如沉積巖中的膠結物的類型,巖漿巖中的晶體與非晶體,等粒與斑狀結構等區分,靠肉眼鑒別很難,還有地質構造的分析與地質圖的分析、地質剖面的繪制等部分,如不通過綜合強化訓練,很難達到學生創新能力的培養。
2學分制下《工程地質學》實驗教學模式
2.1 實驗教學管理模式的人性化學校要有激勵實驗教師的政策,鼓勵教師熱愛本職工作,善于鉆研業務,采用坐班制;工程地質學實驗教學管理要具有自動化特點,要有專門工程地質學實驗教學中心的網站,把要開設的工程地質學實驗課程的時間、教師、教室及時掛在網上,讓學生根據自己時間采用網上預約,便于控制學生來上實驗課的人數,實驗室實現全天后開放,對少數學生希望在學一遍也是允許的,歡迎學生走進實驗室,自己動手,與老師探討問題,激發學生的學習熱情,使學生覺得喜歡工程地質學實驗課。
2.2 教學內容的全面性和創新性為了適應工科學生創新性人才的培養,以創新型人才培養的系統工程方法論為指導思想[1],將重心調整到重視學生創新能力上來。工程地質學實驗內容要涵蓋既要常見的礦物巖石和巖石識別鑒定,又要有綜合技能的培養如地質平面圖分析、圖切地質剖面、使用地質羅盤儀測定沉積巖產狀等,據此將課程實驗教學內容進行優化調整(表1),室內實驗學時數增加到16學時,其中驗證型實驗由原來的70%降低為43.75%,綜合型和設計型實驗增加到56.25%。
2.3 實驗時間的靈活性學分制下教學要突出學生選課和上課的靈活性,實驗課采用網上預約,實驗室公布提前在網上公布上課的內容、教師和地點。要協調好學生人數,一個實驗項目人數不能超過30人。部分學生對難度大的實驗內容或學生對實驗內容興趣較濃的內容可以重復預約實驗,培養學生創新思維和主觀能動性。
2.4 教學方式的引導性和多樣性教學要分層次教學,不能一味強調以教師為主體,重心調整為以學生為主體,重在培養學生的動手能力,充分發揮實驗教師的引導作用。每次實驗課前教師提出實驗要求,引導學生預習,下次上課前應考核,給定成績,不合格者勸其準備好了再來。驗證性實驗也要組織有序,將室內實驗教學分三個階段進行,以礦物巖石學習為例:
第一階段:為了滿足學生的好奇心,給學生一定的時間用于觀察各類標本模型,讓學生帶有好奇心進行學習,喜歡工程地質實驗。
第二階段:讓學生從專業角度去對每一種巖石礦物標本進行特性分析。
第三階段:列出典型、常見的礦物,要求學生在規定時間內完成其特征描述,指出必須掌握的常見的造巖礦物,為后面掌握三大類巖石的實驗打基礎,如常見的巖漿巖的造巖礦物,沉積巖的造巖礦物、變質巖的造巖礦物,歸類總結,經思考達到更進一步的掌握。
為了檢驗學生學習效果,實驗室教師可以把常見的造巖礦物和三大類巖石放在一起編上號,讓學生隨機抽查號碼來鑒定常見的造巖礦物和巖石,并計入最總的考核成績。
還可通過討論的方式加深學生對工程地質學理論內容的理解,提高學生自行設計實驗方案,這種“指著走”的教學方法利于激發學生學習的主動性和積極性,開拓學生的思維和提高學生的洞察力培養學生樹立嚴肅認真和實事求是的學風。
2.5 考核方式的系統性對學生的考核要全面,分為預習情況占10%,上課簽到占10%,現場隨機抽查的礦物巖石鑒定成績占10%,每位學生在規定的時間內提交一份包括所有實驗內容的綜合實驗報告成績占70%,最后得到的實驗成績應為按比例組成的總成績。
3結論
3.1 為了適應當前高等學校創新型人才培養需求,學分制下《工程地質學》實驗教學優化改革勢在必行。
3.2 目前高校土木工程、水利工程、地質工程等專業的《工程地質學》實驗教學存在實驗教學資源投入嚴重不足、實驗教學方式死板、時間不靈活、教學內容安排不符合知識的邏輯性等問題。
3.3 從實驗教學管理模式的人性化、教學內容全面性和創新性、實驗時間的靈活性、教學方式的引導性和多樣性、考核方式的系統性等方面,提出了學分制下《工程地質學》實驗教學模式。
參考文獻:
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【 abstract 】 : the underground tunnel project the stability of surrounding rocks affects the normal operation of the project. The rock mass structure and the structure, the nature of the rock, rock stress state of natural, groundwater, geological structure of rock mass factors such as the stability of will produce certain effect. Combining with the practice of a tunnel with numerical analysis the stability of surrounding rock of the judge, think that in making these the stability of surrounding rocks when deciding, establish the typical elastoplastic numerical model, choose specific construction stage, should consider to different fault state of surrounding rocks under different control function.
【 key words 】 : engineering geology; The surrounding rock; Stability; Numerical analysis method
中圖分類號:K826.16文獻標識碼:A文章編號:
地下隧道工程圍巖的穩定性影響著隧道的正常運營。巖體的結構及構造、巖石的性質、巖體的天然應力狀態、地下水、地質構造等因素都會對圍巖的穩定性均會產生一定的影響,此外,開挖方式、支護形式等因素也會影響到巖體的穩定性。本文結合實際,結合影響隧道工程圍巖穩定性的因素談談隧道圍巖穩定性的判定。
1 影響圍巖穩定性的因素
1.1 巖體結構及巖石性質
圍巖的巖石性質及巖體結構對于圍巖的穩定性產生重要的影響。按照巖體結構可將巖石分為整體塊狀結構、三體結構、碎裂結構和層狀結構。穩定性最差的是破碎結構和松散結構,最好的是厚層狀結構,薄層狀結構巖體處于二者中間。脆性塊狀巖體和厚層狀巖體的強度,主要受較弱夾層的物質成分和軟弱結構面的分布特點控制。軟弱夾層對圍巖穩定性的影響主要取決于它的性狀和分布。結構面對圍巖的影響不僅取決于結構面的本身特征,還與結構面的組合關系及這種組合與臨空面的交切關系密切相關;按照巖石的性質可將圍巖分為脆性圍巖和塑性圍巖兩種,脆性圍巖主要指各類堅硬體,巖石本身的強度高于結構面的強度,所以脆性圍巖的強度取決于巖體的結構;塑性圍巖主要包括各類黏土質巖石、吸水易膨脹的巖石以及破碎松散巖石,一般風化的速度較快,遇水易軟化、膨脹、崩解,力學強度較低,不利于圍巖的穩定。
1.2 巖體的天然應力狀態
存在于巖層中未受工程擾動的天然應力由巖體的構造應力和自重應力構成。這種天然應力是引起圍巖破壞、變形的根本原因,影響著坑道開挖后圍巖的應力分布、變形和破壞。巖體天然應力的大小和方向不同,對于隧道的作用力也不相同,對圍巖的應力產生直接的影響。通常,隧道的軸向與水平主應力垂直,能夠有效改善隧道周邊的應力狀態。巖石天然應力對隧道的影響取決于與隧道軸向應力垂直的水平應力的大小和天然應力的比值。
1.3 地下水
大量實踐證明,地下水是隧道施工中造成塌方和造成圍巖失穩的重要原因。圍巖中的地下水可分為干燥、滲水和潮濕三種狀態。只要圍巖隧道處于干燥狀態,施工時即使通過破碎或軟弱的巖層,對圍巖的穩定性影響也會比較小。當隧道的圍巖透水性較強或屬于含水層中時,圍巖的穩定性受地下水的影響會較明顯,靜水和動水的壓力作用、溶解作用和軟化作用可造成可溶巖體的溶蝕以及促進滑動面的。
1.4 地質構造
巖層的完整性受到褶曲和斷裂破壞,且巖體的力學強度降低,巖體經受越多的構造變動,巖層的節理裂隙越發育,巖體的穩定性越差。所以,應避免將隧道設置在軟弱與堅硬巖層之間的巖層褶皺或斷層帶以及巖層破碎帶。如果無法避免,應盡量將隧道設在堅硬巖層中,或以堅硬巖層為頂層巖層。圍巖的穩定性隨褶皺的形式、軸向與隧道軸線的交角、疏密程度等的不同而不同。另外,圍巖的穩定性還受到斷層破碎帶物質的碎塊性質和膠結情況影響。
2 運用工程地質學判定隧道圍巖穩定性的方法
本文對某隧道的圍巖穩定性用數值分析法進行判定。隧道設為左右兩條路線,由緩和曲線和直線組成洞身平面,經工程地質鉆孔表明,隧道所在地區有6曾斷層通過,為凝灰質流紋巖和侏羅系流紋巖出露區,無其他影響圍巖穩定的不良地質作用。根據分析,選取具有代表性的B1斷層進行隧道仿真模擬。該工程在K18+600左右位置有明顯斷層,斷層面產狀225°<75°,巖體呈強風化碎塊狀,隧道圍巖破碎,穩定性比較差。
2.1 計算模型和計算參數
根據工程地質特點,采用基于有限元分析法(MIDAS/GTS)對隧道開挖過程進行分析,在施工階段采用累加模型。GTS彈塑性模擬模型的應力應變曲線圖如下(圖一)。
圖一 巖體彈性——完全塑性應力應變曲線
根據斷層和隧道特點,采用Drucher-Prager進行三維有限元計算,采用的屈服函數為
式子中, 表示洛德角, 表示應力偏量的第一不變量, 表示應力偏量的第二不變量。模擬時通過工程類比選取法支護參數進行,結合工程后期施工的洞周收斂量測,取得一個以上斷面的完整數據進行位移反分析得出與出示地應力側壓系數和工程實際綜合彈性模量接近的數值,然后再利用反分析得出的數值進行二次修正,使其最終接近實際的分析結果。
2.2 數值模擬及分析
