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关键词:地质学;标准化;实践教学;改革
作者简介:王佳,博士,重庆科技学院石油与天然气国家级实验教学示范中心实验师。研究方向:沉积地质专业教学及科研工作;谭先锋,重庆科技学院石油与天然气国家级实验教学示范中心;陈青,重庆科技学院石油与天然气国家级实验教学示范中心。(重庆401331)
基金项目:本文系重庆市教学研究改革项目“应用技术型高校资源勘查工程实践创新能力培养研究与实践”(编号:153149)和“‘构造地质’课程群一体化实践教学资源建设研究与实践”(编号:173150)的研究成果。
中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1671-0568(2018)05-0012-02
教学标准化是推行教学又好又快发展的重要手段。基于地质学专业实践教学具有较强的实践性,在推行教育部新一轮应用型人才培养改革道路上,地质学专业在实践教学改革实践过程中面临诸多问题,很难采用虚拟仿真教学来实现学生实践环节,大部分实验需要学生在课堂中接触到真实的岩石、矿物等标本才能有效进行,但为了提升地质学专业学生的实践动手能力,只有加快地质学专业实践教学标准化的推进,在实践教学环节中最大限度地发挥学生的动手能力和创新性,才能在提升实践教学效率的同时保障实践教学质量和学生的学习效果。实践教学标准化的实施是一个循序渐进的过程,需要不断总结经验,不断改善和改进,才能寻找到最贴切、最有效的地质学专业实践教学方法。
一、实践教学标准化改革的背景
地质学专业实验课程以专业基础实验为主,需要学生亲自认识观察实验标本,才能加深和巩固对地下各类岩石、矿物和地质现象的认识。以重庆科技学院地质学专业为例,该专业为校级特色专业,隶属于地质学与地质工程校级重点学科,人才培养方案要求本科4年修完180学分,其中实践学时49.5学分,占总学分27.5%,实践课程主要包含专业基础实验、课程设计、专业技能培训以及毕业设计,而在专业基础实验课程教学过程中,限于实验条件或资源的制约,还将面临实验分批进行等问题,因此地质学专业实践教学标准化改革势在必行。通过改变教学模式,让学生成为实验课堂的主体,能使学生应用实践能力和创新能力得到更好的提升。
二、实践教学标准化的实施
对不同的实验类型,需要选择不同的教学方式,因此该教学标准化的实施需要“分模块”“分阶段”地进行,针对地质学专业人才培养方案的设置,主要分为以下三类实践课程类型:专业基础实验、课程设计(实践专周)、毕业设计。
1.专业基础实验。专业基础实验是学生进行地质专业认识与实践的主体实验课程,在学生学习专业知识的同时,还要让学生从实验过程中学到专业背景和必备的专业技能。在该类教学中必须含有实验预习考核、实验方法和内容、实验结果考核三大环节,然而在常规实验过程中常常忽略了实验预习考核,学生对矿物或岩石标本等实验对象没有宏观的认识,因此在实验过程中教师在课堂导入环节做得不够充分。只有加强学生实验预习考核,讓学生对实验对象有充分的认识,实验预习重视,才能更好更快地进入矿物和岩石标本的微观现象观察与描述。当然,在学生实验过程中,教师要采用“问答式”“抽查式”的方式了解学生对难点和重点的掌握情况。对于实验结果的考核,应该考虑到学生的预习和实验完成过程情况,实验态度不端正、存在抄袭的学生要重新进行实验学习,实验结果的考核必须有清晰、合理的考核方式,而且要在实验开始前进行专门的讲解和说明。只有将教案和考核方式联系起来,才能促进实践教学质量的提升。
2.认知实习。就重庆科技学院地质学专业来讲,认知实习以野外实习为主导,但会在实习环节中灌输专业要求,让学生开始接触地质工作要领。野外实习是地质学专业学生必须经历的一个环节,主要以野外地质现象认识为主,培养学生用书本知识解释多样的地质现象的能力。教师在实验教学环节中要注重引导学生掌握地质认识方法,才能让学生在今后的学习中有主动性。当然,虽然在培养过程中以熟悉地质行业背景为主,但对于地质的学习的专业特点,如野外工作的艰辛、地质工作的严谨等,必须培养学生吃苦耐劳、做事精益求精的专业精神,对于野外地质实验教学环节教师必须以身作则、言传身教,给予初次接触到专业领域的学生一个积极的榜样,当然这样的教学模式也会起到事半功倍的效果,让学生通过生产实习很好地认识地质专业的同时,在今后专业课程的学习中能够具有良好的继承性学习模式。
