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工程地質教學的主體內涵
為了順利完成工程地質教學活動,有必要使學生明確工程地質學習的主要對象、基本任務和主體內容。首先,工程地質學是評價、預測和改造與工程建筑等有關的地質問題的一門科學,以工程建筑及建設項目為服務對象,以地質學為研究基礎;以數學力學為計算工具的學科。因此,工程地質的教學與學習都是在研究和討論人類在工程活動中行為與地質環境的相互作用與相互適應性,其次,工程地質學習的基本任務就是掌握工程地質條件與工程活動的地質環境特點,明確人類工程活動與地質環境(工程地質條件)之間的相互作用,以便正確評價、合理利用、有效改造和完善保護地質環境。最后,學生通過工程地質課程學習需要重點掌握的內容包括:巖石和土體的物理-力學性質及其工程性質,如巖石與土的礦物組成及其排列形成的微觀結構等對建筑工程穩定性的影響,弄清巖土體的不同的分類要求和指標,了解不良地質條件下的巖土體的改良方法;建立起人與環境和諧發展的工程地質觀念,形成關于自然環境對工程活動的制約與人類工程活動對自然環境的影響的雙向作用機制的基本認識,在此基礎上,掌握崩塌、滑坡、泥石流及地震等物理地質作用對工程建筑的危害及其預測、評價和防治措施;熟悉工程常見的地基、硐室等工程地質問題,以及地下水運動規律及其對工程活動的影響;掌握主要勘察程序、方法和手段。通過上面的對工程地質教學主體內涵的論述可以看出,在教學活動中學生需要領悟和掌握的內容很多,如果沒有好的教學思路,往往會導致教學活動成為就事論事,事倍而功半,很難使學生把握這門學科的精髓。同時,工程地質會涉及眾多的相關學科知識,如與地球科學相關的巖石學、構造地質學、地層學、地貌學等,與工程學和基礎學科相關的物理力學、數學等。
綜攝教學法的運用
綜攝法又稱類比思考法,其源自在我們對外部事物的學習和認識過程中,常常是在某些帶有啟發暗示的“指揮下”進行的,而這種“指揮”與我們的思考方法和意識關系不大,卻是我們日常生活中的所見所聞密切相關[11]。因此,可以利用外物來啟發思考、激發靈感解決問題。工程地質教學中,我們可以借助于學生已有的相關學科知識和日常生活經歷,在此基礎上開綜攝法教學。在教學中鍛煉學生對所面對事物的異質同化和同質異化兩種思維方式。當我們面臨未知的或者不熟悉的事物時,常常會采取拿性質不同的現有事物的分析和模擬方式去與之相對比,在此基礎上提出設想。這種方式稱之為異質同化,即根據已有的經驗和知識來分析比較所面對的問題。例如,當開展某項工程的地質問題調查時,可以與醫生全面診斷病人一樣,先逐項檢查,然后根據檢查結果分析存在的病癥,這樣會使得技術(研究)路線明晰,而且有很強的可操作性與指導性。如何擺脫固有的思維方式和問題分析方法的桎梏,進行創造性分析和解決問題是我們需要面對的難題。因此,如何運用新的知識或從新視角進行審視、分析、研究和處理原有的資料和技術手段顯得十分必要,在此基礎上使得認識有新的突破,這過程即為同質異化思考方法。例如,在狹窄的海邊場地進行海底隧道掘進時,一方面需要的很大的場地存放施工材料(如做襯砌),另一方面又需要相關場地堆放掘進所產生的大量巖屑廢渣,那么可以通過同質異化思維,我們可以考慮在不影響地質環境的情況下,用掘進產生的廢料進行人為營造陸地,同時解決了材料堆放和廢料處理的問題。
為了在教學中可以使學生的創造力的潛能得到進一步鍛煉,可以進行以下4種模式的訓練。人格性的模擬,充分調動和發揮學生主體感官認識。例如,在邊坡相關知識的講授中,可以讓學生假設自己是邊坡,針對坡腳、坡肩、坡體等不同位置的特點與自己身體做對比,如果邊坡發生失穩可以采取什么手段,如何去處理,然后再尋找解決問題的方案,最終歸結為削肩、捆腰、壓腳三個主體內容。直接性的模擬,根據所要關注的對象與模擬事物之間的關聯性,將模擬對象視為范本,在此基礎上進行論證思考,提出處理問題的方案。例如,邊坡災害的問題,很多學生的家鄉或學校周邊有生活的例子,可以直接作為例子講授,既直接,又有生活氣息。象征性的模擬,通過把問題構想成為直接的物質對象,使學生形成形象化的物質對象,進而激勵其腦力活動,開發其創造潛力。例如,在學習巖石風化時,可以將植物的根劈破壞直接視為巖石的拉裂破壞。想象性的模擬,利用人大腦的自由想象能力,引導學生通過幻想和聯想等為工程地質問題的分析和解決尋找靈感,提出創造性方案。例如,在某處發生地震,可以讓學生發揮主觀能動性,分析可能出現的次生災害問題,進而擴展成地質災害鏈和立體防災減災教學??傊C攝教學法在工程地質中的應用就是以生活中的實例或學生已有知識為媒介,將學習內容分成若干要素,針對具體的要素進行分析討論,并組織構建各要素之間的綜合關聯性,在此基礎上激發學生的潛在靈感,形成系統的認識學習,進而掌握工程地質的內涵要素。
