“工程地质学”课程教学改革的几点思考

［摘 要］ “工程地质学”是地质工程、采矿工程和土木工程等专业的专业必修课，具有研究对象复杂、工程应用性强、涉及范围广等特点。大类通才教育是我国高校人才培养模式的创新，符合高等教育教学改革的新趋势，是新时代人才培养的必然选择。如何在新形势下讲授好这门复杂、系统的专业基础课程，需要广大任课教师从教学内容设计、教材编写或选择、教学方法改进、课程思政和学科前沿的有机融入等方面深入思考，结合“工程地质学”课程任务和特点，对新形势下“工程地质学”课程的教学改革提出几点建议。

［关键词］ 工程地质学；大类通才教育；教学改革；课程思政；学科前沿

［基金项目］ 2022年度省级研究生教育教学改革研究项目“‘双一流’背景下地方高校地质类创新型研究生培养模式探索”（2022jyjxggyj256）

［作者简介］ 张海涛（1986—），男，安徽桐城人，工学博士，安徽理工大学地球与环境学院讲师（通信作者），主要从事工程地质与水文地质研究；翟晓荣（1986—），男，山西阳泉人，工学博士，安徽理工大学地球与环境学院副教授，主要从事工程地质与水文地质研究；李 旭（1990—），男，安徽淮南人，工学博士，安徽理工大学地球与环境学院副教授，主要从事地下水科学与工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）21-0079-04 ［收稿日期］ 2022-08-20

中华人民共和国成立以来，我国高等教育的改革与发展取得了长足的进步。大类招生与通才教育（简称“大类通才教育”）便是当前高等教育改革的重要举措。与传统的专业招生与专业人才培养方式有所不同，大类招生坚持以“厚基础，宽口径”为原则，建立多元化开放性的实践教学育人体系［1］。通才教育的主要任务就是打破传统的专业限制，对课程体系进行全面改革，不分专业先学习基础课程［2］。然而，如何在大类通才教育背景下提高教学质量与效果，亟须全国广大高校任课教师共同努力和深入探索。

工程地质学是介于地学与工程学之间的一门边缘交叉学科，在学科门类上属于地质学范畴，主要研究与工程规划、设计、施工和运用有关的地质问题，为工程建设服务。“工程地质学”是地质工程、土木工程和采矿工程等专业的专业必修课程，主要对水文地质学、土力学、岩体力学、地质学和灾害地质学等学科（见图1）的一些基本知识体系和经典基础理论进行概括介绍，承担着专业指导和思想政治教育的责任和任务［3］。这就要求“工程地质学”课程的教学环节设计和教学过程既要关注不同专业学生之间知识基础的差异性和学生信息结构需求的普遍性，又要有机融合和有效呈现各学科的经典内容。因此，授课教师必须在准确理解“工程地质学”课程任务和特点的基础上，深入探索教学内容与教学过程的改革，以适应新形势下大类通才教育的改革目标，培养“全方位、高素质、应用型”人才。

一、“工程地质学”课程任务

工程地质学属于地质学范畴，其课程任务主要包括以下几方面［4］。

1.摸清工程地区的地质条件，找出其特点、成因和控制因素，并说明有利和不利因素等内容。

2.在工程建筑有关的地质问题上做出合理的分析和研究，并且能够给出定性和定量相结合的综合评价，为建筑物的选址、设计和施工提供正确的基础资料。

3.注重工程地质的条件，筛选出条件相对较好的施工场地进行施工。在工程选址或者选线的工作中要考虑诸多方面的问题，其中工程地质条件的选取往往是最重要的。选择有利条件，避开不利条件，不仅可以降低工程施工过程中的成本，而且能保证工程的长久安全。

4.根据现场地质情况，提出建筑类型、结构、规模和施工方法等方面的建议，以配合工程结构的设计和施工。建筑物应该与场地的工程地质条件互相适应，同时地质条件也影响着具体的施工方法及技术规划方案。

5.提出改善和预防不利地质条件的建议和措施。任何施工现场或设计线路在地质条件上都是不完美的；但从技术措施的角度来看，几乎所有不利的地质条件都是可以克服的。只有了解不利地质条件的性质、范围和严重程度，才能制订适当的措施和方案。

