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《水文地质学基础》是高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业,金属矿开采技术专业、矿山地质专业的专业基础课。水文地质学是研究地下水的科学,主要研究在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律,并研究如何运用这些规律兴利除害,为人类服务。通过该课程的学习,可以掌握水文地质学的基本概念、理论和方法,为以上4个专业的专业课程学习奠定良好的基础,为学生在实际工作中参与地下水的观测、进行地下涌水的处理等提供理论依据,因此,搞好这门课的教学显得尤为重要。
《水文地质学基础》课程教学存在的问题
据统计,云南省有5所高职院校开设了资源开发与测绘大类专业。笔者所在的学校自2005级开始在金属矿产地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业中招收高职全日制脱产和函授大专学生,到2010年已有三届毕业生、三届在校生。先后有10个教学班开设了《水文地质学基础》课程,笔者一直承担该课程的教学工作。结合教学实际,笔者认为,在高职院校《水文地质学基础》课程的教学中普遍存在以下问题。
对《水文地质学基础》课程的性质和地位认识不足在高职教育中,资源与测绘大类的专业少,开设《水文地质学基础》课程的专业更少,学习本门课程的人数少,课程在专业以外的认知度低。在笔者所在的学校,制定高职人才培养方案时,《水文地质学基础》应作为金属矿产地质与勘查技术专业的专业基础课还是专业主干课,曾在相关教师中发生了激烈的争论,最终根据教育部教育司2005年版的《高职高专专业概览》才尘埃落定。
使用的教材多为高等学校教材,与高职教育的要求不相匹配高职教育主要培养具有一定理论知识和较强实践能力,面向生产、建设、管理、服务第一线的高素质技能型专门人才。要求学生具有够用的理论知识,较强的动手能力和工作适应性,强调学生在实际工作中要“素质高,上手快,技能强”。高职教育与高等教育培养高级专门人才的目标是不同的。培养目标的不同决定了教学内容的不同,但是,在高职实际教学中,《水文地质学基础》主要选用的大多是高等院校的教材,学科理论介绍多,实际应用介绍少。
适合课堂教学的电子课件少,教师多沿用传统教学模式,教学方式单一《水文地质学基础》课程专业性强,尽管近年来多媒体电子课件在网络上随处可见,但关于《水文地质学基础》课程的课件少之又少。要做好一件成熟的实用的电子课件,需要大量的资料和图片,但由于专业性较强,这方面的资料往往有一定的保密要求,一般人很难找到相关资料,再加上水文地质工作目前主要是相关专业的工程技术人员在实施,高职教师参与很少,导致现在的课件以罗列教材中的内容为主,质量不高,适用性和吸引力不强。
教师大多沿用传统教学模式,教学方式单一在实际教学中,《水文地质学基础》的任课教师大多采取单一的讲授形式,教学仍然是以课堂为中心、以课本为中心、以教师为中心,整个教学过程都在教室里完成。学生没有机会到实地考察,将理论与生产实际对应,因此,学习的积极性、主动性较差。学生的注意力主要集中在接受教师传授的现成知识上,学习围绕课本和考试,沿袭着“上课记笔记、下课抄笔记、考试背笔记”的传统学习方式。讲授方式单一,课程缺少吸引力,导致本门课程枯燥无味;学习方式单一,学得快,忘得快,导致课程学与不学一个样;再加上有些学生本身对所学专业认识不清,更是降低了课程学习的积极性。
《水文地质学基础》课程的教学体会
笔者从2006年开始讲授《水文地质学基础》课程,到2010年,已经完成了10个教学班的教学工作。经过在教学中不断总结和完善教学方法,归纳起来主要有以下三点体会。
根据专业特点,确定教学目标高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业的学生学习《水文地质学基础》课程的目的,并不是要把他们培养成为水文地质专家或专门从事水文地质科学研究的专业人员,而是让他们掌握水文地质的基本概念和基本理论,能够将水文地质理论和技术应用于其今后的工作领域,成为既熟悉本专业业务,又掌握水文地质基本概念和基本理论的技能型人才。对这些专业的学生进行水文地质教育,应该面向金属矿产地质与勘查、水文地质与勘查、金属矿开采、矿山地质等工程领域的应用,以掌握基本理论、突出实践应用为目的。因此,本门课程的教学目标是讲清《水文地质学基础》的基本概念、基本理论,重点抓好基本概念、基本理论的实践性和实用性教学。
根据教学目标,增加课程的实践性和实用性教学笔者所在学校属于企业办学,隶属国有大型企业集团,在学生实习实训和企业工程技术人员到学院兼职讲课等方面具有得天独厚的优势和条件。结合集团与学校的实际情况,笔者重新编写了高职《水文地质学基础》课程的教学大纲,突出了课程的实践性和实用性。在实际教学中逐步尝试进行课程改革。首先是改变单一的教学方式。在2006、2007级金属矿产地质与勘查技术专业的《水文地质学基础》课程讲授中,尝试性地引入讨论式教学和现场教学。在讲授“岩石中孔隙”时,先讲清基本理论,然后通过布置课外作业的方式,让学生通过互联网或相关书籍查阅砂岩、泥岩、泥质灰岩中孔隙的异同,最后让学生结合《普通地质学》、《岩石学》等课程展开讨论,加深对理论知识的理解。在对2007级金属矿产地质与勘查技术专业的学生进行生产实习动员时,笔者结合实训基地的情况,向学生介绍了即将实习的工作区的水文地质情况,并要求学生在实习过程中收集实习矿区的水文地质资料。这一尝试在学生一年后的毕业论文中收到了很好的效果,笔者参与评阅的12份毕业论文中,有多达11份介绍了实习矿区的水文地质情况,有的还提出了矿山巷道涌水的处理方案。在给2008级金属矿产地质与勘查技术专业的学生讲授“大气降水入渗机制”时,恰逢降雨,笔者便直接将学生带到一个建筑施工工地,通过地表的一个新鲜垂直剖面给学生介绍此部分内容,极大地提高了教学效果和学生学习的热情。其次是积极与实训基地的工程技术人员沟通,建议实训基地的工程技术人员在学生进行认识实习、课程实习、生产实习及毕业实习的过程中注意介绍水文地质的内容,包括地下水量的计算、地下涌水的处理、矿山巷道水的处理等,增加课程对实际工作的参与性,提高学生学习的主动性。教学方式的改变和调整,大大增强了课程的吸引力,得到了学生的一致好评。
制作ppt演示文稿,增加课程讲授的直观性和吸引力从2008年开始,笔者将教学讲义的部分章节做成ppt演示文稿,利用多媒体将枯燥的教学内容通过图片和动画展示出来,大大提高了课程讲授的直观性和吸引力。
《水文地质学基础》课程教学方法改革思路
高职教育作为高等教育的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、管理和服务第一线需要的高技能人才的使命,在我国加快推进社会主义现代化建设进程中具有不可替代的作用。随着我国走新型工业化道路、建设社会主义新农村和创新型国家对高技能人才要求的不断提高,高职教育必须向培养大量高素质技能型专门人才转变和发展。高职教育的人才培养模式必须强调实用性和技能性,这就要求在高职课程建设中充分考虑课程的实践性环节。
应进一步明确高职院校《水文地质学基础》课程的实践性教学目标高职院校开设《水文地质学基础》课程的目的是学习水文地质的基本概念、基本理论及其应用。课程建设与改革是提高教学质量的核心,也是教学改革的重点和难点。高职院校要积极与行业企业合作开发课程,根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容,要根据现在和将来的实际应用及需要确定教学目标和教学内容。近年来,各种地质灾害频发,不断地提醒人们必须加强对自然科学知识的学习和应用,才能增强人类改造自然的能力。《水文地质学基础》作为一门自然科学类课程,有责任在人类改造自然的进程中对其研究领域的知识进行普及和介绍,让更多的人了解其学科性质和内容,因此,在教学目标中突出实践性和实用性至关重要。