根據規范規定,參閱類似工程經驗,對各級圍巖物理力學參數和隧道支護參數進行確定。根據開挖掌子面的距離斷層位置的不同,選取CS15段進行分析。數值分析結果表明支護的施加直接影響隧道整體的發展趨勢,有效控制并約束了掌子面產生的塑性影響區域。改善了斷層給圍巖穩定性帶來的影響,改善了圍巖的性質,并提高了施工的安全性,提高了前方未施挖的圍巖自穩能力。
3、小結
地下隧道工程圍巖的穩定性比較復雜,在施工中受到很多因素影響。圍巖穩定性的檢測手段和方法很多,但大多以經驗為主,將圍巖穩定情況和監測數據聯系起來進行定量分析是比較好的辦法。本文簡單分析了影響隧道圍巖穩定性的因素,并對某隧道的圍巖穩定性用數值分析法進行了判定,認為在判定這類圍巖的穩定性判定時建立典型的彈塑性數值模型,選取特定施工階段,應考慮到不同斷層不同狀態下對圍巖的控制作用。
【參考文獻】:
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中圖分類號:TU 文獻標識碼:A 文章編號:1008-925X(2012)O8-0116-01
1、引言
19世紀中葉,國外的地質工作者開始對工程地質條件進行系統理論研究,逐步形成了工程地質學的學科體系[1]。工程地質學是研究與工程建設、人類活動有關的各種地質作用與環境,研究工程與地質體之間的相互作用關系及其產生的有關問題的科學[2]。工程地質學的研究對象,從根本上講就是工程地質條件與工程建筑之間的運動和發展,其實質就是各類工程地質問題,工程地質問題的提出、分析和解決是工程地質學的主旋律,構成了其的基本的矛盾運動,并有力地推動了其發展。
2、工程地質問題的回顧
2.1.1 學科性質
傳統工程地質的核心任務就是查明工程地質條件,結合工程作出相關的工程地質評價[2];從工程學角度來看,工程地質學科必須深化到工程中去,將查明條件、評價評判再往前延伸,開展工程設計和施工工程地質。因此,從工程地質學科特性來說應是地質學與工程的交叉結合,它和基礎地質學不同,具有理學和工學的雙重特性,這就決定了工程地質問題是工程地質學永恒的主題。
2.1.2 學科產生與發展的歷程
學科的產生和發展與工程建設及人類工程活動相伴生,工程地質學作為一門應用學科,它的形成和發展依賴于工程建設的需求和發展。經過40多年的工程實踐和理論創新,工程地質學的內涵和外延不斷拓展,步入了現代科學技術的行列。從引進蘇聯工程地質學理論和方法開始,經過50年成千上萬項工程的多方實踐和理論創新,使我國的工程地質學得到突飛猛進的發展,取得顯著成就,積累大量經驗,獲得突破性進展,在一定程度上形成了具有我國自己特色的工程地質學體系。舉世矚目的三峽工程,黃河小浪底水利工程等的興建,標志著中國工程地質實踐的廣度、深度都達到了很高的水平,反映了中國工程地質發展的歷程及與其相匹配的工程地質水平。
工程地質人員通過對工程地質問題的分析解決,逐漸形成了特定的思維方式,它是理論和實踐的結合和概括。因此,思維方式的發展反映了工程地質學科的進步和發展歷程。工程地質思維主要經歷了以下幾種形式:地質演化思維、地質結構思維、地質工程(巖土工程)思維、環境工程地質思維、工程地質系統思維[3]。這些思維的發展體現著工程地質工作者在長期的工作中所總結出來的優秀經驗,同時體現了人類認識自然改造自然的辯證過程。
從工程地質學發展的過程我們可以發現這個過程是人類對自然的一個認識過程,從被動到主動,從主動到拓展,逐步完善使得地質工程發展更加趨向于完美。
3、工程地質問題的發展
3.1.1 工程地質問題的提出基于學科知識領域
任何一門學科都有其研究對象、研究內容、研究方法、基本問題、基本理論和研究前沿等,并由此構成一門學科的知識領域。因此,在研究事物的某一層面時,對象的內核與外延的界定必然涉及相應學科的知識領域,并使學科功能得到一定的體現。
一個現象或問題的產生可能有多個原因,各自依賴于一定的學科知識,因此就有相應的解決方法。以滑坡為例,滑坡的破壞可能是由于斜坡巖土體強度不夠、可能是由于河流沖刷坡腳使斜坡形狀發生變化,也有可能是由于斜坡內應力狀態發生變化所致。相應地,對這些滑坡的研究需要運用滑坡動力學、地震工程學、工程地質學及巖體力學等學科知識,并因此提出不同的抗滑減災措施,使各個學科的研究目標得以實現
3.1.2 工程地質問題的界定體現學科的發展
工程地質條件并非一成不變,而是具有一定的生命特征,有其產生演化特性因此工程地質學發展的過程是一個不斷創新的過程,體現的是一種發展的思維而不是定勢思維。傳統工程地質學中,工程地質條件通常包括區域構造地質、地形地貌、地層巖性、物理力學性質、地下水、動力地質現象等方面,顯然無法包容制約工程建設活動的各類因素,工程地質環境代替工程地質條件,可理解為地質環境與工程環境的迭加與復合,是當代工程地質學的研究對象。環境工程地質不僅要研究工程活動中地質環境對工程安全的影響,而且要研究工程活動對人類生存環境的影響,其主要目的是保護地質環境,使人類工程活動與地質環境保持良好的協調關系。體現的是人與自然和諧相處的思想。這是工程地質人員以發展的眼光在不斷變化的工程中總結的規律也是寶貴的經驗。
基于工程地質條件環境化、活性化思想提出的工程地質問題稱為具有環境化、活性化思想的工程地質問題[3]。由于問題的提出基于學科的知識領域,因此對這類工程地質問題的界定就必然反映出工程地質學科的發展水平。目前,我國在水土保持、水庫運用管理、庫壩聯合運用以及加高淤積水庫大壩的勘察研究方面積累了許多寶貴經驗,提出了研究水庫淤積問題的主要工程地質任務,并總結出“蓄清排混”的運用規律。
水庫泥沙淤積問題的界定反映出在水庫工程地質工作中考慮水庫建設與地質環境相互影響的重要性,充分體現了工程地質條件環境化的思想。
4、結束語
工程地質問題是地質學科和工程學科的交叉點,工程地質學通過這一交叉點不斷和邊緣以外的學科結合、交織和滲透,從而改進內涵、擴大外延,促進學科發展,并形成了特定的思維方式,因此,工程地質問題是工程地質學發展的源動力。具有環境化、活性化思想的工程地質問題的提出基于本學科的知識領域,因此,對這類工程地質問題以工程地質環境作為研究對象,全面研究工程建設與地質環境的相互聯系、相互制約和相互作用,保護環境,保證社會、經濟可持續發展已成為當代工程地質學的主要特征,表明工程地質學發展進入了新的發展階段。
參考文獻:
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)26-0123-02
雙語教學是教學改革的重要方法之一,也是培養具有國際視野和國際競爭力、面向未來的新型社會主義現代化建設高素質人才的必然趨勢,同時也是評價專業辦學水平的一個標準[1]。為了適應這一形勢,重慶交通大學經過多年醞釀,于2011年成立了國際學院,并在2013經教育部批準設立中外合作土木工程項目班,開始招收新生。通過土木工程(國際項目班)課程的學習,使學生具備較高的專業英語水平,掌握扎實的專業知識,具有直接參與國際項目招(投)標、設計、施工、管理工作的能力,具有土木工程的基礎理論與專業知識,具備較強的工程實踐能力、創新意識與良好的綜合素質。通過工程師基本訓練,培養知識、能力、素質協調發展,懂管理、懂技術、懂經濟、懂法規,具有國際競爭力的高素質、復合型、國際化的高層次土木工程技術人才[2]。工程地質作為土木工程學科重要的專業基礎課,所以在國際項目中實行雙語教學就顯得尤為重要。
一、工程地質課程雙語教學的背景
當前,社會主義現代化建設蓬勃發展,許多大型的交通、能源和水利工程都已開工建設,這對工程地質的研究與教學提出了新的要求。雖然眾多學者在工程地質學研究方面取得了較多的理論和實踐研究成果,但仍然不能滿足工程技術飛速發展的需要。此外,近年來中國頻發的多種地質災害(地震、泥石流、滑坡等),對人民的生命財產造成了重大損失。因此,無論從工程建設還是災害治理角度考慮,都應該加大、加快對工程地質學的研究力度。歐美等發達國家在工程地質學研究領域有著較為成熟的經驗和先進的理論方法,這就要求國內的工程地質研究人員具備較好的外文文獻閱讀水準,能快速地在海量的外文文獻中找到有用信息,并對其很好地理解。此外,高校作為培養中國國際人才的重要基地,必須在專業知識方面對學生進行有目的的專業英語培養,使學生今后能更好地適應國際交流的需要[1]。
二、工程地質課程雙語教學的現狀
目前,國內高校工程地質課程的講授以漢語教學為主,僅有少數高校開展了雙語教學的嘗試。在理論和實踐教學中也呈現出形式多樣的局面,有的高校采用全英文教材,有的高校僅在課件上采用全英文形式;在教授過程中,考慮到學生對知識點和專業術語的理解,教師基本不會采取全英文授課,仍以漢語或英漢交替為主。基于此,筆者結合自己幾年的工程地質雙語教學經驗,將教學過程中的一些問題進行深入的總結和分析。
三、工程地質雙語教學方法分析
無論采用何種教學方法,工程地質課程雙語教學的主體目標仍然是一致的,即要讓一名土木工程專業學生在學習本課程后,達到以下的基本要求和能力:(1)根據地質資料在野外能辨認常見的巖石和土,了解其主要工程性質;(2)能辨認基本的地質構造類型及較明顯、簡單的地質災害現象,并了解這些構造及不良地質對工程建筑的影響;(3)能在土木工程設計、施工和運營中運用各種工程問題的基本知識。在該課程中實踐雙語教學必須有利于教學目標的實現而不是削弱。對于工程地質這樣的專業基礎課,采用雙語教學的初衷,一方面是為了培養具有國際視野、掌握相關領域的專業技能、具有廣泛適應性的國際化高級專門人才;另一方面也期望通過這種教學模式增強學生學習興趣,促進以學生為主體的教學理念的實現。
工程地質課程雙語教學過程中的首要問題是學時緊張。根據教學大綱,工程地質雙語教學學時數與漢語教學學時數基本相當。但在雙語教學過程中,很多重要的工程地質專業術語和工程地質分析原理,在英語講完后都會輔以漢語重復解釋,以便學生對知識點能夠理解透徹;另外,雙語教學中教師都會引入一些具有國際前沿性的專業知識,這就導致對于相同一個知識點的講授,雙語教學將占據更多的課堂時間,因此,按照教學大綱制定的學時數必然顯得較為拮據。所以,筆者建議在開展工程地質雙語教學時,必須適度增加學時數,或者增加課外輔導學時,并計入教師工作量。此外,為了充分調動學生的積極性,可以適度增加雙語課程的學分。
