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《水文地質學基礎》是高職院校金屬礦產地質與勘查技術專業、水文地質與勘查技術專業,金屬礦開采技術專業、礦山地質專業的專業基礎課。水文地質學是研究地下水的科學,主要研究在巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈以及人類活動相互作用下地下水水量和水質的時空變化規律,并研究如何運用這些規律興利除害,為人類服務。通過該課程的學習,可以掌握水文地質學的基本概念、理論和方法,為以上4個專業的專業課程學習奠定良好的基礎,為學生在實際工作中參與地下水的觀測、進行地下涌水的處理等提供理論依據,因此,搞好這門課的教學顯得尤為重要。
《水文地質學基礎》課程教學存在的問題
據統計,云南省有5所高職院校開設了資源開發與測繪大類專業。筆者所在的學校自2005級開始在金屬礦產地質與勘查技術專業、金屬礦開采技術專業、礦山地質專業中招收高職全日制脫產和函授大專學生,到2010年已有三屆畢業生、三屆在校生。先后有10個教學班開設了《水文地質學基礎》課程,筆者一直承擔該課程的教學工作。結合教學實際,筆者認為,在高職院校《水文地質學基礎》課程的教學中普遍存在以下問題。
對《水文地質學基礎》課程的性質和地位認識不足在高職教育中,資源與測繪大類的專業少,開設《水文地質學基礎》課程的專業更少,學習本門課程的人數少,課程在專業以外的認知度低。在筆者所在的學校,制定高職人才培養方案時,《水文地質學基礎》應作為金屬礦產地質與勘查技術專業的專業基礎課還是專業主干課,曾在相關教師中發生了激烈的爭論,最終根據教育部教育司2005年版的《高職高專專業概覽》才塵埃落定。
使用的教材多為高等學校教材,與高職教育的要求不相匹配高職教育主要培養具有一定理論知識和較強實踐能力,面向生產、建設、管理、服務第一線的高素質技能型專門人才。要求學生具有夠用的理論知識,較強的動手能力和工作適應性,強調學生在實際工作中要“素質高,上手快,技能強”。高職教育與高等教育培養高級專門人才的目標是不同的。培養目標的不同決定了教學內容的不同,但是,在高職實際教學中,《水文地質學基礎》主要選用的大多是高等院校的教材,學科理論介紹多,實際應用介紹少。
適合課堂教學的電子課件少,教師多沿用傳統教學模式,教學方式單一《水文地質學基礎》課程專業性強,盡管近年來多媒體電子課件在網絡上隨處可見,但關于《水文地質學基礎》課程的課件少之又少。要做好一件成熟的實用的電子課件,需要大量的資料和圖片,但由于專業性較強,這方面的資料往往有一定的保密要求,一般人很難找到相關資料,再加上水文地質工作目前主要是相關專業的工程技術人員在實施,高職教師參與很少,導致現在的課件以羅列教材中的內容為主,質量不高,適用性和吸引力不強。
教師大多沿用傳統教學模式,教學方式單一在實際教學中,《水文地質學基礎》的任課教師大多采取單一的講授形式,教學仍然是以課堂為中心、以課本為中心、以教師為中心,整個教學過程都在教室里完成。學生沒有機會到實地考察,將理論與生產實際對應,因此,學習的積極性、主動性較差。學生的注意力主要集中在接受教師傳授的現成知識上,學習圍繞課本和考試,沿襲著“上課記筆記、下課抄筆記、考試背筆記”的傳統學習方式。講授方式單一,課程缺少吸引力,導致本門課程枯燥無味;學習方式單一,學得快,忘得快,導致課程學與不學一個樣;再加上有些學生本身對所學專業認識不清,更是降低了課程學習的積極性。
《水文地質學基礎》課程的教學體會
筆者從2006年開始講授《水文地質學基礎》課程,到2010年,已經完成了10個教學班的教學工作。經過在教學中不斷總結和完善教學方法,歸納起來主要有以下三點體會。
根據專業特點,確定教學目標高職院校金屬礦產地質與勘查技術專業、水文地質與勘查技術專業、金屬礦開采技術專業、礦山地質專業的學生學習《水文地質學基礎》課程的目的,并不是要把他們培養成為水文地質專家或專門從事水文地質科學研究的專業人員,而是讓他們掌握水文地質的基本概念和基本理論,能夠將水文地質理論和技術應用于其今后的工作領域,成為既熟悉本專業業務,又掌握水文地質基本概念和基本理論的技能型人才。對這些專業的學生進行水文地質教育,應該面向金屬礦產地質與勘查、水文地質與勘查、金屬礦開采、礦山地質等工程領域的應用,以掌握基本理論、突出實踐應用為目的。因此,本門課程的教學目標是講清《水文地質學基礎》的基本概念、基本理論,重點抓好基本概念、基本理論的實踐性和實用性教學。
根據教學目標,增加課程的實踐性和實用性教學筆者所在學校屬于企業辦學,隸屬國有大型企業集團,在學生實習實訓和企業工程技術人員到學院兼職講課等方面具有得天獨厚的優勢和條件。結合集團與學校的實際情況,筆者重新編寫了高職《水文地質學基礎》課程的教學大綱,突出了課程的實踐性和實用性。在實際教學中逐步嘗試進行課程改革。首先是改變單一的教學方式。在2006、2007級金屬礦產地質與勘查技術專業的《水文地質學基礎》課程講授中,嘗試性地引入討論式教學和現場教學。在講授“巖石中孔隙”時,先講清基本理論,然后通過布置課外作業的方式,讓學生通過互聯網或相關書籍查閱砂巖、泥巖、泥質灰巖中孔隙的異同,最后讓學生結合《普通地質學》、《巖石學》等課程展開討論,加深對理論知識的理解。在對2007級金屬礦產地質與勘查技術專業的學生進行生產實習動員時,筆者結合實訓基地的情況,向學生介紹了即將實習的工作區的水文地質情況,并要求學生在實習過程中收集實習礦區的水文地質資料。這一嘗試在學生一年后的畢業論文中收到了很好的效果,筆者參與評閱的12份畢業論文中,有多達11份介紹了實習礦區的水文地質情況,有的還提出了礦山巷道涌水的處理方案。在給2008級金屬礦產地質與勘查技術專業的學生講授“大氣降水入滲機制”時,恰逢降雨,筆者便直接將學生帶到一個建筑施工工地,通過地表的一個新鮮垂直剖面給學生介紹此部分內容,極大地提高了教學效果和學生學習的熱情。其次是積極與實訓基地的工程技術人員溝通,建議實訓基地的工程技術人員在學生進行認識實習、課程實習、生產實習及畢業實習的過程中注意介紹水文地質的內容,包括地下水量的計算、地下涌水的處理、礦山巷道水的處理等,增加課程對實際工作的參與性,提高學生學習的主動性。教學方式的改變和調整,大大增強了課程的吸引力,得到了學生的一致好評。
制作ppt演示文稿,增加課程講授的直觀性和吸引力從2008年開始,筆者將教學講義的部分章節做成ppt演示文稿,利用多媒體將枯燥的教學內容通過圖片和動畫展示出來,大大提高了課程講授的直觀性和吸引力。
《水文地質學基礎》課程教學方法改革思路
高職教育作為高等教育的一個類型,肩負著培養面向生產、建設、管理和服務第一線需要的高技能人才的使命,在我國加快推進社會主義現代化建設進程中具有不可替代的作用。隨著我國走新型工業化道路、建設社會主義新農村和創新型國家對高技能人才要求的不斷提高,高職教育必須向培養大量高素質技能型專門人才轉變和發展。高職教育的人才培養模式必須強調實用性和技能性,這就要求在高職課程建設中充分考慮課程的實踐性環節。
應進一步明確高職院校《水文地質學基礎》課程的實踐性教學目標高職院校開設《水文地質學基礎》課程的目的是學習水文地質的基本概念、基本理論及其應用。課程建設與改革是提高教學質量的核心,也是教學改革的重點和難點。高職院校要積極與行業企業合作開發課程,根據技術領域和職業崗位(群)的任職要求,參照相關的職業資格標準,改革課程體系和教學內容,要根據現在和將來的實際應用及需要確定教學目標和教學內容。近年來,各種地質災害頻發,不斷地提醒人們必須加強對自然科學知識的學習和應用,才能增強人類改造自然的能力。《水文地質學基礎》作為一門自然科學類課程,有責任在人類改造自然的進程中對其研究領域的知識進行普及和介紹,讓更多的人了解其學科性質和內容,因此,在教學目標中突出實踐性和實用性至關重要。
應充分發揮多媒體教學的優勢,增加課程的直觀性和吸引力《水文地質學基礎》課程的應用性和實踐性較強,如果沿用傳統的教學方法,與學生學習的心理相違背,教學效果肯定不理想。多媒體技術的迅速發展為教學提供了很大的方便,在《水文地質學基礎》課程的教學中必須使用現代化的教學手段,將枯燥的理論形象地展示出來,增加課程的直觀性和吸引力,提高教學效率和教學質量。在教學過程中,針對水文地質的具體教學內容、(地球上的水及其循環、巖石中的孔隙與水分、地下水的賦存、地下水運動的基本規律、毛細現象與包氣帶水的運動、地下水的化學成分及其形成作用、地下水的補給與排泄、地下水系統、地下水的動態與均衡、孔隙水、裂隙水、巖溶水、地下水資源、地下水與環境)學習目標及學生特點等具體情況,采用不同的多媒體形式進行教學。例如,在講流網時,可引入如何判斷礦區的潛水含水層和地表水的補給關系的內容,利用動畫模擬地下水的流動方向,從而判斷它們之間的補給關系。這些直觀的演示可以加深學生對流網的認識,并可以充分發揮學生的視覺、聽覺、觸覺等器官的功能,使學生在輕松愉快的環境中,用有限的時間獲得更多的信息和知識。若能結合專業特點以及課程內容設計一些課件,會使教學活動更加豐富多彩。