3.课程设计。大学课程设计是针对某一课程的综合性实践教学环节,对于重庆科技学院地质学专业而言,这样的课程在大学应用型能力培养中占有重要的地位,可该类课程设计的教学环节中往往缺乏新意,没有发挥课程设计应该有的培养效果和作用。一般而言,课程设计是综合多门相关课程知识,选择专业技术方法来解决生产过程中某一常见的问题,因此在课程设计教学中必须采用“引导式”“自主性”教学方式为主线,教学中减少技术方法的论述,让学生综合相关专业知识,分组进行讨论,在实行正式课程设计前,需要通过教师针对技术方法的考核或论证,进行课程设计内容。课程设计的考核要体现解决问题的创新性和多解性,主要重点放在学生提出的解决方案,即使问题没有得到解决,但“发现问题-解决问题-思考问题”的学习模式才是课程设计考核要求的重点。
4.生产实习。重庆科技学院地质学专业生产实习一般是与学校签订人才培养合作的协作单位共同完成,以重庆周边地区地质队为主,此环节的教师是生产单位具有良好生产经验的员工,教师在此环节中主要是协调学生野外学习和野外安全工作,给学生一个舒适的学习环境。在此工程中,虽然教师的角色发生转变,但仍主要是培养学生接触单位、接触生产,使学生快速走上岗位,快速上手工作。以前学生实习一般均是以专业知识的学习为主,生产实习主要是教会学生如何将前期专业知识更好的和生产环节相适应,能够把地质学理论知识运用到矿产资源勘探或区域地质调查等工作中去。
5.毕业设计。重庆科技学院地质学专业针对本科毕业设计进行了探索性改革,首先毕业论文的内容选定加大实践环节的比例,对于一些采用实验、实践方式解决科学问题的论文择优通过初选;其次,增加学生在毕业论文实施过程中实践环节的抽查和质量把控,在毕业答辩环节中必须体现实践环节的实施和完成;在毕业设计推优时,对于论文课题具有实践意义的给予一定程度的偏向,突出应用型人才培养。
三、实践教学标准化实施效果评价
通过对近三年毕业的地质专业学生的问卷调查和学校教学质量评估办给予的结果显示,地质专业学生的实践教学效果获得大幅度提升。对196名毕业学生(2014届67人,2015届64人,2016届65人)进行问卷调查的结果显示,184人对实践教学现状感到满意,2016届较2015届、2014届满意度高,平均绩点也逐年呈增长趋势。学校质量评估办反馈显示学生认为实践教学的改革大大提升了自身专业知识学习的自主性和自觉性,对专业知识掌握得更加牢固,同时校企合作单位近两年毕业学生的评价反映学生能够更快地适应单位企业工作环境和要求,人才培养能够真正意义上的实现“下得去、上得来”。
重庆科技学院地球科学系通过不断的改革和创新,注重学生实践动手能力的培养,以应用型人才培养为指导思想,以建立标准化教学体系为抓手,努力推行教学指南、教案、考核方式等要素的标准化,不断寻求高质、高效的教学方法。通过一系列反复的改革,提升了地质学专业人才培养质量,获得学生、学校以及企业单位的一致好评,为国家地质勘探源源不断地输入高质量人才。
参考文献:
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(重庆师范大学地理与旅游学院,中国 重庆 401331)
【摘要】地质学是地理科学专业课程体系中的基础课程,是学习其他专业课程的基础。通过总结地质学的教学内容和教学特点,分析了地质学在地理科学课程体系中的地位和体现。为发挥地质学在地理科学专业中的作用提供了基础保证。
关键词 地质学;地理科学;实践性
Study on the Role of Physical Geology in the Curriculum System of Geography science Major
LIU Yong-lin
(Geography and Tourism College, Chongqing Normal University, Chongqing 401331, China)
【Abstract】Physical geology is an important introduction course in the curriculum system of geography science major, which is the basis to study other course. Through the teaching contents and teaching characteristics of physical geology, the status of geology in the geography curriculum system is analyzed. It is provided assurance for playing the role of physical geology in the curriculum system of geography science major.
【Key words】Physical geology; Geographical science; Practicalness
