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浅析工程地质学教学改革

作者:admin 更新时间:2019年05月21日 10:18:44

  摘要:“工程地质学”作为土木工程专业课程体系的一门专业基础课,是该培养体系中较早开设的课程。为了使土木工程专业人才能尽快地适应工作,在教学中应和当前我国注册工程师制度的要求相结合进行培养,其考核方式、教学方法、教学内容等也应作相应改革,首先应注重能力培养,尤其是工程师素质的培养;其次是教学内容要更新,既要强调基础知识的讲授,还应着眼相关专业规范和政策法规的传输,利用现代化教学手段结合新的教学方法,才能取得满意的效果。


  关键词:土木工程专业;工程地质学;注册土木工程师(岩土);教学改革


  作者简介:胡江春(1971-),男,河南灵宝人,中原工学院建筑工程学院,副教授,工学博士,主要研究方向:岩石力学与地下工程、深基坑及地基处理。(河南郑州450007)


  在土木工程专业培养体系中,“工程地质学”是一门重要的专业基础课。该课程是以地质领域的基本知识为背景,既系统介绍了岩石、土及地下水的基本知识,也研究了不良地质作用、岩土工程勘察等实践性较强的内容。由于实践性太强,学生普遍认为很多内容难以理解,因此,必须改变常规的教学方法,教学改革迫在眉睫。下面谈谈笔者在教学中的一些想法及实践,旨在更好地促进“工程地质学课程”的教学和土木人才的培养。


  一、工程地质学课程的内容、特点及难点


  “工程地质学”是一门专业基础课,教学目标是研究矿物性质、地质构造和岩土工程性质及其在自然或人类活动影响下的变化,培养学生阅读地质资料、查明和分析工程地质条件和解决工程地质问题的能力,为后续的“土力学”、“岩体力学”、“基础工程学”等专业课程的学习奠定基础,实际以培养工程地质勘查人才为目标。


  “工程地质学”课程有如下特点:(1)内容多,知识面广。仅就土木工程专业而言,工程地质学主要讲授的内容包括岩石、土的成因,矿物性质及其鉴别,地质构造、地质图及其识别鉴定,地下水,不良地质作用,工程地质勘查等。内容涉及普通地质学、地形地貌学、岩石矿物学、构造地质学、水文地质学、工程地质问题和工程勘察技术等方面。(2)理论系统,概念广。“工程地质学”目前已形成了不同的分支学科,包括岩土工程地质、信息工程地质和环境工程地质等。各个学科都有其区域的专业概念做支撑,在工程地质学这门浓缩的课程中都能充分地展现出来。(3)内容抽象,实践性强。地质学本身就是一门博大精深的科学,一些地质术语比较抽象,直接理解起来有一定难度。例如揭示地层或者地质构造的规律特征,就需要相当的实践才能建立起感性认识,才能理解教材上的内容,这对于本科学生来说很难,需要通过大量的实验实习、实训的途径才能解决,而现在的课程教学实践很难达到教学需求。


  目前,工程地质教学的最大难题是学生工程地质学的知识背景不足。工程地质学课程涉及众多学科领域的知识,从专业学习的角度看,开设这门课程应有先期的理论课程做铺垫,才能保证正常教学任务的顺利完成。如果先期开设“普通地质学”、“岩石学”、“矿物学”、“构造地质学”、“水文地质学”、“钻探技术学”等课程,使学生具备学习“工程地质学”的基础,教师教授这门课程才能循序渐进地正常进行。而土木工程专业往往在大二就开设“工程地质学”,是最早开设的专业基础课程之一,缺乏地质学方面的基础知识背景,学生很难理解课程中出现的内容,在一定程度上挫伤了学生学习的积极性。同时,学生也缺乏工程知识的概念,这更加大了其学习“工程地质学”的难度。