教學模式由于其可操作性和可模仿性,近年來成為教學研究的熱點。傳統的教學模式注重的是教師如何利用資源、教具及教學方法等 ,實質上是“教”的模式。隨著高等教育從精英教育到大眾化教育的發展,新媒體及互聯網等數字化時代的到來,教師更注重的是學生如何學,從學習者角度建立的“學”的模式,引導學生建立有效的學習模式,這是目前教學模式改革的方向。為此,筆者在多年的地質學課程教學中,探索出了以實踐性為主線的“教”與“學”的模式,開創了多種實踐教學形式與方法,以期為相似課程教學提供參考。
1課程特征及問題的提出
“地質學基礎”課程是一門專業基礎課程,課程的任務是為非地質專業后續的煤礦地質、工程地質、石油地質等專業課程的學習奠定基礎,地礦類高等院校的采礦工程、測量工程、建井工程、安全工程等專業均開設此課,課程涉及的專業廣、學生數量多。 “地質學基礎”課程內容繁雜,包括了各個分支學科的全部內容:普通地質學、礦物學、巖石學、古生物學、地層學、構造地質學、地質制圖等。“地質學基礎課程”的基本概念、基本理論多,是集理論科學性、生產實踐性、研究應用性于一身的綜合性課程。由于非地質專業學生缺乏地質學基礎知識,而課程涉及基本概念和基本理論又十分繁雜,如何使學生在短時間內掌握好、學習好是教學中的重點問題。根據課程的理論性、直觀性和實踐性特征,筆者以“改變學生的學習模式和教師的教學模式”為指導思想,以調動學生積極學習為宗旨,以培養學生實踐能力為目標,突出理論與實踐教學相結合的教學設計理念,通過多年教學總結出了以實踐性為主線的“教”與“學”模式。
2實踐性為主線的教學模式
2.1理論教學的專題化
以教學大綱為基礎,基本的教學內容、理論不做重大調整,但改變傳統的照搬教科書章節的講授模式,將章節組織成與現場應用相結合的幾個專題,緊緊圍繞專題來講述每一個章節所涉及的基本概念、理論、基本規律和方法,例如礦物、巖石章節的安排就可以圍繞后續“煤礦地質”課程的煤層頂板、底板專題來闡述,這樣把單純的礦物、巖石的特點與煤層頂底板對煤礦開采影響聯系起來,形成與應用鏈接的理論教學。
2.2實踐教學的多元化
2.2.1與課外活動相結合的實踐教學
在堅持傳統實踐教學(野外地質觀察和室內試驗)同時,開發出了與科學研究、大學生創新創業、大學生科研訓練、大學生創新競賽相結合多元化實踐教學形式。吸收學生參加教師科研課題,促進學生實踐與導師的科研項目相結合,在輔助教師完成科研課題的同時,使學生在野外調查、取樣測試、室內分析、資料整理和報告論文撰寫等方面得到很好的鍛煉,提升學生的思考能力和創新能力。同時在教師的指導下,學生自主選擇科研題目,申請校級、省級及國家級大學生創新創業課題,直接完成項目申請、項目開展、中期檢查以及項目結項驗收等環節,使學生掌握科研的基本流程和基本技能,大學生創新創業課題成果還可以參加校級、省級等大學生科研競賽等,形成了課程實踐――創新創業項目――科研競賽的良性循環,這種多元化實踐教學對培養學生的獨立思考能力、獨立動手能力和創新能力非常有益。
2.2.2因地制宜的實踐教學
進行實踐教學時常常遇見的問題是實踐教學場地及實踐教學資源短缺,“巧婦難為無米之炊”,實踐教學資源制約著實踐教學的實施,在解決此問題時我們采取了因地制宜的原則,如考慮我校龍灣校區周邊地質現象豐富,處于海濱和首山附近,海濱現代沉積現象、沉積巖、首山巖石、節理、斷層擦痕等等地質現象異常豐富,是優良的天然地質學教學課堂,我們靈活運用這種得天獨厚的教學資源,進行以野外實踐教學為特色的煤礦地質學教學模式的改革與探索,很好地解決了實踐教學資源短缺問題。
2.2.3學生的自主實踐教學
學習的目的是應用,在應用的同時更促進理論的學習,當在應用中遇到問題時回到書本上尋找理論知識,如此學習與運用相結合,二者相互促進,構成良性循環。我們在教學中發現校園內景觀石、教室的地板磚、窗臺、甚至是馬路都有許多巖石,很多學生家長及親朋好友收藏了巖石、礦物的裝飾品等,在學習中鼓勵學生對這些巖石、礦物進行觀察、鑒定,也鼓勵學生在家鄉、野外將觀察到的地質現象運用課堂所學知識進行描述、拍照,回到課堂上與教師共同進行討論,調動學生學習積極性,培養實踐技能,達到學以致用的目的。
2.3 考核過程的能力化
考核是對學習者的評價,也是對教學效果的檢驗,以能力培養為目標的教學模式,其考核形式也應該相應進行配套改革,本研究在考核方面主要進行了兩個方面的探索:
其一,學生自擬題目,教師不限定題材,進行課程設計,并用PPT多媒體報告形式,作為平時成績的考核。在課堂上匯報自己的成果,其過程是學生進行課題的立項、尋找問題的解決思路、進行材料的收集與整理,報告內容可以是采集相關巖石標本、野外觀察到的地質現象及與本課程相關的所有知識,通過自己查閱相關資料或以小組討論的形式,分析野外觀察到的地|現象,自己描述、鑒別,并提出辨別依據,將有典型意義的地質現象的照片、標本等拿到課堂上,由教師在課堂上講解,加深對巖石及地質現象的認識,以拓寬學生的知識面及理論知識的運用能力。
其二,教學過程中將部分考試題目明確給學生。在課程學習之前或過程中把考核能力的題目發給學生,當然所給的題目不是某個具體概念、具體方法、具體公式等可以在課本上直接找到答案的題目,學生帶著問題去學習、探索,明確目標。
3 教學效果及建議
上述“教”與“學”模式是在2009級~2014級遼寧工程技術大學采礦單招、測量單招、安全單招、土木工程單招等專業的 “地質學基礎”課程多年教學過程中逐漸形成的,由教師“教”的傳統教學模式轉變到以學生“學”的新的教學模式,學生變被動的旁觀者為積極學習者,甚至成了知識的創造者,其體現了參與式學習,在教學內容、教學過程等方面是一種新的形式,產生了好的教學效果。工科院校專業課程中很多專業基礎課程、專業課程與“地質學基礎”課程相似,都具有很強的實踐性,實踐性為主線的“教”與“學”模式可以借鑒和推廣。
3.1教學效果
其一,有效解決“基本概念多、內容繁雜”的課程授課難度大的問題。傳統的教學以課堂講授為主,很多概念的描述及多媒體圖片講解多遍不如親眼見到一次有說服力,“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”,以實踐性為核心的“教”與“學”模式正是體現了實踐――理論――再實踐的哲學道理,如有的同學在期末問卷調查中說“看似深奧的地質概念,到了野外就一目了然,甚至不用老師講解我們就懂了”。
其二,培養了學生技能和實踐創新精神。傳統的教學模式中,學生在很多情況下忙于“動手記”課堂筆記,學到的是書本上知識,而在缺少的不是知識而是技能的當代教育背景下,以實踐性為主線的“教”與“學”模式,能夠使學生根據課堂上的理論講解,對校園內景觀石和豐富地質現象進行觀察與描述,去鑒別巖石、礦物,切實鍛煉學生分析問題、解決問題的能力,培養了學生實踐技能,學習到了書本上學不到的能力,同時培養學生“不唯書、只唯實”的創新精神。
其三, 有效提高教學過程中學生的學習積極性。傳統的單向教學模式是教師在課堂中占據主導地位,學生處于被動接受的地位,單向的教師講解往往不容易充分調動學生的學習積極性。以實踐性為主線的“教”與“學”模式,使每個學生建立一個自己喜歡的課題或專題,通過多種實踐方式與形式,主動地去尋找地質現象,觀察、鑒別,教師是在其中扮演了“導演”與學習“引領者”的角色,幫助每個學生建立更完美的多媒體報告,如有的學生側重于巖石鑒別,有的學生對形形的礦物感興趣,有的學生對野外的宏大的地質構造感興趣,有的學生對地震、火山等地質現象感興趣,等等,他們就挑選題目進行查找文獻、野外觀察、同學間相互討論及選擇教師幫助等,最大限度{動學生的學習積極性。如有的學生反饋說:“老師,我學習了這門課程之后,無論走到哪里,見到巖石我就想鑒定這是什么巖石。”
3.2建議
其一,教師自身的實踐技能是實踐性為主線的“教”與“學”模式順利進行的保障。很多學生收集到的野外地質現象、巖石礦物的鑒定等,要求教師能夠正確的鑒別出來,課堂上可能出現新的觀點與認識,需要教師及時地正確的解答與指導,要求教師提高自身實踐能力水平,多參與科研課題,與生產現場對接,增強現場生產知識,才能在課堂上掌控局勢。
其二,課程要因地制宜地為學生創造實踐環境。實驗室條件畢竟有限,這需要教師結合專業課程、周邊環境等開發適合本課程的實踐教學環境,如有的課程可以與當地廠礦結合,建立實習參觀基地,教師自己動手設計實驗器材等等,以擴展學生實踐場合與機會。
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【摘要】地質學是地理科學專業課程體系中的基礎課程,是學習其他專業課程的基礎。通過總結地質學的教學內容和教學特點,分析了地質學在地理科學課程體系中的地位和體現。為發揮地質學在地理科學專業中的作用提供了基礎保證。