通過互聯網以及信函咨詢的方式,對國內同濟大學、清華大學、浙江大學、哈爾濱工業大學、中南大學和湖南大學6所高校的土木工程地質教學課程內容設置進行了調查,通過調查發現,以上學校主要存在以下幾個共同點:
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。
4、緊密聯系工程實踐學習的目的最終是為解決實際工程的問題,在教學的過程中融入工程實例有助于學生在正式進入工作崗位之前對其有初步的認識和了解,因此,工程實例教學是一個非常重要的手段。比如,老師可以把自身主持或參與的工程項目作為案例,結合書本知識講解如何解決工程問題,分享在解決工程問題過程中的心得體會,這樣寓教于樂的方式既能激發學生的學習興趣,又能讓他們積累相應的工程經驗知識。
本體知識地圖主要是對抽象客觀世界中的一些現象的概念進行模型的轉化,這種本體知識地圖不僅僅有著一定的明確性和形式化,同時也有著一定的共享性,主要是將共同認可的知識加以體現,并對相關領域中公認的概念集加以反映??偠灾?,本體知識地圖主要是一種可以形式化的一種知識,同時也是一種具備管理知識的知識,這種特殊的本體知識地圖更是本著極其特殊的應用系統,有著極為廣泛的應用。
2本體知識地圖構建的主要技術
本體知識地圖構建過程中,往往有著一定的技術特征,本文首先分析了本體知識地圖構建過程中所遵循的基本原則,并對其方法作了簡單的講解。
2.1原則
本體知識地圖構建的過程中,同樣也要遵循一定的基本原則,一方面就要遵循明確性和客觀性的基本原則,另一方面就要遵循可擴展性和最小編碼偏差的基本原則,其原則往往有著一定的指導性,做好領域的分析和概念的增加,并保證本體知識地圖構建有著一定的規范化和科學化。
2.2方法
本體知識地圖構建中,往往需要借助于教學軟件,同時也要借助于手工的方法,實現本體知識地圖的共享性和互操作性。軟件開發生命周期中的IEEE1074-1995標準,在某種程度上并不是本體構建方法的標準,僅僅是一種知識工程領域中的軟件開發方法。在本體知識地圖構建的過程中,往往需要對其需求進行綜合性的分析,并對領域本體的建設實施,最后就要做好形式化的編碼以及確認評價。
3本體知識地圖在工程測繪專業教學中的應用
對于工程測繪專業教學而言,更要結合專業的特色和專業學生的學習心理狀態,并做好本體知識地圖的綜合應用。
3.1需求分析
本體知識地圖在工程測繪專業教學中的應用過程中,就要做好需求的分析。就工程測繪專業教學而言,其信息檢索系統緊緊是對簡單的關鍵詞進行搜索,并沒有綜合的考慮測繪專業領域相關的知識。當前工程測繪專業知識教學中,主要是由多個知識點組成的,而知識點之間往往存在各種各樣的聯系。在外部知識排序的過程中,就要對內部排序的基本因素進行詳細的了解,做好基礎的需求分析。語義檢索過程中,更要將用戶檢索請求的本體化全面提高,借助于本體知識地圖進而將關鍵詞檢索的局限性打破,將本體層次的檢索實現,并將檢索的覆蓋率和精度全面提高。
3.2教學系統的設計
工程測繪專業教學系統設計中,主要是對B/S模式加以采用,并結合J2EE框架的系統體系結構加以實現,學生和教師借助于瀏覽器,并對Web接口以及Web頁面加以采用,其服務器端更是對多層體系架構設計加以采用。這種教學體系設計的系統結構圖主要有用戶組、管理員組、語義查詢接口、學習資源采集接口以及數據結構本體等,其層次分別有瀏覽器用戶層、視圖表現層、應用服務器中間層、數據存儲層以及操作系統層和網絡層等。檢索的過程中,主要是采取直接輸入的方式,并對有意義的關鍵詞取出,查詢實現的過程中,盡可能的保障其有著一定圖元素集合,并借助于可視化的形式,將圖元素集合加以表現。
3.3工程測繪專業教學中本體知識地圖的建模過程