  另外一个难题就是重视程度不够。“工程地质学”在土木工程专业中一般作为专业基础理论课程,且考核方式多为考查。教学中往往不易引起师生的足够重视。原因是:(1)对“工程地质学”在土木工程中的重要性认识不足。认为工程地质学不是土木工程专业的主要专业课程,在专业中的作用不大。(2)土木工程专业课程多,方向多,安排上难以取舍。(3)认为以后从事工程地质工作的可能性不大。(4)有偏见,认为从事工程地质是艰苦的差事,思想上不愿意接受这些内容。(5)工程地质学内容都是在生活中或多或少能接触到的知识,学生认为不是什么高深知识和精尖技术,思想上轻视。所有这些原因共同导致了学生学习不主动,老师教学不积极,教学效果差的结果。


  二、注册工程师工作内容和工程地质课程体系的关联程度


  “工程地质学”教学的目的是为了让学生走上工作岗位,掌握必要的知识以解决工程中的实际问题。取得注册土木工程师(岩土)资格则是许多土木工程专业学生学习的最终目标。


  注册土木工程师(岩土)是指取得《中华人民共和国注册土木工程师(岩土)执业资格证书》和《中华人民共和国注册土木工程师(岩土)执业资格注册证书》,从事岩土工程工作的专业技术人员。1998年6月全国注册工程师管理委员会公布成立了“全国注册岩土工程师考题设计与评分专家组”。拉开了我国推行注册土木工程师(岩土)的序幕,是继注册建筑师制度和注册结构工程师制度后的又一举措。2002年4月,人事部、建设部下发了相关文件,决定在我国实行注册土木工程师(岩土)执业资格制度。这就说明有相当一部分学生必须在自身努力下取得相应的资格并且将来必须按照注册工程师的要求进行工作,下面以注册土木工程师(岩土)执业资格考试的专业要求来探讨工程地质的教学内容。


  按照2006年10月确定的最新大纲内容,结合“工程地质学”的教学大纲,注册土木工程师(岩土)执业考试内容11项中有3项和工程地质学密切相关,分别为岩土工程勘察,特殊条件下的岩土工程及岩土工程检测和监测,其它大多数内容也需要用到工程地质学中岩土的性质、检测,地下水的性质等知识,所以说工程地质学是学生以后工作会用到的主要知识来源。


  但是,注册工程师(岩土)规定的内容和工程地质学的教学内容又有所不同,现就岩土工程勘察,特殊条件下的岩土工程为例详细阐述如下。


  注册土木工程师(岩土)的岩土工程勘察一般包括勘察布置、岩土分类和鉴定,工程地质测绘和调查、勘探与取样,室内试验与原位测试,地下水四个方面。这些内容依据的规范有《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001),《公路工程地质勘察规范》(JTJ064-1998),《港口工程地质勘察规范》(JTJ240-1997),《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-1999),《铁路工程地质勘察规范》(TB100212-2007),《铁路工程特殊岩土工程勘察规程》(TB10038-2001),《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),《工程岩体分级标准》(GB50218-1994),《原状土取样技术标准》(JGJ89-1992),《建筑工程地质钻探技术规程》(JGJ87-1992),《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999),《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266-1999)等十几本规范规程,涵盖了建筑工程、公路、铁路、水利水电等行业,内容宽泛而且规定精细,可操作性强。“工程地质学”课程在介绍完岩土的基本性质后就涉及到上述内容,主要从岩土工程性质分类,地下水,原位测试,工程地质勘察几个角度予以阐述。内容覆盖面还基本够用,但是内容仅仅偏向于基本理论和现象介绍,让学生感觉不到实际应用,因此学习积极性不高。


  注册土木工程师(岩土)的特殊条件下的岩土工程包括自然不良地质作用:岩溶土洞、滑坡崩坍、泥石流等;人工造成的不良地质现象:采空区、地面沉降、地裂缝等;特殊土的工程地质作用:湿陷性黄土、膨胀土、冻土等。内容依据的规范有《铁路路基支挡结构设计规程》(TB10025-2001),《铁路工程不良地质勘察规范》(TB10027-2001),《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001),《公路路基设计规范》(JTJ013-1995),《湿陷性黄土地区建筑规范》(GBJ25-1990),《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-1987),《冻土地区建筑地基基础设计规范》(JGJ118-1998)等规范规程,涵盖了建筑工程、公路、铁路、水利水电等行业,内容规定详细,可操作性强。但是,工程地质学的教学中仅仅对岩溶土洞、滑坡崩坍、泥石流、地震等不良地质现象(规范《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)要求改为不良地质作用)做了定义、构造及分类描述,其他力学分析和治理由于教学时间关系往往一笔带过。单纯的理论描述使学生对课程缺乏正确认识,造成学习积极性不高。