工程地質雙語教學對教師提出更高的要求。工程地質是所有土木工程學科的專業基礎課,這就要求教師要具有廣闊的專業知識視野和扎實的基本理論功底,只有這樣才能將內容系統進行融會貫通的講授。由于課堂上有相當比例的英文講授,因此課前備課必須做足功課,不僅內容全面,而且要盡可能用英文原汁原味的表述講授內容,所以備課時,盡量多參考原版教材。英語授課中,為了學生能更好地記憶和理解講授內容,教師應該降低PPT放映速度和英語講授語速,在使用多媒體教學的同時,注意結合板書等傳統的教學方式,多設置一些課堂環節,加強和學生之間的交流,可以每隔一定時間,詢問學生有什么問題或評論,鼓勵學生大膽提問,增加教師與學生的互動環節,這樣可以有效提高學生的興趣和積極性。
同樣,雙語教學也要求學生具有較高的英語基礎,國際項目班學生英語水平參差不齊,對待雙語教學的積極性和主動性也千差萬別。因此,在雙語教學實踐中要大膽創新,以學生為主體,允許學生在開設課程初期自主選擇漢語課程或雙語課程進行試聽,對不同老師的教學方式和教學風格進行對比,并在規定期限內選定適合自己的授課方式。這樣既可以調動學生的積極性,也能激勵教師更好地改進教學方法。
此外,在雙語教學過程中一定要杜絕啞巴英語現象。教師可以針對一些重要的知識點,設置成不同的專題,讓學生在課堂上講授,這可以在一定程度上增強他們說英語的勇氣。另外,為了能更好地講解專題知識,學生會在課前會花更多的時間和精力去查詢閱讀相關文獻,這也間接提高了其對知識的理解;為了能使自己更好地表達和精彩地演講,學生會查清每個單詞的發音,并反復練習陳述,會用盡心思制作演講PPT[1],這些都能從很大程度上提高學生自主學習的能力。
四、教材的選擇
國內工程地質教材建設始于上世紀50年代,之后各個時期都出現過比較經典的教材,但至今還沒有專門適用于工程地質學雙語教學的教材。筆者專業特點,并結合幾年來的教學經驗,精心選擇了石振明、孔憲立主編的,于2011年中國建筑工業出版社出版的《工程地質學》(第2版)[3]。該教材詳細敘述了工程地質和水文地質的基本知識、巖土工程特性、不良地質現象、工程地質原位測試和勘察以及各類地質問題對工程的影響,系統地闡述了工程地質的基本原理、地質作用及土木工程中的工程地質問題及其勘察評價等,在注意學科本身的系統性時,力求充分反映近年國內外工程地質理論和實踐的發展水平。此外,筆者通過對近10年國外出版的工程地質學英文教材進行了梳理統計后,選擇了由F.G.Bell編著的Engineering Geology[4]。該原版英文教材全面闡述了工程地質基本理論知識,對重要知識點通過圖表、圖片等形式來加以說明,并詳細分析了工程建設中的地質影響因素,系統闡述了工程地質基本原理,與筆者所選中文教材能形成很好的對應。通過這兩本教材,學生可以全面進行雙語學習。但畢竟是按兩套不同的教學體系編著而成的教材,所以兩種教材在交替使用過程中還是一定程度上破壞了課程的連續性。因此,若想保證雙語教學的授課質量,最好能結合授課的具體專業,有的放矢地規劃編寫適合的工程地質雙語教學教材。
五、教學資源建設
雙語教學實踐中優質教學資源的整合和建設是非常重要的。學院教務部門可以召集工程地質教研室的老師和外籍教師組成一個雙語教學研究團隊,中外教師可以將備課和授課中搜集的工程案例、習題、圖片或工程現場的flas、視頻等教學資源拿出來集中討論,并結合具體教學實踐做出一定的篩選,將最終的篩選結果放在雙語教學課程網站上,供學生學習。課程網站可以鏈接與我校有合作協議的外國院?;蚴瞧渌墓_雙語教學資源庫。將網站對學生開放,并設置學生留言功能,可以將授課后的體會和建議在網站上予以反饋,以利于雙語課程教與學的良性循環。另外,為了使教學過程順利進行,可對與課程相關的紙質教材、媒體教材、網絡教材進行整合,以適應課堂教學的需要[5]。
六、結語
作為土木工程專業重要的基礎課程,開設工程地質雙語教學是其他后續土木相關專業課程雙語教學的基礎。筆者在總結分析國內工程地質雙語教學現狀的基礎上,結合自己的教學體會和心得,提出一些提高雙語教學效果的建議。但工程地質雙語授課是一種新的教學方式,還需國內各高校相關教學人員加強交流,大膽創新,繼續探索研究教學方法,促進雙語課程教學水平的提高。
參考文獻:
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0 引言
中國礦業大學(北京)作為教育部直屬全國重點高校,是首批具有博士和碩士學位授予權的高校之一,具有百年辦學歷史,行業特色鮮明,在人才培養和課程設置上積累了豐富的經驗[1]。但隨著研究生招生規模日益增加,中國礦業大學(北京)倡導的研究生精英教育模式也受到沖擊,研究生教學方式發生了顯著變革:小班變大班、交互式變傳授式、閉卷變開卷。這些變革從廣義上講適應了大規模研究生培養的需求,但在一定程度上影響了研究生精英教育的培養宗旨。
為此,學校選擇了一批重點專業,針對課程選擇人數少于10人的課程專門開設了小班授課試點,目的是通過1個學期的教學實踐,評價小班授課的優劣,并總結出小班授課方式和經驗,為研究生小班授課教學模式推廣奠定基礎。本文針對礦業類高校的學科特點,結合工程實踐,重點探討《水文地質與工程地質學》教學改革的方向和內容,培養學生的地質學思維和實踐靈活運用技能[2-3],為更好的培養相關方面的專業人才提供基礎。
1 小班授課人數優化
重點強調將小班授課試點作為一個嘗試,不能夠影響到正常的教學安排或計劃。要根據研一學生提交的選課統計表,選擇報名人數較少,專業課在本行業較重要的課程作為試點選擇課程,集中起來開展小班授課。一般小班授課要求學生上限為10人,下限為3人。
2上課地點靈活安排
小班授課不參加研究生院的教室統籌安排,可以根據情況靈活選擇教學樓、實驗室、工作室、標本室或報告廳等場所進行授課,方便同學們更好地把課堂知識與實驗相結合,用理論指導實驗,用實驗驗證理論。
3教學方法改革
為了適應小班授課的特點,一些傳統教學方法需要進行改革。工程地質學是一門強調實踐性的自然科學,因此在講授工程地質災害現象過程中,借助電子教學并結合作者所從事的巖質邊坡工程災害控制研究方面的最新成果,介紹典型山體滑坡災害,分析產生山體滑坡變形現象的工程地質原因,介紹對滑坡牛頓力監測的必要性。由于小班教學人數較少,便于管理,可以通過考察“深部巖土力學與地下工程國家重點實驗”,了解滑坡災害的研究前沿,進行啟發式教學,激發學生的科研活動的創新性思維,為學生今后從事相關工作打下堅實的基礎。
3.1 優化教學大綱,深化教學內容
為了有效把握課程主要重點內容、提高效率,一些不主要的內容以學生自學為主,不再進行講解,但是與所學專業相關的重點講解,且要比課本知識更加深化,例如:當講到地質災害監測和控制方面,常規監測如降雨量、地下水水位等內容不再重點講解,而是引入國際前沿,將滑坡牛頓力監測重點引入。
3.2 結合現場實例,引入各章知識點
《水文地質與工程地質學》具有較強的實踐應用特點,有的學校為了突出水文地質與工程地質學的應用行業,還專門開設了“煤礦水文地質與工程地質”課程[4]。鑒于此,本課程將現場工程實例作為切入點,如在講述“邊坡暮Α輩糠幟諶菔保以平莊西露天煤礦邊坡所發生的一次滑坡災害為例(圖1),來分析滑坡類的特點和后果。這樣既提高了學生繼續學習的興趣,又便于引入各章知識點,做到了帶著問題學習、學以致用的良好目的。
3.3 理論聯系實際,培養學生創新能力
只有將理論和實際相結合,才能更有利于學生創新能力的培養。以南芬露天鐵礦滑坡災害為例(圖2),分析了滑坡發生的成因,提出了滑坡治理的對策(圖3),并在工程現場得以驗證對策的正確性。
3.4 加強學生學習自主性,安排學生輪流上臺授課
傳統的灌輸式授課方式不足以調動學生課堂參與積極性,缺乏自主學習的內在動力。為了促進學生自主學習方式的轉變,課堂上抽出一定時間來安排學生輪流上講臺授課,這樣,學生會對知識理解更加深刻。
3.5 取消點名機制,加強隨堂測試
課堂點名,一定程度上可以起到督促學生學習的效果,但這屬于依靠外在力量約束,而且還浪費課堂寶貴的時間。而隨堂測試的方法調動了學生的參與熱情,學生置身其中進行思考解決問題的方法,由于授課學生人數較少,也方便了教師對每一位學生的重點指導,及時得發現不足,引導和培養學生創新性思維。
4小班授課優缺點評價
通過1個學期的教學實踐,分別在大班授課和小班授課中隨機選取5人,采用筆試和面試方式,對10個人所掌握的知識點及其靈活運用技能進行考核,最終發現,小班授課5人平均成績96分(百分制),大班授課5人平均成績84分。通過對大班授課和小班授課學生考核成績的對比,發現小班授課平均成績高于大班授課平均成績,表明新型小班授課方式明顯優于傳統大班授課方式。
5、結論
本文以水文地質與工程地質學課程為例,通過對研究生進行大班和小班兩種不同授課模式的教學探索,著重在以下五個方面進行了嘗試:①優化教學大綱、深化教學內容;②結合現場實例、引入各章知識點;③理論聯系實際、培養學生創新能力;④加強學生學習自主性、學生上臺授課;⑤取消點名制度、加強課堂測試,對比發現小班授課效果明顯優于大班授課,是研究生精英教育模式的一次有益探索。
參考文獻:
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基金項目:長沙理工大學教學改革研究項目“《工程地質》雙語教學研究與實踐”(2012)資助;國家自然科學青年基金(51208063)
作者簡介:張永杰(1981-),男,長沙理工大學土木與建筑學院講師,博士,主要從事巖土工程教學與研究,(E-mail)。