依據工程測繪專業教學中的具體情況,對工程測繪專業教學的結構領域加以確定,進而對本體知識地圖進行建立,并實現對教學和學習的一種輔助,通過借助于系統將學生的學習水平和實際的教學推理機制實現,并將學生將要學習的知識內容加以展現,幫助學生對學習中需要查詢的知識進行查詢。為用戶將精確的查詢結果提供。這種本體知識地圖系統的用戶主要有最終用戶和教師教學管理人員兩種。所謂的最終用戶也即是使用者學生,而教師和教學管理人員則是資源的一種加工者,并借助于提供的接口和網絡,對本體知識地圖庫進行豐富,進而為學生服務。本體知識地圖在實際的建模過程中,往往需要長期的進化和改進,通過借助于數據庫存儲本體作為后臺,將OWL接口作為前端,輸出輸入文件格式采取OWL格式,有利于對當前的Web信息進行綜合性的描述。本體知識地圖在構建的過程中,就要將測繪專業領域相對重要的概念和關系提出,并將其作為進化的一種中職,在各個專家的深層次交流之后,進而對測繪專業課程的核心主體進行初步的建立。在當前工程測繪專業教學而言,就要對現有的課程本體知識地圖相關概論進行嚴格的分析,并借助于計算機網上技術,對本體進行構建,盡可能的對大量的圖片和文字信息等資料進行搜集,借助于教師的教學經驗,做好教學內容的綜合性分析,盡可能的對部分知識點的結構圖進行總結。通過對各個知識點之間的關系進行全面的了解,并對教學內容的大部分重要知識獲取,借助于計算機算法的基本設計知識,實現教學內容和教學專家之間的溝通交流,并將內容學習的本體知識地圖進行建立,將個別化學習提供給學生。
3.4工程測繪專業教學中本體知識地圖的應用實現過程
工程測繪專業教學中,本體知識地圖主要是針對學生學習的基本特點和教學情況,借助于現代化信息技術和計算機技術,進而對教學內容的基本概念進行分析和確定,并確定教學的基本方法和教學的技巧,并對教學之間的關系進行分析,對知識的語義模型進行建立。工程測繪專業課程作為一門專業性的技術課程,在整體課程設計中更要對各個章節之間的銜接綜合性的考慮,并在實際的實施過程中,做好對信息的收集和處理工作。本體知識地圖在工程測繪專業教學中的應用過程中,通過對數據結構、線性結構樹形結構等加以采用,進而對測繪專業相關的教學內容進行確定。數據結構主要是對現實世界實體數學模型的一種描述,并借助于計算機操作實現的過程。而線性結構主要是對結構中數據元素的對應關系的一種描述,并保證對應關系中有著某種程度上的關聯。教學過程中,本體知識地圖查找時,就要借助于某一確定的關鍵詞,實現知識的搜索和教學,更要確定重要性的關系。對于工程測繪專業而言,其課程教學和學習過程往往有著一定的特殊性,而教材不僅僅對教學單元作了主要的安排,同時對于教學的進度也做了不同程度上的安排,而教學關系確定時,更要嚴格的按照于教學的知識點,并對教學之間的基本概念和相關的方法加以確定。學習資源和測繪專業數據結構的相關知識點更要做好分開的設計,測繪專業教學知識點背景知識、主要內容以及教學的主要特點均要進行詳細的說明,對于工程測繪專業學生而言,更要結合知識的難以程度進行劃分,盡可能的將教學知識的難度不僅僅要有著非常簡單和簡單兩個劃分,同時也要劃分為中等、困難和特別困難等級。對于相對典型的目標用戶而言,盡可能的將知識點學習的時間延長,并做好知識點角色用戶的劃分,合理的描述學習資源,對相關知識點的關聯屬性進行建立,借助于網狀結構,實現知識點和資源的連接??偠灾こ虦y繪專業教學中本體知識地圖的應用,不僅僅為學生的知識學習提供了一定的便利,同時對于教師教學質量的提高和教學效率的提高也有著一定的積極影響作用。
4結語
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。
4、緊密聯系工程實踐學習的目的最終是為解決實際工程的問題,在教學的過程中融入工程實例有助于學生在正式進入工作崗位之前對其有初步的認識和了解,因此,工程實例教學是一個非常重要的手段。比如,老師可以把自身主持或參與的工程項目作為案例,結合書本知識講解如何解決工程問題,分享在解決工程問題過程中的心得體會,這樣寓教于樂的方式既能激發學生的學習興趣,又能讓他們積累相應的工程經驗知識。
四、結語
關鍵詞:懸索橋隧道式錨碇施工圖設計階段巖體工程地質力學研究建議
1前言
壩陵河大橋離擬建貴州省鎮寧至勝境關高速公路起點約21km,地處黔中山原地帶。高速公路在關嶺縣東北跨越壩陵河峽谷,峽谷兩岸地勢陡峭,地形變化急劇,高差起伏大,河谷深切達400~600m。橋址區屬構造剝蝕、溶蝕中低山河谷地貌。巖石建造類型以碳酸鹽巖與陸源碎屑巖互層,以碳酸鹽巖構成峽谷谷坡,以碎屑巖互層構成谷底及緩坡為基本特征。壩陵河流向與區域地質構造線方向(NW)基本一致。河谷西岸地形較陡,地形坡度40~70°,近河谷一帶為陡崖。橋位區西岸(關嶺岸)錨碇地段處于斜坡中部,出露的巖層有三疊系中統竹桿坡組第一段(T2z1)中厚層狀泥晶灰巖和楊柳井組(T2y)中厚層狀白云巖[1,2]。弱風化巖體直接出露于地表,微新巖體埋深30~50m。
