水文与水资源工程专业的工程地质学原理课程教学改革探索

郭亮亮　陈攀　陈军锋　张健　张志祥

［摘 要］为促进水文与水资源工程专业工程地质模块的特色发展，使其不断培养出符合现代化发展需求的工程地质人才，文章对本专业工程地质学原理课程教学现状进行了剖析，针对性地开展了教学内容、教学方法和考核方式等方面的教学改革探索。最后根据阶段性教学改革成果给出了下一步改革建议。该研究成果可为工程地质学原理课程持续改进提供参考。

［关键词］水文与水资源；工程地质学原理；教学改革；持续改进

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）09-0023-03

工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用的学科。近年来，重大工程的建设极大地丰富了工程地质学科的内容，促进了工程地质学科的发展[1]。作为工程地质学科的核心课程，工程地质学原理是面向水利工程、土木工程及地质工程等应用型工科高年级本科生开设的专业课，具有极强的实用价值[2]。工程地质学原理以地质学、土力学及岩体力学等为基础，课程特点是综合性强、研究面多且复杂，需要学生前期就具备很强的专业基础功底[3]。然而，由于不同学校的专业培养各有特色，不同学生前期和后期所修课程的深度和广度也存在差异，虽然同为工程地质学原理课程，但不宜采用统一的教学内容。此外，在教学方法上各高校存在共性问题，包括授课模式传统、考核方式单一、学生参与度低及实践教学缺乏等。因此，各高校相关专业教师应根据专业特色进行系统性教学设计及改革，同时广泛吸收同行教学改革成果来提高教学效果。

近年来，随着教育改革的不断深入，衍生出诸多线上、线下教学模式，对传统教学起到了相当大的补充作用[4]。本文针对太原理工大学水文与水资源工程专业（以下简称本专业）开设工程地质学原理课程的现状和存在问题，开展了教学内容、教学方法和考核方式方面的教学改革探索。

一、工程地质学原理课程教学现状剖析

（一）本校工程地质方向课程特点

本专业目前培养计划大致可分为水文与水资源、水生态与水环境、水文地质与地质灾害三大模块[5]。由于专业历史具有鲜明的水文地质与工程地质特色，加之多年来工程地质方向就业形势较好，因此，本专业保留了非常完整的工程地质方向主干课程。

本专业的优势是工程地质学原理课程开课前期，学生已经修完地质类和工程力学类课程（见表1）。其中地质学基础还包含室内岩矿鉴定试验及野外地质综合实习。土力学及岩体力学均配有相关土工及岩石力学试验。后续课程以地质灾害防治应用为主，比如环境地质学与地质灾害防治、地质灾害防治课程设计及水文与水资源工程综合教学实习（见表1）。因此，本专业学生在学习工程地质学原理课程之前已经具备扎实的专业基础，可以节省基础知识环节课时，后续工程应用部分也可在课程中予以精简，使学生聚焦在不同工程地质现象产生的原因、条件及机制分析等内容的学习上。

（二）教学中存在的问题

1. 学生职业规划不清晰，积极性不高

学生只有明确了角色定位、学习目标甚至是职业规划，其学习活动才能持续处在有动力、有方向的状态当中。由于该专业核心模块为地表水与地下水，工程地质学原理课程作为专业选修课，部分学生重视程度不足。另外，教学内容中缺乏对课程社会价值、市场状态、岗位需求等方面的讲解，造成部分学生对工程地质学的中、短、长期学习目标以及职业规划不够清晰，因而积极性也不高。

2. 教材重复知识较多、针对性工程案例较少

本专业前后期课程已经对地质基础、土及岩体的物理力学性质等进行了详细的介绍，而大部分工程地质学原理教材在这方面都有所重复。毕业生反馈评价是教学内容改革的重要依据。根据过去几年参加工作的毕业生的反馈得知，大部分学生从事工程地质勘察和地质灾害防治工作时，面对的复杂工程地质问题主要集中在边坡稳定性及地下洞室稳定性评价方面，建议增加这两方面依托实际工程的详细案例，提高案例的精准性。

3. 课堂教学模式单一，以教师讲授为主

本课程目前32学时全部为理论授课，无实验课时。由于课程知识点较多学时紧张，主要以教师课堂授课为主。采取的教学模式为教师口头讲述并加上一些工程图片的辅助，学生被动消化已经被整理好的教学信息，主动参与较少。这种传统的教学模式使学生很少主动思考和提问，不利于学生思考能力的培养。