關鍵詞 地質學;地理科學;實踐性
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
地質學是研究地球的物質組成、地球的構造運動、地球的演化歷史及其為人類生存和發展提供必要的地質依據的一門學科。地質學的研究對象是地球的巖石圈(包括整個地殼和上地幔的頂部),地質學的研究內容包括:地球的物質組成,構造運動,地球發展演化史及地質學的應用。除了地質學之外,地理學也是地球科學的一個重要學科,地理學是研究地球表面這個同人類息息相關的地理環境的一門學科。因此,地質學與地理學在研究對象的側重點上具有明顯的差異[1-4]。
1地質學的教學內容和特點
1.1地質學教學內容
根據地質學的研究對象和研究內容,結合地質學在地理科學整個課程體系中的作用,將地質學教學內容分為:地質學緒論、礦物巖石學、構造運動和構造變動、地殼演化史及地質學的應用,并結合地理學教學計劃和培養目標設置了一些室內實驗和野外實習內容(表1)。結合地理科學專業特點,目前師范類地理科學專業選用的教材為宋春青等主編的《地質學基礎》。為了方便學生的理解和擴展學生的地質學知識,推薦夏邦棟的《普通地質學》做為參考教材。推薦英國學者羅納德·路易斯·勃尼威茲著的《寶石圣典》和許靖華著的《地學革命風云錄》做為課外延伸讀物。
1.2地質學教學特點
1.2.1內容多
地質學研究內容為地球的物質組成、構造運動、地殼演化。物質組成涉及到元素、礦物和巖石三個層次;構造運動包括褶皺、斷裂、新構造運動及板塊構造理論等,涉及面及其廣泛;地殼演化從老到新為前寒武紀、早古生代、晚古生代、中生代和新生代等5個地質時代的地球古地理、古生物、古氣候。因此,從研究內容上來看,地質學教學內容及其豐富,知識點及其多。
從涉及的基礎學科來看,理解地質學的一些概念,必須掌握必要的數學、物理學和化學等基礎知識[3-5]。比如晶體的形態,就需要有較好的幾何知識和數學空間想象能力。再如構造運動部分需要有一定的力學知識。
1.2.2地質學實踐性強
地質學研究對象是巖石圈,也涉及水圈、大氣圈和生物圈。而為了認識地球,必須進行野外調查,收集標本和地質測量,只有在野外工作的基礎上,才能深入的分析和加深理解一些地質現象,這些決定了地質學是一門實踐性很強的學科。地質學的發展史,表明地質學是“實踐—理論—再實踐—再理論”的循環往復的形式。再如:礦物和巖石的鑒定,必須經過一定的實踐才能掌握,若只通過理論學習,將會使學生摸不著頭腦,慢慢就會失去學習地質學的興趣[1-5]。
1.2.3理論抽象
地質學中的多數理論十分抽象,若沒有見過實物,單憑想象是很能理解地質學的知識點。比如褶曲的分類,斷層的分類等。若能結合實驗和多媒體手段,為方便學生理解地質學概念會起到事半功倍的效果。宋春青等主編的《地質學基礎》教材,圖件少,文字多。因此,實際教學中,教師應多提供一些圖片,使學生有一個直觀的影響。其次,可以使用動畫、視頻等多媒體教學手段,如正斷層形成的動畫視頻等。通過多媒體的教學手段可以使學生很直觀的掌握地質學的知識點。
2地質學在地理科學專業中的體現
地質學基礎是地理科學專業的一門重要的專業基礎課。該課程的任務是使學生了解地質學的研究對象、內容和方法,培養學生的時空觀、發展觀及其地質思維能力,為進一步學習地理科學專業其它后續課程奠定堅實基礎。但又不能采用地質類專業一樣的教學模式,畢竟地理科學專業和地質類專業培養目標和側重點不一樣。因此在實際教學中應突出地質學在地理科學專業中的特色。
2.1突出重點
因為地質學研究內容豐富,而地理科學專業培養目標不同于地質學專業,不可能每一個地質學知識點都需面面俱到,且都講的十分透徹。比如:礦物晶體就不需要講的很透徹,只需學生掌握晶體基本概念及其基本性質即可。再如:地球的外圈層結構,在地球概論中會涉及,因此這一部分不需要細講。但對地理科學專業學生學習后續課程有密切聯系的知識點需詳細講授,如:構造運動的概念,形成原因等。這是學習地貌學等后續課程的基礎。
2.2注重與地理科學專業及相關課程關系的敘述
前面已經敘述,地質學的研究對象是巖石圈,而地理學研究對象是地球表層。因此,兩者在一定程度上具有密切的聯系,尤其是自然地理學與地質學關系最為密切。地質學基礎是地理科學專業其它后續課程,如:地貌學、氣象和氣候學、水文學、土壤和植物地理學、自然地理學、自然災害學等課程的基礎。只有掌握了一些地質學知識,才能較好的理解和掌握后續課程中的知識點。因此,在講授地質學的過程中,需要教師注重地質學與地理科學專業相關課程之間的聯系,這樣才能引起學生對地質學的重視,才能使學生明白地質學在整個地理科學專業課程體系中的地位。
2.3地質學與地理學實踐結合
地質學和地理學都實踐性很強的學科。地理學的分支自然地理與地質學結合最為密切,在地質學野外實踐過程中可以適當的通過地質學知識來講解地理學中的一些概念及其產生機理。如重慶師范大學在地質學野外實踐過程中,通過講授四川盆地的地殼演化史,來講解四川盆地在地貌上的分布特點及形成機制。
3結束語
地質學基礎在地理科學專業課程體系中起著承上啟下的作用。對于地理科學專業的學生來說,掌握地質學中的礦物和巖石、構造運動及地殼演化史的基本概念和基本理論,對以后學習地理科學專業其它后續課程具有重要的作用。也為今后的繼續深造,打下了堅實的地質學基礎。在教學實踐中,應根據地理科學專業的培養目標和專業特點,并結合室內實驗、野外實習和多媒體教學等手段,深入淺出的講授地質學這門課程。
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【基金項目】貴州省科技廳聯合基金(黔科合LH字[2014]7617);貴州大學引進人才科研基金項目(2014-61)。
【中圖分類號】P64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)11-0215-02
0 引言
高校專業課的教學過程中,要結合課程特色及學校的實際情況采取適宜的教學模式(趙建軍,2010;高文,1998)。“專門水文地質學”作為水文水資源專業的應用型專業核心課程,是研究地下水勘查及其應用的技術理論和方法的課程,具有很強的綜合性和應用性。教學的目的是培養學生運用所學的水文地質學理論與技術開展地下水科學研究及分析解決與地下水有關的資源、環境、地下水危害等實際問題的能力,從而為以后從事專業技術工作打下基礎。鑒于該課程理論教學部分較為枯燥,在學習中,如何帶動學生在學習中的積極性,使學生在輕松的環境中掌握該課程的主要內容,是該課程教學中的難點(張發明,2006;畢孔彰,2004)。筆者結合在實際教學中發現的主要問題,結合教學經驗,探索該課程的教學模式。
1.課程教授過程中出現的主要問題
在課程學習后的課程設計是對 “專門水文地質學”課程知識的具體運用。根據以往實習反饋的信息發現學生在實習過程中往往不知如何開展水文地質調查工作,現象產生的原因主要有3 個方面:(1)對課程的基礎概念、基本技術方法和課程的基本結構體系沒有掌握;(2)無法將學習到的知識在具體的水文地質工程中進行應用,課程的教學過程中,工程實例的講解不足;(3)對水文地質問題認識不夠全面和深入,致使方案設計難以滿足要求。主要原因是對水文地質調查方法的適用性沒有掌握。
要解決以上問題,可以依靠優化“專門水文地質學”課程設置及探討新的教學模式來解決。
2.“專門水文地質學”教學課程設置
“專門水文地質學”課程總體上可以分為3 個部分(曹劍峰,2014):第一部分為水文地質調查方法,是從事水文地質工作的基礎和基本技術,該篇主要介紹了水文地質勘查方法種類、手段、工作階段和工作程序,水文地質測繪,水文地質鉆探,水文地質物探水文地質試驗,地下水動態與均衡,水文地質調查成果等;第二部分為供水水文地質,是該書的核心和重點內容,主要內容為供水水文地質概論,供水水質評價,地下水水量計算與評價,地下水資源的合理開發利用、保護與管理等;第三部分為礦床水文地質,是應用性和針對性很強的內容,主要介紹了礦床水文地質基礎知識(礦床及礦床開采的某些基本知識,礦床充水條件,礦床水文地質類型等)礦坑涌水量預測,礦床水文地質調查及礦坑水防治方法等。
根據大綱安排,教學課時為48 學時。如何在有限的時間內,使學生掌握本門課程的重點內容,成為教學內容安排的難點。筆者依據學生在實習中表現出的種種問題,在“專門水文地質學”課程設置上,考慮以下3個原則:(1)詳細講解水文地質調查方法及其適用性;(2)突出講解供水水源、勘查階段和使用的各種勘查方法的特點和要求;(3)適當壓縮礦山水文地質勘查內容;(4)根據各行業最新工程地質勘察規范更新教學內容。根據上述原則,第一部分安排16個學時,占總學時數的33%,第二部分安排20學時,占總學時數的41%,第三部分安排12學時,占總課時的25%。
3.課程教學模式探討