应充分发挥多媒体教学的优势,增加课程的直观性和吸引力《水文地质学基础》课程的应用性和实践性较强,如果沿用传统的教学方法,与学生学习的心理相违背,教学效果肯定不理想。多媒体技术的迅速发展为教学提供了很大的方便,在《水文地质学基础》课程的教学中必须使用现代化的教学手段,将枯燥的理论形象地展示出来,增加课程的直观性和吸引力,提高教学效率和教学质量。在教学过程中,针对水文地质的具体教学内容、(地球上的水及其循环、岩石中的孔隙与水分、地下水的赋存、地下水运动的基本规律、毛细现象与包气带水的运动、地下水的化学成分及其形成作用、地下水的补给与排泄、地下水系统、地下水的动态与均衡、孔隙水、裂隙水、岩溶水、地下水资源、地下水与环境)学习目标及学生特点等具体情况,采用不同的多媒体形式进行教学。例如,在讲流网时,可引入如何判断矿区的潜水含水层和地表水的补给关系的内容,利用动画模拟地下水的流动方向,从而判断它们之间的补给关系。这些直观的演示可以加深学生对流网的认识,并可以充分发挥学生的视觉、听觉、触觉等器官的功能,使学生在轻松愉快的环境中,用有限的时间获得更多的信息和知识。若能结合专业特点以及课程内容设计一些课件,会使教学活动更加丰富多彩。
教学模式由于其可操作性和可模仿性,近年来成为教学研究的热点。传统的教学模式注重的是教师如何利用资源、教具及教学方法等 ,实质上是“教”的模式。随着高等教育从精英教育到大众化教育的发展,新媒体及互联网等数字化时代的到来,教师更注重的是学生如何学,从学习者角度建立的“学”的模式,引导学生建立有效的学习模式,这是目前教学模式改革的方向。为此,笔者在多年的地质学课程教学中,探索出了以实践性为主线的“教”与“学”的模式,开创了多种实践教学形式与方法,以期为相似课程教学提供参考。
1课程特征及问题的提出
“地质学基础”课程是一门专业基础课程,课程的任务是为非地质专业后续的煤矿地质、工程地质、石油地质等专业课程的学习奠定基础,地矿类高等院校的采矿工程、测量工程、建井工程、安全工程等专业均开设此课,课程涉及的专业广、学生数量多。 “地质学基础”课程内容繁杂,包括了各个分支学科的全部内容:普通地质学、矿物学、岩石学、古生物学、地层学、构造地质学、地质制图等。“地质学基础课程”的基本概念、基本理论多,是集理论科学性、生产实践性、研究应用性于一身的综合性课程。由于非地质专业学生缺乏地质学基础知识,而课程涉及基本概念和基本理论又十分繁杂,如何使学生在短时间内掌握好、学习好是教学中的重点问题。根据课程的理论性、直观性和实践性特征,笔者以“改变学生的学习模式和教师的教学模式”为指导思想,以调动学生积极学习为宗旨,以培养学生实践能力为目标,突出理论与实践教学相结合的教学设计理念,通过多年教学总结出了以实践性为主线的“教”与“学”模式。
2实践性为主线的教学模式
2.1理论教学的专题化
以教学大纲为基础,基本的教学内容、理论不做重大调整,但改变传统的照搬教科书章节的讲授模式,将章节组织成与现场应用相结合的几个专题,紧紧围绕专题来讲述每一个章节所涉及的基本概念、理论、基本规律和方法,例如矿物、岩石章节的安排就可以围绕后续“煤矿地质”课程的煤层顶板、底板专题来阐述,这样把单纯的矿物、岩石的特点与煤层顶底板对煤矿开采影响联系起来,形成与应用链接的理论教学。
2.2实践教学的多元化
2.2.1与课外活动相结合的实践教学
在坚持传统实践教学(野外地质观察和室内试验)同时,开发出了与科学研究、大学生创新创业、大学生科研训练、大学生创新竞赛相结合多元化实践教学形式。吸收学生参加教师科研课题,促进学生实践与导师的科研项目相结合,在辅助教师完成科研课题的同时,使学生在野外调查、取样测试、室内分析、资料整理和报告论文撰写等方面得到很好的锻炼,提升学生的思考能力和创新能力。同时在教师的指导下,学生自主选择科研题目,申请校级、省级及国家级大学生创新创业课题,直接完成项目申请、项目开展、中期检查以及项目结项验收等环节,使学生掌握科研的基本流程和基本技能,大学生创新创业课题成果还可以参加校级、省级等大学生科研竞赛等,形成了课程实践――创新创业项目――科研竞赛的良性循环,这种多元化实践教学对培养学生的独立思考能力、独立动手能力和创新能力非常有益。
2.2.2因地制宜的实践教学
进行实践教学时常常遇见的问题是实践教学场地及实践教学资源短缺,“巧妇难为无米之炊”,实践教学资源制约着实践教学的实施,在解决此问题时我们采取了因地制宜的原则,如考虑我校龙湾校区周边地质现象丰富,处于海滨和首山附近,海滨现代沉积现象、沉积岩、首山岩石、节理、断层擦痕等等地质现象异常丰富,是优良的天然地质学教学课堂,我们灵活运用这种得天独厚的教学资源,进行以野外实践教学为特色的煤矿地质学教学模式的改革与探索,很好地解决了实践教学资源短缺问题。
2.2.3学生的自主实践教学
学习的目的是应用,在应用的同时更促进理论的学习,当在应用中遇到问题时回到书本上寻找理论知识,如此学习与运用相结合,二者相互促进,构成良性循环。我们在教学中发现校园内景观石、教室的地板砖、窗台、甚至是马路都有许多岩石,很多学生家长及亲朋好友收藏了岩石、矿物的装饰品等,在学习中鼓励学生对这些岩石、矿物进行观察、鉴定,也鼓励学生在家乡、野外将观察到的地质现象运用课堂所学知识进行描述、拍照,回到课堂上与教师共同进行讨论,调动学生学习积极性,培养实践技能,达到学以致用的目的。
2.3 考核过程的能力化
考核是对学习者的评价,也是对教学效果的检验,以能力培养为目标的教学模式,其考核形式也应该相应进行配套改革,本研究在考核方面主要进行了两个方面的探索:
其一,学生自拟题目,教师不限定题材,进行课程设计,并用PPT多媒体报告形式,作为平时成绩的考核。在课堂上汇报自己的成果,其过程是学生进行课题的立项、寻找问题的解决思路、进行材料的收集与整理,报告内容可以是采集相关岩石标本、野外观察到的地质现象及与本课程相关的所有知识,通过自己查阅相关资料或以小组讨论的形式,分析野外观察到的地|现象,自己描述、鉴别,并提出辨别依据,将有典型意义的地质现象的照片、标本等拿到课堂上,由教师在课堂上讲解,加深对岩石及地质现象的认识,以拓宽学生的知识面及理论知识的运用能力。
其二,教学过程中将部分考试题目明确给学生。在课程学习之前或过程中把考核能力的题目发给学生,当然所给的题目不是某个具体概念、具体方法、具体公式等可以在课本上直接找到答案的题目,学生带着问题去学习、探索,明确目标。
3 教学效果及建议
上述“教”与“学”模式是在2009级~2014级辽宁工程技术大学采矿单招、测量单招、安全单招、土木工程单招等专业的 “地质学基础”课程多年教学过程中逐渐形成的,由教师“教”的传统教学模式转变到以学生“学”的新的教学模式,学生变被动的旁观者为积极学习者,甚至成了知识的创造者,其体现了参与式学习,在教学内容、教学过程等方面是一种新的形式,产生了好的教学效果。工科院校专业课程中很多专业基础课程、专业课程与“地质学基础”课程相似,都具有很强的实践性,实践性为主线的“教”与“学”模式可以借鉴和推广。
3.1教学效果
其一,有效解决“基本概念多、内容繁杂”的课程授课难度大的问题。传统的教学以课堂讲授为主,很多概念的描述及多媒体图片讲解多遍不如亲眼见到一次有说服力,“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,以实践性为核心的“教”与“学”模式正是体现了实践――理论――再实践的哲学道理,如有的同学在期末问卷调查中说“看似深奥的地质概念,到了野外就一目了然,甚至不用老师讲解我们就懂了”。
其二,培养了学生技能和实践创新精神。传统的教学模式中,学生在很多情况下忙于“动手记”课堂笔记,学到的是书本上知识,而在缺少的不是知识而是技能的当代教育背景下,以实践性为主线的“教”与“学”模式,能够使学生根据课堂上的理论讲解,对校园内景观石和丰富地质现象进行观察与描述,去鉴别岩石、矿物,切实锻炼学生分析问题、解决问题的能力,培养了学生实践技能,学习到了书本上学不到的能力,同时培养学生“不唯书、只唯实”的创新精神。