地质学是研究地球的物质组成、地球的构造运动、地球的演化历史及其为人类生存和发展提供必要的地质依据的一门学科。地质学的研究对象是地球的岩石圈(包括整个地壳和上地幔的顶部),地质学的研究内容包括:地球的物质组成,构造运动,地球发展演化史及地质学的应用。除了地质学之外,地理学也是地球科学的一个重要学科,地理学是研究地球表面这个同人类息息相关的地理环境的一门学科。因此,地质学与地理学在研究对象的侧重点上具有明显的差异[1-4]。
1地质学的教学内容和特点
1.1地质学教学内容
根据地质学的研究对象和研究内容,结合地质学在地理科学整个课程体系中的作用,将地质学教学内容分为:地质学绪论、矿物岩石学、构造运动和构造变动、地壳演化史及地质学的应用,并结合地理学教学计划和培养目标设置了一些室内实验和野外实习内容(表1)。结合地理科学专业特点,目前师范类地理科学专业选用的教材为宋春青等主编的《地质学基础》。为了方便学生的理解和扩展学生的地质学知识,推荐夏邦栋的《普通地质学》做为参考教材。推荐英国学者罗纳德·路易斯·勃尼威兹著的《宝石圣典》和许靖华著的《地学革命风云录》做为课外延伸读物。
1.2地质学教学特点
1.2.1内容多
地质学研究内容为地球的物质组成、构造运动、地壳演化。物质组成涉及到元素、矿物和岩石三个层次;构造运动包括褶皱、断裂、新构造运动及板块构造理论等,涉及面及其广泛;地壳演化从老到新为前寒武纪、早古生代、晚古生代、中生代和新生代等5个地质时代的地球古地理、古生物、古气候。因此,从研究内容上来看,地质学教学内容及其丰富,知识点及其多。
从涉及的基础学科来看,理解地质学的一些概念,必须掌握必要的数学、物理学和化学等基础知识[3-5]。比如晶体的形态,就需要有较好的几何知识和数学空间想象能力。再如构造运动部分需要有一定的力学知识。
1.2.2地质学实践性强
地质学研究对象是岩石圈,也涉及水圈、大气圈和生物圈。而为了认识地球,必须进行野外调查,收集标本和地质测量,只有在野外工作的基础上,才能深入的分析和加深理解一些地质现象,这些决定了地质学是一门实践性很强的学科。地质学的发展史,表明地质学是“实践—理论—再实践—再理论”的循环往复的形式。再如:矿物和岩石的鉴定,必须经过一定的实践才能掌握,若只通过理论学习,将会使学生摸不着头脑,慢慢就会失去学习地质学的兴趣[1-5]。
1.2.3理论抽象
地质学中的多数理论十分抽象,若没有见过实物,单凭想象是很能理解地质学的知识点。比如褶曲的分类,断层的分类等。若能结合实验和多媒体手段,为方便学生理解地质学概念会起到事半功倍的效果。宋春青等主编的《地质学基础》教材,图件少,文字多。因此,实际教学中,教师应多提供一些图片,使学生有一个直观的影响。其次,可以使用动画、视频等多媒体教学手段,如正断层形成的动画视频等。通过多媒体的教学手段可以使学生很直观的掌握地质学的知识点。
2地质学在地理科学专业中的体现
地质学基础是地理科学专业的一门重要的专业基础课。该课程的任务是使学生了解地质学的研究对象、内容和方法,培养学生的时空观、发展观及其地质思维能力,为进一步学习地理科学专业其它后续课程奠定坚实基础。但又不能采用地质类专业一样的教学模式,毕竟地理科学专业和地质类专业培养目标和侧重点不一样。因此在实际教学中应突出地质学在地理科学专业中的特色。
2.1突出重点
因为地质学研究内容丰富,而地理科学专业培养目标不同于地质学专业,不可能每一个地质学知识点都需面面俱到,且都讲的十分透彻。比如:矿物晶体就不需要讲的很透彻,只需学生掌握晶体基本概念及其基本性质即可。再如:地球的外圈层结构,在地球概论中会涉及,因此这一部分不需要细讲。但对地理科学专业学生学习后续课程有密切联系的知识点需详细讲授,如:构造运动的概念,形成原因等。这是学习地貌学等后续课程的基础。
2.2注重与地理科学专业及相关课程关系的叙述
前面已经叙述,地质学的研究对象是岩石圈,而地理学研究对象是地球表层。因此,两者在一定程度上具有密切的联系,尤其是自然地理学与地质学关系最为密切。地质学基础是地理科学专业其它后续课程,如:地貌学、气象和气候学、水文学、土壤和植物地理学、自然地理学、自然灾害学等课程的基础。只有掌握了一些地质学知识,才能较好的理解和掌握后续课程中的知识点。因此,在讲授地质学的过程中,需要教师注重地质学与地理科学专业相关课程之间的联系,这样才能引起学生对地质学的重视,才能使学生明白地质学在整个地理科学专业课程体系中的地位。
2.3地质学与地理学实践结合
地质学和地理学都实践性很强的学科。地理学的分支自然地理与地质学结合最为密切,在地质学野外实践过程中可以适当的通过地质学知识来讲解地理学中的一些概念及其产生机理。如重庆师范大学在地质学野外实践过程中,通过讲授四川盆地的地壳演化史,来讲解四川盆地在地貌上的分布特点及形成机制。
3结束语