對于“專門水文地質學”這種應用型課程,使學生能夠在生產實踐中將學習到的知識進行應用是學習的最終目標。根據該課程特點,筆者制訂了“以工程案例引導講授課程基本理論和方法”的教學模式(圖1)
圖1.專門水文地質教學模式圖
在教學結構模式的指導下,根據課程教學內容的特點和學生實踐中所表現出來的問題,將“專門水文地質學”課程內容分為專門水文地質學理論和工程應用兩個部分,兩部分采用不同的教學方式。
(1)理論和方法部分突出強調各種水文地質調查方法的適用范圍;供水水文地質的基本概念及計算評價方法;礦山水文地質的基本概念和技術方法。讓學生認識到各種方法之間不是獨立的,是相輔相成,互為補充的一項系統工程。
(2)工程應用方法的授課目的是使學生在掌握水文地質調查、評價和計算的基礎上,對各種方法進行綜合應用,針對不同的水文地質問題,選用合適的工程案例,首先提出問題,讓學生回答這些問題應該應用何種方法和理論進行解決,然后教師依據學生回答情況,分析講解解決問題的方法及過程中注意的問題。
4.課程教學過程
為了讓學生在問題導向下掌握課程的關鍵內容,課程教學過程中應堅持以下內容:
(1)以不同類型的水文地質工程實例為主線,串聯每堂課的關鍵知識點,建立知識結構體系。應以多媒體列舉工程實例,提出問題,調動學生參與課題討論的積極性,在討論中掌握知識點,如水文地質調查中,可以結合貴州某地區水文地質調查中需要調查的項目,分析調查這些項目所需要的手段,再緊密圍繞這些手段提出具體的調查方案,最后對水文地質調查的方法和要點進行總結。
(2)在“專門水文地質學”的教學中,仔細備課,認真準備工程案例,利用多媒體軟件展示工程現場的細節,讓學生有身臨其境的感覺。同時利用啟發式教學,讓學生回答問題,自己主動的去尋找答案,活躍課堂氛圍,使課堂教學不乏味,形成針對課程本身的良性互動。
5.結束語
(1)“專門水文地質學”是一門應用型地質課程,該課程的內容繁雜,在有限的時間內讓學生們掌握該課程的重點內容就需要對課程內容進行合理設置,教學過程中突出重點內容。 (2)“專門水文地質學”的教授過程中,易結合具體工程實例,采用問題引導式教學,帶動學生參與課程的積極性,同時在解答問題的過程中讓學生掌握該課程的知識點。
(3)做好試卷分析,對學生沒有掌握的內容對學生進行再次講解,同時也可為未來的教學過程提供借鑒和參考。
參考文獻:
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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
0 引言
重慶科技學院是中石油、中石化、中海油及相關的冶金部門與重慶市人民政府共建的普通高等院校,學校學科專業特色與優勢鮮明。現有5個與油氣勘探開發相關的本科專業和41個非石油主干專業,是我國新建本科院校中專業齊全、本科生培養規模較大、人才培養層次較完整的高校之一。“構造地質學”課程是資源勘查工程和地質學專業的平臺核心課程,該課程具有很強的實踐性,是一門比較抽象的基礎理論課程,很多的教學工作者都對這種課程有著濃厚的興趣,對該課程的教學理念、教學方法及規律進行了很多的研究,同時也取得了不錯的成果,通過使用這些教學方法和手段,有利于提高這門課程的教學水平。
然而,根據筆者近年來對該課程的教學經驗和特點,認為該課程的教學過程中除了要進一步落實常規的教學措施之外,還應針對該專業的核特色,并結合科研和生產實際,加強野外實踐教學,適當地加入一些與本課程相關的科研元素及科研實例,即加強對該課程的實踐教學環節的研究。一方面有助于學生正確地理解構造地質學的有關原理和方法,提高學生學習構造地質學的興趣;另一方面也有助于學生在以后的學習和工作中充分地運用該課程的教學內容去解決實際工作中遇到的地質構造學問題,從而達到提高教學效果,深化構造地質學課程教學改革的目的。
1 現狀
目前重慶科技學院“構造地質學”的課時設置偏低,地質學專業72學時(含實驗18學時),資源勘查工程專業64學時(含實驗16學時)。總體而言,理論課程學時相當緊張,只能針對一些基本概念、基本原理進行講述,完成教指委擬定的基本實驗實訓內容。
實踐教學體系由兩個部分構成:①室內實驗、校內實訓;②野外構造填圖實習。室內實驗及校內實訓是構造地質學課程的課程實驗,包括認知實驗、驗證性實驗及部分創新實驗,能夠滿足對課本基礎知識的驗證,加深學生對課本知識的理解。實驗中心建有構造模擬實驗室、構造制圖實驗室。學生可利用各構造模型,人機互動,分析各種構造現象的形成機制,特別是對各種巖石受力變形過程及力學性質的分析。野外構造填圖區域為構造現象豐富、典型剖面較多的重慶北碚天府地區。重點讓學生通過野外踏勘,了解實習區地層接觸關系及地層空間展布情況。最后利用野外的踏勘、測量、填圖最終形成實習區的綜合特征圖。
當前的這種構造地質學教學體系,基本符合構造地質學的教學要求,但也存在一些問題,特別是對應用型人才培養目標有一定的局限性。主要有幾個比較突出的問題:①學生總覺得該課程枯燥,興趣不大、授課效果不好;②野外實踐過程包括認識現象、地質描述、繪圖等過程,缺乏科研元素;③基地建設緩慢,教學改革研究成果不多;④工程應用能力不強,構造地質學理論及實踐知識與現場生產聯系程度需要進一步提高。
2 改革構想
2.1 介紹專業應用領域和前景,激發學生的學習熱情
為了提高學生的學習效率,激發學生的學習熱情,應該在新生入學教育時或專業課開課前,給學生大致介紹一下專業的概況和該課程的應用領域及前景。同時,可以邀請一些油田工作人員(或地質礦產部門的專家)和專業課老師為學生舉辦一些介紹與專業相關的應用背景知識或講座,也可以從國際和國內能源發展狀況來說明構造地質學在國家資源(包括固體資源和石油與天然氣)勘探開發中的重要性,特別是油氣資源在國家發展中的重要性。介紹該專業及其相關課程在地質勘探中的作用和地位,激發大學生對該專業的熱情和激情,從而激發對地質專業、對構造地質學的喜愛,并為地質學事業努力和拼搏。通過講解不斷提高學生的學習積極性和主動性,使學生對所從事專業的自豪感和榮譽感不斷增強。同時介紹一些學習專業課的方法,尤其是構造地質學這種專業基礎課,需要學生改變固有的學習思維和方法。
2.2 教學階段融入科研元素
科研元素融入是指獲取解決某一個地質問題的科學研究實踐[1],其目標是激發學生在教師的指導下從事科技創新活動,或申請學校不同級別業余科研小項目的活動或參與教師的科研項目,開展科研研究,做科研報告或在專業期刊上發表學術論文,而不是地質現象的常規性文字描述或對地質現象書本知識的再理解。在校內理論學習過程中就應該結合野外地質現象,結合生產單位的生產實際,利用地質現象解決生產實際問題。比如,學完地層產狀一章,就可以結合地質礦產部門資料預測礦產出露及探礦研究;可以結合油田部門分析油藏性質及構造對油水分布分布的控制因素;學習斷層一章,可以結合生產資料研究注水開發對斷層封閉性的影響,可以分析斷層對固體礦產的空間分布的控制作用。
2.3 注重能力培養的實踐教學
構造地質學不僅是理論性很強的課程,也是實踐性很強的課程,因此應該把實踐教學放入到和理論教學同樣重要的位置。在課堂上學生接受老師講授的理論知識時,很多學生都覺得比較抽象,造成教學效果不佳,面對這種情況,重慶科技學院在安排構造地質學的教學時,應該注重能力培養的實踐教學。
為了培養和鍛煉學生的動手能力和創新意識,培養學生的地質思維,實驗課要以學生為主,教師輔導為輔,放手讓學生盡量獨立完成實驗,獨立分析各類地質現象的成因及其對資源分布的控制因素,并結合區域的地質構造作用,預測資源的空間分布。教師僅就基本原理和要點進行講解和輔導,鍛煉學生的地質思維和文字表達能力。在做好實驗課的同時還要強化野外實習,雖然通過理論課程和實驗課的學習,學生對地質構造現象有一定的概念,但還是處于一知半解的階段,再加上實際地質構造現象具有很強的復雜性和多樣性,導致學生很難真正將在課堂上學習的內容和實際構造現象融會貫通。因此要想真正提高構造地質學的教學質量,野外實習是必不可少的一個教學環節。同時應合理安排理論課、實驗課和野外實習的教學日程。只有這樣才能使學生做到理論與實際融會貫通,使抽象的概念描述轉變成具體的地質現象。
3 結語
構造學是資源勘查工程及地質學相關專業的平臺基礎課程。課程的性質決定了實踐教學內容的重要性。為了突出重慶科技學院應用型本科院校的人才培養宗旨,必須加快對構造地質學教學體系的改革探討,激發學生對構造地質學的熱情及學習興趣、加大科研元素,加強實踐訓練、注重現場應用以及建立一支具有高實踐水平的師資隊伍。另外,為了更好推動構造地質學實踐教學改革,還應該不斷加強模擬訓練,突出動手能力;加強學生與生產單位的結合,突出應用能力;教師和學生不斷互動交流,才能真正實現改進構造地質學實學效果的目的。
參考文獻:
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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
環境地質學是研究人類活動和地質環境相互作用的新興學科,是地質學的一個分支,也是環境科學的一個組成部分。環境地質學研究自然和人為引起的地質環境問題,以及人類工程建設和資源開發引起的地質環境問題[1]。環境地質學已經成為地質學、地理學、環境科學等專業的必修課或者選修課。環境地質學是一門綜合性的科學,內容涉及災害地質學、環境工程學、地球化學、地質工程學、城市環境地質學、礦山環境地質學、農業環境地質學、海洋地質學等多個學科。如何為不同專業、不同年級的學生更好地講授環境地質學課程,成為一個新的挑戰。筆者在環境地質學的教學過程中,結合環境地質學的課程特點、學生的知識結構和專業特色,積極探索教學方法改革,不斷總結經驗和心得,逐步形成了具有鮮明特色的教學方法,取得了良好的教學效果。
1 強調人地和諧理念和可持續發展觀
環境地質學課程最重要的目標之一,就是讓學生樹立人地和諧的理念和可持續發展觀。首先要認識到,地球是人類目前可以生存的唯一場所,地質環境容量是有限的,人類活動和地質環境是相互制約的,過度地索取必然會引起地質環境的惡化,甚至出現災難。要達到人地關系的和諧,必須以科學的人地觀為指導,培養全球性、長遠性和差異性的環境意識,珍視和充分利用環境質量與自凈能力,減少環境損失,防止環境污染和生態破壞;培養廣義性、有限性和稀缺性的資源意識,堅持節約利用、綜合利用和持續利用原則,充分發揮資源的多重功能,提高資源利用效率和水平;科學的人口意識、合理的生產意識、適宜的消費意識和正確的文化意識同樣非常重要[2]。另外,危害人類的自然災害始終存在,人類一定要充分認識這些自然災害(如洪水、滑坡、崩塌、泥石流、地震和火山活動),盡量避開或降低它們對人類生命財產造成的威脅。
2 體現專業特色
環境地質學涉及的內容非常廣泛,每個章節都可以單獨作為一門課程來講授。但由于課時的限制,不可能對每個章節都進行非常詳細、深入地講解,必須根據學生的專業特色和學校的特色,有選擇、有側重地講授環境地質學的各個章節。對于礦業類院校的地質工程專業學生,側重講解自然災害、礦產資源開發、能源開發和利用、表生地球化學異常與人體健康、環境地質調查等章節,用地質構造和地質演化的理論講解地震和火山的發生規律和分布特征,用礦床學理論講解礦產資源的成礦規律和礦石特征,用地球化學的理論講解地方病的發病機理和分布規律,將地質學的理論和方法融入到各章節的講解中。自然地理學專業要側重自然資源開發、土地利用、房地產開發等內容;人文地理專業側重城市規劃、旅游管理等章節。
3 結合學生的知識體系
環境地質學是一門拓展學生知識面、培養學生興趣點的課程,適宜安排在第一學年。但是,由于各種條件所限,環境地質學有可能被安排在許多專業課之后的第二學年或者第三學年。由于某些專業課的內容與環境地質學的部分章節或知識點相同,勢必會增加環境地質學的講授難度。因此,教師在講授環境地質學課程之前,必須考慮不同年級學生在知識結構上的差異,有針對性地調整各章節的內容和深度。遇到與前期專業課相同的知識點,教師既可以有針對性地溫習之前學過的重要知識點,補充新的教學內容,也可以在相同知識點上增加深度,激發學生的求知欲望。在為地質工程大三本科生上環境地質學時,環境地質學中的自然災害章節與學生前期學過地球科學概論中的知識點重復,此時,教師需要增加新的知識點,并增加難度。比如講到火山灰,不僅要講火山灰對人類和動植物的危害,對全球氣候的影響等基本知識點,還可以拓展到火山灰在層序地層學中的應用,火山灰具有延展性、瞬時性和等時性的特點,可以構成發育良好的區域等時面,許多含煤地層普遍發育火山灰,可以作為煤層對比的重要依據,能夠有效彌補生物帶法、常規標志層和沉積旋回法在煤層對比中的不足[3]。在講到河流類型的時候,可以與能源地質學中的煤炭沉積環境知識點結合起來,讓學生思考,哪種河流類型能夠形成巨厚型的煤田,還有哪些典型的河流地貌非常適宜煤炭的沉積等。只有緊密結合學生的知識體系,才能將環境地質學課程講得更生動,并且將課程內容的廣度和深度有機結合起來。
4 啟發式教學
環境地質學不僅普及知識、讓學生記住一些基本概念和知識點,更重要的是要培養學生獨立思考、全面思考以及應用所學知識解決問題的能力。隨著世界人口劇增、城市化不斷推進,各種環境地質問題不斷出現,這些環境地質問題的解決方法往往沒有標準答案,需要學生主動思考,積極查找相關資料,對問題不斷探索。比如許多化學合成殺蟲劑(如DDT)在害蟲殺滅、糧食增產和瘧疾預防等方面功不可沒,但同樣導致了嚴重的生態危機,危害人類健康,并毒死了大量鳥類、魚類和益蟲。現代農業到底能否離開化學合成殺蟲劑?化學合成殺蟲劑到底是毒藥還是仙丹?這些問題的答案都需要學生發揮獨立思考的精神去探索。
河流具有強大的侵蝕和搬運作用,能夠導致河流上游不同程度的水土流失,但我們不能就此否定河流的侵蝕和搬運作用。因為河流攜帶的泥沙會在下游形成三角洲和沖積平原,造福人類,入海口堆積的泥沙還能有效抵御海水入侵。因此,要通過教師的講解啟發和培養學生全面思考的能力。
5 案例分析
20世紀初,美國哈佛大學法學院創造了經典的案例教學法,之后在法學、企業管理、醫學等學科的教學中得到廣泛應用。環境地質學中也有很多經典的人地危機和人地和諧的案例,也可以借鑒這種成功的教學方式。從實際案例出發,提出問題、分析問題、解決問題,通過師生的共同努力使學生做到融會貫通,能舉一反三,理論聯系實際,從而增強知識,提高能力和水平。在選擇案例的時候,要盡量選擇一些影響范圍廣、貼近學生生活、絕大多數學生都了解的近期發生的經典案例,這樣更容易激發學生的興趣,提高案例分析的教學效果。例如,通過學生對美國墨西哥灣漏油事件和我國大連漏油事件的分析,更深刻地理解能源開發和運輸中可能導致的生態和環境危機,并且深入思考如何正確面對和處理這種生態危機。在講海洋公約中“海域”的定義時,可以對中日領海糾紛案例進行分析,通過該案例的分析,不僅能夠讓學生更深刻地了解領海基線、專屬經濟區和大陸架等概念的真正含義,還可以讓學生認識到聯合國海洋公約在解決領海糾紛方面的不足,同時提高學生的海洋意識。
6 結合科研動態和學科發展
環境地質學也是一門應用科學,它應用掌握的地質信息來解決實際的問題,減少環境的惡化,增加人類利用和改造自然的有利條件[4]。但是,由于撰寫時間有限,大多數環境地質學教材中的某些知識點存在明顯的滯后和不足,特別是關于各種環境地質問題防治方法的相關內容,而該部分內容又是學生需要重點掌握的內容。因此,非常有必要將與環境地質學相關的最新科研動態、熱點研究問題和學科發展動態引入到課堂教學中。在此過程中,也可以將自己和學院其他教師與教學內容相關的科研工作和科研成果介紹給學生。比如在講到土壤污染內容時,大多數教材都沒有涉及如何治理和修復被污染土壤的內容,這就需要教師在備課的時候查閱相關的書
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籍和文獻,查找傳統和最新的土壤修復技術,以及各個修復技術的優缺點和這些土壤修復技術的應用情況。這樣,才能讓學生全面了解土壤污染和修復技術,同時激發學生的科研興趣。
7 多媒體教學
環境地質學中的許多內容需要借助圖片、視頻等多媒體才能達到更好的教學目的和教學效果。圖片具有直觀明了的特性,可以根據教學目的進行實時添加,比如在講解露天開采對地表的破壞的時候,很多學生對露天礦了解很少,僅僅用文字講述露天礦的占地面積等破壞程度,不能讓學生體會露天礦的巨大破壞性,如果將世界十大露天礦的圖片展示給學生,學生就能真正理解什么是“地球表面的巨大傷疤”了。
視頻也是環境地質學非常重要的教學手段,視頻能更直觀、全面地展示環境地質學內容,但是比較占用課時,所以課前要對平時收集的教學視頻進行精挑細選。教學視頻要畫質清晰、客觀全面、貼近生活、震撼心靈、引人思考。教學視頻的畫質清晰程度直接影響觀看者的情緒和興趣,高清晰的教學視頻能夠引起學生的觀看欲望,達到更好的教學效果;教學視頻的內容必須客觀全面,否則容易誤導學生,因此必須對視頻內容仔細篩選。介紹環境地質問題的教學視頻,最好有思想碰撞,學生看后能夠震撼心靈,并且引發學生深層次的思考。比如中央電視臺制作的“垃圾圍城困局”視頻就可以作為關于城市垃圾的教學視頻,該視頻介紹北京在城市垃圾處理過程中遇到的現實問題,通過視頻可以了解不同立場人(包括主張和反對垃圾焚燒的學者、垃圾焚燒廠附近的居民和城市管理者)的觀點和思想,該視頻能夠讓學生深切體會到,城市垃圾處理既是一個刻不容緩的問題,又是一個很難解決的技術問題和管理問題,引發學生對城市垃圾問題的深入思考。
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[1] 朱大奎,王穎,陳方.環境地質學[M].北京:高等教育出版社,2001.