壩陵河懸索橋主跨1068m,橋面總寬度24.5m,東岸錨碇采用重力式錨,西岸錨碇采用隧道式錨。西岸隧道式錨碇在技術設計中全長74.7m,最大埋深78m,主要由散索鞍支墩、錨室(34.7m)和錨塞體(40m)三部分組成,兩錨體相距18~6.36m。錨塞體和錨室為一傾斜、變截面結構,上緣為圓形,下緣為矩形,縱向呈楔形棱臺,矩形截面尺寸為10m×5.8m~21m×14.5m。西岸每根主纜纜力(P)約為270MN,水平夾角約26°。錨體中設預應力錨固系統,主纜索股通過索股錨固連接器與錨體中的預應力錨固系統連接。
懸索橋錨碇在承受來自主纜的豎向反力的同時,主要還承受主纜的水平拉力,是懸索橋的關鍵承載結構之一,其總體穩定性和受力狀態直接影響到大橋的安全和長期使用的可靠性。壩陵河懸索橋是鎮寧-勝境關高速公路的重要節點,針對該大橋施工圖設計階段,本文提出壩陵河懸索橋西岸隧道式錨碇及其邊坡的工程地質力學研究建議。鑒于錨碇型式受到地形、地質條件的限制,國內外采用隧道式錨碇的大跨懸索橋為數較少[3-7],見諸文獻報道的更少,本研究建議有不適當之處,請專家批評指正。
2巖體工程地質力學研究建議
2.1錨碇圍巖工程地質條件研究
西岸隧道式錨碇坐落于邊坡淺表弱風化~微新巖體中,弱風化~微新巖體的工程地質條件關系到錨碇隧洞的成洞條件及錨碇體系在主纜拉力荷載作用下的整體穩定狀態。
邊坡淺表部中存在卸荷巖體。巖體卸荷帶是伴隨河谷下切過程或邊坡開挖過程中,由于應力釋放,巖體向臨空面方向發生卸荷回彈變形,能量的釋放導致斜坡淺表一定范圍巖體內應力的調整,淺表部位應力降低,而坡體更深部位產生更大程度的應力集中。由于表部應力降低導致巖體回彈膨脹、結構松弛,破壞巖體的完整性,并在集中應力和殘余應力作用下產生卸荷裂隙。巖體應力的降低最直觀的表現是導致巖體松弛和原有的裂隙發生各種變化,形成新環境下的裂隙網絡。這些裂隙一部分是遷就原有構造裂隙引張擴大經改造形成[8],有一些是微裂隙擴展后的顯式裂隙,也有在新的應力環境和外動力環境下形成的裂隙。在巖體卸荷、應力降低的過程中,隨著新的裂隙系統的形成,也為外動力或風化營力提供了通道,加速巖體的風化和應力的進一步降低。風化巖體裂隙的增多,是巖體卸荷和風化共同造就的。
西岸錨碇邊坡巖體在淺部節理裂隙發育,巖體透水性較好,滲透系數高;隨著深度的增加,透水性逐漸減弱。深部的巖溶發育情況有待研究。
據初步設計階段工程勘察資料,西岸錨碇邊坡出露的灰巖和白云巖的產狀為:傾向50~80°,傾角48~87°。主要發育三組優勢節理:①155°∠57°;②220°∠34°;③333°∠46°。在巖層層面、不利結構面組合切割和深部巖溶發育情況下,在主纜巨大拉力下,不能夠排除存在深部拉裂滑移面威脅西岸錨碇邊坡整體穩定性的可能性。
錨碇圍巖工程地質條件研究內容包括:
(1)研究從邊坡表部至深部巖體中裂隙的分布密度及張開度變化,揭示巖體的卸荷程度,為錨碇施工期和運行期邊坡巖體質量評價以及巖體質量變化趨勢提供可靠基礎資料;
(2)在巖層層面和不利結構面組合切割下,由于錨碇工程荷載,研究巖體中形成的潛在不穩定塊體的安全度以及西岸錨碇邊坡的整體穩定性;
(3)采用地球物理勘探方法,研究邊坡深部溶蝕裂隙與溶蝕洞穴的分布規律及其發育特征。
2.2錨碇圍巖工程力學特性研究
主懸索的巨大拉力通過索股、錨桿傳人隧道中填充的(預應力)混凝土,再通過(錨塞體)混凝土與隧道巖體的摩阻力和粘結力傳遞給周圍的巖體。隧道式錨碇在巨大主纜拉力荷載作用下,不僅要維持自身的抗拔穩定,同時還要將自身承受的主纜拉力傳遞到錨碇圍巖中,以充分利用圍巖的承載能力,使錨碇和圍巖共同作用形成一個整體的承載體系。
錨碇圍巖工程力學特性研究包括三個方面:
(1)錨塞體與巖體之間的抗剪摩擦力學性能[9,10]和粘結特性試驗研究;
(2)錨碇下部及兩錨體之間的巖體處于復雜的拉剪應力狀態,研究錨碇圍巖在拉剪應力下的變形及強度特性,尤其是弱風化~微新圍巖在拉剪復雜應力下的變形、強度及疲勞試驗研究,模擬其破壞現象和破壞過程,從而掌握其破壞機制;
(3)巖體在中度~輕度工程爆破開挖擾動下的力學性能研究。
錨碇圍巖工程力學試驗目的是確定錨碇邊坡巖體力學參數建議值,供設計和三維數值仿真采用。建議在設計錨碇區域附近開挖一試驗斜硐,采取巖樣,并在硐壁打適量鉆孔,進行室內巖石力學試驗和原位巖石力學性質及配套的各項試驗研究工作。主要包括室內巖石力學三軸剪切試驗、節理(裂隙)測量、巖體變形特性(靜載)試驗、巖體抗剪(抗剪斷)試驗、巖體抗拉試驗、混凝土與基巖膠結面抗剪和摩擦等試驗和硐室聲波普測、硐室地球物理勘探、含水量測試、鉆孔聲波測試、鉆孔壓水試驗等試驗研究工作。錨碇系統的摩阻力由基巖與錨碇系統接觸面的正應力與摩擦系數來決定,摩擦系數一般由相似原理進行模型試驗或現場測試得到。硐室地球物理勘探是查明錨碇圍巖(主要是錨碇下部及兩錨體之間的巖體)中的巖溶發育情況。
