地方高校水利类专业工程地质实验和实习教学改革初探

王银梅 续会勇 李兵

（太原理工大学水利科学与工程学院 山西太原 030024）

我国高等教育改革迅速发展，培养具有实践能力和创新能力相结合的高素质人才已成为高校的培养目标。地方高校水利类学科普遍设有水利水电工程、农田水利工程等专业，工程地质是这些专业中的一门重要的基础课程。该课程知识体系复杂，但知识点关联度小，包括岩石的工程地质性质，褶皱、节理和断层等地质构造，河流地质作用，地下水和边坡、坝基及地下洞室的工程地质问题，水利工程地质勘察技术，地质灾害及灾害防治措施等内容。水利工程地质的任务是使学生掌握与水利工程有关的工程地质和水文地质基础知识和技能，为学习土力学、水工建筑物、水利工程施工等后续课程奠定基础，为学生毕业后从事水利工程规划、设计、施工和管理工作，做好地质知识、地质工作技能的储备和积累。

水利工程地质课程的特点之一是理解抽象、实践性强。课堂的理论授课仅仅是课程的一个教学环节，目的是使学生对地质及工程地质问题具有最基本的理论认识，但一些地质术语因抽象甚至需要想象，直接理解比较困难，而为了加深学生对各种基本概念和地质特性的理解，需要通过实践的途径加以解决。工程地质实践性教学环节由室内实验和野外实习两部分构成。在室内实验和野外实习中，学生可以真实地感受和了解矿物、岩石、各种地质构造和岩溶等重要的地质现象，亲自观察和体验各种矿物和岩石的分布及状态，使学生获得地形地貌等工程地质条件的感性认识，增加对水库等工程建设中地质问题的具体感知，将所学到的水利工程地质基本理论知识与实际工程地质条件及工程地质问题结合起来，更深刻地认识到学习工程地质的意义，有助于巩固学生的专业思想，进一步领会水利工程地质专业知识和水利工程各专业的基本任务，以此，学生的工作技能和工程素质得以培养。因此，实践教学在达成水利类专业高等人才培养目标体系中均占有重要地位，应加强实践教学［1-2］。

1 水利工程地质实验和实习教学现状

目前，多数地方水利类高校的工程地质实践性教学，由于实验室面积和设备数量不足、实践学时有限、实习经费偏少及受重视程度不高等多方面的原因，学生实际操作技能与分析能力的培养遇到困难，影响了水利工程专业人才培养的质量。加强室内实验和野外地质实习成为当前水利工程专业基础教育十分紧迫的任务［3-4］。

太原理工大学水利工程地质课程包括地质课堂教学、实践性教学两部分，实践性教学环节又分为室内实验以及野外地质实习两个教学体系。

室内试验现在为岩矿鉴定，安排在课内，为6 学时，主要目的是认识常见的几种造岩矿物，区分三大岩类，这是对课内教学内容的有益补充。学生通过实际矿物标本的观察，才能深刻理解矿物物理性质中的光泽、透明度、条痕色、解理与断口、硬度等物理性质方面的抽象概念；通过对岩浆岩、沉积岩和变质岩类标本的观察，掌握三大岩类的特征，加深对课堂上理论学习的认识，从而更进一步理解岩石的工程性质。

地质实习单独设置，独立考核计分，一般在学期结束前进行，时间为1周。主要是到大自然中去，在野外学习基本的地质工作方法，在野外原位认识岩石、地质构造、地质灾害、水利工程地质条件、工程地质问题及治理方法等。野外实习教学是水利等工程专业人才培养的摇篮，进一步培养大学生团结合作、吃苦耐劳的优良作风。

笔者的研究方向为水利工程地质，1989年研究生毕业后在太原理工大学任教至今，讲授水利工程地质30 余年，长期承担该课程的实验和实习工作。多年来，水利工程地质课程虽能按教学计划完成任务，但教学效果不很理想，总结起来在实践教学环节主要存在以下问题。