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)49-0209-02
《地質學基礎》是高等師范地理科學專業的一門重要的專業基礎課,是學習地理科學專業后續課程的入門課,同時該課程也是地理科學專業的必修課。學好它將為其他地理課程如“人文地理學”、“中國地理”、“世界地理”等打下良好的學習基礎,并直接服務于中學的地理課堂教學和課外地理活動,有助于今后進行地理科普宣傳活動及開展鄉土地學科研,開發和利用地質、地貌資源,振興家鄉經濟;同時,對于大學生樹立辯證唯物主義世界觀也有重要的意義。總之,掌握該門課程的知識、理論和方法,是中學地理教師智能修養的重要組成部分。另外,該門課程對學好自然地理學,特別是對《地貌學》的后續學習也是必不可少的。
一、《地質學基礎》課程教學體系
1.《地質學基礎》課程的教材、教輔。《地質學基礎》課程以宋春青等人的《地質學基礎》為教材。國外的參考書目有: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。國內的參考書目有:王維的《地球的形狀》、李叔達的《動力地質學原理》、劉東生的《黃土與環境》、王鴻禎和劉本培的《地史學教程》、蘇文才和朱積安的《地質學簡明教程》、夏邦棟《普通地質學》、潘兆櫓的《結晶學與礦物學》、李善邦的《中國地震》以及武漢地質學院煤田教研室的《煤田地質學》等。
2.《地質學基礎》課程的教學目的。地質學是研究地球的科學,地質學側重研究地球的地下部分;地質作用分內動力地質作用和外動力地質作用。對于地質學的學習,即注重內動力地質作用對地表形態的塑造機理,也注重外動力地質作用對地殼物質和構造形跡的改造。不僅讓學生掌握地質學的基本原理,更重要的是要做到加強聯系,互相滲透,各有側重,相對獨立,注重實用。通過本課程的學習,使學生充分認識和了解“我們只有一個地球”的真實含義,從而使他(她)們成為一支在未來的生活中善待地球、保護我們美麗家園的重要力量。
3.《地質學基礎》課程的教學內容。該課程主要講授地殼的物質組成,地質作用的類型、條件、作用過程,地殼的構造形變和改造,地質發展歷史等,共分十章,共計安排72學時,教學安排在同一學期。包括室內礦物、巖石標本認識實習。具體內容詳見表1。
4.《地質學基礎》課程的教學方式。《地質學基礎》課程的教學方式采用教師講授與學生多媒體教學互動的方式結合進行。①傳統教學存在的問題,作為一門實踐性很強的課程,在沒有將多媒體教學引入課堂之前,對《地質學基礎》采取的授課方式只能是以“填鴨式”簡單描述的教學授課模式,學生們普遍缺乏感性認識,教學效果較差。由于授課的對象是大學一年級的新生,學生們在多數的時間里對一些地質現象常常感到“丈二和尚摸不著頭腦”,而授課教師用了大量寶貴時間進行解釋也不見得效果有多好,加之該門課程是地質學各個分支學科的大綜合,初學者面對眾多生澀的專業術語往往會望而卻步,對學習該門課程的積極性和趣味性影響很大。②多媒體教學在本課程中的應用:PPT演示,PPT演示不僅具有省時、高效、省力的優點,而且展示圖片的功能異常強大。在《地質學基礎》課程教學當中,最基本的教學內容需要向學生傳授礦物、巖石的相關知識,特別是重要礦物和三大類巖石的經典圖片需要展示,往往能激發學生們的學習熱情。從課堂教學實踐看,效果非常好。在該門課程的實踐教學中,筆者在互聯網收集了大量與地質學內容有關的動畫,比如巖層的形成順序、褶皺和斷層的形成、物理風化作用、桂林山水的成因、地幔對流過程、大陸漂移和礦床的形成等。從教學的效果看,事半功倍,非常成功。動畫演示得形象生動,初學者容易理解;視頻演示,視頻演示在《地質學基礎》教學中的應用可以說將多媒體教學的作用發揮到了極致。平常筆者十分重視將該門課程同日常發生的地質事件相聯系。將地質現象和教學內容緊密結合。在互聯網上的主流網站搜集了大量地質視頻影像資料。比如《火山活動》《日本3.11大地震》《唐山地震啟示錄》《四川汶川大地震》《板塊構造學說》以及《地殼波浪鑲嵌構造》等。這些視頻資料的播放,仿佛將學生帶到了地質事件發生的第一現場,極大地震撼了他們的心靈。通過播放一些地質災害發生的全過程,同學們充分認識到學習地質學知識的重要性和緊迫性,學習的積極性和主動性大大提高。
5.《地質學基礎》課程的考核方式。《地質學基礎》課程考核包括平時成績(課后作業、實驗報告、課堂提問等,占室內教學考核總評成績的20%)、階段測試(占室內教學考核總評成績的10%)和期末考試(占室內教學考核總評成績的70%)等3個組成部分。成績皆采取百分制。平時成績:課后作業、實驗報告、課堂提問等。階段測試:期中考試、實驗考核等。期末考試:以基本概念的理解、識圖能力、分析問題和綜合分析問題的能力為考核重點,試卷一般以名詞的解釋、綜合題(填空、選擇、判斷、簡答和論述等)占較大分值(一般為卷面分值的75%左右)。
二、《地質學基礎》課程的教學效果
《地質學基礎》課程是陜西師范大學旅游與環境學院地理科學專業學生的專業必修課,也是學生大學一年級入學后的兩門專業課之一;盡管存在著種種不利的因素,比如大一新生不適應大學的學習方式等原因,從對2005~2012級學生的講授效果來看,學生對本門課程的滿意程度達到95%以上(評教結果);從期末考試的成績看,考試分數大都符合正態分布,綜合成績的通過率在90%以上。
通過多年來的《地質學基礎》教學,筆者深深地感到多媒體教學的重要性和必要性。因此,在高等師范地理科學專業《地質學基礎》課程的教學實踐與探索中首要的任務就是要加強多媒體教學。和傳統的教學相比,多媒體教學有著得天獨厚的優勢,其優勢主要表現在:(1)傳授知識準確;(2)教學形式多樣、靈活;(3)教學省時、省力、高效;(4)能夠激發學生們學習的興趣。當然,多媒體教學也有其劣勢,主要體現在教學過程中PPT翻頁的速度太快,不利于學生在課堂上記筆記。針對存在問題,多年以來筆者對多媒體教學做了適當的改進。具體來講,發揮其優勢,彌補其不足,在教學過程中,除了有適當的黑板板書外,還將多媒體課件發到學生郵箱,以備復習之用。多年的實踐證明,不論多么夸大多媒體在《地質學基礎》課程教學中的作用都是不過分的。
另外,在《地質學基礎》課程的教學實踐與探索中還要以教材主導,因材施教,加強實驗課教學環節。眾所周知,地質學是一門實踐性很強的學科,其實踐性主要表現在礦物及巖石的識別方面,讓每一個同學在較短時間內認識重要的礦物和巖石,是這門課程的最基本要求。鑒于《地質學基礎》課程是一個地質學這個學科的“濃縮版本”,而且學習者基本上沒有基礎知識,這就要求教師在最初的講授過程中要適當地慢一些,并且要以所學的教材為主,不然會使學生感到不理解的名詞、術語太多、生澀,從而產生畏難情緒,所以老師在講授的過程中要吃透教材,找出難點、重點,主動為學生答疑解惑,只有這樣,才會做到本門課程學習的事半功倍。
參考文獻:
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)49-0133-02
一、引言
邊坡是指自然或人工形成的斜坡,通常由力學性質不同的巖土材料構成,在漫長的地質構造作用下,逐漸形成了復雜的坡體結構和巖體結構。邊坡失穩破壞會誘發滑坡、崩塌和泥石流等地質災害,造成鐵路公路阻塞、掩埋河道以及礦山停工等,帶了較大的生命和財產損失。邊坡工程是一門以邊坡為研究對象的應用性課程,內容涉及土力學、巖石力學、工程地質學、彈塑性力學等多方面知識,具有綜合性和實踐性強的特點。巖土工程、采礦工程、工程地質等專業的重要專業課程就是邊坡工程,國內大專院校開展課程時間并不長,同時由于教學過程中普遍存在理論與實踐脫節的問題,往往存在學生學習興趣差以及分析解決問題能力較差等問題。如何適應當前社會需要,培養理解基礎好、動手能力強以及富有實踐精神的復合型人才,是值得我們深入研究和探討的科學問題。
二、邊坡工程的課程特點
1.綜合性強。邊坡根據物質組成往往可以分為巖質邊坡和土質邊坡,由于巖土二者的物理力學性質差異較大,所以導致工程所關心的科學問題完全不同,對于土質邊坡,其穩定性取決于土的變形和強度問題,這其中涉及了土力學方面的知識;對于巖質邊坡,其穩定性取決于巖石的強度和結構面的空間分布等,這其中涉及工程地質和巖石力學方面的知識。邊坡根據成因又可分為自然邊坡和人工邊坡,自然邊坡是在復雜的地質作用下歷經幾百萬年甚至幾千萬年演變而來,這就涉及到地質學等;自然狀態下經過漫長地質年代作用的巖體一般處于穩定的自然狀態。開挖后的人工邊坡其平衡狀態會遭到破壞,原因是巖體的開挖、地應力的釋放等,這就涉及到材料力學、巖石力學等。此外,我們在分析計算時,往往需要用到彈塑性理論來分析邊坡的應力和變形等。總之,一門邊坡工程涉及土力學、巖石力學、工程地質學、彈塑性力學等多方面知識,課程綜合性強。
2.復雜性強。邊坡工程具有系統的復雜性,主要從以下兩方面體現:①露采邊坡是采礦工程大系統中的一個子系統,具有系統性,它屬礦山生產的安全保障系統,礦山安全生產要求邊坡保持穩定;②既定的工程地質條件和水文地質條件、地形地貌和新構造運動、人類的工程活動等因素都會影響或控制邊坡自身的穩定性,而這些影響因素本身就具有復雜性跟不確定性,邊坡的穩定性與這些因素綜合作用有關,所以會受各相關因素之間的相互影響。因此,只有對這些因素進行全面的系統的分析,才能使邊坡整體性能達到最佳狀態。而且各因素對邊坡穩定性的影響作用是不同的。所以邊坡工程的課程教學也要求教師從系統上進行全面、多方位的教學,從而使課程復雜性增強。