試驗資料的整理應通過對現場和室內大量試驗數據的綜合分析,結合現行有關行業規范(規程)和工程經驗的類比,提出西岸隧道式錨碇邊坡區域巖體力學參數建議值,供設計采用。
2.3錨碇圍巖滲透及抗溶蝕特性研究
壩陵河懸索橋西岸錨碇圍巖為弱風化~微新的灰巖和白云巖,屬于易溶蝕化巖體。錨碇邊坡地段地下水主要為(節理)裂隙水、巖溶裂隙水和巖溶孔(洞)穴水。西岸隧道式錨碇錨體混凝土澆筑后,在邊坡巖體中形成不透水體(阻滲體),從而改變錨碇邊坡的地下水滲流場??梢灶A見,地下水將從錨塞體混凝土邊緣繞滲,因此錨塞體與圍巖的交界部位巖體更易遭到溶蝕,削弱錨塞體混凝土與圍巖之間的摩阻力和粘結力。錨碇圍巖滲透特性的研究應著重錨塞體與圍巖的交界部位巖體的滲透性能與抵抗溶蝕的能力的試驗研究。
為防治錨塞體與圍巖交界部位巖體的溶蝕危害采取的工程措施,主要是加強錨碇邊坡坡面的排水工程。
2.4錨碇及其圍巖相互作用三維數值模擬研究
由于懸索橋安全是依靠錨碇固定橋的體系,錨碇發生移動將嚴重影響橋梁體系,甚至導致橋體破壞,因此研究西岸隧道式錨碇的錨塊及其圍巖在主動拉力作用下的穩定性、瞬時變位與長期變位是相當重要的。應建立真實反映隧道式錨碇錨體和圍巖二者相互作用、考慮施工過程非線性、地質結構面影響等的三維數值仿真模型,對錨碇穩定性及變位進行預測[11]。
2.5錨碇隧道鉆爆開挖及支護的施工技術試驗
根據西岸隧道式錨碇為傾斜、變截面的工程特點,需研究錨碇隧道的鉆爆開挖以及支護的施工技術[12-14]。在隧道式錨碇施工過程中,自始至終都要注意嚴格控制圍巖的完整性,盡量避免對圍巖產生過大的擾動。為保證主纜等硐內鋼結構的使用壽命,錨碇的防水按GB50108-2001二級標準進行控制,要求較高。施工開挖后應對圍巖中的塑性變形帶進行擠密壓漿處理,以使錨塞體混凝土與圍巖緊密結合。
2.6錨碇錨固系統試驗
試驗目的是驗證用于壩陵河大橋錨碇錨固系統的各產品力學性能是否滿足設計要求。試驗內容包括錨拉桿組件靜載試驗、疲勞試驗及錨具組裝件靜載試驗和疲勞試驗[15]等。
2.7大體積混凝土澆筑防裂的施工技術研究
壩陵河懸索橋西岸隧道式錨碇錨塞體混凝土澆筑量約2×12143.322m3。錨碇結構混凝土澆筑量大,強度高,對施工工藝及養護維修提出了更高的要求;而大體積混凝土澆注施工由于受多種因素影響,若措施不當,很容易出現裂縫,影響到錨塞體混凝土的整體性強度以及鋼筋的耐久性和實用性。西岸隧道式錨碇錨塞體大體積混凝土澆筑防裂技術從混凝土原材料選取和配合比的選擇、降低原材料溫度和控制混凝土拌和物溫度、合理選擇澆筑工藝和保證整體質量、有效控制混凝土內外溫差到對混凝土溫度進行監控及時掌握混凝土溫度變化動態等一系列技術措施[16-22],都可借鑒汕頭海灣懸索橋、宜昌長江公路大橋和重慶鵝公巖大橋的做法。
工程地質學是水利工程、土木工程、地質資源與地質工程等學科的一門較重要的專業基礎課。它是研究人類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、力學的知識和工程學科的技術與方法,來解決與工程規劃、設計、施工和運營有關的地質問題[2]。由于工程地質學涉及內容多,概念廣,實踐性很強,且學生缺乏必要的實踐經驗和機會,因此,如何在有限的教學時間內合理安排教學環節,使學生既能牢固掌握工程地質學的基本概念及基本原理,又具備分析工程地質條件、解決工程地質問題的能力,是一個值得探討的問題。筆者結合近年來在工程地質學課程教學與實踐經驗,針對目前工程地質學課程教學中存在的問題,就如何提高水文與水資源工程專業工程地質學課程教學質量與教學效果進行探討。
一、煤炭院校水文與水資源工程專業工程地質學課程教學存在的問題
(一)課程內容多,授課學時少
根據國家高等教育對人才培養的要求,近些年來,多數院校在培養方案的制定上存在著向公共課傾斜的現象,這使得專業課學時被不斷壓縮。主要表現在課程學時少,尤其是實踐教學環節。過去動輒幾十學時乃至上百學時的課程,現在多為32~48學時。在多數煤炭院校中,水文與水資源工程專業開設有基礎地質學、礦物巖石學、構造地質學等課程,具有一定的地學背景。即便如此,工程地質學課程仍涉及工程巖土學、工程動力地質作用、巖土工程勘察等方面的內容,這使得該課程教學內容繁雜,教師上課難度增大。在此情況下,如不進行課程教學改革,教師就無法很好地完成相關內容的講授;同時學生對專業領域知識的學習也將停留在較淺的感性認知階段,不能理解機理性的問題,更不能深刻地認識該課程在國民經濟建設中的作用,這勢必對學生未來就業產生不利的影響。