其三, 有效提高教学过程中学生的学习积极性。传统的单向教学模式是教师在课堂中占据主导地位,学生处于被动接受的地位,单向的教师讲解往往不容易充分调动学生的学习积极性。以实践性为主线的“教”与“学”模式,使每个学生建立一个自己喜欢的课题或专题,通过多种实践方式与形式,主动地去寻找地质现象,观察、鉴别,教师是在其中扮演了“导演”与学习“引领者”的角色,帮助每个学生建立更完美的多媒体报告,如有的学生侧重于岩石鉴别,有的学生对形形的矿物感兴趣,有的学生对野外的宏大的地质构造感兴趣,有的学生对地震、火山等地质现象感兴趣,等等,他们就挑选题目进行查找文献、野外观察、同学间相互讨论及选择教师帮助等,最大限度{动学生的学习积极性。如有的学生反馈说:“老师,我学习了这门课程之后,无论走到哪里,见到岩石我就想鉴定这是什么岩石。”
3.2建议
其一,教师自身的实践技能是实践性为主线的“教”与“学”模式顺利进行的保障。很多学生收集到的野外地质现象、岩石矿物的鉴定等,要求教师能够正确的鉴别出来,课堂上可能出现新的观点与认识,需要教师及时地正确的解答与指导,要求教师提高自身实践能力水平,多参与科研课题,与生产现场对接,增强现场生产知识,才能在课堂上掌控局势。
其二,课程要因地制宜地为学生创造实践环境。实验室条件毕竟有限,这需要教师结合专业课程、周边环境等开发适合本课程的实践教学环境,如有的课程可以与当地厂矿结合,建立实习参观基地,教师自己动手设计实验器材等等,以扩展学生实践场合与机会。
参考文献:
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【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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【基金项目】贵州省科技厅联合基金(黔科合LH字[2014]7617);贵州大学引进人才科研基金项目(2014-61)。
【中图分类号】P64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)11-0215-02
0 引言
高校专业课的教学过程中,要结合课程特色及学校的实际情况采取适宜的教学模式(赵建军,2010;高文,1998)。“专门水文地质学”作为水文水资源专业的应用型专业核心课程,是研究地下水勘查及其应用的技术理论和方法的课程,具有很强的综合性和应用性。教学的目的是培养学生运用所学的水文地质学理论与技术开展地下水科学研究及分析解决与地下水有关的资源、环境、地下水危害等实际问题的能力,从而为以后从事专业技术工作打下基础。鉴于该课程理论教学部分较为枯燥,在学习中,如何带动学生在学习中的积极性,使学生在轻松的环境中掌握该课程的主要内容,是该课程教学中的难点(张发明,2006;毕孔彰,2004)。笔者结合在实际教学中发现的主要问题,结合教学经验,探索该课程的教学模式。
1.课程教授过程中出现的主要问题
在课程学习后的课程设计是对 “专门水文地质学”课程知识的具体运用。根据以往实习反馈的信息发现学生在实习过程中往往不知如何开展水文地质调查工作,现象产生的原因主要有3 个方面:(1)对课程的基础概念、基本技术方法和课程的基本结构体系没有掌握;(2)无法将学习到的知识在具体的水文地质工程中进行应用,课程的教学过程中,工程实例的讲解不足;(3)对水文地质问题认识不够全面和深入,致使方案设计难以满足要求。主要原因是对水文地质调查方法的适用性没有掌握。
要解决以上问题,可以依靠优化“专门水文地质学”课程设置及探讨新的教学模式来解决。
2.“专门水文地质学”教学课程设置
“专门水文地质学”课程总体上可以分为3 个部分(曹剑峰,2014):第一部分为水文地质调查方法,是从事水文地质工作的基础和基本技术,该篇主要介绍了水文地质勘查方法种类、手段、工作阶段和工作程序,水文地质测绘,水文地质钻探,水文地质物探水文地质试验,地下水动态与均衡,水文地质调查成果等;第二部分为供水水文地质,是该书的核心和重点内容,主要内容为供水水文地质概论,供水水质评价,地下水水量计算与评价,地下水资源的合理开发利用、保护与管理等;第三部分为矿床水文地质,是应用性和针对性很强的内容,主要介绍了矿床水文地质基础知识(矿床及矿床开采的某些基本知识,矿床充水条件,矿床水文地质类型等)矿坑涌水量预测,矿床水文地质调查及矿坑水防治方法等。
根据大纲安排,教学课时为48 学时。如何在有限的时间内,使学生掌握本门课程的重点内容,成为教学内容安排的难点。笔者依据学生在实习中表现出的种种问题,在“专门水文地质学”课程设置上,考虑以下3个原则:(1)详细讲解水文地质调查方法及其适用性;(2)突出讲解供水水源、勘查阶段和使用的各种勘查方法的特点和要求;(3)适当压缩矿山水文地质勘查内容;(4)根据各行业最新工程地质勘察规范更新教学内容。根据上述原则,第一部分安排16个学时,占总学时数的33%,第二部分安排20学时,占总学时数的41%,第三部分安排12学时,占总课时的25%。
3.课程教学模式探讨
对于“专门水文地质学”这种应用型课程,使学生能够在生产实践中将学习到的知识进行应用是学习的最终目标。根据该课程特点,笔者制订了“以工程案例引导讲授课程基本理论和方法”的教学模式(图1)
图1.专门水文地质教学模式图
在教学结构模式的指导下,根据课程教学内容的特点和学生实践中所表现出来的问题,将“专门水文地质学”课程内容分为专门水文地质学理论和工程应用两个部分,两部分采用不同的教学方式。
(1)理论和方法部分突出强调各种水文地质调查方法的适用范围;供水水文地质的基本概念及计算评价方法;矿山水文地质的基本概念和技术方法。让学生认识到各种方法之间不是独立的,是相辅相成,互为补充的一项系统工程。
(2)工程应用方法的授课目的是使学生在掌握水文地质调查、评价和计算的基础上,对各种方法进行综合应用,针对不同的水文地质问题,选用合适的工程案例,首先提出问题,让学生回答这些问题应该应用何种方法和理论进行解决,然后教师依据学生回答情况,分析讲解解决问题的方法及过程中注意的问题。
4.课程教学过程
为了让学生在问题导向下掌握课程的关键内容,课程教学过程中应坚持以下内容:
(1)以不同类型的水文地质工程实例为主线,串联每堂课的关键知识点,建立知识结构体系。应以多媒体列举工程实例,提出问题,调动学生参与课题讨论的积极性,在讨论中掌握知识点,如水文地质调查中,可以结合贵州某地区水文地质调查中需要调查的项目,分析调查这些项目所需要的手段,再紧密围绕这些手段提出具体的调查方案,最后对水文地质调查的方法和要点进行总结。
(2)在“专门水文地质学”的教学中,仔细备课,认真准备工程案例,利用多媒体软件展示工程现场的细节,让学生有身临其境的感觉。同时利用启发式教学,让学生回答问题,自己主动的去寻找答案,活跃课堂氛围,使课堂教学不乏味,形成针对课程本身的良性互动。
5.结束语
(1)“专门水文地质学”是一门应用型地质课程,该课程的内容繁杂,在有限的时间内让学生们掌握该课程的重点内容就需要对课程内容进行合理设置,教学过程中突出重点内容。 (2)“专门水文地质学”的教授过程中,易结合具体工程实例,采用问题引导式教学,带动学生参与课程的积极性,同时在解答问题的过程中让学生掌握该课程的知识点。
(3)做好试卷分析,对学生没有掌握的内容对学生进行再次讲解,同时也可为未来的教学过程提供借鉴和参考。
参考文献:
[1]赵建军,王运生,巨能攀. “工程地质勘察”课程教学模式探讨[J].中国地质教育, 2010,(4):35-38.
[2]高文.现代教学的模式化研究[M]. 济南:山东教育出版社,1998.
[3]张发明, 高正夏, 袁宝远,等. 地质工程专业创新型人才培养的实践[J]. 中国地质教育,2006,(3):60-65.
[4]毕孔彰, 胡轩魁. 中国含地质类专业高等院校(系)简介[M].北京: 地质出版社, 2004.