摘要:根據工程地質課程雙語教學調研結果與實踐經驗,文章分析了高等院校土木工程專業開設工程地質課程雙語教學的必要性和教學現狀,并從教材與授課內容選定、英語教案編寫與課件制作、雙語教學方式的選擇、雙語教學考核方法與雙語教學效果評價等方面闡述了工程地質課程雙語教學的實施方法,為課程實施與改革提出了建議,以期為教學實踐提供借鑒。
關鍵詞:工程地質;雙語教學;實施方法;教學效果
中圖分類號:TU42;G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2014)01-0094-05
隨著國際人才交流和國際合作的日趨頻繁,高等教育國際化、科研項目國際化已經成為一種必然趨勢。為此,有必要積極推動外語教學,提高大學生的國際交流與合作能力。教育部曾召開高等學校本科教學工作會議專門討論公共課和專業課的雙語教學改革。工程地質是土木工程專業的基礎課程,是各類工程建設的基礎,工程人員解決地質條件與工程活動之間矛盾的能力強弱將直接決定工程建設質量的優劣與對生態環境的危害程度,為了適應工程建設全球化的發展趨勢與工程技術人員國際交流的需要,有必要在土木工程專業開設雙語教學,特別是工程地質等專業基礎課程。
一、工程地質課程雙語教學的必要性
(一)工程地質學科發展的需要
隨著社會的進步,中國工程地質學科經歷了從無到有,從小到大,從知之甚少到內容豐富、獨具特色的發展過程?,F階段南水北調、西部梯級水電站、高速公路與鐵路、城市軌道交通等基礎工程建設對工程地質的研究與教學提出了新的要求。此外,多種地質災害頻發,如舟曲泥石流、西部水電工程滑坡、地面塌陷等,對人民生命和財產造成了重大損失。工程建設與地質災害預防、治理中出現的新現象、新問題,需要新的理論進行闡釋以及新技術進行治理,因此,有必要借鑒國外成熟經驗與先進理論,并在此基礎上進行創新,這就要求工程地質研究人員具備較強的外文閱讀水平,能準確理解相關表述,以便盡快提高研究水平。
(二)學術交流國際化的需要
改革開放的深入和科學技術的快速發展,國際學術交流日趨常態,相關院校與科研所開始主辦大量國際學術論壇與國際學術會議,越來越多的中國學者在國際學術交流中作研究報告。同時,在英文學術期刊上發表的學術論文逐年增加,水平也不斷提高。這就要求科研工作者不但對工程地質專業有深刻理解,還要能熟練運用國際通用交流語言——英語,對自己的思想進行準確、精煉的表述,與國際同行進行自由交流。
(三)工程建設國際化的需要
工程建設國際化日趨明顯,中國重大工程不斷引入國際專家咨詢團,同時中國建設公司承接或合作開發大量國外建設項目,這就需要工程技術人員具有較強的專業知識外語水平,能讀懂理解國際標準、圖紙和勘察設計報告等,并能與國外工程人員進行有效溝通,指導國外工程人員進行正確施工。
教育部曾指出:“實施雙語教學是中國高等教育適應經濟全球化趨勢,培養具有國際合作意識、國際交流與競爭能力的外向型人才的重要途徑。”高校作為培養國際人才的重要基地,有必要在專業知識方面對未來的科研人員或工程技術人員有目的地進行專業英語培養,使學生今后能更好地適應國際交流的需要。因此,應從本科開始進行工程地質雙語教學,使學生在理解、掌握專業知識基礎上,掌握專業英語詞匯,了解相應的英語表述,激發英語閱讀興趣,提高學生閱讀國外文獻和英語思維的表達能力,為今后進一步專業英語知識學習奠定基礎。
二、工程地質課程雙語教學現狀分析
在土木工程專業教育中推行雙語教學目前國內尚處于起步階段,全國僅少數院校進行試點,最具代表性的為清華大學與同濟大學土木工程專業,主要開設結構力學、混凝土結構基本原理、建筑鋼結構設計和建筑結構抗震等課程,任課教師大部分都具有較長時間國外學習或工作的經歷,且部分課程聘請外教參與教學,教學效果相對來講比較好,其他學校則限于師資緊缺,僅對部分專業課程進行雙語教學[1]。筆者所在工作單位長沙理工大學開設了混凝土結構設計原理、土力學與基礎工程等雙語課程,從教學效果來看并不十分理想。針對工程地質課程雙語教學,目前實施效果較好的院校為同濟大學,筆者所在單位對留學生進行工程地質英語授課已有5年,筆者開展雙語教學已有2年,通過教學實踐與調研,筆者認為工程地質課程雙語教學主要存在如下問題。
(一)教材內容有待重建
教材是教學的根本,雙語教學需要同時選擇中文教材與英文教材。國內工程地質中文教材較多,根據學科特點與課程設置較易選擇合適的教材;而英文教材相對較少,且教材編排針對國外教學要求,將其原版引進存在教學內容不協調、教學側重點不同以及難易程度不同等問題,此外,還涉及版權問題,教學成本較高,學生難以承受。同濟大學工程地質雙語教學中文教材選用孔憲立、石振明主編的《工程地質學》,英文教材以F. G. Bell編著的Engineering Geology為主,以Tony Walthan編著的Foundations of Engineering Geology為輔[2]。筆者所開設的工程地質雙語教學中文教材選用竇明健主編的《公路工程地質》,英文教材同樣選用F.G. Bell編著的Engineering Geology,實施過程中教學內容不對應問題較突出,且內容側重點不同,與中文教材相比,英文教材更注重概念、性質與原理的闡述,淡化力學特性與計算方法的講解,注重工程地質相關概念體系的建立。因此,如何結合國內工程地質教學實際情況,并根據雙語教學的特點和需要,適當編排課程內容,編制合適的英文教材就成了雙語教學至關重要的問題。
(二)雙語師資緊缺,水平有待提高
雙語教學的關鍵在于師資,我國雙語教學尚處于起步階段,師資培訓、評價體系不完善,雙語教學質量和師資整體素質有待進一步提高。雙語教學要求教師既精通專業知識,又具備熟練的外語授課能力。多數院校的教師往往難以達到,如筆者所在教研室,講授工程地質的教師達9人,均具有豐富的教學經驗與大量的工程實踐經歷,精通專業知識,但大部分缺少使用外語授課的能力,而英語授課能力較強的教師卻缺乏專業知識。筆者在前任主講黃生文教授指導下進行雙語教學,開課初期也感到壓力巨大,一次課往往需要準備1~2天,需要閱讀大量外文資料,掌握講授過程中可能用到的專業詞匯,盡管授課水平不斷提高,能夠與學生進行自由溝通,但一些專業詞匯的應用仍不熟練,缺乏系統培訓。
(三)教學方式落后,形式有待改進
教學方式是開展雙語教學的重要因素之一。外語語言教學或專業名詞外語詞匯的教學模式是國內高校雙語教學的普遍現象,違背了雙語教學的初衷?,F階段雙語教學實施過程主要存在兩種形式:其一,教案與課件均采用英文編寫,主要采用英語授課,部分較難理解的內容,如結構面產狀、赤平投影與地質識圖等,英文講解后再以中文進行闡述。該方式符合雙語教學的基本要求,能實現雙語教學的目的,但大部分教師在實施過程中受英語運用水平的限制,課堂講授過程往往照讀課件或重復預先準備好的英語課堂用語,不能自由發揮,學生聽課感到拘謹,實際效果不理想。其二,教案與課件采用中英文編寫,采用中文授課,僅對專業詞匯重復英文表述,考試采用英文試卷,但可采用中文答題。該方式基本屬于中文授課,只是在授課過程中穿插講解部分專業英語詞匯,有悖雙語教學的目的,學生只是對部分專業詞匯有一個模糊的印象,達不到“通過外語學習專業知識和技能”的目的。因此,如何根據教師、學生的語言能力以及雙語教學要求與目的,確定合適、有效的教學方式成為雙語教學能否成功實施的關鍵之一。
(四)學生英語水平有待提高
學生是雙語教學除了教之外另外一個關鍵環節,學生英語水平高低也直接影響雙語教學的質量。工程地質作為專業基礎課,一般設置在大學二年級第一學期或第二學期,該階段的學生正忙于大學英語四級或六級考試,用于雙語學習的時間相對較少,且大部分學生英語水平較弱,不具備較好的英語讀寫能力、聽說能力和足夠的基礎詞匯量,對他們進行專業基礎課的雙語教學存在較大困難,難以達到預期的教學效果。根據英語水平對學生進行分班,雙語教學僅針對英語水平高的學生進行,這樣教學效果比較明顯,但該方法在實際操作過程中存在較大困難,有時學生數量太少,難以分班。如何在雙語教學過程中調動學生學習積極性,提高學生英語水平成為雙語教學需要解決的另一關鍵問題。
三、工程地質課程雙語教學實施方法
根據國內其他高校工程地質課程雙語教學調研結果,并結合筆者所在高校實際情況,工程地質課程雙語教學具體實施方法如下。
(一)教材與授課內容選定
筆者所開設的工程地質雙語教學中文教材選用竇明健主編的《公路工程地質》[3],英文教材選用F. G. Bell編著的Engineering Geology[4],中文教材與英文教材的主要內容對比如表1所示??傮w對比可知,中英文教材在工程地質基本理論知識、各類工程地質條件和問題以及勘察與分析評價方法等方面基本相同,但英文教材還涉及巖石與土體的工程力學特性、地質材料的工程應用、地質災害風險評估與防災技術等方面的內容,相比中文教材內容更豐富。鑒于工程地質課程32課時的局限,難以對中英文教材中的全部內容進行講解,通過國內外工程地質講授內容的對比分析,選定了雙語教學的主要內容,如表2所示。
表1 工程地質中英文教材內容對比章號中文教材英文教材1巖石Rock Types and Stratigraphy2地質構造Geological Structures3風化與地表流水的地質作用Surface Processes4地貌與第四紀松散沉積物Groundwater Conditions and Supply5地下水的地質作用Description, Properties and Behaviour of Soils and Rocks6巖體結構與穩定性分析Geological Materials Used in Construction7常見的不良地質現象Site Investigation8公路工程地質問題Geology, Planning and Development9公路工程地質勘探Geology and Construction表2 工程地質雙語教學內容對比中文教材英文教材巖石Rock Types and Stratigraphy地質構造Geological Structures風化與地表流水的