(二)教學方法單調
工程地質學課程基本概念和基本原理較多,同時該課程又具有很強的實踐性,因此,單一的多媒體或板書授課模式很難調動學生的積極性。加之個別教師實踐經驗不足,存在照本宣科的現象;而個別教師授課又完全脫離指定教材,這些都容易使學生產生厭學心理。此外,課程中涉及的一些教學內容,諸如崩塌、滑坡等災害的形成機理及演化過程等比較抽象,單純在PPT中以圖片形式展示,不能很好地呈現,學生缺少感性的認識,這在一定程度上挫傷了學生學習的積極性和主動性。
(三)實踐環節薄弱
近些年來,隨著高校的不斷擴張,教學資源的投入問題已經成為高校普遍面臨的問題。具體到實踐教學環節,主要體現兩個方面:一方面野外實踐場地或基地功能缺失,滿足不了野外實踐教學的需求;另一方面學生人數與設備臺套數不成比例,同時也存在部分試驗儀器無場地安放的尷尬局面,導致部分試驗無法開出,學生動手能力得不到培養。此外,還存在實驗教學方式和時間不靈活等問題。目前多數院校的室內實驗都是教師準備好試驗后,學生在制定的條件下按照實驗指導書進行,學生真正思考的較少,部分學生既不動腦也不動手,而是依靠同組其他同學來完成實驗,這不利于學生實踐能力的培養,容易導致學生實踐能力不足或喪失。
(四)考核方式單一
考核成績比例分配不合理,多數院校該課程考核成績都是由期末考試成績(約占70%~80%)和平時成績(占20%~30%)組成,而平時成績又多以上課出勤率、課外作業以及實踐環節表現等形式存在,其中上課出勤率占主導地位。這樣難免會存在一些學生到課不聽課,考前突擊且考分很高的現象。此外,考核的內容也不夠全面,多側重于理論知識,往往忽視學生動手能力的考核,最終導致校內所學知識與實際工作脫節,不利于綜合人才的培養。
二、課程教學改革探索
針對當前教學過程中存在的問題,結合近年來的教學和實踐經驗,提出從教學內容、教學手段和教學環節等幾方面對課程教學進行改革。
(一)合理優化教學內容,改專業通識教學為行業特色教學
在教學內容的選擇上,要突出院校的特色優勢。針對煤炭院校水文與水資源工程專業具有地學背景這一特點,工程地質學課程教學可主要講解三部分的內容,即巖土體工程地質性質研究、工程動力地質作用研究以及工程地質勘察等。巖土體工程地質性質研究是該課程的基礎,該部分主要講授土的物質組成、物理力學性質以及巖土體的工程地質特性;工程動力地質作用研究是該課程的核心內容,講授學時應占總學時的一半以上。該部分主要講授活斷層和地震、斜坡、巖溶、泥石流及地下硐室的工程地質研究;工程地質勘察部分主要講授工程地質測繪、勘探、試驗以及長期觀測等幾種工程地質勘察方法。課程教學要確保在有限的學時內突出重點,同時也要注意前后所學課程內容上的銜接,避免重復。
(二)豐富教學方法和手段,改單一的滿堂灌為交互式教學
工程地質學具有較強的實踐性,其教學目標是要培養學生對于工程地質現象的認識、判斷能力和工程地質問題的分析、處理能力,這需要在傳統教學模式的基礎上,緊扣學科的發展前沿和熱點問題,豐富教學方法和手段,靈活組織課堂教學。
傳統課堂教學方式使學生獲取的知識較多地局限在抽象的經驗上,而現代化的教學手段不僅可以使學生獲取抽象的理論知識,還可以提供豐富的觀察經驗,在一定程度上將理論與實踐相結合,因此要充分利用現代化的教學手段。如在講授滑坡、泥石流等內容時可采用flash動畫或影像資料展示災害的形成過程、危害以及其防治措施;在講授地震的工程地質研究內容時可結合典型的地震(512汶川大地震),講解地震發生的機理及預警預防措施;在講解地下硐室位置的工程地質論證時,可借助物理模型來分析地形、地質構造、巖性特征等對硐室位置的影響等等。這些方法和手段的引入不僅可增強教學的直觀性、主動性,同時也可節省一定的時間,擴大課堂教學的信息量,提高教學效果。