一、煤炭院校水文与水资源工程专业工程地质学课程教学存在的问题
(一)课程内容多,授课学时少
根据国家高等教育对人才培养的要求,近些年来,多数院校在培养方案的制定上存在着向公共课倾斜的现象,这使得专业课学时被不断压缩。主要表现在课程学时少,尤其是实践教学环节。过去动辄几十学时乃至上百学时的课程,现在多为32~48学时。在多数煤炭院校中,水文与水资源工程专业开设有基础地质学、矿物岩石学、构造地质学等课程,具有一定的地学背景。即便如此,工程地质学课程仍涉及工程岩土学、工程动力地质作用、岩土工程勘察等方面的内容,这使得该课程教学内容繁杂,教师上课难度增大。在此情况下,如不进行课程教学改革,教师就无法很好地完成相关内容的讲授;同时学生对专业领域知识的学习也将停留在较浅的感性认知阶段,不能理解机理性的问题,更不能深刻地认识该课程在国民经济建设中的作用,这势必对学生未来就业产生不利的影响。
(二)教学方法单调
工程地质学课程基本概念和基本原理较多,同时该课程又具有很强的实践性,因此,单一的多媒体或板书授课模式很难调动学生的积极性。加之个别教师实践经验不足,存在照本宣科的现象;而个别教师授课又完全脱离指定教材,这些都容易使学生产生厌学心理。此外,课程中涉及的一些教学内容,诸如崩塌、滑坡等灾害的形成机理及演化过程等比较抽象,单纯在PPT中以图片形式展示,不能很好地呈现,学生缺少感性的认识,这在一定程度上挫伤了学生学习的积极性和主动性。
(三)实践环节薄弱
近些年来,随着高校的不断扩张,教学资源的投入问题已经成为高校普遍面临的问题。具体到实践教学环节,主要体现两个方面:一方面野外实践场地或基地功能缺失,满足不了野外实践教学的需求;另一方面学生人数与设备台套数不成比例,同时也存在部分试验仪器无场地安放的尴尬局面,导致部分试验无法开出,学生动手能力得不到培养。此外,还存在实验教学方式和时间不灵活等问题。目前多数院校的室内实验都是教师准备好试验后,学生在制定的条件下按照实验指导书进行,学生真正思考的较少,部分学生既不动脑也不动手,而是依靠同组其他同学来完成实验,这不利于学生实践能力的培养,容易导致学生实践能力不足或丧失。
(四)考核方式单一
考核成绩比例分配不合理,多数院校该课程考核成绩都是由期末考试成绩(约占70%~80%)和平时成绩(占20%~30%)组成,而平时成绩又多以上课出勤率、课外作业以及实践环节表现等形式存在,其中上课出勤率占主导地位。这样难免会存在一些学生到课不听课,考前突击且考分很高的现象。此外,考核的内容也不够全面,多侧重于理论知识,往往忽视学生动手能力的考核,最终导致校内所学知识与实际工作脱节,不利于综合人才的培养。
二、课程教学改革探索
针对当前教学过程中存在的问题,结合近年来的教学和实践经验,提出从教学内容、教学手段和教学环节等几方面对课程教学进行改革。
(一)合理优化教学内容,改专业通识教学为行业特色教学
在教学内容的选择上,要突出院校的特色优势。针对煤炭院校水文与水资源工程专业具有地学背景这一特点,工程地质学课程教学可主要讲解三部分的内容,即岩土体工程地质性质研究、工程动力地质作用研究以及工程地质勘察等。岩土体工程地质性质研究是该课程的基础,该部分主要讲授土的物质组成、物理力学性质以及岩土体的工程地质特性;工程动力地质作用研究是该课程的核心内容,讲授学时应占总学时的一半以上。该部分主要讲授活断层和地震、斜坡、岩溶、泥石流及地下硐室的工程地质研究;工程地质勘察部分主要讲授工程地质测绘、勘探、试验以及长期观测等几种工程地质勘察方法。课程教学要确保在有限的学时内突出重点,同时也要注意前后所学课程内容上的衔接,避免重复。
(二)丰富教学方法和手段,改单一的满堂灌为交互式教学
工程地质学具有较强的实践性,其教学目标是要培养学生对于工程地质现象的认识、判断能力和工程地质问题的分析、处理能力,这需要在传统教学模式的基础上,紧扣学科的发展前沿和热点问题,丰富教学方法和手段,灵活组织课堂教学。
传统课堂教学方式使学生获取的知识较多地局限在抽象的经验上,而现代化的教学手段不仅可以使学生获取抽象的理论知识,还可以提供丰富的观察经验,在一定程度上将理论与实践相结合,因此要充分利用现代化的教学手段。如在讲授滑坡、泥石流等内容时可采用flash动画或影像资料展示灾害的形成过程、危害以及其防治措施;在讲授地震的工程地质研究内容时可结合典型的地震(512汶川大地震),讲解地震发生的机理及预警预防措施;在讲解地下硐室位置的工程地质论证时,可借助物理模型来分析地形、地质构造、岩性特征等对硐室位置的影响等等。这些方法和手段的引入不仅可增强教学的直观性、主动性,同时也可节省一定的时间,扩大课堂教学的信息量,提高教学效果。
鉴于该课程内容多,课时少,可采取学生自学、教师课堂讲解和课外辅导答疑相结合的教学方法,以锻炼学生的自学能力。还可就工程地质学领域的热点问题,设置课堂辩论。通过教师布置论题学生收集资料学生课堂辩论教师讲解剖析的教学过程,改过去教学单行道(教师到学生)为双行道(教师到学生,学生到教师),引导学生分析问题和解决问题。例如,针对近期发生的崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害,可设置地质灾害的主要诱因?人类活动or自然条件的论题,让学生通过查阅与崩塌、滑坡、泥石流等灾害相关的资料,展开讨论与辩论,从而达到牢固掌握崩塌、滑坡、泥石流等相关知识的目的。此外,还可增加一些工程实例课,让学生尝试用所学知识去解决实际问题。例如利用最新发生的地震、滑坡及泥石流等地质灾害的工程实例,探讨这些灾害的发生机理及防治措施,从而锻炼学生发现问题和分析问题的能力。
(三)加强实践环节教学,改被动式接受为主动式探索
在实施实践教学活动时,要强调以学生为主体,培养学生的动手能力,充分发挥实验教师的引导作用。在进行实验之前,指导教师可提出实验要求及注意事项,并给出参考意见,让学生自行设计实验方案,将原来的验证性实验改为设计性实验。尽量创造条件让学生开拓思维,发挥想象力和创造力,激发学生学习的主动性和积极性,提高洞察力,培养严肃认真和实事求是的工作作风,提高学生的综合素质。
野外实践应有效地将理论与实际相结合。因此,在进行野外实践教学时地点应尽可能选择工程地质现象丰富的地方。对河南理工大学而言,可在市区北部的缝山针公园进行为期半天的实践教学活动。结合园区内原有采石场开挖形成的人工边坡讲解边坡的应力分布状态及变化特征,边坡变形破坏类型及稳定性的影响因素,同时还可结合该园区的生态恢复治理工程讲解边坡变形破坏的防治原则和措施。此外,可结合水文与水资源工程专业学生未来就业意愿和方向,在毕业设计(论文)环节安排一些与工程地质有关的实践内容,例如岩土工程勘察设计或岩土工程分析与评价、边坡稳定性分析与评价以及煤矸石堆积体稳定性分析等。在毕业设计(论文)过程中要充分发挥学生的主观能动性,让学生多动手、多动脑,多方位培养学生获取知识的能力和创新能力。
(四)完善考核内容与方式,改重视理论考核为突出实践性考核
0 引言
重庆科技学院是中石油、中石化、中海油及相关的冶金部门与重庆市人民政府共建的普通高等院校,学校学科专业特色与优势鲜明。现有5个与油气勘探开发相关的本科专业和41个非石油主干专业,是我国新建本科院校中专业齐全、本科生培养规模较大、人才培养层次较完整的高校之一。“构造地质学”课程是资源勘查工程和地质学专业的平台核心课程,该课程具有很强的实践性,是一门比较抽象的基础理论课程,很多的教学工作者都对这种课程有着浓厚的兴趣,对该课程的教学理念、教学方法及规律进行了很多的研究,同时也取得了不错的成果,通过使用这些教学方法和手段,有利于提高这门课程的教学水平。
然而,根据笔者近年来对该课程的教学经验和特点,认为该课程的教学过程中除了要进一步落实常规的教学措施之外,还应针对该专业的核特色,并结合科研和生产实际,加强野外实践教学,适当地加入一些与本课程相关的科研元素及科研实例,即加强对该课程的实践教学环节的研究。一方面有助于学生正确地理解构造地质学的有关原理和方法,提高学生学习构造地质学的兴趣;另一方面也有助于学生在以后的学习和工作中充分地运用该课程的教学内容去解决实际工作中遇到的地质构造学问题,从而达到提高教学效果,深化构造地质学课程教学改革的目的。
1 现状
目前重庆科技学院“构造地质学”的课时设置偏低,地质学专业72学时(含实验18学时),资源勘查工程专业64学时(含实验16学时)。总体而言,理论课程学时相当紧张,只能针对一些基本概念、基本原理进行讲述,完成教指委拟定的基本实验实训内容。
实践教学体系由两个部分构成:①室内实验、校内实训;②野外构造填图实习。室内实验及校内实训是构造地质学课程的课程实验,包括认知实验、验证性实验及部分创新实验,能够满足对课本基础知识的验证,加深学生对课本知识的理解。实验中心建有构造模拟实验室、构造制图实验室。学生可利用各构造模型,人机互动,分析各种构造现象的形成机制,特别是对各种岩石受力变形过程及力学性质的分析。野外构造填图区域为构造现象丰富、典型剖面较多的重庆北碚天府地区。重点让学生通过野外踏勘,了解实习区地层接触关系及地层空间展布情况。最后利用野外的踏勘、测量、填图最终形成实习区的综合特征图。
