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浅谈土木工程专业工程地质的教学改革与实践论文

发布时间:2021-05-25 13:45:19 文章来源:SCI论文网 我要评论














SCI论文(www.scipaper.net):

摘要:工程地质作为土木工程专业的一门重要的专业基础课,具有基础薄弱、课时少、浓缩性和实践性强等特点。工程地质学主要是研究与人类工程活动(包括规划、设计、施工等)有关的地质问题的科学,使工程建设与地质环境处于相互协调的状态。在教学过程中,关于地质学的基础知识,大多为基本概念和基本理论,以讲授法为主;不良地质现象及防治的知识点采用自主学习的方法,取得的效果良好。实践教学是工程地质课程中必不可少的教学环节,本文探讨了我校这门课程实践教学中存在的几个问题。

关键词:工程地质;教学改革;实践教学;土木工程

本文引用格式:胡阿香,等.浅谈土木工程专业工程地质的教学改革与实践[J].教育现代化,2020,7(53):79-81,98.

Teaching Reform and Practice on Engineering Geology in Civil Engineering Specialty

HU A-xiang,XI Chao-zhuang,LIANG Xiao-qiang,YAO Qi,GONG Bin-bin

(College of Civil Engineering,Hunan City University,Yiyang Hunan)

Abstract:Engineering geology is an important basic specialized course for civil engineering majors,it has the characteristics of weak theory base,limited course time,strong concentration and practicality.It is the science that mainly study geological problems related to human engineering activities(including planning,design,construction,etc.),so that engineering construction and geological environment are in a state of mutual coordination.In the process of teaching,it is supposed to adopt teaching methods that the basic knowledge of geology is mostly basic concepts and theories.The knowledge point of bad geological phenomenon and prevention using the method of self-determination learning,and acquires better effect.Practical teaching of engineering geology is an essential teaching sections,and this paper discusses a few problems existing in the practical teaching of this course in our university.

Key words:Engineering geology;Teaching reform;Practice teaching;Civil Engineering

一 引言

人类由于过度抽取地下水引起地下水位下降,可能会造成大面积的地面沉降,由此引起城市的内涝、建筑结构的失效等灾害,并进一步制约着人类的工程活动。由此可见,人类工程活动与地质环境之间是一个相互影响、相互制约的关系,为了更好地利用和改善我们所处的地质环境,使我们的工程活动与地质环境能和谐相处,力求处于可持续发展的状态,工程地质学应运而生。工程地质学是研究与工程建筑活动有关的地质问题的学科[1],也是服务于工程建设的应用科学[2,3],属于工程科学和地质学的交叉学科,它是土木工程、水利工程、地质工程等应用型专业的专业基础课,主要任务是查明工程地质条件、解决工程地质问题,为工程建设服务[4],同时兼具在大规模地改造自然环境过程中,如何按地质规律办事,有效地改造地质环境的任务。

工程地质学在土木工程建设中的作用:一方面是保证工程建设的经济合理和安全运营,另一方面是保证地质环境不会因工程活动而恶化,造成对工程本身及周围环境的危害。同时,其作为一门专业基础课,这门课程为后续土力学、基础工程等土木专业核心课程奠定基础,且任何一项大型基建项目的安全选址和施工,都是以前期详尽的工程地质勘查为基础,因此,它在学生的学习和未来的工作岗位中具有非常重要的理论价值和实用价值[5]。随着改革开放以来,我国房地产、铁路、公路等进入前所未有的发展高潮,这为我们工程地质的发展带来了前所未有的发展机遇。

湖南城市学院作为一所20世纪70年代初成立的为城市建设服务、由湖南省人民政府主办的全日制普通本科院校,土木工程学院作为学校重点专业和特色专业的二级学院,旨在培养合格的土木工程行业的应用型人才。因此,我院对绝大部分专业都开设了工程地质学这门课程,此外,我校的城乡规划、城市规划等专业也开设了这门课程,上课的人数合班一般为70人左右,少量小班为35人左右。

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二 课程特点

工程地质学的教学计划一般安排在大一的第二学期,该年级的学生既没有接触到工程专业的课程,也没有接触过地质方向的课程,所以这门课的前期基础基本为零,具有基础薄弱的特点。该课程在教材的内容包括矿物与岩石、地层与地质构造、水的地质作用、岩石及特殊土的工程性质、不良地质现象及防治、地下工程地质问题、工程地质勘查等章节;根据知识点,仅前三章就包括地球和地壳的形成演化和发展、内外动力地质作用、常见的矿物岩石、地质年代、地质构造、地质图的阅读和分析等知识点,涉及普通地质学、矿物学、岩石学、构造地质学等学科,涉及的内容多、知识面非常广,具有很强的浓缩性。