鑒于該課程內容多,課時少,可采取學生自學、教師課堂講解和課外輔導答疑相結合的教學方法,以鍛煉學生的自學能力。還可就工程地質學領域的熱點問題,設置課堂辯論。通過教師布置論題學生收集資料學生課堂辯論教師講解剖析的教學過程,改過去教學單行道(教師到學生)為雙行道(教師到學生,學生到教師),引導學生分析問題和解決問題。例如,針對近期發生的崩塌、滑坡、泥石流等地質災害,可設置地質災害的主要誘因?人類活動or自然條件的論題,讓學生通過查閱與崩塌、滑坡、泥石流等災害相關的資料,展開討論與辯論,從而達到牢固掌握崩塌、滑坡、泥石流等相關知識的目的。此外,還可增加一些工程實例課,讓學生嘗試用所學知識去解決實際問題。例如利用最新發生的地震、滑坡及泥石流等地質災害的工程實例,探討這些災害的發生機理及防治措施,從而鍛煉學生發現問題和分析問題的能力。
(三)加強實踐環節教學,改被動式接受為主動式探索
在實施實踐教學活動時,要強調以學生為主體,培養學生的動手能力,充分發揮實驗教師的引導作用。在進行實驗之前,指導教師可提出實驗要求及注意事項,并給出參考意見,讓學生自行設計實驗方案,將原來的驗證性實驗改為設計性實驗。盡量創造條件讓學生開拓思維,發揮想象力和創造力,激發學生學習的主動性和積極性,提高洞察力,培養嚴肅認真和實事求是的工作作風,提高學生的綜合素質。
野外實踐應有效地將理論與實際相結合。因此,在進行野外實踐教學時地點應盡可能選擇工程地質現象豐富的地方。對河南理工大學而言,可在市區北部的縫山針公園進行為期半天的實踐教學活動。結合園區內原有采石場開挖形成的人工邊坡講解邊坡的應力分布狀態及變化特征,邊坡變形破壞類型及穩定性的影響因素,同時還可結合該園區的生態恢復治理工程講解邊坡變形破壞的防治原則和措施。此外,可結合水文與水資源工程專業學生未來就業意愿和方向,在畢業設計(論文)環節安排一些與工程地質有關的實踐內容,例如巖土工程勘察設計或巖土工程分析與評價、邊坡穩定性分析與評價以及煤矸石堆積體穩定性分析等。在畢業設計(論文)過程中要充分發揮學生的主觀能動性,讓學生多動手、多動腦,多方位培養學生獲取知識的能力和創新能力。
(四)完善考核內容與方式,改重視理論考核為突出實踐性考核
改變考核成績的比例組成,將平時考核成績的比例提高10%~20%,弱化到課率在平時成績中的主導地位,突出學生實踐環節的綜合表現。同時加大課堂表現方面的考核力度,就重點內容的一些問題進行課堂提問,積極主動回答問題者每次加2分,答對的再加3分,這在一定程度上能促進學生思考問題的積極性,也有利于教與學之間的互動。在考核內容上要增加一些綜合能力的考核,不僅要考核理論知識,還要設置一些案例分析題,考核學生運用所學理論知識解決實際問題的能力,使學生綜合素質得到提高。
關鍵詞:工程地質學;教學改革
中圖分類號:G451 文獻標識碼:A
1 引言
工程地質學為地質學的一個應用分支,研究的是人類工程活動與地質環境之間的相互制約關系。土木工程活動會改變地質環境,從而帶來相應的各種工程地質問題,只有對工程建設的地質條件進行深入研究分析,才能避免各類問題的產生,所以工程地質學這門課程在土木工程專業中是至關重要的,是土木工程專業的一門專業基礎課,為后續《土力學》、《基礎工程》、《道橋工程》、《地下工程》等課程打下基礎。
土木工程專業選用的《工程地質學》教材不同于地質專業教材,涵蓋內容廣泛,課時少,知識不夠細致深入是本課程的一個主要特點,課程知識實踐性較強,學生學習多停留的知識表面,不能由表及里,加之此課程在土木工程專業多為考查課,不能引起學生足夠重視,所以以往的教學手段方法不能滿足現行的課程設置,教學改革勢在必行。結合自己教學經驗談談教學中的一些改革方法,實現應用型人才的培養。
2教學中存在的問題
1)課程課時量不夠
我校工程地質學課程總學時為32學時,其中含2課時實驗室認識實習。筆者走訪了多個院校,土木工程專業的工程地質學課時量設置多為32學時,有些院校設置為24學時。對于地質學相關專業課時量設置多為64課時。土木專業的工程地質學主要內容包括地質學基本理論,巖石、巖體和土體的工程性質以及常見的不良地質現象及地質災害以及工程地質各類勘查方法,因此本課程內容繁雜,涉及面廣,抽象難解,學生想在課程上對知識融會貫通是比較困難的。
2)學生興趣不濃
土木工程專業的學生缺乏地質學方面的基礎知識背景,學生對于課程內容理解起來有難度,影響了學生學習的積極性。土木工程專業地質學相關課程只有一門工程地質學,沒有 《普通地質學》、《巖石學》、《構造地質學》、《水文地質學》等課程做基礎,更加增大了老師教授和學生學習的困難。
學生對于這門課程的重視度不夠。工程地質學多被定為考查課,學生多認為考查課不重要,學習中不能引起學生的重視,同時,在土木工程專業課程中,工程地質與其他專業課聯系不是很緊密,學生認識不到工程地質學的重要性,認為其在專業中的用途不大。
3)教學實踐環節薄弱。