当前的这种构造地质学教学体系,基本符合构造地质学的教学要求,但也存在一些问题,特别是对应用型人才培养目标有一定的局限性。主要有几个比较突出的问题:①学生总觉得该课程枯燥,兴趣不大、授课效果不好;②野外实践过程包括认识现象、地质描述、绘图等过程,缺乏科研元素;③基地建设缓慢,教学改革研究成果不多;④工程应用能力不强,构造地质学理论及实践知识与现场生产联系程度需要进一步提高。
2 改革构想
2.1 介绍专业应用领域和前景,激发学生的学习热情
为了提高学生的学习效率,激发学生的学习热情,应该在新生入学教育时或专业课开课前,给学生大致介绍一下专业的概况和该课程的应用领域及前景。同时,可以邀请一些油田工作人员(或地质矿产部门的专家)和专业课老师为学生举办一些介绍与专业相关的应用背景知识或讲座,也可以从国际和国内能源发展状况来说明构造地质学在国家资源(包括固体资源和石油与天然气)勘探开发中的重要性,特别是油气资源在国家发展中的重要性。介绍该专业及其相关课程在地质勘探中的作用和地位,激发大学生对该专业的热情和激情,从而激发对地质专业、对构造地质学的喜爱,并为地质学事业努力和拼搏。通过讲解不断提高学生的学习积极性和主动性,使学生对所从事专业的自豪感和荣誉感不断增强。同时介绍一些学习专业课的方法,尤其是构造地质学这种专业基础课,需要学生改变固有的学习思维和方法。
2.2 教学阶段融入科研元素
科研元素融入是指获取解决某一个地质问题的科学研究实践[1],其目标是激发学生在教师的指导下从事科技创新活动,或申请学校不同级别业余科研小项目的活动或参与教师的科研项目,开展科研研究,做科研报告或在专业期刊上发表学术论文,而不是地质现象的常规性文字描述或对地质现象书本知识的再理解。在校内理论学习过程中就应该结合野外地质现象,结合生产单位的生产实际,利用地质现象解决生产实际问题。比如,学完地层产状一章,就可以结合地质矿产部门资料预测矿产出露及探矿研究;可以结合油田部门分析油藏性质及构造对油水分布分布的控制因素;学习断层一章,可以结合生产资料研究注水开发对断层封闭性的影响,可以分析断层对固体矿产的空间分布的控制作用。
2.3 注重能力培养的实践教学
构造地质学不仅是理论性很强的课程,也是实践性很强的课程,因此应该把实践教学放入到和理论教学同样重要的位置。在课堂上学生接受老师讲授的理论知识时,很多学生都觉得比较抽象,造成教学效果不佳,面对这种情况,重庆科技学院在安排构造地质学的教学时,应该注重能力培养的实践教学。
为了培养和锻炼学生的动手能力和创新意识,培养学生的地质思维,实验课要以学生为主,教师辅导为辅,放手让学生尽量独立完成实验,独立分析各类地质现象的成因及其对资源分布的控制因素,并结合区域的地质构造作用,预测资源的空间分布。教师仅就基本原理和要点进行讲解和辅导,锻炼学生的地质思维和文字表达能力。在做好实验课的同时还要强化野外实习,虽然通过理论课程和实验课的学习,学生对地质构造现象有一定的概念,但还是处于一知半解的阶段,再加上实际地质构造现象具有很强的复杂性和多样性,导致学生很难真正将在课堂上学习的内容和实际构造现象融会贯通。因此要想真正提高构造地质学的教学质量,野外实习是必不可少的一个教学环节。同时应合理安排理论课、实验课和野外实习的教学日程。只有这样才能使学生做到理论与实际融会贯通,使抽象的概念描述转变成具体的地质现象。
3 结语
构造学是资源勘查工程及地质学相关专业的平台基础课程。课程的性质决定了实践教学内容的重要性。为了突出重庆科技学院应用型本科院校的人才培养宗旨,必须加快对构造地质学教学体系的改革探讨,激发学生对构造地质学的热情及学习兴趣、加大科研元素,加强实践训练、注重现场应用以及建立一支具有高实践水平的师资队伍。另外,为了更好推动构造地质学实践教学改革,还应该不断加强模拟训练,突出动手能力;加强学生与生产单位的结合,突出应用能力;教师和学生不断互动交流,才能真正实现改进构造地质学实学效果的目的。
参考文献:
[1]黄德志.构造地质学实践教学与地质专业学生专业素质培养[J].创新与创业教育,2012,3(4):65-67.
Exploration in characteristic teaching pattern of environmental geology
Sun Hongfu
China university of mining and technology, Beijing, 100083, China
Abstract: The teaching of environmental geology faces a lot of changes with the developing of its content, methods and technology. The characteristic teaching pattern of environmental geology had gradually formed through exploring teaching methods and idea.
Key words: environmental geology; characteristic teaching; heuristic teaching; case teaching
环境地质学是研究人类活动和地质环境相互作用的新兴学科,是地质学的一个分支,也是环境科学的一个组成部分。环境地质学研究自然和人为引起的地质环境问题,以及人类工程建设和资源开发引起的地质环境问题[1]。环境地质学已经成为地质学、地理学、环境科学等专业的必修课或者选修课。环境地质学是一门综合性的科学,内容涉及灾害地质学、环境工程学、地球化学、地质工程学、城市环境地质学、矿山环境地质学、农业环境地质学、海洋地质学等多个学科。如何为不同专业、不同年级的学生更好地讲授环境地质学课程,成为一个新的挑战。笔者在环境地质学的教学过程中,结合环境地质学的课程特点、学生的知识结构和专业特色,积极探索教学方法改革,不断总结经验和心得,逐步形成了具有鲜明特色的教学方法,取得了良好的教学效果。
1 强调人地和谐理念和可持续发展观
环境地质学课程最重要的目标之一,就是让学生树立人地和谐的理念和可持续发展观。首先要认识到,地球是人类目前可以生存的唯一场所,地质环境容量是有限的,人类活动和地质环境是相互制约的,过度地索取必然会引起地质环境的恶化,甚至出现灾难。要达到人地关系的和谐,必须以科学的人地观为指导,培养全球性、长远性和差异性的环境意识,珍视和充分利用环境质量与自净能力,减少环境损失,防止环境污染和生态破坏;培养广义性、有限性和稀缺性的资源意识,坚持节约利用、综合利用和持续利用原则,充分发挥资源的多重功能,提高资源利用效率和水平;科学的人口意识、合理的生产意识、适宜的消费意识和正确的文化意识同样非常重要[2]。另外,危害人类的自然灾害始终存在,人类一定要充分认识这些自然灾害(如洪水、滑坡、崩塌、泥石流、地震和火山活动),尽量避开或降低它们对人类生命财产造成的威胁。
2 体现专业特色
环境地质学涉及的内容非常广泛,每个章节都可以单独作为一门课程来讲授。但由于课时的限制,不可能对每个章节都进行非常详细、深入地讲解,必须根据学生的专业特色和学校的特色,有选择、有侧重地讲授环境地质学的各个章节。对于矿业类院校的地质工程专业学生,侧重讲解自然灾害、矿产资源开发、能源开发和利用、表生地球化学异常与人体健康、环境地质调查等章节,用地质构造和地质演化的理论讲解地震和火山的发生规律和分布特征,用矿床学理论讲解矿产资源的成矿规律和矿石特征,用地球化学的理论讲解地方病的发病机理和分布规律,将地质学的理论和方法融入到各章节的讲解中。自然地理学专业要侧重自然资源开发、土地利用、房地产开发等内容;人文地理专业侧重城市规划、旅游管理等章节。
3 结合学生的知识体系
环境地质学是一门拓展学生知识面、培养学生兴趣点的课程,适宜安排在第一学年。但是,由于各种条件所限,环境地质学有可能被安排在许多专业课之后的第二学年或者第三学年。由于某些专业课的内容与环境地质学的部分章节或知识点相同,势必会增加环境地质学的讲授难度。因此,教师在讲授环境地质学课程之前,必须考虑不同年级学生在知识结构上的差异,有针对性地调整各章节的内容和深度。遇到与前期专业课相同的知识点,教师既可以有针对性地温习之前学过的重要知识点,补充新的教学内容,也可以在相同知识点上增加深度,激发学生的求知欲望。在为地质工程大三本科生上环境地质学时,环境地质学中的自然灾害章节与学生前期学过地球科学概论中的知识点重复,此时,教师需要增加新的知识点,并增加难度。比如讲到火山灰,不仅要讲火山灰对人类和动植物的危害,对全球气候的影响等基本知识点,还可以拓展到火山灰在层序地层学中的应用,火山灰具有延展性、瞬时性和等时性的特点,可以构成发育良好的区域等时面,许多含煤地层普遍发育火山灰,可以作为煤层对比的重要依据,能够有效弥补生物带法、常规标志层和沉积旋回法在煤层对比中的不足[3]。在讲到河流类型的时候,可以与能源地质学中的煤炭沉积环境知识点结合起来,让学生思考,哪种河流类型能够形成巨厚型的煤田,还有哪些典型的河流地貌非常适宜煤炭的沉积等。只有紧密结合学生的知识体系,才能将环境地质学课程讲得更生动,并且将课程内容的广度和深度有机结合起来。