3.理論性強。邊坡工程中既涉及巖土的強度問題,又有變形問題和穩定問題,課程內容較多并且理論性強。研究邊坡的強度問題時,需理解有效應力原理、達西定律、巖土的強度準則、巖土的本構模型、結構面的力學模型以及常規的室內外試驗方法等;研究邊坡的變形問題時,需掌握固結理論、分層總和法等內容;研究邊坡的穩定問題時,需掌握強度折減法、赤平極射投影以及結構面配套分析方法等。此外,邊坡問題不僅涉及靜力問題,還包括動力問題,故邊坡工程是一門理論性很強的課程。
4.應用性強。邊坡工程所研究的問題來自于現場,同時服務于現場。學習的目的是能將實際工程問題進行簡化,從而可以用所學的理論知識進行分析,最后達到解決實際工程問題的目的。邊坡穩定問題等是工程所關心的熱點問題,監測以及預警的手段和方法等直接服務應用于現場。
三、課程教學中存在的問題
1.教材選擇困難。作為一門專業選修課,邊坡工程方面的科研著作較多,教材偏少。邊坡工程的教材普遍存在行業性強、內容體系不統一等問題。
2.授課對象理論基礎偏弱。邊坡工程課程主要面向已學過專業基礎課的理工科大三學生。然而,筆者在授課過程中發現,部分專業的學生對土力學、巖石力學、工程地質學以及彈塑性力學的基本理論理解差,甚至不了解一些基本概念。這一方面與邊坡工程自身綜合性較強有關,另一方面反映出教學對象理論基礎薄弱等問題,這無疑會影響教學質量和教學效果。
3.實踐和試驗環節薄弱。大部分授課老師缺乏實踐經驗,從理論到理論,現場經驗嚴重缺乏,很難向學生傳授具體的邊坡工程實踐常識,而學生通常很反感概念性的東西,空洞無物的講解只會讓學生興致缺失,甚至產生厭學、抵觸心理,不但達不到理想的教學效果,還會適得其反。
4.授課對象創新思維不足。現今,創新思維能力強弱已成為影響學生就業競爭力和科研能力的重要因素。但是,我們的學生長期處于中國傳統模式教育下,學生的自主創新能力明顯不足,這在社會生活和工作實踐中已明顯地表現了出來。
四、關于邊坡工程教學的建議
1.豐富教材種類。由于在邊坡工程教學中,邊坡工程方面的科研著作較多,教材偏少,且教材普遍存在行業性強、內容體系不統一等問題。所以授課教師應在教學中總結經驗,發現問題,以致能夠探索、豐富并編輯出更多適合邊坡工程課程教學類的教材。從而解決教材選擇困難的問題。
2.優化教學內容設置。針對不同的專業方向,邊坡工程的教學內容設置應有所不同,其側重點應有所差異。比如水利工程方向,教學內容應側重于高陡巖石邊坡的地震響應、滲流變形以及壩坡穩定方面;公路和鐵路工程方向,教學內容應側重于邊坡靜力穩定、邊坡加固以及滑坡防治等方面;工程地質方向,教學內容應側重于邊坡成因分析、坡體裂隙構造分析等的方面;而采礦工程方向,則應以邊坡爆破、深部巖體力學、三維地質建模以及災害預警方法為重點。同時,教學內容的設置應考慮授課對象的知識結構,避免課程內容與相關內容的交叉重復。
3.加強基礎課程教學。針對學生對土力學、巖石力學、工程地質學以及彈塑性力學的基本理論理解差,甚至不了解一些基本概念的問題,課程教學中應加強基礎理論的授予,增強學生的理論基礎。
4.開放式互動教學。對于邊坡工程課程的講解,應以工程實例、工程實物、工程照片為主,采用開放式互動的教學方式,結合工程實例,將施工現場搬到教室,使抽象的理論概念具體化,讓教學更加生動形象,將課堂知識與現場實際緊密聯系起來針對具體問題進行討論,激發學生的學習興趣,改善教學效果。
5.理論性與方法性并重。邊坡工程具有應用性強的特點,在講授理論的同時,應重視對方法性的講解。以邊坡穩定性分析的講授為例,首先向學生介紹各種邊坡穩定性的計算方法,特別是講解某些復雜方法的計算分析步驟,能讓學生充分地理解理論的原理。同時,應強調邊坡穩定性分析的方法是“定性分析,定量計算”,使學生懂得在邊坡工程的詳細勘察,室內外試驗的基礎上進行邊坡穩定性的評價,深入認識邊坡的變形機制和破壞模式才是邊坡穩定性評價的根本。
6.課程教學與實踐教學結合。邊坡工程是應用型課程,培養學生應用能力和創新意識,開展素質教育的重要途徑就是實踐教學,通過實際工程的邊坡勘察及試驗資料,讓學生應用所學的知識,對實際邊坡進行穩定性評價并提出治理設計建議,使他們能深入理解和掌握邊坡工程理論。在一些實際工程中,很多通過商業軟件來計算分析邊坡工程的穩定性評價,這樣學生容易忽視各種分析方法的基礎理論應用,只是單純地成為軟件操作員,對自己的計算結果盲目不能確定,這就成了從事巖土工程專業畢業生的危險因素。在這里我們要強調基本理論的重要性,同時要使課堂知識與實際工程緊密聯系起來,激發學生的學習興趣,提高學生探索和解決問題的綜合能力。改善教學效果,滿足高校人才培養注重服務社會的需求。
7.啟發科研思路。邊坡工程是工程建設中一個古老而常新的問題,邊坡工程實踐結果表明,邊坡是一個復雜的物理系統,目前的理論水平較低。仍以邊坡穩定性分析評價為例,邊坡穩定的標準究竟是什么?是安全系數,還是邊坡的變形量?大量的科學問題等待我們去挖掘。在教學過程中,建議授課教師將科研成果和最新研究動態與學生進行交流,以具體問題為例對學生進行科研思路的啟發,使他們不僅掌握基礎知識,還能了解學科的方向,形成獨立的科研思路,培養其創新能力。
8.促進成果互享,增強創新能力。由于當代社會越來越注重對知識產權的保護,這給我們帶來了知識利益保護,但也使學生不能像過去一樣實現知識的共享。所以,我們應在課程教學注重研究成果的互享,共同拓展學生的創新能力。
五、結語
邊坡工程的教學改革與工程實踐的不斷發展密切相關,是一個長期持續的過程。通過邊坡工程教學工作者的不斷努力,學生能夠及時掌握有關邊坡工程的理論和新方法。我們相信一定能夠為工程領域培養出合格的創新型專業人才。
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隨著國家對新疆“一帶一路”核心圈經濟建設的大力投入,大量基礎建設中需要具備較強工程地質專業背景的復合型人才。新疆大學作為邊疆重點高校之一,正著力培養服務于西部開發與“一帶一路”工程建設需要的綜合性技術人才。通過工程地質課程的學習,學生了解實際工程建設中可能遇到的工程地質問題及其對工程本身的影響,依據所學知識能正確防治各類地質災害,以保證工程建筑物的安全、經濟和穩定。因此本課程對土木工程專業來講是非常重要的一門專業基礎課。
一、課程教學中存在的不足
1.前導課程設置不合理。工程地質學作為地質學的一門分支課程,其前導課程為“地質學基礎”“水文地質學基礎”“土力學”“巖體力學”等課程。根據新疆大學建筑工程學院土木專業最新培養計劃,工程地質被安排大一下學期進行,因此會導致學生無法有效地理解和掌握一些工程地質術語的概念,導致學習效果不理想。在實際教學中,針對巖土體物理力學參數方面,學生在沒有“巖體力學”“土力學”課程學習的前提下,不能較好地理解參數的具體含義及用途。此外,在滑坡穩定性計算案例中,學生不僅需要掌握巖土體物理力學的具體含義,還要具備一定的編程能力(包括Excel、C語言等)用于滑坡穩定性計算公式的編寫,因此前導課程的不合理安排,導致許多教學任務無法順利開展,這勢必會影響學生專業知識掌握的熟練度。2.課程學時少、內容多。隨著高校學分制的推行,筆者所在學院“土木工程地質”課時已縮短至28學時。為在有限的教學時間內完成教學任務,教師需要對教學內容做出一定調整與壓縮,從而導致學生理論學習偏少,影響了課程教學質量。課程學時的壓縮主,最直接的影響是案例的教學環節,學生理論知識需要借助于實際工程案例講解才能較好地消化,如巖石礦物教學環節,必須讓學生親眼看見巖石、親手感觸到礦物才能印象深刻。此外,各類地質災害也需要用到大量的工程案例來支撐講解,學生往往對實際工程案例更加感興趣。通過實際案例,學生不僅能更快掌握理論知識,也能更加今后工程實踐中的工程地質問題。3.工程地質理論教學環節薄弱。目前的土木工程地質教學大綱主要側重于地質基礎知識的講解,如巖石礦物、地層地質構造等,而具體的工程地質理論占總教學學時比例較少,如地下工程地質問題、邊坡工程地質問題等。這勢必會導致學生對工程地質的認識僅停留在基礎地質方面,對今后工程實踐可能遇到的邊坡穩定、圍巖穩定等問題缺乏足夠的認識與重視。光靠地質基礎知識根本無法解決實際工程中的各類工程地質問題。地質基礎知識的學習是為了更好地掌握工程地質理論,但僅側重地質基礎知識的學習而忽視工程地質理論的學習,就無法凸顯工程地質學學習的意義,學生今后無法從容應對工程實踐中突發的工程地質現象與問題。4.實踐教學環節沒形成完整教學體系。工程地質是一門緊密聯系實際工程的課程,需要學生在理論學習的基礎上通過實踐教學環節加以消化理解。然而,目前筆者所在學院土木工程地質實踐環節尚無固定的實習路線,沒有專業的實習指導書,因此實踐教學效果較差,學生無法將課本所學理論知識聯系實際,導致今后在實際工程中遇到工程地質問題無法快速識別與解決。實踐教學環節預期效果不夠理想主要表現在三方面:一是地質基礎技能的掌握,如野外巖石識別、羅盤使用等;二是工程地質勘查實踐能力,如滑坡、泥石流野外勘察能力;三是實習時間較短、路線長,許多學生難以掌握教學內容,實習報告編寫質量堪憂。筆者針對所在學院土木專業的“土木工程地質”課程教學實踐環節中存在的諸多問題進行分析總結,學校要解決這些不足,就必須采取一些行之有效的教學改革手段進行嘗試探討。
二、課程教學模式改革建議