工程地質學實踐應包括室內試驗和野外實習兩部分。通過筆者調查,土木工程專業的室內實驗,對于力學實驗,土工實驗大多高校都比較完善,而對于地質類實驗室大部分高校都不太健全。對于野外實踐,由于學校師資有限,實習基地不好確定,學生眾多不好管理,對于許多高校的土木工程專業工程地質實驗是非常欠缺甚至是不存在的。正是由于實踐教學的缺乏,導致學生學習只能看到知識的表象以及掌握一些基本概念,不能深入內容的實質,不能由表及里。
3 教學改革探討
1)教學內容改革
工程地質學課程內容多,涉及范圍廣,從兩方面進行調整:(1)適當增加課程量,學時不低于38課時,保證其教學質量。(2)精簡教學內容,根據工程地質課程的內容,結合土木工程專業相關知識之間的聯系,對課程內容進行刪減和補充。工程地質學內容劃分為三部分,第一部分是地質學基礎知識,主要講解地質作用、巖石、地質構造等知識,本專業學生對地質學基礎知識相對缺乏,因此,首先要向學生介紹工程地質學基礎知識,讓學生具備地質思維方式思考工程地質問題。第二部分為工程地質理論,主要講解巖土層工程地質性質及各種工程地質問題,這部分教學應以寬、泛為主,詳、探為輔。第三部分為工程地質勘查,針對專業側重點,著重講解相關地質勘察方法。
2)教學方法改革
(1)布置課外作業。
布置課外作業的方式我們并不陌生,但對于工程地質學這門課程作用尤為明顯??梢圆贾靡恍┱n本上找不著但又與教學內容相關的問題,那么學生帶著疑問就會利用圖書館、網絡或者實地參觀考察以及其他更有力的手段才能完成,培養了學生自己解決問題的能力。另外,還可以布置以分組形式完成的作業,每個組成員都有自己的任務,這樣帶著責任大家都會很積極,努力完成自己的部分。甚至組與組之間在完成作業的優劣方面形成競爭,加強了每個學生的團隊意識和危機意識。
(2)課堂考核。
對當堂課所學知識,隨機抽取幾位同學回答即時問題,雖然方法平常,但在一定程度上會使學生時刻保持“警惕”狀態,提高學習效率。或者是每次交作業后,在課堂上隨機抽取幾位同學在講堂上向大家講解自己的作業,雖然學生有怨言,但大多數同學認為收益頗豐。
(3)改變現代化的教學手段。
在教學過程中,積極采用多媒體技術使教學內容與表現形式呈現多樣化,加大了授課信息量,但也需要注意一些問題。多媒體教學不應只是文字、圖像、視頻的簡單羅列,而是在簡單的內容鋪墊之后快速進入正題,展示出所應該掌握的內容,然后利用一些有針對性的圖像、視頻文件加以輔助,即時抓住學生的思維和興趣,使他們在盡量短的時間內了解并掌握重點知識。因為學生在課堂上不可能每一刻都能全神貫注,如果所講內容過于枯燥,或者教學時間過長,學生在堅持認真聽課一段時間后未免會走神,所以多媒體教學中的內容安排順序要適當,能夠在短時間內吸引學生注意力,讓學生在聚精會神的時間段內完成知識的學習,從而大大提高課堂教學的效率和質量。
3)實踐教學改革
工程地質學是一門實踐性很強的課程,最終能夠達到學以致用,才是教學的最終目的。工程地質實踐教學應該積極開展室內試驗和野外實習。室內試驗主要包括室內礦物、巖石鑒定,即用肉眼鑒定主要造巖礦物的特征及鑒定方法,對三大類巖石的成分、結構、構造和產狀等方面進行鑒定。學生可以把課本上的知識和實物聯系起來,使思維方式立體化。以往礦物和巖石的認識通常是根據已知礦物或巖石來對其特征進行描述,可以通過給學生提供未知的標本,根據學生觀察其特征來確定其類別,從而提高了學生的思考和動手能力,加深知識的理解。如果條件允許還應積極開展野外地質實習,通過對自然界的地質結構、構造和工程結構的直接觀察和接觸,進一步理解和掌握本課程課堂教學所學理論知識。
4)考核方式改革
工程地質考核方式多樣化,摒棄以往閉卷考試的考核方式??梢宰寣W生提交讀書報告及小論文的形式,培養學生獨立學習獨立思考的能力。針對學生讀書報告內容進行答辯,一方面考察學生對這門課程知識的掌握程度,另一方面讓學生對自己的報告進行總結,享受收獲,彌補不足。工程地質學采取考查的考核方式,針對學生重視不夠,上課積極性不高,缺課請假等現象,在尊重學院教學考核規定的基礎上,最大限度地增大平時成績的考核分值,把平時成績的比重增加到40%,把學生“限制”在課堂上。
5結論
工程地質學作為一門專業基礎課,內容廣泛,教學存在難度。通過教學內容、教學方法等方面的改革增強學生的學習興趣,使學生認識到這門課程的重要性,讓學生在多樣化的考核方式中加強對知識的認知、理解和掌握,提高學生發現問題、解決問題的能力。
參考文獻:
許兆義.工程地質學基礎[M]中國鐵道出版社,2011