4 启发式教学
环境地质学不仅普及知识、让学生记住一些基本概念和知识点,更重要的是要培养学生独立思考、全面思考以及应用所学知识解决问题的能力。随着世界人口剧增、城市化不断推进,各种环境地质问题不断出现,这些环境地质问题的解决方法往往没有标准答案,需要学生主动思考,积极查找相关资料,对问题不断探索。比如许多化学合成杀虫剂(如DDT)在害虫杀灭、粮食增产和疟疾预防等方面功不可没,但同样导致了严重的生态危机,危害人类健康,并毒死了大量鸟类、鱼类和益虫。现代农业到底能否离开化学合成杀虫剂?化学合成杀虫剂到底是毒药还是仙丹?这些问题的答案都需要学生发挥独立思考的精神去探索。
河流具有强大的侵蚀和搬运作用,能够导致河流上游不同程度的水土流失,但我们不能就此否定河流的侵蚀和搬运作用。因为河流携带的泥沙会在下游形成三角洲和冲积平原,造福人类,入海口堆积的泥沙还能有效抵御海水入侵。因此,要通过教师的讲解启发和培养学生全面思考的能力。
5 案例分析
20世纪初,美国哈佛大学法学院创造了经典的案例教学法,之后在法学、企业管理、医学等学科的教学中得到广泛应用。环境地质学中也有很多经典的人地危机和人地和谐的案例,也可以借鉴这种成功的教学方式。从实际案例出发,提出问题、分析问题、解决问题,通过师生的共同努力使学生做到融会贯通,能举一反三,理论联系实际,从而增强知识,提高能力和水平。在选择案例的时候,要尽量选择一些影响范围广、贴近学生生活、绝大多数学生都了解的近期发生的经典案例,这样更容易激发学生的兴趣,提高案例分析的教学效果。例如,通过学生对美国墨西哥湾漏油事件和我国大连漏油事件的分析,更深刻地理解能源开发和运输中可能导致的生态和环境危机,并且深入思考如何正确面对和处理这种生态危机。在讲海洋公约中“海域”的定义时,可以对中日领海纠纷案例进行分析,通过该案例的分析,不仅能够让学生更深刻地了解领海基线、专属经济区和大陆架等概念的真正含义,还可以让学生认识到联合国海洋公约在解决领海纠纷方面的不足,同时提高学生的海洋意识。
6 结合科研动态和学科发展
环境地质学也是一门应用科学,它应用掌握的地质信息来解决实际的问题,减少环境的恶化,增加人类利用和改造自然的有利条件[4]。但是,由于撰写时间有限,大多数环境地质学教材中的某些知识点存在明显的滞后和不足,特别是关于各种环境地质问题防治方法的相关内容,而该部分内容又是学生需要重点掌握的内容。因此,非常有必要将与环境地质学相关的最新科研动态、热点研究问题和学科发展动态引入到课堂教学中。在此过程中,也可以将自己和学院其他教师与教学内容相关的科研工作和科研成果介绍给学生。比如在讲到土壤污染内容时,大多数教材都没有涉及如何治理和修复被污染土壤的内容,这就需要教师在备课的时候查阅相关的书
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籍和文献,查找传统和最新的土壤修复技术,以及各个修复技术的优缺点和这些土壤修复技术的应用情况。这样,才能让学生全面了解土壤污染和修复技术,同时激发学生的科研兴趣。
7 多媒体教学
环境地质学中的许多内容需要借助图片、视频等多媒体才能达到更好的教学目的和教学效果。图片具有直观明了的特性,可以根据教学目的进行实时添加,比如在讲解露天开采对地表的破坏的时候,很多学生对露天矿了解很少,仅仅用文字讲述露天矿的占地面积等破坏程度,不能让学生体会露天矿的巨大破坏性,如果将世界十大露天矿的图片展示给学生,学生就能真正理解什么是“地球表面的巨大伤疤”了。
视频也是环境地质学非常重要的教学手段,视频能更直观、全面地展示环境地质学内容,但是比较占用课时,所以课前要对平时收集的教学视频进行精挑细选。教学视频要画质清晰、客观全面、贴近生活、震撼心灵、引人思考。教学视频的画质清晰程度直接影响观看者的情绪和兴趣,高清晰的教学视频能够引起学生的观看欲望,达到更好的教学效果;教学视频的内容必须客观全面,否则容易误导学生,因此必须对视频内容仔细筛选。介绍环境地质问题的教学视频,最好有思想碰撞,学生看后能够震撼心灵,并且引发学生深层次的思考。比如中央电视台制作的“垃圾围城困局”视频就可以作为关于城市垃圾的教学视频,该视频介绍北京在城市垃圾处理过程中遇到的现实问题,通过视频可以了解不同立场人(包括主张和反对垃圾焚烧的学者、垃圾焚烧厂附近的居民和城市管理者)的观点和思想,该视频能够让学生深切体会到,城市垃圾处理既是一个刻不容缓的问题,又是一个很难解决的技术问题和管理问题,引发学生对城市垃圾问题的深入思考。
参考文献
[1] 朱大奎,王颖,陈方.环境地质学[M].北京:高等教育出版社,2001.
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:
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)49-0133-02
一、引言
边坡是指自然或人工形成的斜坡,通常由力学性质不同的岩土材料构成,在漫长的地质构造作用下,逐渐形成了复杂的坡体结构和岩体结构。边坡失稳破坏会诱发滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害,造成铁路公路阻塞、掩埋河道以及矿山停工等,带了较大的生命和财产损失。边坡工程是一门以边坡为研究对象的应用性课程,内容涉及土力学、岩石力学、工程地质学、弹塑性力学等多方面知识,具有综合性和实践性强的特点。岩土工程、采矿工程、工程地质等专业的重要专业课程就是边坡工程,国内大专院校开展课程时间并不长,同时由于教学过程中普遍存在理论与实践脱节的问题,往往存在学生学习兴趣差以及分析解决问题能力较差等问题。如何适应当前社会需要,培养理解基础好、动手能力强以及富有实践精神的复合型人才,是值得我们深入研究和探讨的科学问题。
二、边坡工程的课程特点
1.综合性强。边坡根据物质组成往往可以分为岩质边坡和土质边坡,由于岩土二者的物理力学性质差异较大,所以导致工程所关心的科学问题完全不同,对于土质边坡,其稳定性取决于土的变形和强度问题,这其中涉及了土力学方面的知识;对于岩质边坡,其稳定性取决于岩石的强度和结构面的空间分布等,这其中涉及工程地质和岩石力学方面的知识。边坡根据成因又可分为自然边坡和人工边坡,自然边坡是在复杂的地质作用下历经几百万年甚至几千万年演变而来,这就涉及到地质学等;自然状态下经过漫长地质年代作用的岩体一般处于稳定的自然状态。开挖后的人工边坡其平衡状态会遭到破坏,原因是岩体的开挖、地应力的释放等,这就涉及到材料力学、岩石力学等。此外,我们在分析计算时,往往需要用到弹塑性理论来分析边坡的应力和变形等。总之,一门边坡工程涉及土力学、岩石力学、工程地质学、弹塑性力学等多方面知识,课程综合性强。
2.复杂性强。边坡工程具有系统的复杂性,主要从以下两方面体现:①露采边坡是采矿工程大系统中的一个子系统,具有系统性,它属矿山生产的安全保障系统,矿山安全生产要求边坡保持稳定;②既定的工程地质条件和水文地质条件、地形地貌和新构造运动、人类的工程活动等因素都会影响或控制边坡自身的稳定性,而这些影响因素本身就具有复杂性跟不确定性,边坡的稳定性与这些因素综合作用有关,所以会受各相关因素之间的相互影响。因此,只有对这些因素进行全面的系统的分析,才能使边坡整体性能达到最佳状态。而且各因素对边坡稳定性的影响作用是不同的。所以边坡工程的课程教学也要求教师从系统上进行全面、多方位的教学,从而使课程复杂性增强。
3.理论性强。边坡工程中既涉及岩土的强度问题,又有变形问题和稳定问题,课程内容较多并且理论性强。研究边坡的强度问题时,需理解有效应力原理、达西定律、岩土的强度准则、岩土的本构模型、结构面的力学模型以及常规的室内外试验方法等;研究边坡的变形问题时,需掌握固结理论、分层总和法等内容;研究边坡的稳定问题时,需掌握强度折减法、赤平极射投影以及结构面配套分析方法等。此外,边坡问题不仅涉及静力问题,还包括动力问题,故边坡工程是一门理论性很强的课程。
4.应用性强。边坡工程所研究的问题来自于现场,同时服务于现场。学习的目的是能将实际工程问题进行简化,从而可以用所学的理论知识进行分析,最后达到解决实际工程问题的目的。边坡稳定问题等是工程所关心的热点问题,监测以及预警的手段和方法等直接服务应用于现场。
三、课程教学中存在的问题
1.教材选择困难。作为一门专业选修课,边坡工程方面的科研著作较多,教材偏少。边坡工程的教材普遍存在行业性强、内容体系不统一等问题。