6.预测工程施工后对地质环境的影响，并及时推出地质环境的相关保护措施。大型工程的建设往往会改变或产生新的地质作用力，从而引起一系列的环境地质问题，如边坡开采引起的山体滑坡、崩塌等，矿物或地下水开采导致地表下沉、凹陷等，水库修建造成淹没、诱发地震等。因此，地质环境保护是工程地质学的一项重要任务。

二、“工程地质学”课程特点

除了与地质学存在共同特点外，工程地质学具有自身的特殊之处，其课程特点主要表现在以下几个方面［5］。

1.“工程地质学”课程涉及的工程及地质相关介质十分复杂、多变，授课难度较大。例如，“岩石力学”和“土力学”专业基础课往往仅涉及一种地质介质：“岩石力学”主要涉及岩石，“土力学”主要涉及土体。而“工程地质学”不仅同时涉及岩石和土体，还涉及地表水和地下水，以及水与周围介质发生的物理、化学和生物作用。一门课程同时面对三种介质（即岩石、土体和水），而且需要考虑不同介质之间的耦合作用及其对各类工程建筑的影响效果，这对授课教师的知识储备和授课能力要求极高。

2.“工程地质学”课程最突出的特点是“工程”特性，这就对教师的教学环节设置提出了较高的要求。在大学本科教学环节中，大部分的专业基础课程以纯理论内容为主，而应用性强的基础课程设置较少。“工程地质学”作为特色专业基础课表现出强烈的“工程”特性和实践要求［6］。例如，在讲述完岩石、地质构造、土体和地下水等相关内容后，紧随其后的教学内容就是所学知识的应用与实践，如滑坡与崩塌、泥石流、岩溶与土洞、地震及其效应等内容的综合运用，这就对教师的课程教学环节设置和教学讲解能力提出了更高的要求，同时也要求教师具有较强的野外工作能力。

3.“工程地质学”课程适用专业范围广，教学内容根据专业的不同也有所不同和侧重。如地质工程专业主要涉及岩石矿物和地质构造，其基础理论讲述应以岩石和构造为主，地下水部分可以弱化；采矿工程专业主要涉及岩石和矿山压力问题，其基础理论讲述应以岩石介质为主，地下水对介质的影响也必须重视；土木工程专业主要涉及的介质是土，其基础理论讲述应以土介质为主，也应重视地表水对土体的工程地质性质的影响；碳储科学与工程专业主要涉及不同埋深范围内二氧化碳封存和密闭等问题，应将岩石、土体和水体三种介质放在并重位置上，工程应用更应采用“浅”与“深”相结合的方式对地层内问题展开研究，同时融入多相多场耦合等前沿科学问题［5］。

4.“工程地质学”课程的经典性与时代性很强，工程实例更新速度快。“工程地质学”是以解决现实问题为出发点的专业基础课，其知识体系中的基础知识具有明显的经典性特征，如《岩石的成因类型及其工程地质特征》《地质构造及其对工程的影响》《土的工程性质及分类》《地下水》《工程地质原位测试》等章节内容几乎在所有版本的《工程地质学》课本中都存在。然而，《不良地质现象的工程地质问题》这一章节中的内容，则具有明显的时代性，如地面沉降、地裂缝和岩溶塌陷等地质灾害问题，都与近几十年来人类高强度的地下开采等活动有关。因此，这部分内容要求教师根据不同时代技术发展的实际情况，及时地更新相关知识与案例，使其符合通识教育的要求。

三、“工程地质学”教学改革的几点思考

大类招生是新时代人才培养和大类通才教育的必然选择。“工程地质学”作为地球科学与工程类学科人才培养的专业启蒙引导课程，需要从教学内容设计、教材创作或选用、教学方法改进、课程思政和学科前沿的有机融入等方面进行一系列的深入思考与积极探索［7］。