4. 教学考核方式单一，以期末考核为主

当前课程教学的考核方式包括平时考核和期末考核。平时考核以出勤率及布置作业的完成情况来评定。期末考核内容采用闭卷笔试方式来考查学生是否掌握教学知识。试卷的命题类型以概念、填空、简答及分析论述为主，重点考查学生对理论知识的掌握情况。此种方式虽然也能考查学生掌握重点知识程度，但难以真正检验学生对知识的运用水平。同时，该考核方式使教师无法对学生的学习情况和学习效果做到有效的监督和客观的评价。

二、课程教学改革实践探索

针对上述问题，课题组基于“以学生为主”理念，开展了工程地质学原理课程教学改革初步探索。

（一）增加职业规划讲解、激发学生学习热情

为使学生对未来从事的工程地质行业工作状况有所了解，教师在课程绪论章节结束后专门用一个学时为学生讲解职业规划道路及社会就业环境等情况，使学生对工程建设及工程咨詢服务等行业以及地质工程师、工程项目经理等岗位的实际工作状态形成初步认知，以明确工程地质学的社会需求性与学习必要性。实践证明，学生在这方面确实存在困惑，而且对规划道路非常感兴趣。经过讲解，学生对未来职业成长目标有了较为清楚的认知，促使其开展有方向、有计划的学习活动。后续教学中确实发现学生积极性普遍有所提高。此外，由于近几年线上工程地质学术会议非常丰富，课堂中教师也经常分享会议链接及内容，鼓励学生了解当前工程地质的最新动态。

（二）修订教学内容、建设工程案例库

在对国内众多教材进行对比后，课题组发现地质出版社出版的《工程地质学原理》教材侧重分析工程地质问题的产生条件、形成过程及成因机制，核心部分与本专业前后课程重复较少。此外，该教材包含各种主要工程地质稳定性问题，如区域稳定问题及岩体稳定问题，还包括与地下水渗流有关的工程地质问题，如岩溶渗漏及渗透变形等。该教材整体上可满足本专业的培养要求。

根据毕业生反馈意见，笔者咨询了相关勘察设计单位并搜集了详细的工程案例用于教学，比如山西某黄土滑坡稳定性分析及工程治理案例，整理了从发现问题、资料搜集、初步调查、工程勘察到设计治理的全过程的图文视频资料，将以往地层结构、野外调查工作程序及边坡稳定性分析计算知识点融入整个案例的相应部分。该方法拉近了课堂与实践的距离，学生的上课表现及课后反馈均反映出这种案例教学的有效性。由于课时有限，为了更充分地发挥案例教学的作用，课题组正在对目前的教学内容及顺序进行系统性修订，将一些概念性知识点课时进行压缩，在案例中进行展示讲解，同时不断丰富工程地质案例库。

（三）改革教学模式，提高学生参与度

为了贯彻以学生为主体的工程教育专业认证理念，课题组参照翻转课堂及对分课堂等模式进行了课堂教学模式改革。教师对课程所有教学内容进行了重新设计，先介绍教学目标及重难点、学习方法与规则、整个课程的考核比例组成、小组的组成等相关事项。实施之初就让学生清楚规则、理解规则。教师不会像以前事无巨细地进行全面讲授，而是主要对重点难点问题进行精讲，剩余部分由学生自主学习内化完成，并且以随堂讨论的形式在小组中发表各自的学习成果。如在“岩溶渗漏的工程地质分析”中，留给学生研讨的主题为“广西龙州金龙水库岩溶渗漏分析与治理”，将区内岩体结构、构造断裂与岩溶发育的形态特征等资料发送给学生，要求学生根据所学知识大胆对该主题进行分析，在课堂上以小组的形式进行汇报。这样不仅能深化学生对知识点的理解，还能锻炼学生的语言表达能力。