地质学基础在地理科学专业课程体系中起着承上启下的作用。对于地理科学专业的学生来说,掌握地质学中的矿物和岩石、构造运动及地壳演化史的基本概念和基本理论,对以后学习地理科学专业其它后续课程具有重要的作用。也为今后的继续深造,打下了坚实的地质学基础。在教学实践中,应根据地理科学专业的培养目标和专业特点,并结合室内实验、野外实习和多媒体教学等手段,深入浅出的讲授地质学这门课程。
参考文献
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关键词:地质学基础;教学;多媒体教学;实践;探索
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)49-0209-02
《地质学基础》是高等师范地理科学专业的一门重要的专业基础课,是学习地理科学专业后续课程的入门课,同时该课程也是地理科学专业的必修课。学好它将为其他地理课程如“人文地理学”、“中国地理”、“世界地理”等打下良好的学习基础,并直接服务于中学的地理课堂教学和课外地理活动,有助于今后进行地理科普宣传活动及开展乡土地学科研,开发和利用地质、地貌资源,振兴家乡经济;同时,对于大学生树立辩证唯物主义世界观也有重要的意义。总之,掌握该门课程的知识、理论和方法,是中学地理教师智能修养的重要组成部分。另外,该门课程对学好自然地理学,特别是对《地貌学》的后续学习也是必不可少的。
一、《地质学基础》课程教学体系
1.《地质学基础》课程的教材、教辅。《地质学基础》课程以宋春青等人的《地质学基础》为教材。国外的参考书目有:Strahler.A.N的《Physical geology》,Dott.R.H 等人的《Evolution of the earth》,以及Seyfert.C.K等人的《Earth history and plate tectonics》等。国内的参考书目有:王维的《地球的形状》、李叔达的《动力地质学原理》、刘东生的《黄土与环境》、王鸿祯和刘本培的《地史学教程》、苏文才和朱积安的《地质学简明教程》、夏邦栋《普通地质学》、潘兆橹的《结晶学与矿物学》、李善邦的《中国地震》以及武汉地质学院煤田教研室的《煤田地质学》等。
2.《地质学基础》课程的教学目的。地质学是研究地球的科学,地质学侧重研究地球的地下部分;地质作用分内动力地质作用和外动力地质作用。对于地质学的学习,即注重内动力地质作用对地表形态的塑造机理,也注重外动力地质作用对地壳物质和构造形迹的改造。不仅让学生掌握地质学的基本原理,更重要的是要做到加强联系,互相渗透,各有侧重,相对独立,注重实用。通过本课程的学习,使学生充分认识和了解“我们只有一个地球”的真实含义,从而使他(她)们成为一支在未来的生活中善待地球、保护我们美丽家园的重要力量。
3.《地质学基础》课程的教学内容。该课程主要讲授地壳的物质组成,地质作用的类型、条件、作用过程,地壳的构造形变和改造,地质发展历史等,共分十章,共计安排72学时,教学安排在同一学期。包括室内矿物、岩石标本认识实习。具体内容详见表1。
4.《地质学基础》课程的教学方式。《地质学基础》课程的教学方式采用教师讲授与学生多媒体教学互动的方式结合进行。①传统教学存在的问题,作为一门实践性很强的课程,在没有将多媒体教学引入课堂之前,对《地质学基础》采取的授课方式只能是以“填鸭式”简单描述的教学授课模式,学生们普遍缺乏感性认识,教学效果较差。由于授课的对象是大学一年级的新生,学生们在多数的时间里对一些地质现象常常感到“丈二和尚摸不着头脑”,而授课教师用了大量宝贵时间进行解释也不见得效果有多好,加之该门课程是地质学各个分支学科的大综合,初学者面对众多生涩的专业术语往往会望而却步,对学习该门课程的积极性和趣味性影响很大。②多媒体教学在本课程中的应用:PPT演示,PPT演示不仅具有省时、高效、省力的优点,而且展示图片的功能异常强大。在《地质学基础》课程教学当中,最基本的教学内容需要向学生传授矿物、岩石的相关知识,特别是重要矿物和三大类岩石的经典图片需要展示,往往能激发学生们的学习热情。从课堂教学实践看,效果非常好。在该门课程的实践教学中,笔者在互联网收集了大量与地质学内容有关的动画,比如岩层的形成顺序、褶皱和断层的形成、物理风化作用、桂林山水的成因、地幔对流过程、大陆漂移和矿床的形成等。从教学的效果看,事半功倍,非常成功。动画演示得形象生动,初学者容易理解;视频演示,视频演示在《地质学基础》教学中的应用可以说将多媒体教学的作用发挥到了极致。平常笔者十分重视将该门课程同日常发生的地质事件相联系。将地质现象和教学内容紧密结合。在互联网上的主流网站搜集了大量地质视频影像资料。比如《火山活动》《日本3.11大地震》《唐山地震启示录》《四川汶川大地震》《板块构造学说》以及《地壳波浪镶嵌构造》等。这些视频资料的播放,仿佛将学生带到了地质事件发生的第一现场,极大地震撼了他们的心灵。通过播放一些地质灾害发生的全过程,同学们充分认识到学习地质学知识的重要性和紧迫性,学习的积极性和主动性大大提高。