这门课在我校一般是24-32课时,具有课时少的特点。教师要在这有限的时间尽可能全面介绍这些知识点,有着一定的难度。这门课的落脚点是学生通过这门课的学习,具有肉眼识别常见的矿物和岩石、使用地质罗盘、阅读地质图,且在以后的选址和施工中做出正确的选择,因此,这门课程具有实践性强特点[6]。

综上所述,这门课程具有基础薄弱、浓缩性强、课时少、实践性强等特点。

三 综合利用多种教学方法

教学方法是不断变化发展的,社会的发展对人才质量提出了新的要求,现代科技的飞速发展使教学手段日益更新[6]。教师在明晰了课程教学难点、重点的基础上,合理分配课时,采用恰当的教学方法,对于学生掌握基本概念、培养学生的专业素质都具有重要的意义。

为了增加学生对该课程的兴趣以及对该课程以后所授内容的了解,绪论部分是必不可少的。这两课时以讲授法和讨论法为主,主要介绍的内容包括地质学研究对象、人类工程活动与地质环境的关系、工程地质条件、工程地质问题的基本概念等。在工程地质问题上,首先阐述其概念,即人类工程活动与工程地质条件(地质环境)相互作用、相互制约而引起的,直接或间接影响工程建筑物的规划、设计、施工和正常运营的地质作用问题。不同的工程类型遇到的工程地质问题不同,如道路工程地质问题中常见的路堤的地基稳定问题、边坡稳定问题、隧道围岩稳定问题、桥墩台地基稳定问题等让学生初步了解工程地质学。除了不良地质现象及防治外,授课中的过程

中采用讲授法和讨论法为主,下面以第一章和第二章为例重点讲解。第一章的课时安排为六个课时,且以讲授法为主。在有限的课时内,要引导学生入门,需要老师在备课时抓住重点、有选择性的授课。介绍矿物与岩石时,在幻灯片中适当多放入一些典型的、美观的照片,如讲解矿物的物理性质时,从学生比较感兴趣的宝石图片引入;在讲解三大岩类时,备课前拍摄一些校园里三大岩类的照片。然后在这些照片中有选择的较详细地就知识点进行阐述。这样,学生慢慢地体会到这门课与生活的紧密联系,从而发现其中的乐趣。

第二章地层与地质构造,学生对这章的内容可能没有第一章陌生,至少学生在课本或者电影中听说过关于侏罗纪公园等关于地质的故事。在介绍地层时,从侏罗系地层为着手点,讲解为什么恐龙的故事可以取名为侏罗纪,这样学生对地层时代有了一个初步的概念。在引入其他地层时代时,根据我省主要大型矿产的成矿年代介绍相关地层,因为我校大部分学生生源来自省内,所以大家听到关于省内某些大型矿床的特点时,还是比较感兴趣。在讲解构造运动时,为讲授法结合讨论法教学。我们湖南的地质构造较为特别,只是学生平时没有关注,但是介绍之后,学生学习的主动性明显增强。讲解褶皱构造时,介绍完课本知识点后,说明“背斜成山,向斜成谷”,讲解完这节的知识点时,要学生讨论为什么“背斜不一定成山,向斜不一定成谷”,经过同学们的讨论,老师在他们的基础上再进一步具体分析,可能印象会比较深刻。在讲解节理时,要学生讨论节理与解理有何区别,使学生进一步熟悉这些地质中的术语。

前面这两章的知识点与工程实践紧密相关,在讲解的工程中我们需要增加一些与工程建设有关的实例。下面介绍三个实例:(1)在选择工程场地时,我们总希望工程建在地层岩性优良的一些地段,从而不仅能提高工程的安全性,而且能降低工程的造价。如隧道开挖中如果遇到厚度较大的石灰岩时无需支护,但遇到软弱的岩土体时应尽量避开,或者提前加固处理,如果处理不当可能会带来一些工程事故,造成严重的后果。(2)地形地貌对交通工程的影响,体现为对桥梁、隧道等线路工程的布置,合理地利用地形地貌条件,不仅能节约大量的投资,而且对于工程的合理布局、施工条件等也会有直接的影响。(3)地质构造主要指工程区褶皱、断裂等发育情况,这一方面控制着工程区的稳定性,另一方面也影响着工程岩体的稳定性。如完整的岩体形成的高陡边坡可能可以保持稳定状态,而断层破碎带等构造活动带,通常会产生不同程度的塌方和失稳等灾害。

在这些以讲授法为主的章节中,学生既是教学的载体,更是学习的主人。在第五章不良地质现象及防治时,我采用的是小组自主学习法。这种教学方法优于讲授法的方面有:一是培养大家的团队合作能力,现代社会中,团队合作精神越来越深入人心,越来越为人们所重视[2];二是锻炼大家查阅资料、制作幻灯片和讲解的能力,使学生由被动变主动,从而培养学生的主观能动性和创造潜能[4]。