為提高工程地質課程教學效果,讓學生更深刻掌握課程知識,根據筆者所在學院“土木工程地質”教學現狀,本文提出如下建議。1.優化培養計劃課程編排。學校將“工程地質”課程安排在大二下學期進行,在學生學習完“土力學”“巖體力學”“計算機基礎”等前導課程后學習“工程地質”課程。教師利用學生已學知識,課堂上引導學生自己探索巖土體各物理力學參數對圍巖、邊坡(滑坡)的穩定性影響規律,鼓勵學生通過EXCEL或者C語言編程滑坡、崩塌體等地質災害穩定性計算程序。2.突出教學重點。在無法增加課時量的情況下,教師需要把主要教學內容放在重點章節上。工程地質課程的主要任務是讓學生了解工程建設中可能出現的各類工程地質現象和問題,分析各類工程地質問題對工程建設的影響,能提出相應的防治措施。因此在教學環節中,教師應重點講解各類工程地質現象與問題的成因、影響因素、誘發機制、穩定性評價等,使學生能將所學知識能直接應用于實際工程建設中。針對部分地質基礎知識,教師可適當減少教學內容,學生掌握其基本概念即可。3.加強地域特色案例教學。新疆位于我國西北邊陲,處于亞歐中心,是我國陸地面積最大的省份。新疆地形地貌多元化特征明顯,既有沙漠、隔壁、荒山,也有草甸、森林、河流。教師以新疆常發地質災害類型重點分析,不僅能提高學生學習興趣,也能為學生日后快速融入本地生產項目提供基礎。裴向軍通過對天山區公路邊坡地質災害發育特征的收集整理得出,新疆地區地質災害類型主要表現為凍土、巖體凍融風化破壞、泥石流、水毀、雪害、凍害。因此,教師應在今后的工程地質教學與實踐環節中,突出上述地質災害類型的講解,盡可能地在實踐教學環節中加入上述案例現場教學。4.重視實踐教學環節。新疆地貌特征雖然豐富,但由于幅員遼闊,不同地質現象相距甚遠,因此導致學生的實習路線較長,學生在有限的實習時間內很難完成實習內容。因此,學校需要盡量選擇地質現象特征明顯、地質現象豐富的地區作為固定實習基地,安排專業教師提前踩點優化實習路線與實習日程安排,并制定完善好實習指導書。5.重視工程地質實習報告編寫。學生工程地質專業知識掌握好壞的程度主要體現在工程地質實習報告中,通過實習報告,教師可知道學生是否掌握工程地質相關基本概念、羅盤使用是否正確、工程地質專業術語表述是否準確和恰當。因此,實習環節中教師需要認真指導學生識別地質現象、正確使用地質羅盤,使學生掌握野外記錄薄的記錄要求和地質素描技巧。教師要每天檢查學生野外記錄本內容,及時發現實習教學環節中的不足加以改進。實習后期,教師要加強學生實習報告編寫指導,實習報告要圖文并茂,地質現象描述準確。
三、結論
“工程地質”課程教學內容需要綜合課程理論知識與工程實踐,其教學內容多、涉及面廣。教師要想在有限的課時內完成教學目標,需要在優化課程教學安排基礎上突出教學重點,結合新疆地域特色,重點引入本地常見地質災害案例,使學生快速消化理論知識。此外,教師需要重視教學環節,加強學生野外地質基本功練習,使學生更加快速牢固地掌握工程地質理論知識,達到培養復合型人才的要求。
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[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2016)07-0130-02
地球化學是研究地球及其子系統(含部分宇宙體)的化學組成、化學機制和化學演化的科學,是地質學、地球化學和資源勘查工程等地球科學類專業的一門重要專業基礎課。[1]該課程的教學目的是使學生掌握地球化學的基本概念、基本原理和研究方法,并在此基礎上初步建立地球化學思維,學會用地球化學原理分析和解決地球科學問題。為了提高地球化學課程教學質量,結合新疆大學地質與礦業工程學院資源勘查工程專業地球化學課程教學現狀及存在的問題,筆者在實際教學過程中對地球化學教學內容、教學方法及手段改革方面做了一些積極探索。
一、教學現狀及存在的問題
新疆大學地球化學課程主要針對資源勘查工程專業,為必修課程,共48學時,無實驗課。教學內容包括太陽系、地球及地殼的化學元素豐度、元素的賦存形式、元素的地球化學遷移、微量元素和同位素地球化學等。課程的重點是1.元素在自然體系中的分布、分配、遷移演化的基本概念、基本理論和基本研究方法;2.微量元素、同位素在自然體系中的示蹤和計時作用的基本概念、基本理論和基本研究方法。就教學內容和教學方法而言,其主要存在如下問題。
(一)教學內容滯后
地球化學產生于20世紀二三十年代,真正發展始于20世紀50年代。盡管在地球科學諸多學科中創建最晚,但其發展勢頭強勁,目前已經滲透到地球科學所有領域,起著地球科學中心學科的作用。[2]目前,其教學內容較少反映近年來地球化學學科發展中產生的新理論、新方法,迫切需要進行改革。如果能夠及時引入本學科前沿領域的新理論、新方法,對激發學生的學習興趣、提高學生的創造性思維能力將起到重要作用。
(二)實驗教學環節缺失
地球系統中元素和同位素的組成及元素的賦存狀態是地球化學的基本問題,也是重要的教學內容。這一問題離不開元素含量及賦存形式的分析方法,如X射線光譜法、原子吸收光譜法、原子發射光譜法等。由于缺少地球化學實驗室可供教學,教學大綱中也缺少實驗教學環節,所以只能在課堂上對常用的、重要的分析方法進行講解。這樣教學效果并不明顯,多數學生仍然不了解相關分析方法。
另外,地球化學中出現大量關于元素(同位素)組成的數據,這些數據需要進行處理以獲得一些參數或圖件,如稀土元素數據及微量元素數據的表示。由于缺少實驗環節,只能在課堂上講解處理方法和步驟,學生不能親自動手操作,導致實際教學效果并不理想。
(三)教學方法單一,手段落后
目前,新疆大學地質與礦業工程學院地球化學教學過程中仍采用傳統的教學方法,即以教師、課堂和教材為中心,對學生進行講授。同時,由于種種原因,教學手段落后,依然采用“一支粉筆、一塊黑板”的形式,忽視了計算機輔助教學手段,沒有充分調動學生的學習興趣,影響了學生學習的自主性和積極性。
二、教學內容改革措施
(一)修訂教學大綱
教學大綱是教學的綱領性文件,是實現和完成教學內容和要求的指導性文件,根據課程內容的變化,適時修訂教學大綱,是教學改革的重要途徑。新的教學大綱確定地球化學課程的教學目標和基本要求,要求教學內容反映現代地球化學的發展現狀和重大成就。
(二)優化教學內容
針對當今地球化學課程教學現狀和地球化學學科的發展趨勢,我們對目前的教學內容進行增刪。一方面,在同位素地球化學章節增加了Lu-Hf同位素體系,Re-Os同位素體系,年輕地質體系的同位素和非傳統同位素的地質應用。考慮到分析測試技術在地球化學學科發展中發揮的作用越來越重要,教學內容增加了分析地球化學的相關知識。另一方面,刪除目前教學內容中涉及的元素的遷移、地球化學熱力學和動力學,這些化學類學科的基本理論是學習地球化學的先導課程,將不在教學中專門介紹。[3]
(三)增加實驗教學環節
地球化學是一門理論性較強的課程,實驗環節的加入可以幫助學生對深對其基本原理、基本方法的理解。例如,在“太陽系的元素豐度”一節中加入實驗課太陽系元素分布豐度特征,以教材提供的數據為基礎,指導學生利用計算機將數據表轉化為豐度分布圖,進而找出其分布規律。類似地,在巖漿形成和演化過程中的微量元素地球化學模型”一節中加入實驗課部分熔融和結晶過程中不同元素的分配;在“稀土元素地球化學”一節中加入實驗稀土元素數據表示。[4]新增加的分析地球化學教學內容需要開展實驗教學,在完成分析技術理論方法教學之后,組織學生對原子發射光譜,電感耦合等離子體質普等大型儀器進行參觀,可以加深學生對相關儀器的了解。以上實驗內容的加入可以提高學生的學習興趣,同時培養學生的動手能力。
三、教學方法改革措施
在教學改革中,教學內容的改革是核心,教學方法的改革應服從和服務于教學內容。[5]在教學過程中理論聯系實際,加大啟發式教學力度,能充分調動學生的主動性,使學生成為主體參與到教學過程中。
(一)理論聯系實際
針對科研及生產實踐中知識的應用實例更易激發學生的學習興趣,并且容易被學生接受的特點,我們在教學實踐中增加了相關理論知識的應用實例。[6]這樣,一方面可以加深學生對理論知識的理解;另一方面,可以使學生通過地球化學課程的學習,了解該課程在解決資源勘查實際問題中的作用,提高其分析問題和解決問題的能力。
(二)實行啟發式教學
教學實踐中,根據教學目標和教學內容設置一系列的問題,引導學生查閱資料,相互討論,獨立思考并得出答案。[7]例如,在“元素類質同像置換法則”一節中,在介紹不同巖石類型,不同主要造巖礦物元素分配組合特征及相關元素物理化學性質的基礎上,啟發學生發現元素組合規律,進而得出類質同像法則。在“太陽系的元素豐度”一節中,引導學生對太陽系元素豐度表及元素分布模式圖進行觀察、比較,啟發學生得出太陽系元素豐度規律。
四、教學手段改革措施
隨著地球化學學科的發展及其在資源勘查實踐中應用的增多,地球化學課程的教學內容不斷增加。隨之產生的問題是怎樣在有限的學時內完成授課任務。“一只粉筆、一塊黑板”的教學手段已不能滿足教學需要了。一個有效的方式是引入多媒體教學手段,加大課堂教學的知識容量,提高授課效率。另外,在地球化學課程中一部分基本概念、基本原理較為抽象,多媒體技術的應用可以借助圖表、動畫、視頻等將其形象化、具體化,這樣可以幫助學生更好地理解授課內容,有效提高教學質量。同時,多媒體教學手段的使用還可以提高學生的學習興趣,并充分調動其學習的積極性。
五、結論
針對新疆大學資源勘查工程專業地球化學課程教學現狀中存在教學內容、教學方法及手段落后的問題,對地球化學教學實踐進行了探討。在教學內容改革方面以修訂教學大綱為途徑,優化教學內容,強調增加實驗教學環節;在教學方法方面,強調理論聯系實際,加大啟發式教學的力度;在教學手段方面,提出引入多媒體教學,以上措施將對提高教學質量有重要意義。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 韓吟文,馬振東.地球化學[M].北京:地質出版社,2003.
[2] 張德會,葉榮,龔慶杰.“地球化學”課程教學改革的實踐[J].中國地質教育,2005(3):60-62.
[3] 張宏飛,高山.地球化學[M].北京:地質出版社,2012.
[4] 郝立波,戚長謀.地球化學原理[M].北京:地質出版社2004.