5.《地质学基础》课程的考核方式。《地质学基础》课程考核包括平时成绩(课后作业、实验报告、课堂提问等,占室内教学考核总评成绩的20%)、阶段测试(占室内教学考核总评成绩的10%)和期末考试(占室内教学考核总评成绩的70%)等3个组成部分。成绩皆采取百分制。平时成绩:课后作业、实验报告、课堂提问等。阶段测试:期中考试、实验考核等。期末考试:以基本概念的理解、识图能力、分析问题和综合分析问题的能力为考核重点,试卷一般以名词的解释、综合题(填空、选择、判断、简答和论述等)占较大分值(一般为卷面分值的75%左右)。
二、《地质学基础》课程的教学效果
《地质学基础》课程是陕西师范大学旅游与环境学院地理科学专业学生的专业必修课,也是学生大学一年级入学后的两门专业课之一;尽管存在着种种不利的因素,比如大一新生不适应大学的学习方式等原因,从对2005~2012级学生的讲授效果来看,学生对本门课程的满意程度达到95%以上(评教结果);从期末考试的成绩看,考试分数大都符合正态分布,综合成绩的通过率在90%以上。
通过多年来的《地质学基础》教学,笔者深深地感到多媒体教学的重要性和必要性。因此,在高等师范地理科学专业《地质学基础》课程的教学实践与探索中首要的任务就是要加强多媒体教学。和传统的教学相比,多媒体教学有着得天独厚的优势,其优势主要表现在:(1)传授知识准确;(2)教学形式多样、灵活;(3)教学省时、省力、高效;(4)能够激发学生们学习的兴趣。当然,多媒体教学也有其劣势,主要体现在教学过程中PPT翻页的速度太快,不利于学生在课堂上记笔记。针对存在问题,多年以来笔者对多媒体教学做了适当的改进。具体来讲,发挥其优势,弥补其不足,在教学过程中,除了有适当的黑板板书外,还将多媒体课件发到学生邮箱,以备复习之用。多年的实践证明,不论多么夸大多媒体在《地质学基础》课程教学中的作用都是不过分的。
另外,在《地质学基础》课程的教学实践与探索中还要以教材主导,因材施教,加强实验课教学环节。众所周知,地质学是一门实践性很强的学科,其实践性主要表现在矿物及岩石的识别方面,让每一个同学在较短时间内认识重要的矿物和岩石,是这门课程的最基本要求。鉴于《地质学基础》课程是一个地质学这个学科的“浓缩版本”,而且学习者基本上没有基础知识,这就要求教师在最初的讲授过程中要适当地慢一些,并且要以所学的教材为主,不然会使学生感到不理解的名词、术语太多、生涩,从而产生畏难情绪,所以老师在讲授的过程中要吃透教材,找出难点、重点,主动为学生答疑解惑,只有这样,才会做到本门课程学习的事半功倍。
参考文献:
[1]宋春青,邱维理,张振春.地质学基础[M].第四版.北京:高等教育出版社,2005.
关键词:地质工程专业;生产实习内容;实习基地;实习考核
地质工程专业是主要研究如何获取地质环境条件,并分析研究人类工程活动与地质环境相互制约形式,进而研究认识、评价、改造和保护地质环境的一门科学,是地质学的一个分支,是地质学与工程学相互渗透、交叉的边缘学科。地质工程专业是地质学中的工科专业,具有较强的实践性。野外实践教学在地质工程专业人才培养过程中具有重要地位。
防灾科技学院2003年设置工程勘察与工程地震专科专业,2006年设置勘查技术与工程本科专业,2013年设置地质工程专业。2008年勘查技术与工程专业被教育部批准为“第三批高等学校特色专业建设点”,并与土木工程等相关专业一起以专业群的形式被批准为“河北省高等学校防灾减灾科技创新与人才培养高地”。
地质工程专业培养适应社会主义现代化发展需要,德、智、体、美全面发展,具备扎实的数学、力学、地质学和工程学专业基础,掌握相关课程的基本理论和基本方法,系统掌握工程勘察、工程地震等方面的专业知识和专业技能,获得岩土工程师的基本训练,具备从事岩土工程勘察、设计、施工、管理以及地震安全性评价等领域相关工作岗位工作能力的高级应用型人才。
根据地质工程专业的人才培养方案和教学计划,学生在大学期间要进行认识实习、专业实习、生产实习和毕业实习。相应的时间分别安排在大一、大二、大三的暑期和大四的第二学年。地质工程专业三年级的生产实习具有特殊而重要的意义,是学生在学习完“岩土工程勘察”“工程动力地质学”“工程地震学”“土力学”“岩体力学”“基础工程”“岩土工程测试与监测”“地下结构工程”“强震观测”“工程物探”“岩土工程设计”等专业课程之后,在教师的指导下,进一步巩固和提高专业技能,把所学的理论应用于实际的重要实践。以下就地质工程生产实习教学内容进行介绍。
1.生产实习教学内容
地质工程专业生产实习是本专业的一门集中综合实践课。该实习由地下结构与工程地质实习模块(2周)、岩土工程勘察实习模块(1周)、地震安全性评价实习模块(1周)、工程物探实习模块(2周)、基础工程设计实习模块(1周)和岩土工程设计实习模块(1周)组成。