地質作用地貌與第四紀松散
沉積物 常見的不良地質現象Surface Processes地下水的地質作用Groundwater Conditions
and Supply 工程地質勘探Site Investigation公路工程地質問題Geology and Construction (二)英語教案編寫與課件制作
課堂講授是雙語教學重要環節,好的授課方式可以提高學生的學習效率。鑒于工程地質課程雙語教學尚無完整參考的教案與課件,筆者結合中英文教材編寫了英語教案,內容以英文教材為主,以便呈現地道的英語教案。英文教材未涉及的中文內容則通過查閱相關英文資料補充,杜絕生硬翻譯,詞匯與表述形式統一。同時,在備課過程中除掌握英文教材相關內容外,還適當閱讀與之相關的英文資料,增加專業英語知識儲備,如此才能熟練自如地講授課程。
為充分調動學生的聽覺和視覺,增加授課內容,提高講授效率,筆者采用多媒體教學方式,教學過程中能夠靈活運用圖片、文字和視頻等多種素材。為生動、形象地將教案內容展示給學生,制作英文課件過程中應注意以下幾個問題。
(1)內容簡潔,層次分明,顏色對比鮮明,字體大小適中,重點突出,圖文并茂,播放速度合理。
(2)專業詞匯或基本原理在文字闡述同時配置相關的工程實際或示意圖片、視頻或動畫,增強學生感性認識,加深理解。比如:正斷層、逆斷層與平移斷層的產生過程,滑坡發生過程以及地下水流動過程等相關演示動畫。
(3)首次出現或專業性強的專業詞匯適當標注中文注釋,便于學生理解,講解過程也首先使用英語,根據學生理解情況適當補充中文講解。
(4)每次授課內容前后分別設置1~2張幻燈片用于上次課程內容復習和本次課程內容總結,使教學內容連貫,且便于學生總體掌握講授內容。
(三)雙語教學方式的選擇
由于工程地質課程知識面廣,涉及很多專業詞匯,且大部分為學生第一次接觸,為使學生更好地理解授課內容,控制講授速度,在第一次授課時就告訴學生如何使用學校網絡教學平臺,并上傳所有課件、輔助資料與相關視頻,讓學生課前做針對性預習和課后復習。課堂上不要求學生做筆記,可適當提高授課速度,學生掌握情況則通過隨堂提問與課后網絡考核進行檢查。課堂講授采用英語,難以理解的部分采用中文解釋,并在課前以中英內容回顧,課后以英課程總結;同時注意與學生互動,對與前述內容相關的知識點進行隨堂提問,要求學生用英語回答,并將其計入平時成績,進而督促學生學習積極性。教師應積極與學生溝通,根據學生反饋意見及時調整授課方法,并建立學習討論QQ群或教學平臺討論組,及時解答學生的各種疑問,將問題共享,以便其他學生學習借鑒。
(四)雙語教學考核方法
為調動學生平時課程學習積極性,避免期末突擊式復習,結合筆者開展的基礎工程課程考試改革,工程地質課程雙語教學考核總成績包含平時階段性考試成績、課堂表現以及期末考試成績三個部分,分別占40%、20%與40%。
工程地質課程雙語教學前四部分內容,每講授兩部分進行一次階段性測試。測試采用設定截止時間的網絡答題方式,時間跨度一般為三天,方便學生根據自身情況選擇具體答題時間??荚囬_始必須一次性完成,但時間相對充裕,可查閱相關資料,內容涵蓋名詞解釋、選擇、判斷、識圖與闡述等題型,答題內容不能拷貝,只能鍵盤輸入。上述考試設置可通過學校網絡教學平臺實現,能有效降低學生的抄襲率,督促學生自己完成測試,加深對相關知識的理解。
課堂表現考核主要為到課率、隨堂提問與課堂紀律等方面。不定期進行隨堂點到,期末根據總點到次數計算每個學生的得分。根據授課需要進行隨堂提問或測試,鼓勵學生積極主動回答,并給予適當的平時成績。課堂紀律較差的學生予以適當扣分。
期末考試采用開卷形式,內容涉及課堂講授所有內容,題型與階段性測試類似,學生可以攜帶任何參考資料,但不能相互抄襲。
(五)雙語教學效果評價
筆者采用上述教學內容與方法對兩個年級的工程地質課程進行雙語教學,開課初始盡管有老教授指導,但仍感到講授生硬,大部分是照讀PPT的內容,不能自由發揮。通過與學生的幾次交流,對講述內容的側重點以及講述方法進行了適當調整,學生認可度逐漸升高,課堂講授日趨自然。
相關授課方式與課程考核方式也頗受學生歡迎,成績不單純以期末考試進行評定。平時考核對學生學習起到督促作用,讓學生將更多的學習精力用到平時,而非期末考試前的突擊,加深學生對相關知識的理解。期末開卷考試減少學生壓力,注重學生對知識的理解與應用。根據第二次授課學生的調查結果可知,大部分學生取得了自己滿意的成績,在學習專業知識的同時學習了專業英語。
四、工程地質課程雙語教學建議
雙語教學盡管已經開展多年,但仍未形成一套完善的管理、評估、獎勵制度。學校應出臺政策加強對教師教學效果的評估,重點聽取學生對教學質量的反饋,為教師提供專業或出國培訓機會,提高自身教學水平。同時,學校應定期舉行各類教學活動和雙語教學競賽促進教學經驗交流。對雙語教學工作量的計算應適當乘以較大的系數,調動教師雙語教學積極性,如同濟大學對英語授課教師給予3倍講課津貼[5]。
五、結語
工程地質是土木工程專業的基礎課程,開設雙語教學課程是其他相關課程雙語教學的基礎,是培養學生國際化視野和國際交流能力的有效手段。筆者在調研國內工程地質課程雙語教學情況的基礎上,分析了工程地質課程雙語教學的實施現狀,并結合所講授的工程地質雙語課程教學經驗和體會,提出新的工程地質雙語教學實施方法,以期為其他教學人員提供借鑒。
參考文獻:
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Bilingual teaching practice of engineering geology course
ZHANG Yongjie, WANG Guiyao, ZHOU Dequan, CHEN Yonggui
作者簡介:榮冠( 1971- ),男,武漢大學水利水電學院副教授,博士,主要從事巖體穩定性研究及工程地質教學工作,(e-mail)rg_mail@163.com。
摘要:工程地質是水利類本科生的一門重要專業基礎課,課程教學內容和環節豐富,難點較多,實踐性強。如何在課堂教學和野外實踐教學中有效提高教學質量是一個值得探討的問題。文章詳細分析了水利工程課程中的難點及教學中存在的問題,從課堂教學、實踐教學、英文教學及課程考核等方面全面介紹了課程教學經驗及改革探索。提出課堂教學應注重理論緊密聯系工程實際,實踐教學應注重培養學生動手技能和發現、分析、解決工程地質問題的能力,開展英文教學是培養國際人才的必然趨勢,考核機制應全面反映學生的綜合能力等觀點。
關鍵詞:工程地質; 水利專業; 教學研究; 理論教學; 實踐教學
中圖分類號:tv135;g642421文獻標志碼:a文章編號:10052909(2013)05011007工程地質是研究工程建設活動與自然地質環境相互作用和相互影響的一門地質科學,是以地學學科的理論為基礎,應用數學與力學理論和工程技術及方法解決與工程規劃、設計、施工和運營有關的地質問題[1]。工程地質課程是水利類本科專業的一門重要專業基礎課程。水利水電工程建設是人類在認識自然的基礎上改造自然并為經濟建設服務的活動,進行水利水電工程建設首先必須了解自然環境和工程條件,而環境地質條件是與水利水電工程關系最密切、最重要的自然條件。
當前,中國工科高等教育人才培養主要目標是:培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才[2]。工程地質課程作為水利類專業中一門實踐性強的課程在凸顯人才培養目標方面,更加突出工程地質理論和實踐教學的必要性與重要意義[3-4]。
工程地質課程的教學分為課堂理論教學部分與野外地質實習部分。課堂理論部分主要講授礦物巖石、地質構造、地質作用、地下水、巖體工程特性,邊坡、壩基、洞室圍壓穩定性評價,工程地質勘察等知識。野外地質實習部分主要進行巖石及地質構造認識,風化、卸荷及河流地質作用研究,地下水及其作用研究,水利樞紐工程地質條件與問題分析評價等。
由于工程地質課程涉及的相關課程較多(礦物學、巖石學、構造地質學、地史學、地貌學、水文地質學、材料力學、巖石力學、土力學等),且這些課程多為地質專業課程。同時,工程地質課程實踐性很強,但學生又缺乏實踐經驗和實踐機會。因此,在有限的理論教學和實踐教學時間內,如何合理安排教學環節,使學生扎實掌握工程地質相關概念及基本原理,并使學生初步具備分析工程地質條件及解決工程地質問題的能力,是一個很值得探討的問題。根據筆者多年從事工程地質教學的經驗,針對水利類本科專業工程地質教學,首先介紹學校工程地質課程的設置,然后分析課程教學的重點及難點,再從課堂教學、實踐教學、英文教學、考核方式4個部分探討理論與實踐教學的改革思路,以期在提高教學效果、培養學生分析工程地質條件和解決工程地質問題能力方面有所收獲。
一、水利類工程地質課程介紹
(一)水利工程地質課程設置
武漢大學水利水電學院最早可追溯至1928年創建的國立武漢大學工學院土木系水利組,學院現已成為國內水利水電高級人才培養的搖籃和科學研究的重要基地。一直以來,工程地質課程為水利各專業(農田水利、水電工程、河流泥沙、水文水資源)的重要專業基礎課程。工程地質課一般在第五學期或第六學期開設,包括48 學時課堂教學和1 周的野外實習。課堂教材主要使用天津大學主編的《水利工程地質》(第四版)[1],實驗及野外實習采用武漢大學編寫出版的實習教材[5]。
(二)水利工程地質課程內容
水利工程地質主要是研究水利水電工程建設中的工程地質問題。主要內容包括巖石及其工程性質,地質構造及區域穩定性,地表水流的地質作用及河谷地貌,地下水、巖溶及庫壩區滲漏地質條件分析,巖體工程特性,壩基、邊坡及洞室圍巖穩定性分析,水利水電工程地質勘察等。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
榮冠,等水利類專業工程地質課程教學研究與改革探索