1.1 实验教学方法陈旧，实验内容相对较少，实验报告形式单调

水利工程地质课内实验的目的是使学生认识常见的矿物、岩石、古生物化石等，并学会各种不同标本的描述方法，能对常见标本进行系统鉴定。目前，室内实验是在教师已准备好实验物体和表格的条件下，让学生进行已知矿物、岩石鉴定，无其他内容。学生进入实验室，按照要求去做实验，填写实验报告，这种“牵着走”的教学方法，严重压抑了学生学习的主动性和积极性。由于实验室的硬件条件受限，实验时标本较少，学生只要按已制好的表格填写观察内容即可，观察的内容简单，所以敷衍的学生很多，很少有学生深入思考，只是照着书本应付填写了事，甚至有些学生不来实验室，实验前已按书本上的描述写好了报告，实验课存在严重的表面化问题。

1.2 实习经费投入不足，师资力量欠缺

地方院校受当地经济条件和多方面因素的影响，实习经费紧张。学校教学资源虽然有很多，但最重要的还是教师队伍。地质实习指导教师主要为任课教师，近些年，虽然有大批博士补充到教师中，成为指导教师的主力军，夯实了师资队伍，其中的年轻教师确实是精力充沛，理论知识丰富，但实践及实际工程经验不足，地质理论与工程实际不能很好地结合，欠缺水利工程一线工程师的具体指导。

1.3 实习教学路线开发和应用欠佳，实习质量难以保证

野外实习在工程地质教学中具有举足轻重的地位。现有的实习基地偏少，作为主要实习地的汾河水库、汾河二库、文峪河水库，虽有很多便利条件，但地质点和地质现象不够多，不很典型；受实习经费限制，实习时间通常较短，实习准备占2～3d，外业时间短至2d，也就是教师带队，沿着设定的路线，走到某个地质点，教师现场讲授，学生听讲，在有限的时间内进行简单实际操作；地质课教师人数偏少，而每届参加野外实习的学生多至数个班的二三百人。学生集中实习，人多扎堆问题导致很多学生只是走马观花，简单听讲，工作即告完成，不能保证实习质量。而且实习基地建设中存在学校与企业之间较深层次的沟通及深度合作等普遍性问题。

1.4 师生互动不够，实习教学方法及管理效果等有待提升

学生最喜欢野外实习环节，但在短期的地质实习中，传统的教学方法仍以教师为教学的第一主角，一般情况下，都是教师提前在教室讲授知识，实习时，教师带领学生沿着实习路线讲自己的，学生走马观花地看，野外实习流于形式，沦为走过场，学生的学习处于被动地位。积极性高的学生在宽松的实习环境下学习会较为主动，但积极性低的学生在实习中更容易“搭便车”，导致其参与度低，师生互动效果差。为考查学生出勤，以班为单位，由班长点名，有弄虚作假的现象。

1.5 成绩评定方法不够合理

实验和实习结束均需提交报告，通常指导教师根据学生报告的字数和书写质量给予评分，这种评价导致部分学生学习过程完全不看、不听，最后仅抄抄写写，东拼西凑提交一份书面美观的报告即可得高分，一定程度上失去了实验和实习的最初目的。

由于以上问题没有很好地解决，部分学生在后续课程的学习中出现困难，甚至毕业后对基本的地质常识都没有概念，影响正常工作。

2 教改方案

地质学科描述性、定义性的知识杂，概念多，理解抽象，甚至需要想象。水利工程地质与水利工程实际结合，具有实践性强的特点，需要通过实践，即实验和实习的途径加以解决。

在水利工程地质理论教学的基础上，着重于调整实践教学内容，在优化实践教学方法和手段、更新实习管理和考核方式等方面开展工作［1，5-7］。

2.1 拓展室内实验内容，基础实验和自主实验相结合，开放实验教学和管理

在课堂学习阶段，将原计划拓展为8 学时的岩矿鉴定等地质基础实验。具体实施实验教学时，主要是从以下方面做出改进。

（1）将原先学生认知的矿物和岩石鉴定改为未知物的鉴别。实验前，指导教师提出实验要求及参考意见，让学生自行设计实验方案，发挥想象力和创造力，变“牵着走”为“指着走”，有利于激发学生的学习主动性和积极性，开拓思维和提高洞察力，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。