（四）增加野外观察点，拓展实践教学内容

教学实习在学生的实践教学活动中起到承上启下的作用。本专业安排在大三上学期的综合教学实习体系原本只有地质及水文地质实习，后经实习组教师共同研討，在交城县水峪贯教学实习基地原有的4条实习路线的基础上，增加了西家岭滑坡地质灾害点，让学生观察当地最大的自然滑坡的全貌，分析其滑坡要素及滑坡特征，判断滑坡形成的原因以及可能对人类造成的危害，探讨对滑坡应采取的治理措施和对策。同时，在实习过程中也发掘了若干工程地质点并添加到实习内容中，比如西冶川和榆林沟入口处X型剪切节理、陈台村黄土节理裂隙对崩塌和滑坡的影响、寺沟大型滑坡观察、王文沟铁矿场附近泥石流隐患点、榆林沟采石场露天剖面岩体卸荷崩塌等。

（五）多样化考核方式，侧重学生知识运用考查

考虑到学生对考核方式改革的接受程度，课题组采用了循序渐进的改革方式。2019年课题组开始尝试将平时参与程度、讨论及作业考核部分设置相应分值（20分）。取消传统布置作业模式，以开放类课题模式让学生分小组进行讨论和汇报，如前所述“广西龙州金龙水库岩溶渗漏分析与治理”。更加注重过程性评价及阶段性考核，把学生在课堂上的表现及作业完成情况纳入考核范围。既要引发学生的兴趣，又要通过团队模式考核增加其压力。期末考试增加了主观题比例，减少了简答题的分值，主要考查学生对各种工程地质问题的分析逻辑，包括机制及演化，弱化记忆性部分。经过几年改革，笔者发现，一开始部分学生觉得不适应，有的学生觉得浪费时间，有的学生觉得团队交流效率低，但经过长期坚持，大部分学生的参与程度及主动性都得到了提高。小组成员为了获得好成绩都会努力做好自己所负责的内容，此过程能够引导学生主动学习知识，也增强了学生的团队意识。

（六）下一步教学改革思考

教学改革是一个持续改进的过程，教师应结合社会需求及工程应用的发展，不断更新教学内容及革新教学方法，以充分调动学生的积极性及创新性。经过几年教学改革实践及思考，下一步应从以下几方面持续改进：其一，减量提质。进一步缩减概念性知识授课学时，增加前沿性案例及先进技术应用内容，包括智能化、信息化及超级工程等。开阔学生眼界，使其在未来工作中有意识地将前沿技术引入工程，使我国工程地质事业向智慧化方向发展。其二，编制工程地质现象机理数值模型库。野外实践机会很少，教师可采用软件编制部分程序让学生进行动态模拟，比如采用geoslope软件建立滑坡数值模型，让学生自己调节坡角、结构面倾角、结构面组合和降雨参数，观察不同参数对滑坡的影响，撰写分析报告。其三，进行系统性教学改革。教师应对课程进行系统性设计，使教学内容设计、教学过程组织管理、教学考核内容及方式相互匹配。考核内容要能充分体现前期教学内容的重点及相应能力，同时使学生明晰考核方式。通过学生各阶段反馈和考核结果的数据统计，可以知道改革效果如何，后期也可有针对性地进行持续改进。

三、结语

本文针对水文与水资源工程专业工程地质学原理课程的特点和现状，按照以学生为主体的工程教育专业认证理念，开展了课程教学改革探索。通过增加职业规划讲解、修订教学内容、建设工程案例库、改革教学模式、拓展实践教学内容及开展多样化考核方式等措施，提高了学生的学习主动性。最后根据阶段性教学改革结果，提出下一步持续改进应侧重减量提质、编制工程地质现象机理数值模型库及进行系统性教学改革。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 冯锦艳，于志全.对标国际的工程地质学课程改革与思考[J].高等建筑教育，2018，27（1）：66-69.

[2] 吴丽，田俊峰.《工程地质学》教学模式改革探讨[J].教育现代化，2018，5（30）：62-64.

[3] 刘勇健，管民生，梁仕华，等. 基于OBE-CDIO模式的工程地质教学改革探析[J]. 教育现代化，2019，6（86）：62-64.

[4] 魏安静，凤权，张明艳. 基于OBE理念的 FPGA课程实验教学改革与实践[J].教育教学论坛，2022（47）：57-60.

[5] 赵雪花，蔡文君，祝雪萍，等.基于OBE理念的水文水利计算线上线下混合式教学改革实践研究[J].大学教育，2022（6）：85-87.

［责任编辑：刘凤华］