具体做法是将一个班级的学生分为五个小组,每组一名组长,每个小组负责课本中一小节的内容,包括任务的分配、收集资料、制作幻灯片、上台讲解等过程。每个小组课前自学相关知识点、有问题自己通过查找资料、讨论等方式解决,并以PPT的形式在课堂10-15分钟的时间内进行讲解。这个任务大概提前半个月布置,要求组长提前2-3天提交制作好的幻灯片,我将会重点检查PPT的内容和基本的格式等问题,然后将问题及时返回给学生。

这一章的内容安排学生讲解两课时,每个小组的学生讲解后,会请本组的学生就他们组的相关知识点进行提问,检查大家是否积极参与本次学习与讨论;然后会请其他小组的学生打分、点评。待所有小组讲解完毕,总结本章学生讲解不到位的知识点并进一步讲解和补充,最后一个步骤是对每组进行小结,给每组打分,并指出各组的优缺点。经过这个学生从自习到讲解过程,发现大家工作做得比较扎实,不仅将书本上的知识点基本介绍到位,而且幻灯片图文并茂,部分放入了短时间的视频,听说大多讲解者在讲台上比较自然、讲解流畅,学生之间的交流也合适。经过实践证明这种方法是完全可行的,且在教学中收获了不一样的效果。

四 实践教学及建议

由前可知,工程地质学的教学具有实践性很强的特点,从而决定了工程地质野外实践教学是这门课程教学过程中不可或缺的重要环节[2]。在教学大纲中,授课的班级都安排了工程地质认识实习,实习过程中采用老师指导、讲解,学生观察、分析的方法,提高学生在野外实习过程中的参与性、主动性和积极性,起到教与学的结合,使学生在较短的教学时间内对课堂上所学的基本知识和理论、基本技能等得到训练和提供,为以后的工作打下坚实的基础[7,8]。我们学校近年来的野外实习安排分为两部分,第一部分是参观湖南省地质博物馆,要求学生就博物馆中非常典型的矿物与岩石进行仔细研究,并进一步了解三大岩类;第二部分是安排学生到岳麓山风景区进行现场观察,我们重点讲解一个典型的断裂带和一个规模不大的褶皱,并要求学生对褶皱剖面画一个素描图。

这次工程地质的认识实习,出发点是促进学生将课本的知识运用到实践中,能够初步识别出三大岩类,并学会鉴别常见的矿物与岩石;学会将书本中断层、背斜、向斜等构造内容运用到工程实践,野外能够正确识别这些构造点等。但是,经过数次参与学生的这个认识实习环节,发现我校在该实习中存在一些问题。一是指导老师的安排不合理,在我们的指导老师中存在对这门课程不熟悉的老师,班级的带队教师与承担该课程的老师不一致性较大;二是对这个认识实习缺乏固定的实习指导书和固定的路线,可能大部分学生在野外的观察中是走马观花,实习没有产生应有的作用。因此,建议我们学校的领导重视这些实习环节,首先是确定带队老师,然后要求带队老师负责将路线安排好,且实习指导书也要提前编写完好。

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五 结语

人类的工程建设都与地质环境密不可分,而地质环境直接影响到我们工程建设的选址、设计和施工,一旦出现不合理或不正确地处理工程地质问题,轻则影响工程质量,重则引发安全事故,在教学过程中使学生深刻认识该课程在今后工作中的作用,激发学生的学习热情。本文初步讨论了该课程的特点、教学方法和实践教学,希望通过这门课程的学习,培养学生掌握地质的基本理论,加强和提高学生工程地质专业技能和专业素质,在以后的工作具有解决土木工程勘察、设计与施工中常见的工程地质问题的能力。

参考文献

[1]胡厚田,白志勇.土木工程地质(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2017.
[2]王涛,李杨,赵先宇,等.水利水电工程专业“工程地质”野外实践教学改革研究[J].中国地质教育,2014,(2):
107-111.
[3]杨海燕,周浩澜,丛沛桐,等.基于应用型人才培养的工程地质课程教学改革与创新探索[J].高教学刊,2018,(12):43-45.
[4]杨志双,张立杰,李广杰.浅谈工程地质学教学的改革与实践[J].教育现代化,2017,(32):119-120.
[5]马云,周琴.新发展机遇下工程地质学教学改革的思考和探索[J].现代交际,2017(20):155-157.
[6]吴振祥,樊秀峰.多种教学方法在“工程地质学”教学中的应用[J].中国地质教育,2007,(4):109-110.
苏培东.土木工程专业《工程地质》课程教改探讨[J].中国西部科技,2011,10(27):75-76.
[8] 苏培东《.工程地质学》有效教学的方法研究[J].知识经济,2013,17(110):147+153.

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