地下结构与工程地质实习内容包括土体原位直剪试验、锚杆抗拔试验、混凝土与岩体模拟直剪试验、岩体承压板法静载试验、岩体点荷载实验、岩体平探头声波测试、岩体回弹试验、岩体松动圈声波测试、隧道净空相对位移测试及拱顶下沉量测、隧硐周边土压力检测、衬砌混凝土内力和变形监测、衬砌中钢筋应力检测、锚杆拉力量测、锚索拉力量测、土体分层沉降监测、隧硐周边土体内部位移量测、深部土体侧向变形监测、孔隙水压力量测、地下水位监测,使学生掌握原位测试的原理、方法、数据处理和工程应用。
岩土工程勘察实习模块实习内容包括岩土工程原位测试、工程地质勘探与取样勘察报告编写。通过实习进行岩土工程勘察基本理论及基本技能的训练,使学生较系统地掌握岩土工程勘察工作的方法、程序与步骤,并具有一定的解决实际问题的能力。
地震安全性评价实习模块内容包括使用地震安全性评价工作中的地震危险性分析程序,通过划分潜在震源区、确定地震活动性参数、选用合适的概率模型和衰减关系,通过分析计算,确定工程场地的抗震设防地震动参数。
工程物探实习模块要求掌握地震勘探和电法勘探的外业和内业的方案设计、现场实验和资料分析处理各项工作,通过实习使学生对地震法、电法勘探各项工作的基础知识有更深的理解,并具备开展相关工作基本能力。实习内容包括地震勘探、地基常时微动、波速测井、小应变测桩、高密度电法、地质雷达的现场测试与资料处理。
基础工程设计实习模块要求学生在学完了理论课程的基础上,综合运用所学专业知识和理论,独立完成工程建筑物(构筑物)基础设计,以及对于承载能力不够的地基提出地基处理方案并完成方案设计。
岩土工程设计实习模块要求学生综合运用所学专业知识和理论,解决基坑、挡土墙或边坡支护等岩土工程项目的分析与方案设计。
2.生产实习基地建设
地质工程专业生产实习中地震安全性评价实习模块、基础工程设计实习模块和岩土工程设计实习模块一般在机房(利用专业软件)和教室完成;地下结构与工程地质实习模块、岩土工程勘察实习模块、工程物探实习模块大部分试验需要在野外开展。考虑到每年生产实习依托工程项目不确定,以及实验设备远距离搬运安装困难特点,防灾科技学院在校园内自行设计并建设了大型地下结构与工程地质试验场,从而满足了生产实习的需求。该试验场在国内并不多见。该试验场包括地下和地上两部分,地下隧硐长50米,宽10米,设计了22个支硐供不同的试验项目使用,地下部分的建筑面积500平方米;地上部分的试验场地占地面积300余平方米;在试验场内设计了共5大类43项试验项目。这些试验项目能够满足“土力学”“岩体力学”“基础工程”“岩土工程勘察”“岩土工程测试与监测”“地下结构工程”“地震工程学”“强震观测”和“工程物探”等课程野外实验的要求。同时,也能满足勘查技术与工程专业和地质工程专业的部分生产实习实践教学要求并能开展地下结构的抗震试验和岩土体原位试验研究工作。
本试验场2010年着手设计,2013年建成并投入使用,目前设计的试验项目如下。
(1)土体与地基基础试验项目:①土体静载试验;②土体原位直剪试验;③基桩低应变测试;④桩基静载试验;⑤波速测井;⑥复合地基静载试验;⑦标准贯入试验;⑧锚杆抗拔试验;⑨钻孔旁压试验;⑩动力触探试验;11静力触探试验;12地脉动测试。
(2)岩体与硐室检测试验项目:①承压板法静载试验;②狭缝法岩体变形试验;③混凝土与岩体直剪试验;④混凝土平探头声波测试;⑤模拟围岩松动圈测试;⑥岩石点荷载试验;⑦模拟岩体平探头声波测试;⑧隧硐超前地质预报;⑨岩体回弹测试;⑩混凝土回弹测试;11衬砌完整性检测。
(3)硐室与土体监测测试项目:①隧道净空相对位移测试及拱顶下沉量测;②隧硐周边土压力检测;③衬砌混凝土内力和变形监测;④衬砌中钢筋应力检测;⑤锚杆拉力量测;⑥锚索拉力量测;⑦地表面土体水平位移及沉降监测;⑧土体分层沉降监测;⑨隧硐周边土体内部位移量测;⑩深部土体侧向变形监测;11孔隙水压力量测;12地下水位监测。
(4)地下结构检测与强震观测项目:①地下结构完整性检测;②地下结构动力响应测试;③地下结构抗震性能检测;④强震竖井观测台阵;⑤ 强震地下结构观测台阵。
(5)硐室地质现象观测:①断层观测;②硐室节理裂隙统计;③硐室素描和硐室展示图绘制。
3.教师队伍建设
实践教学的改革和创新离不开高素质专业师资队伍的建设。目前防灾科技学院地质工程专业现有专职教师 22 名,其中教授5人,副教授7人,具有博士学位的15 人。返聘工程地质专业退休老教授为实习教师和青年教师导师。老教授一方面审定生产实习的教学大纲、教学指导书和教学任务书等教学文件,另一方便对青年教师进行指导培养,促进以老带新。学校同时加强“双师”型教师培养,定期选派教师到知名高校和企事业单位进修和实践,掌握相应岗位实践技能。学校与多家生产单位开展产学研合作,聘请实践经验丰富的工程师为兼职教师,参与实习工作的指导,充实加强实践师资力量。