2.授课对象理论基础偏弱。边坡工程课程主要面向已学过专业基础课的理工科大三学生。然而,笔者在授课过程中发现,部分专业的学生对土力学、岩石力学、工程地质学以及弹塑性力学的基本理论理解差,甚至不了解一些基本概念。这一方面与边坡工程自身综合性较强有关,另一方面反映出教学对象理论基础薄弱等问题,这无疑会影响教学质量和教学效果。
3.实践和试验环节薄弱。大部分授课老师缺乏实践经验,从理论到理论,现场经验严重缺乏,很难向学生传授具体的边坡工程实践常识,而学生通常很反感概念性的东西,空洞无物的讲解只会让学生兴致缺失,甚至产生厌学、抵触心理,不但达不到理想的教学效果,还会适得其反。
4.授课对象创新思维不足。现今,创新思维能力强弱已成为影响学生就业竞争力和科研能力的重要因素。但是,我们的学生长期处于中国传统模式教育下,学生的自主创新能力明显不足,这在社会生活和工作实践中已明显地表现了出来。
四、关于边坡工程教学的建议
1.丰富教材种类。由于在边坡工程教学中,边坡工程方面的科研著作较多,教材偏少,且教材普遍存在行业性强、内容体系不统一等问题。所以授课教师应在教学中总结经验,发现问题,以致能够探索、丰富并编辑出更多适合边坡工程课程教学类的教材。从而解决教材选择困难的问题。
2.优化教学内容设置。针对不同的专业方向,边坡工程的教学内容设置应有所不同,其侧重点应有所差异。比如水利工程方向,教学内容应侧重于高陡岩石边坡的地震响应、渗流变形以及坝坡稳定方面;公路和铁路工程方向,教学内容应侧重于边坡静力稳定、边坡加固以及滑坡防治等方面;工程地质方向,教学内容应侧重于边坡成因分析、坡体裂隙构造分析等的方面;而采矿工程方向,则应以边坡爆破、深部岩体力学、三维地质建模以及灾害预警方法为重点。同时,教学内容的设置应考虑授课对象的知识结构,避免课程内容与相关内容的交叉重复。
3.加强基础课程教学。针对学生对土力学、岩石力学、工程地质学以及弹塑性力学的基本理论理解差,甚至不了解一些基本概念的问题,课程教学中应加强基础理论的授予,增强学生的理论基础。
4.开放式互动教学。对于边坡工程课程的讲解,应以工程实例、工程实物、工程照片为主,采用开放式互动的教学方式,结合工程实例,将施工现场搬到教室,使抽象的理论概念具体化,让教学更加生动形象,将课堂知识与现场实际紧密联系起来针对具体问题进行讨论,激发学生的学习兴趣,改善教学效果。
5.理论性与方法性并重。边坡工程具有应用性强的特点,在讲授理论的同时,应重视对方法性的讲解。以边坡稳定性分析的讲授为例,首先向学生介绍各种边坡稳定性的计算方法,特别是讲解某些复杂方法的计算分析步骤,能让学生充分地理解理论的原理。同时,应强调边坡稳定性分析的方法是“定性分析,定量计算”,使学生懂得在边坡工程的详细勘察,室内外试验的基础上进行边坡稳定性的评价,深入认识边坡的变形机制和破坏模式才是边坡稳定性评价的根本。
6.课程教学与实践教学结合。边坡工程是应用型课程,培养学生应用能力和创新意识,开展素质教育的重要途径就是实践教学,通过实际工程的边坡勘察及试验资料,让学生应用所学的知识,对实际边坡进行稳定性评价并提出治理设计建议,使他们能深入理解和掌握边坡工程理论。在一些实际工程中,很多通过商业软件来计算分析边坡工程的稳定性评价,这样学生容易忽视各种分析方法的基础理论应用,只是单纯地成为软件操作员,对自己的计算结果盲目不能确定,这就成了从事岩土工程专业毕业生的危险因素。在这里我们要强调基本理论的重要性,同时要使课堂知识与实际工程紧密联系起来,激发学生的学习兴趣,提高学生探索和解决问题的综合能力。改善教学效果,满足高校人才培养注重服务社会的需求。
7.启发科研思路。边坡工程是工程建设中一个古老而常新的问题,边坡工程实践结果表明,边坡是一个复杂的物理系统,目前的理论水平较低。仍以边坡稳定性分析评价为例,边坡稳定的标准究竟是什么?是安全系数,还是边坡的变形量?大量的科学问题等待我们去挖掘。在教学过程中,建议授课教师将科研成果和最新研究动态与学生进行交流,以具体问题为例对学生进行科研思路的启发,使他们不仅掌握基础知识,还能了解学科的方向,形成独立的科研思路,培养其创新能力。
8.促进成果互享,增强创新能力。由于当代社会越来越注重对知识产权的保护,这给我们带来了知识利益保护,但也使学生不能像过去一样实现知识的共享。所以,我们应在课程教学注重研究成果的互享,共同拓展学生的创新能力。
五、结语
边坡工程的教学改革与工程实践的不断发展密切相关,是一个长期持续的过程。通过边坡工程教学工作者的不断努力,学生能够及时掌握有关边坡工程的理论和新方法。我们相信一定能够为工程领域培养出合格的创新型专业人才。
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随着国家对新疆“一带一路”核心圈经济建设的大力投入,大量基础建设中需要具备较强工程地质专业背景的复合型人才。新疆大学作为边疆重点高校之一,正着力培养服务于西部开发与“一带一路”工程建设需要的综合性技术人才。通过工程地质课程的学习,学生了解实际工程建设中可能遇到的工程地质问题及其对工程本身的影响,依据所学知识能正确防治各类地质灾害,以保证工程建筑物的安全、经济和稳定。因此本课程对土木工程专业来讲是非常重要的一门专业基础课。
一、课程教学中存在的不足
1.前导课程设置不合理。工程地质学作为地质学的一门分支课程,其前导课程为“地质学基础”“水文地质学基础”“土力学”“岩体力学”等课程。根据新疆大学建筑工程学院土木专业最新培养计划,工程地质被安排大一下学期进行,因此会导致学生无法有效地理解和掌握一些工程地质术语的概念,导致学习效果不理想。在实际教学中,针对岩土体物理力学参数方面,学生在没有“岩体力学”“土力学”课程学习的前提下,不能较好地理解参数的具体含义及用途。此外,在滑坡稳定性计算案例中,学生不仅需要掌握岩土体物理力学的具体含义,还要具备一定的编程能力(包括Excel、C语言等)用于滑坡稳定性计算公式的编写,因此前导课程的不合理安排,导致许多教学任务无法顺利开展,这势必会影响学生专业知识掌握的熟练度。2.课程学时少、内容多。随着高校学分制的推行,笔者所在学院“土木工程地质”课时已缩短至28学时。为在有限的教学时间内完成教学任务,教师需要对教学内容做出一定调整与压缩,从而导致学生理论学习偏少,影响了课程教学质量。课程学时的压缩主,最直接的影响是案例的教学环节,学生理论知识需要借助于实际工程案例讲解才能较好地消化,如岩石矿物教学环节,必须让学生亲眼看见岩石、亲手感触到矿物才能印象深刻。此外,各类地质灾害也需要用到大量的工程案例来支撑讲解,学生往往对实际工程案例更加感兴趣。通过实际案例,学生不仅能更快掌握理论知识,也能更加今后工程实践中的工程地质问题。3.工程地质理论教学环节薄弱。目前的土木工程地质教学大纲主要侧重于地质基础知识的讲解,如岩石矿物、地层地质构造等,而具体的工程地质理论占总教学学时比例较少,如地下工程地质问题、边坡工程地质问题等。这势必会导致学生对工程地质的认识仅停留在基础地质方面,对今后工程实践可能遇到的边坡稳定、围岩稳定等问题缺乏足够的认识与重视。光靠地质基础知识根本无法解决实际工程中的各类工程地质问题。地质基础知识的学习是为了更好地掌握工程地质理论,但仅侧重地质基础知识的学习而忽视工程地质理论的学习,就无法凸显工程地质学学习的意义,学生今后无法从容应对工程实践中突发的工程地质现象与问题。4.实践教学环节没形成完整教学体系。工程地质是一门紧密联系实际工程的课程,需要学生在理论学习的基础上通过实践教学环节加以消化理解。然而,目前笔者所在学院土木工程地质实践环节尚无固定的实习路线,没有专业的实习指导书,因此实践教学效果较差,学生无法将课本所学理论知识联系实际,导致今后在实际工程中遇到工程地质问题无法快速识别与解决。实践教学环节预期效果不够理想主要表现在三方面:一是地质基础技能的掌握,如野外岩石识别、罗盘使用等;二是工程地质勘查实践能力,如滑坡、泥石流野外勘察能力;三是实习时间较短、路线长,许多学生难以掌握教学内容,实习报告编写质量堪忧。笔者针对所在学院土木专业的“土木工程地质”课程教学实践环节中存在的诸多问题进行分析总结,学校要解决这些不足,就必须采取一些行之有效的教学改革手段进行尝试探讨。
二、课程教学模式改革建议