課程的教學分為課堂教學與實踐教
兩部分。課堂教學主要講授地質學基礎知識和水利三大類巖體(邊坡、壩基及洞室圍巖)穩定性分析基本理論。通過課堂教學力求使學生掌握工程地質學基本概念、工程地質分析基本原理和巖體穩定性評價基本方法。實踐教學通過野外現場典型巖體、地質構造、地質作用等的直接觀察和分析來增強感性認識、理解并深化工程地質理論知識,使學生初步具備分析工程地質條件和解決工程地質問題的能力。水利類工程地質課程教學基本內容可總結為地質學基礎知識和巖體穩定性分析兩方面,核心主線則是工程地質條件及工程地質問題的分析研究。課程室內外教學均是圍繞該主線開展的。
二、水利工程地質課程中的難點及問題
(一)工程地質相關概念不易理解和掌握
對于水利專業的學生來說,工程地質課是他們第一次接觸地質學知識。多數學生,尤其是來自平原地區的學生,缺少對地質現象的感性認識,這使他們更不易理解相關地質現象和地質作用。水利工程地質課程的開始部分主要講述地質學基本概念,包括礦物和巖石的成因、成分及分類,內外力地質作用概念,產狀、節理、斷層、褶皺等地質構造,地層地史,地質圖分析,區域穩定等。這些內容涉及礦物學、巖石學、地層古生物學、構造地質學等知識。這些概念和相關課程知識對于初學者來說完全是陌生的。例如:在分析沉積巖的石英砂巖與變質巖的石英巖區別時,一般學生很難從沉積作用和變質作用的成因角度深刻理解其礦物結晶程度、顆粒大小、礦物純度、孔隙率等方面的差異。在現場分析褶皺構造時,不少學生容易把現代地形與褶皺形態混為一談。實際上起伏的山脊為背斜,剝蝕的山谷為向斜往往是不對的,反過來,背斜核部易形成河谷低地,向斜核部則可能形成山脊。準確定位褶皺應根據現場垂直巖層走向觀察結果,若有巖層按新老次序有規律地對稱出現時,則可肯定有褶皺。然后根據巖層新老組合關系的分析確定褶皺的基本類型(背斜或向斜),進一步依據兩翼巖層產狀、軸面產狀以及地層層序判斷褶皺的剖面類型和平面類型。但現場地層及其年代的劃分,對于水利專業初學者而言是難以掌握的,況且巖層的產狀及地層的劃分往往又具有隱蔽性,因此,地質學基礎概念往往是水利工程地質課程開始階段學習的難點。(二)工程地質條件難以全面和深刻理解
工程地質條件指的是與工程建設有關的地質因素的綜合,是自然歷史發展演變的產物。對大型水利工程而言主要包括地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件、物理地質現象(滑坡、崩塌、泥石流、風化、卸荷、侵蝕、巖溶、地震等)及天然建筑材料等6個方面。工程地質條件直接影響工程建筑物的安全、經濟和運營管理。興建大型水利水電工程,首先都要查明樞紐及庫區的工程地質條件。不同地區的地質環境差異及水工建筑物類型的不同,對水利工程的影響也不同。教學中發現,學生對工程地質條件的復雜性認識不足,難以全面理解工程地質條件的內涵,這樣自然導致對工程地質問題的把握不準。例如:西南水電工程主要集中在川、藏、滇、青等省區河流的深切河谷地區。該區域的自然地質環境十分復雜,相應地在此建高壩大庫的工程地質條件也十分復雜。深切河谷往往首選高拱壩方案,此時地形地貌就是關鍵的地質條件,將直接影響工程高邊坡的穩定與安全,同時影響并制約水工建筑物的布置、施工安排等。在西南深切河谷且為深覆蓋層壩區,從壩基防滲及擋水建筑物安全的角度考慮多采用當地材料壩型,壩體防滲多為混凝土面板而非粘土心墻方案,這主要就是從天然建筑材料經濟合理的角度考慮。
(三)對工程地質問題缺乏認識和實踐經驗
工程地質問題指的是工程地質條件與工程建筑物之間存在的矛盾或問題。對大型水利工程而言主要包括壩基和壩肩抗滑穩定問題,壩基滲漏和滲透穩定問題,邊坡穩定性問題,地下洞室圍巖穩定性問題,水庫滲漏、水庫淤積、庫周浸沒、庫岸再造,水庫誘發地震等問題。工程地質學簡單說就是分析工程地質條件,解決工程地質問題。因此,工程地質問題是課程的最終落腳點。不同水工建筑物由于對場地條件要求存在差別,其相應的工程地質問題也存在差異。實際工程中,全面揭示工程地質問題是有難度的,尤其是深層隱伏的地質問題,更是從淺表很難觀察確認。目前對水利專業,工程地質課程一般在水工建筑物等專業課之前開設,許多學生對水工建筑物知之甚少,對水工建筑及樞
紐區可能會出現哪些地質問題更是難知一二。
例如:對水利工程三大壩型工程地質問題的分析。土石壩主要由粘土、碎石、塊石等散體堆積而成,壩體允許產生較大的變形,它對壩基工程地質的要求較低,可以在軟基和工程地質條件復雜的壩基上興建。由于壩基河床地質條件多變,易出現過大沉降引起壩體裂縫、壩基滲漏和滲透變形問題,以及粉細沙層震動液化等問題。重力壩主要依靠壩身自重與地基間摩阻力來保持穩定。重力壩對壩基要求高,一般要求修在弱風化下部的巖基上。該類壩型最主要的問題就是過大變形或不均勻變形導致壩體裂開,軟弱結構面組合形成深層滑移塊體。拱壩主要通過拱作用傳遞荷載到壩肩,所以拱壩對兩岸巖體的要求較高,而對河床壩基巖體要求相對要低。兩岸拱座巖體應新鮮完整、無大斷層,狹窄對稱的“v”字形河谷是首選地形條件。此時應特別關注順河向軟弱結構面切割形成的滑移塊體。由于學生在這一階段對水工建筑物不熟悉,同時缺乏對三大壩型的現場感性認識,導致他們較難在合理評價相應工程地質條件的基礎上深入分析潛在的工程地質問題。
(四)工程地質分析方法不易理解和熟練運用
由于工程巖體結構特征及力學特性的復雜性和不確定性,針對巖體變形與穩定性的工程地質分析方法主要是定性與定量結合,總體上是半經驗半理論性的。針對實際工程,在較大程度上是以現場經驗為前提,然后通過工程地質定性分析結合定量計算綜合確定。工程地質的分析方法主要有工程地質類比法、圖表法、室內外實驗方法、力學模型定量計算法等。各方法都有一定條件和適用范圍,即存在各自的優缺點。實際應用中宜將幾種方法結合,互相補充。針對不同的工程地質問題,剛學習課程的學生對怎樣合理選擇分析方法缺乏經驗,熟練掌握困難更大。
現以巖質高邊坡穩定性評價為例,簡要討論工程邊坡穩定性評價的基本思路。總體上邊坡穩定性的影響因素包括地形地貌、巖體結構、地質構造、風化卸荷、水的作用、地震及構造運動和人類工程活動等。首先從經驗上判斷其穩定性主要從坡形坡高、巖體強度、坡體結構等直觀判斷,此時工程地質定性方法(如赤平投影)就是較好的方法。對于邊坡淺表的變形及破壞情況,則主要考慮巖體的風化和卸荷程度,及其卸荷裂隙等的組合情況。對于邊坡的整體及長期穩定性,則需通過詳細的地質勘探,確定潛在的破壞模式和滑移邊界,采用如三維極限平衡方法、有限元應力應變方法等計算其變形和穩定性。邊坡變形模式及邊界、結構面和巖體力學參數的確定是關鍵,同時還應合理考慮地下水及地震等因素的影響。所以對巖石邊坡采用工程地質方法合理評價其穩定性是一項較復雜的工作,對于初學者來說是不易全面和熟練掌握的。
(五)工程地質實習和工程實踐時間不足
工程地質教學來源于實踐并回歸于實踐,其最鮮明的特點就是實踐性強。教學實習和工程實踐是鞏固和加深地質理論知識的有效途徑,是理論聯系實際培養學生掌握科學方法和獨立能力的重要渠道。地質實踐教學的任務主要是讓學生親自接觸各種真實的地質現象及工程問題,用已學到的理論知識觀察分析現象,提出解決問題的方法與措施。例如:斷層是工程地質學中的基本概念,但學生要理解斷層的規模與工程特性、現場鑒別方法及其對工程的影響是較困難的。通過現場露頭可以較直觀地了解斷層的三種形態類型及其基本特征,對較大規模的斷層可引導學生從地形地貌不協調、地層的重復或缺失、伴生構造及構造巖、地表地下水的異常分布等方面來認識。在此基礎上分析斷層的級別、特征及其對工程的影響學生就容易理解和熟悉,然而由于教學時間及經費的限制,學生在實習和實踐方面的機會相對較少。在有限的實習和實踐時間內,如何合理安排教學實習路線及教學內容,讓學生能夠較好地掌握基本概念和原理,并初步具備分析和解決問題的能力,是目前水利工程地質實踐教學中的一大難題。
三、水利工程地質課程改革探索
(一)課堂教學改革 1.突出重點分解難點
由于水利工程地質課程涉及較多概念和方法,同時關聯較多課程,是一門綜合性很強的課程。由于教學課時有限,要將所有內容都面面俱到地深入講解,顯然是不可取的。這就要求在講授時有的放矢,合理安排教學內容,做到突出重點、解剖難點,始終把握地質學基本概念和巖體穩定評價兩個主要內容,抓住工程地質條
和工程地質問題兩條主線。這樣可以使學生從較多的概念和方法中理清思路,把握課程主體框架。例如:在地質構造部分,閱讀和分析平面地質圖是重點,同時也是難點。平面地質圖的閱讀要求熟悉地層年代、產狀、褶皺、斷裂、地史等理論知識,同時需要結合具體工程分析不利條件及可能存在的問題。為此需要結合教學圖件,詳細分析褶皺、斷裂等存在的依據,并討論作為壩基或洞室的地質條件可能存在的不良地質問題。這樣學生才能較快掌握地質圖的分析方法及工程應用。
2. 理論聯系實際
工程地質學的理論性較強,各種概念及分析方法較多。這些內容均源于地質作用和工程實踐,在講授課程時如只照本宣科,學生很難對一些抽象的概念及方法感興趣,這樣教與學的效果均較差。在教學過程中注重理論聯系實際將是提高教學效果、提高學生學習興趣的最好手段。例如:在講授巖石和地質構造內容之后,學生對三大類巖石的特性及現場鑒別、具體的斷層和褶皺構造的理解和分析仍是模糊的。筆者則以珞珈山為例,該地質體即為學生大學生活的環境,引導學生探尋珞珈山的巖石類型,以及是否存在斷裂和褶皺。幾乎所有學生都對此感興趣,并樂于了解校園的地質情況。由此對珞珈山地層巖性進行介紹,在此基礎上分析褶皺、逆斷層及平移斷層分布等。學生驚嘆常在身邊出露的巖石就是典型的石英砂巖,而校園內的櫻花大道竟是一條逆斷層。通過這個實例很好地將基本地質概念與周邊的實際環境聯系起來。
3. 傳統與現代教學結合
