交通特色型院校土木工程地质实习的教学改革探讨

滕继东，董安太，乔世范，朱志辉  

中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075

[摘   要]  土木工程地质实习是将理论学习与工程实际相联系的重要途径。长期以来中南大学土木工程学院的野外工程地质实践取得效果显著，同时也面临着复杂的工程地质条件和逐渐国际化的施工环境，如何进一步将学科专业研究新进展、相关实践新经验、人的全面发展新需要融入到实践教学中，培养学生发现、分析、解决问题的能力，是值得探讨的课题。因此，在实践教学中讨论采用自主探索式以提高学生的主观能动性、工程案例启发式将理论知识灵活运用到工程实践、以及交通特色型教学以突出专业特色等内容，激发学生的能动性与创造性，从而全面提高实践教学环节的实习效果。

[关键词] 自主探索;主观能动;案例启发;交通特色

[基金项目]2020年土木工程国家级虚拟仿真实验教学中心（中南大学）开放课题【基于虚拟仿真实验教学平台的土木工程地质教学探索与实践】（202006）；2020年中南大学教育教学改革研究项目【土木工程人才培养创新模式探索与国际化实践】（2020jy061-5）。

[作者简介]滕继东（1987-），男，山东潍坊人，博士，中南大学土木工程学院副教授，主要从事寒区岩土工程领域研究。

[中图分类号] G420    [文献标识码] A      

1 引言

工程地质学是研究与工程建筑活动问题有关的地质问题的学科，属于应用地质学的范畴^[1]。它是一门具有较强实践性的专业基础课，不但要求对教材中关于地质学基础、岩土工程性质、工程地质问题的相关理论理解与掌握，而且要求培养学生发现问题的观察能力、分析问题的思维能力、解决问题的动手能力以及创新能力^[2]。

工程地质实习是课程理论和土木工程实践相结合的重要途径，是培养综合性土木工程人才的基础^[3]。学生的思维创新能力的培养与实习过程教学的方式方法息息相关。效果显著的土木工程野外地质实习，可以开阔本专业学生的思维视野，为学生未来专业发展打开一扇窗。因此，加强实习实践教学力度，改革实习教学内容与方法，紧密联系不同学科所学内容，使学生在工程地质学习上能够自主探索，融会贯通显得尤为重要^[4]。

2 现状分析

目前国内高校开设工程地质课程主要包括理论教学、室内试验和野外实习三个环节。由于地质条件是千变万化的，几乎找不到两个完全相同的地质条件，作为野外实践环节的工程地质实习就显得尤为重要^[5]。长期以来，中南大学土木工程学院依托“高速铁路建造国家工程实验室”、“重载铁路工程结构教育部重点实验室”等先进的科研平台以及土木工程专业特色显著的行业背景，通过与广州铁路公司娄底工务段合作，共建“产—学—研—用”的工程地质野外实习基地。该实习基地自上世纪60年代开始接受中南大学土木工程专业学生进行现场实习，距今已有近60年历史，各实践设施完善，可提供各种具有典型地质特征的实习现场。在实习期间，通过切合铁路工程实际、极具行业特色的实践教学，使学生了解和强化对各种工程地质现象的野外鉴别特征实践能力，培养学生分析不同地质条件对工程设计、施工及工程应用的影响基本分析能力，其实习成效有目共睹。

但是，当前正处于百年未有之大变局时期，中南大学土木工程专业作为“双一流”建设重点高校的国家级重点学科，如果仅仅满足于现有的建设成果无异于故步自封。针对工程地质实习所提出的目标：（1）理解和掌握室内所学的基础理论和基本原理；（2）增强和提高野外动手能力、文图表达能力和科技创新能力；（3）培养和建立综合的地质思维和初步的科研意识。通过分析调查，发现相当大的一部分人可以达到第一项要求，一部分人符合第二项要求，只有极少部分学生能够全部符合这三项要求。学生的思维创新和野外实践能力关乎学生未来发展，是国家在新的教育背景下对土木工程专业学生新的期待与要求。因此，进一步的教学改革应着眼于提高学生自主探索的主观能动性、灵活运用已有知识解决工程实际问题的思维和能力，从而达到应用型、创新型人才的培养目标。