（2）针对野外实习阶段典型路线的地质景观，增加取自野外实习路线标本的自主认识实验，包括如广布于山西的主要矿产，特征岩类，如砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩、石灰岩、白云岩、泥灰岩、花岗片麻岩、花岗岩等标本将全部源于实习真实线路。

（3）室内实验的时间安排上注意及时性，可在实验室进行室内实验时讲授岩矿的基本知识，课堂上不再占用过多的该部分相关理论学习时间，以提高学习效果和记忆深度。

（4）根据学科的发展，补充与更新成套矿物、岩石标本及地质构造教学模型，并通过增加的室内模型，初步认识地质构造；同时，兼顾先进教学设备的引进与购置，如罗盘、回弹仪、点荷载仪，工程地震仪、红外热像仪、3D 扫描仪、岩石声波仪和探地雷达等。学生在室内可亲自动手进行操作与实践，手脑并用，获得感性认识，深化理性理解，进一步激发学生的学习兴趣。

（5）为满足学生学习地质的兴趣，实行开放实验室制度，可方便学生利用空余时间进出实验室，多多观察，充实学习。

（6）在地质构造课程内容之后，增加2学时的地质构造模型观摩、地质图阅读课内实践。在地质图的读图环节中，教师先讲解读图方法，再让学生现场读图。通过地质图的阅读分析，对与实际工程相关的地质图的讲解阅读，学生掌握地质图的阅读技巧，并结合实际工程，分析在该地质条件下如何发现并处理工程问题、如何进行水利水电工程选址、设计、地基处理及施工等，从而把所学理论与工程实践结合起来。

2.2 有效利用校区周边教学资源，构建地质基础实习教学平台

结合本校周边的情况及太原市的地质资源，构建两个具有地域特色的地质基础实习教学平台。该平台建好后，学生在实习平台查阅学习地质基础实习资料将非常方便。

山西省地质博物馆作为实验和实习的补充学习平台。山西地质博物馆是山西省普及矿产资源和地球科学知识的专业科技类博物馆，由“穿越时空”“远古物种”“大地宝藏”和“物华天宝”4个主题展厅组成，该馆收藏了具有山西本土特色的岩石、矿产、古生物化石珍品及世界各地矿物。学生在教师指导下在平台上学习相关内容，学生利用闲暇时间走进博物馆，自主学习，可以多次近距离去观山赏石，享受一场精彩的地学知识盛宴，体验快乐地质、快乐教学和快乐教育。

交城县水峪贯镇是本校地学实习基地平台，地方特色明显。该基地为国内多所高校的实习提供了便利。水峪贯镇距太原市约80km，该区地层由老至新发育齐全，岩层露头良好，各种地质现象丰富，有完好的背斜向斜裙曲和断裂构造，有岩浆侵入岩及铁矿、煤矿，是理想的地学实习场所。在其他学校学院有关专业及本院水文水资源专业多年的本科实习过程中，已积累了大量的教学实习素材和经验，经编辑整理后，置于平台可用于学习使用，大大填补以往野外实习路线中地质基础实习方面的不足。

2.3 完善水利工程实习基地建设，提升现有教学路线内容的科学性和多样性

依据经济实用、交通便利、地质现象代表性较强、专业特色突出及规范性的水利工程建设，建立以汾河水库、汾河二库、文峪河水库、柏叶口水库等为依托，相对独立完善的野外水利工程地质实习基地，完善野外地质实习路线。结合实习基地的特点，规划野外地质实习路线，对各地质景点进行全面详细的资料整理与研究，加注标记，明确各地质点的教学内容，提供具有特色的工程地质解释，在此基础上确定最佳实习线路。