水利工程地質課程內容較多、實踐性強,而且課時有限,因此要求將傳統教學與現代教學相結合,這樣可以很好地發揮各自的優勢。重要的概念及分析方法以黑板演繹并詳細講解,使學生的注意力集中,有利于學生對重點難點內容的深入理解和掌握。例如:在介紹層狀巖層產狀時,宜采用教學圖件分步講解,使學生切實理解走向、傾向、傾角的真實含義及實際意義。在講解赤平投影原理時,則需按投影方法介紹點、線、面等的投影過程,使學生理解空間點、線、面與赤道平面投影的關系,這樣結構面的空間產狀與赤平投影圖間的關系也就清楚了,后續運用其分析邊坡穩定性也就簡單易懂。水利工程地質課程涉及許多地質作用、地質現象及工程實例。此時多媒體演示則顯示其優勢,多媒體課件可提供大量信息,形象生動地展現自然現象及復雜事物,其效果是口頭表達難以達到的,同時也可提高學生學習興趣,節省講解時間。課余時間鼓勵學生通過國內外各種網絡資源(特別是高校工程地質課教學資源)了解和學習相關工程地質知識,也可以用即時通訊方式解答學生的不同問題,利用現代網絡資源最大限度地開展教學互動,讓學生扎扎實實學好工程地質課程。
(二)實踐教學改革
實踐教學環節是保證和檢驗水利工程地質課程教學效果和質量的關鍵。要真正熟悉和掌握水利工程地質的知識及方法,各種不同類型的實習實踐教學是必不可少的。以下從室內實驗、校內現場教學及水利樞紐地質實習3個環節來介紹實踐教學。
1.強化室內實驗教學
武漢大學水利水電學院較早建成工程地質實驗室。實驗室主要有各種礦物、三大類巖石、古生物化石、構造模型、典型水利樞紐巖石、各種地質圖件及影像資料。同時還配有偏光顯微鏡、gps 、電子羅盤、gis等設備和工具軟件。目前實驗室可以滿足水利類專業本科教學要求。室內實驗教學主要安排造巖礦物、巖漿巖、沉積巖及變質巖的認識。同時還講授地質圖閱讀、羅盤及gps使用等教學內容。
以三大巖石的認識為例,這對于學生來說是難點,僅通過課堂講解學生很難掌握巖石的特征和鑒別方法。在課堂講授造巖礦物及三大巖類后,需要進行三大巖類認識的室內實驗教學:學生按5人一組進行分組,每組學生提供三大類巖石標本各一盒。教師先復習巖石的成因、礦物組成、結構構造及分類等,然后以3種典型巖石為例分析礦物及結構特征,再分析其成因和類別。在此基礎上讓學生仔細觀察各種巖石標本,由各組學生相互討論以尋找鑒定礦物和巖石的規律和技巧。對學生的具體問題教師現場答疑,對相似礦物的鑒別、結構的理解等共性問題由教師總結分析。通過室內實驗課教學環節基本可以使學生掌握常見巖石特征和鑒別方法,對后續現場實習具有重要意義。
2. 重視校內現場教學
武漢大學地處東湖之濱,校園內有珞珈山和獅子山,存在不少良
好的地質露頭、各類地質構造較豐富。為配合基本地質理論知識講授,筆者充分利用武漢大學校園內的珞珈山地區進行現場教學。該地區發育有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系及第四系等沉積巖,地層呈有規律的東西向條帶狀分布,呈現節理、斷層、褶皺等地質構造。武漢大學水利水電學院從20世紀50年代開始,在珞珈山地區安排校內地質現場教學,實習路線從北向南橫跨珞珈山,要求學生現場觀察珞珈山地區巖石巖性、產狀、風化、卸荷、隱伏巖溶、地下水露頭、節理、斷層、褶皺等現象。通過現場地質調查,學生可以理解地層劃分及年代概念,熟悉產狀的概念及測量方法,節理、斷層及褶皺的鑒別和分析方法,最后獨立完成簡要的珞珈山地質調查報告。通過該單元的校內現場地質教學,可以進一步深化學生對基礎地質概念和理論理解,培養學生獨立分析和解決問題的能力。
3. 完善野外地質實習
(1) 水利樞紐地質實習目的與安排。工程地質野外教學實習是課程教學實踐的最重要環節,目的在于鞏固課堂所學的理論知識,使理論與實踐緊密結合。通過對水利樞紐區地層、巖性、地質構造、地下水及外動力地質作用等的調查研究,使學生初步掌握野外地質工作的一般方法,了解水利樞紐工程地質條件及主要工程地質問題,熟悉地質報告編寫及地質圖件繪制的方法。實習教學包括路線教學、專題調研、現場討論、內業整理等環節。通過現場調查、專題問題討論、面試考查、實習報告編寫等過程,培養學生野外地質工作能力和分析解決工程地質問題的能力。 (2) 野外實習區域及路線的選擇。良好的實習區域與路線是滿足工程地質野外實踐教學要求的基礎。實習區域應選擇巖石類型及地層較豐富,河流地貌及水文地質現象發育良好,具備地質構造發育和風化、卸荷及邊坡變形等外動力地質作用發育的地帶。同時應具備典型的水利樞紐工程以便進行水利水電專業工程問題的分析討論。在此基礎上根據地層巖性及地質構造、河流地貌與地下水、邊坡變形及穩定性分析、水利樞紐地質條件及工程問題等選擇4~5條典型路線作為教學單元。路線選擇注意地質現象的典型性及易識別性等特點,同時注意地質現象與工程實踐的密切聯系。
以武漢大學為例,從20世紀50年代開始,陸續建立了陸水實習基地、丹江口實習基地、韶山灌區實習基地等。2010年三峽工程建成后,又建立了湖北秭歸三峽庫區實習基地,選擇茅坪至鏈子崖(郭家壩)、高家溪、泗溪、副壩大壩及永船等線路進行教學。三峽庫區具有大量典型意義的地質露頭,同時能夠結合具體的水利工程建筑物(如大壩、副壩、高邊坡等)進行工程地質條件與問題的分析。主要路線地層出露及地質構造較為齊全,風化、卸荷等動力地質作用和河流地質作用,以及地下水、巖溶等地質現象均有出露,能夠滿足水利類專業野外工程地質實習的要求。
(3) 野外實習環節及質量控制。整個實習期間每個教學單元要求有明確的教學內容??傮w上要求完成:①典型剖面地層野外觀察和描述,包括巖性、接觸關系、產狀及測量、巖漿巖和沉積巖及變質巖小構造觀察、風化作用、地形圖的使用等。②河流地貌及水文地質調查,包括河流侵蝕、堆積,河床、河漫灘及階地觀察,河谷邊坡卸荷及變形,潛水露頭,巖溶水,巖溶地貌等。③邊坡變形及穩定性分析,包括典型卸荷拉裂體、崩塌體、滑坡體的現場調查,變形及破壞特征,邊界條件,穩定性影響因素及評價,變形破壞成因,工程防護及治理方案等。④水利樞紐教學單元,主要側重水利樞紐主要建筑物的組成及功能,大壩、副壩、高邊坡、水工隧洞等主要工程地質問題分析。⑤資料整理及報告編寫,主要是對現場觀察的內容進行分析整理,按要求編寫實習報告。
野外地質實習以小組為單位進行,實習過程要求分工明確、團結合作,現場特別強調紀律和安全。實習成績評定綜合考慮思想表現、組織紀律、操作技能、野外紀錄、面試討論及實習報告等。
(三) 英文教學探索
1. 工程地質英文教學意義
英語教學或中英文雙語教學是目前本科教學改革的重要內容。基于高等學校培養具有國際視野和國際競爭力、面向未來的新型高素質人才的要求,高校對主要課程實行英文教學十分必要[6]。隨著中國基礎建設及能源等領域大規模工程的開展,在相應學科進行學術和業務交流已是基本要求。水利行業早已走出國門,承接或合作國際科研和工程項目。這就
求學生不僅有較高專業造詣,而且需要具備較好的英文文獻閱讀能力、語言表達和交流能力。
2. 工程地質課程英文教學實施
(1) 選定英文教材。工程地質英語教學,首先應選擇合適的英文原版教材。國外出版的工程地質書籍較多,但適合國內水利專業使用的工程地質英文教材較少。這主要是國外很少有專門針對水利類的工程地質教材,多數教材是針對工程地質專業編寫的??紤]到初學及課時情況,筆者建議采用tony waltham編著的《foundations of engineering geology》 (third edition)[7],這本教材包括巖石、地質構造、物理地質作用、地下水、巖土力學特性、邊坡、隧洞及采空區等,內容簡潔,通俗易懂。其次,推薦f. g. bell編著的《engineering geology》(second edition)[8]作為主要參考書。這本教材內容較全面,包括巖石、地質構造、物理地質作用、地下水、巖土工程特性、地質勘查及洞室、邊坡、壩基等內容。在工程地質英文教學過程,建議學生使用網絡資源,國外知名大學有不少工程地質課程資料[9]可供參考,同時從《engineering geology》和《rock mechanics and rock engineering》等國際學術刊物學習有關論文及知識。由于專業需要,學生還需使用中文版的水利工程地質教材作為對照讀物。
(2) 英文課件及教學。英語課堂教學主要采用多媒體方式,可提高講授速度和效率。在制作英文教學ppt時,應盡量簡潔明了、圖文結合,英文一定要規范。對一些專業性強的知識(如專業術語)可適當加中文注釋。授課語言主要為英語,對不易理解的內容可用中文解釋。為了保證教學效率,要求學生課前進行適當預習。課堂上采取師生互動形式,提高學生英語表達能力。平時作業、小測驗及期末考核均要求采用英文進行。授課教師自身英文必須熟練,首先是專業概念及術語的準確表達,其次是發音的準確。
(四) 課程考核方式
為更好開展工程地質教學工作,其中一個重要環節是課程考核。課程考核目的是考察學生掌握知識的情況及分析問題的能力,科學有效的考核方式可以充分發揮學生的主動性和能動性,從而提高教學效果和質量。目前水利工程地質課程包括室內教學和野外實習兩個部分,一般是獨立考核。其中室內教學部分主要考察地質基本知識及水利工程相關巖體穩定性評價方法的掌握情況,成績主要由平時作業、課堂小測驗、專題討論及期末閉卷考試組成,要求學生以掌握地質知識和工程問題分析方法為主,鼓勵平時交流討論,避免考試突擊的學習方式。野外實習考核主要考察學生基本技能的掌握情況,側重考核問題的分析理解能力,從現場主動性、操作技能、綜合分析、面試討論、實習報告及組織紀律等方面綜合評定。
文章總結筆者多年教學實踐經驗及課程改革探索供高校同行參考,以期在提高水利工程地質教學質量,提高學生學習積極性和培養學生創新能力方面發揮積極作用。
參考文獻:
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[7]tony waltham. foundations of engineering geology[m]. third edition, spon press, 2009.