3 实习教学改革探讨

3.1 自主探索式工程地质实习教学改革探讨

在以往的工程地质实习中，学生常常惯性的沿袭理论教学环节传统的“以老师为中心”学习方式^[6]，每到一个观察点位就会出现这样一个现象：老师指着岩层出露面或某个地质构造详细讲述，旁边学生低头忙于记笔记，等学生记完笔记后老师留有观察提问环节，但同学参与讨论程度相对较低。这种学习方式的沿袭往往导致学生的积极性变低，实习效果较多停留在笔记本和实习报告册上。要改变这种状况，必须改良“以老师为中心”的教学理念，将学生真正带入到实践环节，这就要求建立一种老师引导、学生探索、全员全程参与的实习方式。

具体而言，在到达一个地层分界或地质构造的点位处，学生先行自主的参照实习指导书完成初步地层观察、产状测量、构造描述等基本环节，然后老师进行有针对性的提问和点评以调动学生学习积极性，在进行系列讲解和总结后才能开始下一个点位学习（如图1所示）。在老师和学生共同参与的过程中，学生的求知欲大大提高，从而也将取得较好的实习效果。在学生掌握基本野外地质调研的技能后，老师还可以布置相对简单的调研任务如寻找某几个地层的分界线和褶皱断裂等地质构造，让学生以小组的形式在实习区域内自主选线，然后根据所选线路自主寻找线路上相应的地质观察点位并进行分析和描述记录，最后成果提交汇报老师点评。与传统的被动接受过程相比，这种让学生自主探索发现的过程对于提高学生土木工程专业自我学习能力、培养团队相互合作意识具有十分显著的优势。

图1 自主探索教学模式流程图

3.2 加强计算机技术应用的工程地质实习教学改革探讨

如今，多学科交叉、培养复合型人才的教育理念要求培养学生较高的动手能力，能够“学而致用”^[7]。因此，在大学的课程设置中，工程地质实习开始前，学生一般已经完成了相关计算机语言和一些绘图软件如AutoCAD课程的学习，尝试将这些知识灵活的运用到工程地质实习，会加强学生的动手能力和信息化技术应用水平。例如，针对本专业工程地质实习的内容，老师事先对计算机绘制剖面图的技巧稍加讲解和引导，学生尝试采用AutoCAD完成地质图绘制环节。如此，不仅能够巩固之前所学的理论知识，更为难得的是收获了对于所学知识技术有用武之地的收获感。另外，在统计节理数目、绘制玫瑰花叶图、分析结构面特征以及边坡稳定性分析时，都可以利用已经学习的编程语言设计程序进行统计和分析，既提高了工作效率，也是对本专业多学科知识的交叉运用。

图2 某地区地层分布的立体示意图

3.3 工程案例启发式的土木工程地质实习教学改革探讨

工程地质的实践性要求教学内容必须紧紧与工程实际相结合，仅仅局限于讲解掌握课本理论与方法容易落入“走马观花”的窠臼，学生学习也缺乏兴趣与目标，很难达到实习效果^[8]。工程地质实习将与土木工程实践零距离接触，是锻炼学生野外实践能力，培养创新思维的难得机会。

实习过程中，在对实习区域的不良地质工程现象以及相关的治理工程讲解前，可以先划分小组，布置任务，让学生自主寻找区域内的不良地质与治理工程，如铁路线两侧为防治滑坡而设置的护坡工程、桥梁基础建设前未探明岩溶状况而引发的工程事故等，然后小组分工通过现场勘察、资料搜集等方式对不良地质做出初步认识，然后针对该不良地质的形成机理、工程危害、防治措施进行组内讨论，最终以汇报的方式展示调研成果。在展示过程中，老师要注重对学生分析问题、解决问题的思维进行引导，由表及里、层层深入，鼓励学生的创新性思维。通过这种启发式的引导教学，学生最终不但掌握了工程地质的理论方法而且提高了发现问题、分析问题，到最终解决问题的专业思维和能力、收获了对解决土木工程问题的自信。

3.4 交通特色型工程地质实习教改探讨

土木工程地质课程涉及地质学基础、工程岩土学、水文地质基础、不良工程现象、工程地质问题以及工程勘查技术等宽广的知识面，学生在系统性地掌握基本工程地质理论的基础上还应该突出工程重点，注重系统性与专业性的有机结合。由于中南大学土木学院是具有传统铁路交通特色的院校，所以在工程地质实习中将上述内容与铁（公）路工程（选线，桥梁，隧道及路基等）、建筑工程等的勘察、设计和施工结合起来进行恰如其分点拨和有条理的讲授同样也是本次野外实习的重要特色。