  综上所述,工程地质的教学,包括现有的教材内容和实际工程师工作的要求还有一定差距,学习内容不能直接在工程中应用,使学生学习缺乏主动性和积极性。


  三、工程地质学教学中的思考与实践


  基于上述原因,加上“工程地质学”课时限制,笔者在工程地质学教学中采取下列做法。


  1.考核方式的改革


  中原工学院传统的教学考核方式是考试和考查。考试是统一命题,统一安排考试,集中批改试卷,好处是师生重视,教学程序严格;不足是限制较多,不利于发挥老师主观能动性,尤其是对工程地质学这样知识量大、知识点碎、涵盖面宽的课程。“工程地质学”采取的是考查的考核方式,针对学生重视不够,上课积极性不高,缺课请假等现象,在尊重学院教学考核规定的基础上,最大限度地增大平时成绩的考核分值,把平时成绩的比重增加到40%,把学生“限制”在课堂上。


  2.教学方法的改革


  要求学生到课堂上来,单纯依靠点名的老方式已经行不通了。因此,笔者认为教师可以采取以下三种做法。


  (1)课外作业。当然,每门课程都有课外作业,但是“工程地质学”课程的课外作业却不同,作业内容只是相关内容,课本上找不着,需要课下下功夫。例如岩层产状的测定及表示方法部分,笔者布置的是“地质罗盘的构造、测试步骤及其注意事项”,学生单纯依靠课本解决不了这个问题,必须利用图书馆,网络以及其它更有力的手段才能完成。


  (2)课堂考核。完成这样的作业对积极主动的同学来说是很辛苦的,但是有相当一部分同学采取的是观望、等待,有同学做出来以后就抄一份,有的干脆直接电子拷贝。一个愿打一个愿挨,辛苦做出作业的同学不介意同学“分享”成果,作为老师也无可奈何,只是要求他们必须看懂,搞清楚。每次交作业后,在课堂上随机抽取几位同学在讲堂上向大家讲解自己的作业,而且不允许带原稿,只允许拿着大纲或提要。虽然学生有怨言,但大多数同学认为收益颇丰。


  (3)课堂大讨论。虽然随机抽取同学在课堂上的讲授效果很好,但是毕竟课时有限,能抽到的学生也是极个别的。为此,抽取一些内容以作业形式提前布置下去,让学生分组准备。课堂上两组同学互相提问,老师和两组选出的代表作为“裁判”,回答不出的整组扣分,表现好的同学个别加分。每次的知识面可以稍宽一点,以弥补课时不足的缺陷。


  所有这些表现都将计入平时成绩,以鼓励平时努力学习的同学,同时完善教学考核方式。


  3.教学内容的改革


  为了和注册工程师(岩土)工作内容相适应,而且保证学生在有限的时间内学完相关内容,在教学内容上必须要有取有舍。笔者的原则是基础知识以学生自学为主,重要内容课堂讲授,扩展内容学生讨论。例如工程地质原位测试部分,单纯讲授内容太多,课时不允许。按照注册工程师(岩土)中运用多少,关系密切程度分为两部分:静力载荷试验、圆锥动力触探、十字板剪切试验、旁压试验等分为一组;静力触探、标准贯入试验、扁铲侧胀试验、波速测试、现场大型直剪试验等分为一组。分别布置给不同组的同学课下准备,课堂讨论或者课堂辩论,既能在有限的课时内完成教学内容,也使学生有较深的理解。


  四、结语


  工程地质学课程有其自身的特点,为了既能顺利完成教学任务,又能活跃课堂气氛,和注册工程师(岩土)的相关内容结合进行教学势在必行。这种改革可深入到教学的各个环节,又能和工程应用结合得比较紧密。能使教学更科学、合理、高效,更能切近工程实际,可以更好地完成培养目标。