4.考核机制
第一,实习纪律考核,是对学生实习期间的出勤率、实习态度、动手操作等的考核,是进行素质教育的组成部分。只有亲自动手操作仪器、记录数据、处理数据,才能真正掌握整个实验各个环节。通过实习纪律考核可以督促学生积极主动地参加实习。
第二,实习图件和报告考核,即对学生每一模块实习结束后,完成的实习图件和实习报告给出成绩。
第三,答辩考核,即在生产实习结束后,学生针对实习内容进行总结汇报。通过答辩考核,教师可以了解学生系统掌握生产实习内容的程度,以及应用专业知识开展实际工作的能力;另外还可以锻炼学生理清思路、总结汇报、讲演的能力。
5.结语
本文从生产实习教学内容、实习基地建设、教师队伍建设和实习考核机制几个方面详细阐述了防灾科技学院地质工程专业三年级生产实习教学内容。根据2014年、2015年的生产实习情况,表明教学效果良好。主要表现在以下三个方面:①学生感性接触各个试验环节, 理论联系了实际;②学生的动手能力和实际操作能力提高;③学生对专业知识的理解更加深入。学生根据试验数据开展分析,又一次运用理论知识,又一次从实践到理论,完成了理论―实践―理论知识体系循环,学生利用掌握的理论知识更好地指导实践工作的开展。
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关键词:工程地质;野外教学实践;杭州
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)17-0077-03
工程地质是地质学中直接面向工程应用的而一个学科分支,是将地质学理论应用于工程实践的一门学科。工程地质学研究人类在工程建设活动中与自然地质环境有关的地质问题,以地质环境与工程建设二者相互制约、相互作用、相互和谐的关系以及由此产生的地质问题为研究对象。包括对工程建筑有影响的工程地质问题和对地质环境影响的环境地质问题。该专业除要求学生拥有扎实的岩石、地质构造、地层学等基本地质知识外,还需要掌握野外工程地质工作的基本技能和方法。为此,中国矿业大学煤矿工程地质研究所(系)利用杭州市区丰富的地质教学资源,开展了多年的大学生工程地质野外实习教学工作,取得了较好的效果,本文结合杭州工程地质野外实习教学的内容进行一些有益的探讨。
一、杭州实习区概况
杭州市及近郊一带位于浙江省北部,处于长江三角洲之南缘、杭州湾西侧,地理坐标为东经120°09′、北纬30°15′。西倚群山,东、北接杭嘉湖平原,南临钱塘江。其自然地理位置属天目山余脉与平原交接处的低山丘陵地带。1.地层。杭州地区东、北部平原区多为第四系地层覆盖,中部及西、南部低山区丘陵区基岩大面积广泛出露,大致以西湖为中心,西、南两侧呈弧形环抱,从向内古生界沉积岩层及中生界火山碎屑岩系由老到新依次呈弧圈型条带状出露。岩浆侵入岩仅上天竺新近发现有辉石闪长岩小岩体局部出露外,主要为中—酸性脉岩零星分布。地层从老至新分布为:奥陶系(仅出露其上统上段文昌组)、志留系(总厚1393m,上、中、下统均有出露)、泥盆系(下、中统在本区缺失)、石炭系(下统地层缺失)、二叠系(本区仅有下统地层出露)、白垩系(区内仅出露下统地层)、第四系(本区下更新统缺失)。
区内岩浆侵入岩分布零星,仅于上天竺附近、公路南东侧见一小岩体,侵入于西湖组地层中,为辉石闪长岩体,深灰色,细粒结构,斜长石、角闪石为主,少量正长石、石英、黑云母及辉石,暗色矿物多为绿泥石或方解石交代。其侵入时代为燕山早期第一阶段,相当于晚侏罗纪,与上侏罗统黄尖组火山岩的地层时代基本一致。据物探及区域资料深部有相当规模的中酸性花岗闪长岩的隐伏岩体存在,出露岩体为其在地表的局部露头,辉石闪长岩应为花岗闪长岩体的分异产物。
2.地质构造。杭州地区大地构造位置属于扬子准地台、钱塘台坳、余杭—嘉兴台陷。区域构造为西湖复向斜。南东侧为北东向肖山—球川深断裂沿富春江、钱塘江一线展布,北西侧为北东向茅草山—石荡隐伏断裂,向斜南西端受北西向孝丰一三门湾大断裂沿留下镇西南横街上—茶科所一线所切割,而北东端为北西向祥符桥—南星桥隐伏断裂所截。褶皱大致以西湖为核心,西、南两侧弧形环抱,呈弧圈型条带状展布,外圈为奥陶系、志留系老地层,核部为较新的下二叠统地层,自外而内由老到新依次出露。断裂主要为北东向断裂、北北西向断裂、北北东向断裂、北东东向断裂以及南北向断裂。区内岩层节理普遍发育,且方向有多组,沿上述各组断层方向均有发育。
3.山水地貌。杭州西郊群山环抱西湖,水光潋滟、山色葱郁,北、东一片广阔平原。杭州山水有湖光山色之盛,山、石、洞、泉之美,地貌类型多样。北东向延伸并向南西扬起的西湖复向斜构造,使杭州地势自南西向北东逐渐降低。区内总体可分为山地、平原两大地貌单元:西湖的西、西南大部分地区为低山丘陵区,北、东、南侧为平原区。低山丘陵区内又可进一步分为低山丘陵与山麓沟谷两个小区。平原区分为西湖及北侧菬溪流域的湖沼冲积平原小区和东南侧钱江流域的冲海积平原小区。