2.4 加强校企合作，校企联合共建大学生地质实习基地，提高产学研合作水平

与实习基地共建单位协商，本着不仅促进学校实践教学的质量，而且能为当地经济的发展带来一定的社会效益，实现双赢，走可持续发展的路线，建立校企共建的发展模式。

目前，太原理工大学水利科学与工程学院已与多家地方水利骨干企业签订了实习基地协议，依托合作协议，不断深化校企合作层次，校企共建教学团队，选聘企业教师指导学生进行水利工程地质实习和毕业实习。

实习时，除安排学校新老结合的指导教师外，增配了水利工程的企业导师现场讲解指导，企业导师参与实习指导与成绩评定等工作，即校企双导师制，这也是一流专业培养计划和卓越工程师教育所要求的。

学校的教师和学生平时参与到实习企业的科研、管理和社会实践活动中，确实做到校企深度合作。

2.5 充分利用雨课堂等智慧教学工具和新方法，开展实习教学和管理

工程地质实践教学中传统的教学方法和教学工具不足以调动学生的兴趣和学习积极性，引入新方法和新教学工具势在必行。

雨课堂是一款智慧教学工具，其将教学课件与微信相结合，实现文字、图片、音视频等教学资料的有效传递，提供了丰富的师生互动方式，并可以及时反馈学生的学习状态数据。将雨课堂引入地质实习，灵活方便地实现师生间的资源共享与信息互动。打造网络化学习新生态，可以激发学生参与实习的积极性。

实习期间，除了将实习资料以网络课件或微视频提前发至雨课堂等网络平台上，网络化共享教学模式下，学生提前预习和准备，能够充分认识实习区的工程地质条件和工程地质问题。针对典型工程案，如三峡水利工程地质条件及主要工程地质问题、链子崖滑坡及治理等，制成微视频，也共享在网络平台上，构建社会学习资源的工程案例立体资源库，学生实习期间可以自主学习。学生通过线上平台进行“野外实习”，运用多手段教学形式，改善了教学内容的单一性，提高学习效果。

实测岩层产状常用的是地质罗盘，而在进行岩层产状实测前，师生先用手机下载的“三维地质罗盘”APP代替地质罗盘进行岩层产状测量学习。通过手机操作，学生对测量岩层产状产生了兴趣。演练后，学生不但能掌握相关的理论知识和相关的动手操作要领，而且发现手机不仅能拿来打游戏，还可以用来进行地质研学。

结合科学研究，在野外实习工作中，除了采用传统的地质工作方法，给学生实习时配备罗盘、地质锤外，还可引入回弹仪、声波测定仪、无人机等新的实习方法，提升学生实习兴趣和动手能力。例如，采用便携式回弹仪，可以测试实习路线中不同岩体的强度，通过测试比较，学生思考不同岩性及构造的岩体其地质属性与工程力学属性的相互关系；应用声波仪测试不同岩体及风化岩体的声波速度用以判定岩体的风化程度，加深风化作用及风化作用对岩体破坏的认识。总之，让学生在实习时有事做，而不致茫然、不知所措。

2.6 改进实验及实习成绩评定标准，多角度考核

实验和野外实习均在教师的引导下，将大班分为若干小组，实行小组制，以小组为单位开展工作。每个学生的实践成绩则从多个方面加以考核评价，包括纪律、记录、操作技能、实践报告、面试及答辩讨论等方面。成绩评价内容不再仅看实验和实习报告，同时注重实践过程和效果。

3 结语

深化实践教学是提高高等学校人才培养质量的重要举措，是全面深化高等教育综合改革的重要任务。实践性教学是保证工程地质教学质量的关键。本文针对太原理工大学水利类专业工程地质课程实践的现状问题进行分析，提出通过改革水利工程地质实验和野外实习教学内容，增加新的教学手段和教学方法及考核方式，以强化实践环节。经本校水工和农水专业两学年教学的初步探索与实践，形成了系统的教学改革方案，有效地提高了实践教学质量。加强工程地质实验和实习教学，力争达到地质理论与工程实际相结合，实现学生的知识与能力并重，并以能力培养为主，学生不仅掌握了地质知识，能读懂地质资料，将来还能根据地质资料能够进行水利工程设计或变更设计，培养出既懂地质又精通水利的实用人才。