1.合理设计通才培养模式下的课程内容。在大类通才教育的新趋势下，传统的课程内容必须做出改变，不能只考虑单一专业的未来就业前景和发展方向，而是要让大类招生专业学生从本课程中找到自己的专业兴趣和爱好。这就需要授课教师结合大类招生专业特点，合理设计和丰富课程教学内容，拓宽课程内容的广度，加强教学内容的新颖性，强调通识育人。因此，高校要考虑不同专业学科教学内容的整合及规划，使学生能够更好地掌握专业知识，明确发展前景。

2.选择或编写适合大类通才培养的教材。杨树锋等［8］指出，教材建设是事关未来的战略工程、基础工程。在传统培养模式下，不同的大学或教师编写了多本适合不同专业的“工程地质学”教材，也培养了一大批相关工程专业人才。但是，在大类招生和通才培养模式下，有必要为学生提供不同专业和专业群体共有的知识背景、文化能力、思维方式和价值观［7］。专业课教材不仅要呈现本领域的基础知识，更要培养学生的素质、技能和价值观。因此，一本知识点全面、信息量丰富、注重素质教育和通识教育的“工程地质学”教材是十分重要的。

3.融合先进技术手段和理念，提高教学质量与效果。随着计算机、大数据和人工智能等技术的快速发展，“工程地质学”课程的教学手段逐渐丰富，尝试将先进的技术手段与以往的实体模型、岩石样本、图片等相结合，提升课堂和实践教学效果［9］。已有研究发现，虚拟仿真和AR/VR/3D打印技术在实际应用过程中不仅提高了学生对专业知识的学习热情和掌握程度，对传统教学起到很好的补充和增强作用，而且有助于培养新时代全能型的通识人才，是未来教学和科研的必然发展趋势［10］。

4.有效融入课程思政元素，构建“三全育人”人才培养模式。“工程地质学”作为多个专业的基础必修课，应紧紧围绕“三全育人”要求，贯彻立德树人的根本宗旨，将专业思维教育和思想政治教育融入专业课程，形成育人模式和效应［11］。这就要求授课教师在讲授不同专业内容时，介绍相关专业的发展历程、相关名人和专业术语等，引入相关专业在不同时代对国家发展所做出的重大贡献和发挥的关键作用等，激发学生热爱专业、热爱科学和热爱祖国的热情。

5.瞄准国际学术前沿，不断更新课程知识体系。21世纪已经吹响了向深地、深海、深空进军的号角，部分学生未来的研究或职业发展方向也将更多地涉及这些新领域［7］。进入“三深”后，“工程地质学”课程将会融入更多的新问题，如深地、深海特殊环境下的工程地质问题，深空的介质属性问题等。因此，学术界的新发现和最新研究成果必须不断补充到课程体系中，让学生尽早接触、了解和感受“三深”领域的学术前沿动态。在传授学生新知识的同时，调动学生的学习兴趣，提高学生积极探索学科前沿问题的能力和素养，从而达到事半功倍的效果。

结语

“工程地质学”课程是地质与工程类专业本科一年级学生最早开始接触的一门专业基础课，也是一门专业引导与启蒙课程。该门课程具有内容丰富、涉及领域广、理论经典、实践能力强等特点，经过多年的发展和经验积累，已经形成了相对完整经典的教学内容、课程体系和教学模式。但在大类招生新形势下如何适应大类培养通才教育的要求，成了该门课程教学体系建设与改革的首要目标。研究发现，准确掌握“工程地质学”的教学任务和特点是上好该门课程的基础，而新形势下课程教学内容的设计、教材的编写和选择、教学方法的改进、课程思政教育与学术前沿的有机融合，成为“工程地质学”教学改革势在必行的重要内容。

参考文献

［1］汪筱兰，沈耀良.“专才教育”和“通才教育”对学生的影响：由大类招生想到的［J］.中国人才，2010（22）：

211-212.

［2］贾洪波.大类招生背景下专业课程教学改革研究：以北京航空航天大学《社会保障概论》课程为例［J］.北京航空航天大学学报（社会科学版），2020，33（2）：42-43.

［3］王思敬.工程地质学的任务与未来［J］.工程地质学报，1999（3）：195-199.

［4］石振明，黄雨，陈建峰，等.工程地质学［M］.3版.北京：中国建筑工业出版社，2018：1-2.