[8]f g bell. engineering geology[m]. second edition, butterworth-heinemann press, 2007.
[9]missouri university of science and technology courses[eb/ol]. http://web.mst.edu/~rogersda/
research and reform exploration on teaching methods of engineering
geology for water conservancy specialty
rong guan, zhou chuangbing, chen yifeng
(school of water resources and hydropower, wuhan uni
iversity, wuhan 430072, p. r. china)
1、強調對工程地質基本概念的學習。在課堂學習過程中,主要課時都集中于學習在工程實踐中經常用到的專業術語,強調概念的厘清。課堂學習的主要內容主要包括以下幾個方面:(a)地質作用與地質構造的基本知識,包括地質年代的識別、地質圖的識圖、常見地質結構的概念(褶皺、節理、斷層等);(b)三大巖石(巖漿巖、沉積巖、變質巖)的成因、歸類和鑒別;(c)第四紀地質的基本知識,包括殘積土、沉積土、沖積土、坡積土等概念、成因及對工程的影響;(d)地下水的基本知識,包括地下水的分類、運動基本規律、補給與排泄方式、對工程的影響等;(e)工程地質勘察與分析在具體工程的應用,包括在隧道工程、邊坡工程等方面的應用。
2、強調室內實驗是課堂書本學習的延伸。室內實驗主要目的是為野外地質實習做準備,學習地質羅盤等地質考察工具的使用,同時亦學習通過巖石標本來鑒別各類巖石,還要學習地質圖的填圖和閱讀等。
3、強調課堂學習與室外地質調查相結合的學習方式。從書本上學習到的知識僅僅停留在理論階段,書本上對地質相關概念的描述仍比較抽象,因此,各所高校皆強調野外地質實習對學習該門課程的重要性,把課堂上學習到的基本概念與現實工程中的真實地質條件一一對應起來,加深對基本知識的理解和掌握。一般而言,野外地質實習內容常包括野外巖石的識別、地質構造和地質年代的識別、巖層、節理等產狀的測定和描述等。各所大學對以上工程地質基本知識的學同小異,其目的是對工程地質這門課程有一個基礎的認識和感知,但是,同時,各所高校之間在這門課程內容設置方面有各有所側重。清華大學、同濟大學增加了現代先進的地質勘查技術的學習內容,介紹了地質超前預報的相關方法、原理及應用,比如介紹了地質雷達、紅外線探水、TSP等先進手段在隧道工程建設的應用。中南大學、湖南大學對野外地質實習極為注重,實習內容包括地質認識實習和工程實踐實習兩個階段,實習實踐時間長達20~30天,考察湖南西部地區在建或已建項目所處較為復雜的地質條件,以一個工程建設者的角度參與到實際項目的建設中去認識地質現象。石家莊鐵道大學地質教研室現有8名教師,教授2名,副教授3名,講師3名,其中具有博士學位的4人,碩士學位的4名。獲得的獎項包括校級講課比賽特等獎1名,二等獎1名,校級優秀教師1人,今年主持或參研的省部級及以上科研項目10余項,并承擔省級精品課程1項。雖然教研室在老師們的努力下取得了不錯的教學和研究成果,但是,和兄弟院校的工程地質教研相比,我們仍然存在諸多不足之處。首先就是教師隊伍建設的不足,工程地質是一門經驗型極強的專業,需要足夠豐富的現場工程經驗,因此需要老中青傳幫帶,讓青年老師盡快熟悉和掌握工程地質教學的技巧和方法。其次,對工程地質教學的重視程度不夠,課時設置偏少。最后,教學內容更新不夠及時,工程地質中先進的技術方法在教學中介紹的內容不夠多。因此,為了跟上國內兄弟院校土木工程地質教學的步伐,教學改革刻不容緩。
二、當前土木工程地質教學存在的問題
通過以上詳細的調查和對比分析,目前土木工程地質教學仍存在以下問題:
1、土木工程地質教材的使用各自為政。目前各個高校使用的教材基本上是各自高校的老師根據自己的講義編排而成,缺乏一個統一的標準,因而導致經典精品教材較少。單從教材的題目上足可看出目前教材缺乏統一性和協調性。例如中南大學所用的教材為《土木工程地質概論》,浙江大學的教材題名為《土力學與工程地質》,石家莊鐵道大學所用教材題名為《工程地質學基礎》等。
2、在教學內容上與其它課程交叉重復,無法突出本門課程的特色。工程地質是一門基礎課程,是巖土工程、隧道工程等課程學習的基礎,因此,由于與其它學科老師交流不夠充分,往往存在重復講授的情況。比如,以有效應力這個概念為例,在工程地質、土力學、基礎工程等課程都涉及到,由于這個概念的重要性,各科老師為了追求各門學科的系統性和完整性,都會著重講解這個概念,雖然在一定程度可以加深學生對這個知識點的理解,但是從側面也可說明知識的重復交叉導致學業內容的累贅。
3、課時安排過少。目前各所高校對土木工程地質這門課的重視程度,課堂課設課時大多是32~48個學時,因此,老師在安排教學進度時顯得極為緊張而緊湊。從實際教學安排來看,基本上講解完三大巖石、地下水、地質構造基本概念后,沒有足夠的時間深入來探討地質條件對工程的影響,往往后面工程應用的章節皆為學生自學。
4、知識學習與工程案例結合程度不夠。由于部分老師本身參與的工程項目不多,同時又由于課時的不夠,這兩部分原因導致學習的主要內容集中在枯燥的理論知識部分,學生容易產生枯燥情緒。
三、土木工程地質教學改革措施
為了很好地解決當前土木工程地質教學中存在的問題,讓學生從這門課程中更多地學習到有助于工程實踐的知識,必須有針對性對當前教學實踐中存在的問題進行改革,具體改革措施如下所述:
1、建立和完善土木工地質程精品課程精品課程建設既是壓力,又是動力。通過精品課程建設,可以找出當前教學中存在的薄弱環節,精簡重復的教學內容,突出本門課程的特色,使土木工程地質這門課的教學目標和任務更加明確。精品課程建設首先就是教材建設,因此,有必要根據新時期土木工程培養目標,并結合當前土木工程建設中出現的新問題、新方法、新技術,編寫一本深入淺出的教材,教材中不僅包含傳統的知識要點和概念,還應包含當前新的地質知識觀點、新的地質勘查手段等,同時還應包含工程實例,讓學生盡可能地更深入地建立起工程地質與工程項目的聯系。精品課程建設中重要的一條就是教師隊伍的建設,因此,有必要加大對教師隊伍的培養力度,引進和培養一批有新視野、新知識的老師,以此給課堂注入新的氣象。
2、注重教學手段和教學方法的革新注意授課的科學性與藝術性,在教學過程中,善于發揮學生的主導地位,采用“討論試”、“啟發式”教學模式。同時,要注重課前的準備,精心備好每一節課,善于總結歸納每節課的重點,以“主線法”講授課程知識。
3、增強對工程地質教學的重視對工程地質教學的重視首先就體現在教學和學習的時間上。盡量安排更多的課時,讓老師有足夠充分的時間去講解基礎概念和工程實例。同時,老師也可以通過其它方式來增加學生們的學習時間,比如規定某個主題,要求學生自主獨立進行文獻調研,完成該主題相關文獻的歸納總結,并加大平時學習報告在總成績中的比例。另外,強化考試試題庫建設,完善考試規范和制度,強化對學生進行專業知識訓練。最后,要重視工程地質實習在教學中的作用,因為該門課程的實踐性很強,需要從大自然中去認識和掌握工程地質現象,使學生鞏固在書本上學到的知識,有感性認識上升到理性認識,同時在野外地質實習過程中,亦可鍛煉學生們的體魄和吃苦耐勞的能力。