如滑坡和崩塌作为铁路最主要的地质灾害类型，在两侧有滑坡治理工程的铁路线旁进行地质实习时，可以先带领同学观察滑坡的治理措施如抗滑支挡、截排水系统、植被护坡等，然后针对不同因素诱发的滑坡总结，分析所采取不同治理措施的依据。具体到铁路工程结构本身，也与工程地质条件息息相关。在娄底实习基地的铁路线上可以观察到由于春季冰雪融化和降雨入渗形成的翻浆冒泥现象，老师可以引导学生对翻浆冒泥的形成机理、对铁路运行稳定性的不利影响，对目前通常采取的防治措施进行讨论评价，最后再由老师进行系统的点评与总结。在这个完整体系的过程中，学生加深了对地质灾害引发工程问题的思考。

实际上，如软土、膨胀土、冻土等特殊土和石灰岩地区的岩溶现象带来的工程地质问题一直是影响铁路施工和长期运营的技术难题，在这一部分老师可以逐步引导学生先从这些特殊类岩土的成因、组成和物理性质出发，探究由于这些特殊类岩土基本属性导致的工程地质问题，最后讨论如何根据实际问题提出解决工程实践问题的一系列防治措施。如此以来，由抽象到具体、由问题到本质，不但使学生掌握了理论知识，而且锻炼了从工程地质条件出发分析解决工程地质问题的逻辑思维，可谓“授之以渔”。

4 结语

中南大学土木工程学院工程的野外地质实习将理论学习与工程实际相联系，是培养未来具有交通特色的土木工程师的重要环节。结合我校多年野外工程地质实习取得的宝贵经验，针对新时期培养土木工程人才的需求，分别对学生自主探索式的参与性、体验性教学，计算机应用教学，工程案例启发式教学以及交通特色型教学进行了探讨，提出了实习教学改革的思考和建议。在不断强化实践环节，进行创新性探索和实践的过程中，培养的学生也能够在未来工程实践中逐步应对复杂多变的工程地质条件，满足新时期对土木工程人才的需求标准。

[参考文

[1] 胡厚田. 土木工程地质[M]. 北京：高等教育出版社,2010.

[2] 徐文杰. 工程地质教学改革、创新与MOOC建设—以清华大学《工程地质》课程为例[J]. 工程地质学报, 2015, 23: 798-806.

[3] 曹文融, 高远. 美国加州大学以学生为中心的野外地质实习感受[J]. 中国地质教育, 2008（1）: 53-56.

[4] 蔡劲松, 赵志根. 土木工程专业工程地质实习教学改革探讨[J]. 长江大学学报（自然科）, 10(25): 152-153.

[5] 叶四桥, 陈洪凯, 唐红梅. 面向培养卓越工程师的工程地质实习教学改革探讨[J]. 当代教育理论与实践, 2011, 3(4): 104-106.

[6] 白明洲, 王勐, 刘莹等. 工程地质课程教学改革[J]. 高等建筑教育, 2006, 15(2): 93-96.

[7] 陈慧娥, 王清, 王常明. 以学生为中心的地质实习教学方法改革—美国密西西比大学野外地质实习启示[J]. 高等建筑教育, 2012, 21(4): 104-106.

[8] 李长冬, 王亮清， 严森. 互动式教学法在周口店野外地质实践教学中的应用[J]. 科教文汇, 2011,02: 51-55.

Discussion on the Teaching Reform of Civil Engineering Geology Practice for Transportation Characteristic Colleges

Teng Jidong, Dong Antai, Qiao Shifan, Zhu Zhihui

School of Civil Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China

Abstract: Civil engineering geology practice is an important way to link theoretical study with engineering practice. For a long time, the field engineering geology practice of the School of Civil Engineering of Central South University has achieved remarkable results. At the same time, it is also faced with complex engineering geological conditions and gradually internationalized construction environment. The development of new needs to be integrated into practical teaching and to cultivate students' ability to discover, analyze, and solve problems is a topic worthy of discussion. Therefore, in practice teaching, discuss the use of autonomous exploration to improve students’ subjective initiative, engineering case heuristics to apply theoretical knowledge flexibly to engineering practice, and traffic characteristic teaching to highlight professional characteristics and other content to stimulate students’ initiative and creativity. So as to comprehensively improve the effect of practice teaching.

Key words: independent exploration; subjective initiative; case inspiration; traffic characteristics