为提高工程地质课程教学效果,让学生更深刻掌握课程知识,根据笔者所在学院“土木工程地质”教学现状,本文提出如下建议。1.优化培养计划课程编排。学校将“工程地质”课程安排在大二下学期进行,在学生学习完“土力学”“岩体力学”“计算机基础”等前导课程后学习“工程地质”课程。教师利用学生已学知识,课堂上引导学生自己探索岩土体各物理力学参数对围岩、边坡(滑坡)的稳定性影响规律,鼓励学生通过EXCEL或者C语言编程滑坡、崩塌体等地质灾害稳定性计算程序。2.突出教学重点。在无法增加课时量的情况下,教师需要把主要教学内容放在重点章节上。工程地质课程的主要任务是让学生了解工程建设中可能出现的各类工程地质现象和问题,分析各类工程地质问题对工程建设的影响,能提出相应的防治措施。因此在教学环节中,教师应重点讲解各类工程地质现象与问题的成因、影响因素、诱发机制、稳定性评价等,使学生能将所学知识能直接应用于实际工程建设中。针对部分地质基础知识,教师可适当减少教学内容,学生掌握其基本概念即可。3.加强地域特色案例教学。新疆位于我国西北边陲,处于亚欧中心,是我国陆地面积最大的省份。新疆地形地貌多元化特征明显,既有沙漠、隔壁、荒山,也有草甸、森林、河流。教师以新疆常发地质灾害类型重点分析,不仅能提高学生学习兴趣,也能为学生日后快速融入本地生产项目提供基础。裴向军通过对天山区公路边坡地质灾害发育特征的收集整理得出,新疆地区地质灾害类型主要表现为冻土、岩体冻融风化破坏、泥石流、水毁、雪害、冻害。因此,教师应在今后的工程地质教学与实践环节中,突出上述地质灾害类型的讲解,尽可能地在实践教学环节中加入上述案例现场教学。4.重视实践教学环节。新疆地貌特征虽然丰富,但由于幅员辽阔,不同地质现象相距甚远,因此导致学生的实习路线较长,学生在有限的实习时间内很难完成实习内容。因此,学校需要尽量选择地质现象特征明显、地质现象丰富的地区作为固定实习基地,安排专业教师提前踩点优化实习路线与实习日程安排,并制定完善好实习指导书。5.重视工程地质实习报告编写。学生工程地质专业知识掌握好坏的程度主要体现在工程地质实习报告中,通过实习报告,教师可知道学生是否掌握工程地质相关基本概念、罗盘使用是否正确、工程地质专业术语表述是否准确和恰当。因此,实习环节中教师需要认真指导学生识别地质现象、正确使用地质罗盘,使学生掌握野外记录薄的记录要求和地质素描技巧。教师要每天检查学生野外记录本内容,及时发现实习教学环节中的不足加以改进。实习后期,教师要加强学生实习报告编写指导,实习报告要图文并茂,地质现象描述准确。
三、结论
“工程地质”课程教学内容需要综合课程理论知识与工程实践,其教学内容多、涉及面广。教师要想在有限的课时内完成教学目标,需要在优化课程教学安排基础上突出教学重点,结合新疆地域特色,重点引入本地常见地质灾害案例,使学生快速消化理论知识。此外,教师需要重视教学环节,加强学生野外地质基本功练习,使学生更加快速牢固地掌握工程地质理论知识,达到培养复合型人才的要求。
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[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2016)07-0130-02
地球化学是研究地球及其子系统(含部分宇宙体)的化学组成、化学机制和化学演化的科学,是地质学、地球化学和资源勘查工程等地球科学类专业的一门重要专业基础课。[1]该课程的教学目的是使学生掌握地球化学的基本概念、基本原理和研究方法,并在此基础上初步建立地球化学思维,学会用地球化学原理分析和解决地球科学问题。为了提高地球化学课程教学质量,结合新疆大学地质与矿业工程学院资源勘查工程专业地球化学课程教学现状及存在的问题,笔者在实际教学过程中对地球化学教学内容、教学方法及手段改革方面做了一些积极探索。
一、教学现状及存在的问题
新疆大学地球化学课程主要针对资源勘查工程专业,为必修课程,共48学时,无实验课。教学内容包括太阳系、地球及地壳的化学元素丰度、元素的赋存形式、元素的地球化学迁移、微量元素和同位素地球化学等。课程的重点是1.元素在自然体系中的分布、分配、迁移演化的基本概念、基本理论和基本研究方法;2.微量元素、同位素在自然体系中的示踪和计时作用的基本概念、基本理论和基本研究方法。就教学内容和教学方法而言,其主要存在如下问题。
(一)教学内容滞后
地球化学产生于20世纪二三十年代,真正发展始于20世纪50年代。尽管在地球科学诸多学科中创建最晚,但其发展势头强劲,目前已经渗透到地球科学所有领域,起着地球科学中心学科的作用。[2]目前,其教学内容较少反映近年来地球化学学科发展中产生的新理论、新方法,迫切需要进行改革。如果能够及时引入本学科前沿领域的新理论、新方法,对激发学生的学习兴趣、提高学生的创造性思维能力将起到重要作用。
(二)实验教学环节缺失
地球系统中元素和同位素的组成及元素的赋存状态是地球化学的基本问题,也是重要的教学内容。这一问题离不开元素含量及赋存形式的分析方法,如X射线光谱法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法等。由于缺少地球化学实验室可供教学,教学大纲中也缺少实验教学环节,所以只能在课堂上对常用的、重要的分析方法进行讲解。这样教学效果并不明显,多数学生仍然不了解相关分析方法。
另外,地球化学中出现大量关于元素(同位素)组成的数据,这些数据需要进行处理以获得一些参数或图件,如稀土元素数据及微量元素数据的表示。由于缺少实验环节,只能在课堂上讲解处理方法和步骤,学生不能亲自动手操作,导致实际教学效果并不理想。
(三)教学方法单一,手段落后
目前,新疆大学地质与矿业工程学院地球化学教学过程中仍采用传统的教学方法,即以教师、课堂和教材为中心,对学生进行讲授。同时,由于种种原因,教学手段落后,依然采用“一支粉笔、一块黑板”的形式,忽视了计算机辅助教学手段,没有充分调动学生的学习兴趣,影响了学生学习的自主性和积极性。
二、教学内容改革措施
(一)修订教学大纲
教学大纲是教学的纲领性文件,是实现和完成教学内容和要求的指导性文件,根据课程内容的变化,适时修订教学大纲,是教学改革的重要途径。新的教学大纲确定地球化学课程的教学目标和基本要求,要求教学内容反映现代地球化学的发展现状和重大成就。
(二)优化教学内容
针对当今地球化学课程教学现状和地球化学学科的发展趋势,我们对目前的教学内容进行增删。一方面,在同位素地球化学章节增加了Lu-Hf同位素体系,Re-Os同位素体系,年轻地质体系的同位素和非传统同位素的地质应用。考虑到分析测试技术在地球化学学科发展中发挥的作用越来越重要,教学内容增加了分析地球化学的相关知识。另一方面,删除目前教学内容中涉及的元素的迁移、地球化学热力学和动力学,这些化学类学科的基本理论是学习地球化学的先导课程,将不在教学中专门介绍。[3]
(三)增加实验教学环节
地球化学是一门理论性较强的课程,实验环节的加入可以帮助学生对深对其基本原理、基本方法的理解。例如,在“太阳系的元素丰度”一节中加入实验课太阳系元素分布丰度特征,以教材提供的数据为基础,指导学生利用计算机将数据表转化为丰度分布图,进而找出其分布规律。类似地,在岩浆形成和演化过程中的微量元素地球化学模型”一节中加入实验课部分熔融和结晶过程中不同元素的分配;在“稀土元素地球化学”一节中加入实验稀土元素数据表示。[4]新增加的分析地球化学教学内容需要开展实验教学,在完成分析技术理论方法教学之后,组织学生对原子发射光谱,电感耦合等离子体质普等大型仪器进行参观,可以加深学生对相关仪器的了解。以上实验内容的加入可以提高学生的学习兴趣,同时培养学生的动手能力。
三、教学方法改革措施
在教学改革中,教学内容的改革是核心,教学方法的改革应服从和服务于教学内容。[5]在教学过程中理论联系实际,加大启发式教学力度,能充分调动学生的主动性,使学生成为主体参与到教学过程中。
(一)理论联系实际
针对科研及生产实践中知识的应用实例更易激发学生的学习兴趣,并且容易被学生接受的特点,我们在教学实践中增加了相关理论知识的应用实例。[6]这样,一方面可以加深学生对理论知识的理解;另一方面,可以使学生通过地球化学课程的学习,了解该课程在解决资源勘查实际问题中的作用,提高其分析问题和解决问题的能力。
(二)实行启发式教学
教学实践中,根据教学目标和教学内容设置一系列的问题,引导学生查阅资料,相互讨论,独立思考并得出答案。[7]例如,在“元素类质同像置换法则”一节中,在介绍不同岩石类型,不同主要造岩矿物元素分配组合特征及相关元素物理化学性质的基础上,启发学生发现元素组合规律,进而得出类质同像法则。在“太阳系的元素丰度”一节中,引导学生对太阳系元素丰度表及元素分布模式图进行观察、比较,启发学生得出太阳系元素丰度规律。
四、教学手段改革措施
随着地球化学学科的发展及其在资源勘查实践中应用的增多,地球化学课程的教学内容不断增加。随之产生的问题是怎样在有限的学时内完成授课任务。“一只粉笔、一块黑板”的教学手段已不能满足教学需要了。一个有效的方式是引入多媒体教学手段,加大课堂教学的知识容量,提高授课效率。另外,在地球化学课程中一部分基本概念、基本原理较为抽象,多媒体技术的应用可以借助图表、动画、视频等将其形象化、具体化,这样可以帮助学生更好地理解授课内容,有效提高教学质量。同时,多媒体教学手段的使用还可以提高学生的学习兴趣,并充分调动其学习的积极性。
五、结论
针对新疆大学资源勘查工程专业地球化学课程教学现状中存在教学内容、教学方法及手段落后的问题,对地球化学教学实践进行了探讨。在教学内容改革方面以修订教学大纲为途径,优化教学内容,强调增加实验教学环节;在教学方法方面,强调理论联系实际,加大启发式教学的力度;在教学手段方面,提出引入多媒体教学,以上措施将对提高教学质量有重要意义。
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