二、工程地质实践教学
工程地质实习是工程地质专业本科教学中十分重要的教学环节,是该专业4年教学中必不可少的实习。是学生在学完土质土力学、岩体力学、工程地质学基础、工程地质勘察等课程理论知识的基础上,按工程地质选址勘察、初步勘察阶段的技术要求,通过对工程地质条件的野外实地考察、测绘和有关勘察手段使用的现场参观和实践,使学生获得工程地质实践的感性知识并巩固和深化理论,促进理论与实际相结合,为今后从事工程地质选址勘察或勘察工作打下初步基础。
1.实习内容和要求。岩石、土的肉眼鉴定,地层剖面观察;褶皱和断裂构造的基本判识;岩体结构面类型、结构体形状识别,野外鉴别和判识不同岩体结构类型,岩体结构面测绘统计;土体结构类型识别;地下水类型及水文地质条件的了解;各种环境地质及不良地质现象(滑坡、溶洞、坍塌等)野外识别、调查、测绘,成因和对场地稳定性影响初步分析和评价;以掌握工程地质测绘工作方法为主,并参观了解静力触探、标贯、钻探编录和取样等工程地质勘探手段;在了解杭州市区区域地层、构造等基础上,以浙江大学附近区为主,通过工程地质测绘,资料收集,编制工程地质剖面图、平面图和选址勘察文字报告。
2.实习教学。实习分为四条路线,路线一为大桥地层剖面路线,六和塔钱塘江大桥北铁路线八卦田玉皇山;路线二为钱塘江岸—南高峰不良地质现象调查路线;路线三为浙大—青芝坞—灵峰—玉皇山—玉泉;路线四为浙大—黄龙洞—蝙蝠洞。
实习内容为系统识别杭州地区地层岩性及其分界标志层;进行岩性描述,对出露岩石的颜色、成分、结构、构造、化石和风化程度等进行观察和描述,掌握观察方法和描述要点并采集岩样标本;岩体结构类型野外判别方法;滑坡识别、形态测绘等;洞穴调查、测绘;落水洞、岩溶塌陷调查;岩体节理裂隙统计;判识地貌单元及确定分区界线等内容。
三、工程地质实践教学方法探讨
工程地质学是一门实践性很强的科学,很多的工程地质现象,仅通过书本上的概念、理论而不配合一定的实习,是收不到良好的教学效果的。正如俗话所说“实践出真知”,充分说明了实验实习教学的重要性。通过实习可以验证、巩固和学习与实验有关的理论知识,加深对学科知识的理解,培养学生符合辩证唯物主义的、实事求是的科学思维和严谨的工作作风,激发和培养学生的创造能力。
1.激发学生对工程地质的兴趣。杭州作为实习基地本身对学生即是很大的吸引力。在实习过程中循循诱导学生对工程地质专业的热爱。启发式教学具有多种功能,通过启发教学,能激励学生的兴趣和探索精神,调动学生的主动性和积极性,从而使学生切实地掌握知识和技能,促进学生智力因素、非智力因素以及思想品德的形成和发展。每一条实习路线,都要在实习前布置好任务;每爬一座山,都要每位同学抱着征服高山的勇气,去翻越它,研究它,并对工程地质现象了然于心。对率先完成任务的小组要给予奖励。在山上野餐时,表演节目活跃气氛。激发同学的实习热情。在实习过程中,老师应该对实习地的风土人情、历史地理有所了解,把地质现象与人文知识、风俗习惯、经济发展联系起来。比如某些特殊地形地貌在古代兵家战争中起过什么作用;一个地区的地层与该地的闻名土特产有什么关系;某些因地质作用形成的湖光山色在当地有哪些民间传说,在旅游业中起到什么作用等。这些都会增强学生对大自然的兴趣,从而也增强对工程地质的兴趣。
2.培养学生的独立观察能力。科学研究是从观察开始的,工程地质学更是如此,有的人对丰富的地质现象熟视无睹,而有的人则善于观察并有所发现,二者的区别在于对观察的重视不够,观察能力不同。野外实习是培养学生观察能力最具体而有效的方式。做到勤于观察、善于观察。勤于观察是指学生能积极主动地进行独立观察。野外实习时,对欲让学生观察的现象,老师一般都作了预习,心中有数。切实而有效的方法是让学生自己去观察、去发现,老师可通过提示、点拨要观察内容。善于观察是指把看到的不同现象进行对比,找出其本质上的成因联系。实习时老师可给学生示范,抓住两至三个现象深入剖析,学生便可举一反三,掌握思路和方法在此过程中,老师应特别注意鼓励学生提出自己的看法和解释,即使错了也没关系。
3.培养学生的团队协作精神。任何工程都是一个系统工程,都需要团结协作、分工明确,在很多情况下,单靠个人能力已很难完全处理各种错综复杂的问题并采取切实高效的行动,所以团队合作精神的训练也是非常重要的。可以通过地层实测剖面和独立填图阶段训练学生团队合作精神,在进行工作前,需按掌图、记录、定点、测量产状和采集标本等任务分工,对最后成果的整理分析也要采用讨论式的方法上各小组的成员都发表意见,集思广益最终完成图件的绘制,杜绝单打独斗。
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