工程教育认证下地质工程专业实验室建设初探

代俊鸽 杨 锋 梁德贤 蔡永丰

（桂林理工大学地球科学学院，广西 桂林 541006）

0 引言

随着我国经济的快速发展，社会对地质工程专业人才的知识结构、综合素质和工程实践能力提出了新的要求，21世纪后，作为国际通行的工程类专业教育质量的保证制度，工程教育认证制度逐渐兴起，同时也成为工程教育国际互认和工程师资格互认的重要基础，其贯彻“以人为本”的评价理念，其通用标准在学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍和支持条件七个方面有明确具体的规定。专业补充标准中要求地质工程专业具备满足地质工程需要的完备的实践教学体系，主要包括实验课程、野外实习等，同时还应积极开展科技创新等多种形式的实践活动。在国家全力推进高校工程教育专业认证工作的背景下，建设符合认证标准的专业实验室显得尤为重要。本文以桂林理工大学地质工程专业实验室建设为例， 就实验室平台建设和管理进行初步探讨，旨在突出实验教学地位，建设系统的实验平台，确保学生除了能够掌握专业知识外，还需具备较强的实践技能及发现、 分析和解决地质工程实际问题的能力，同时拥有较强的科研能力和一定的创新思维能力。

1 实验室建设概括

地质工程专业是在桂林理工大学最初的水文地质与工程地质专业基础上建立的。地质工程学科于2004年获得工程硕士学位授予权；2009年获得专业学位授予权；2013年正式获批为地质资源与地质工程一级学科博士学位授权点；2014年获批设立博士后科研流动站。在该学科下设立的地质工程本科专业于2013年正式招收第一批本科生，以地质灾害防治与地质环境保护为特色，突出岩溶、边坡、危岩等地质灾害的防治与治理，现为广西唯一的地质工程专业和优质专业。

桂林理工大学2017 版地质工程专业培养方案中描述本专业培养目标为旨在培养基础理论扎实，创新能力较强，具备良好的人文社会科学素养、社会责任感和职业道德，适应我国社会主义现代化建设需要的德智体美劳全面发展的社会主义事业合格建设者和可靠接班人，能够在自然资源、水利水电、能源矿业、交通运输与城乡建设等行业，从事工程地质、环境地质与地质灾害防治等的勘察、设计、施工与管理等方面工作的应用型高级专门人才。

该专业实验室始建于2013年，目前设有“土体三轴实验室”“岩石力学实验室”“常规土力学实验室”“原位测试实验室”“工程岩土测试实验室”“水文地质实验室”6 个功能实验室，总面积约320 m。实验室承担了该专业地下水渗流力学、地质灾害防治、原位测试、工程地质勘察、基坑与地下工程、地质灾害预测与评估、工程地质分析原理、工程钻探与取样技术、基础工程、土质学与土力学、水文地质学等课程的实验教学任务。

2 实验室存在的问题

根据专业认证通用标准中对毕业要求指标点的细化，要求该专业学生毕业能够应用工程科学的基本原理，识别、描述、表达复杂工程问题，采用科学方法、试验、监测等手段获取地质工程问题数据、设计复杂工程地质问题方案，并对其进行评价和优化，体现创新意识。工科学生的学习不仅要掌握丰富的理论知识，还要辅助大量的实践，特别是对于地质工程专业的学生来说，实践尤其重要，实验作为课程考核的一部分，在评价结果中占据不可或缺的位置。

目前，地质工程实验教学大多数是配合理论课程完成教学目标任务， 是对课本上理论知识的一种补充，对概念的进一步论证，其教学理念和指导方式均过于传统。学生在实验过程中完全按照教师设计好的步骤进行实验，机械地处理实验数据，导致学生对实验的重视度不够，对实验中出现的问题不会深加探究， 最终导致实验教学过程中无法调动学生的积极性。例如，原位测试属于专业性强、理论与实践结合紧密的课程，实践教学需要培养学生实际操作仪器以及处理实验数据的能力。但由于实验项目安排与理论知识结合不够紧密、实验所需场地不足等特殊性，学生在实践教学过程中兴趣不大，参与度不高。

另外，地质工程专业每年参与竞赛类项目，如全国“互联网+”、“大学生创新创业”等竞赛类项目的学生人数较少，参与的学生存在独立研究试验的能力较差、创新性实验开展缓慢等问题，结题结果与预期目标存在差距。

3 实验室改进举措

3.1 及时更新实验课程教学大纲

基于专业认证要求，增强人才培养的针对性和适应性，为实现“强基础、重应用”的目标，提升学生的操作能力和实践能力，满足社会需求，特别是需要按照规范操作的实验课程，要注意实验课程中新规范和旧规范不同方面的变动，精选教学内容，做好新旧知识之间的衔接，及时更新实验教学大纲，避免简单的重复，注重新技术、新方法的应用。

3.2 建立长效保障机制

实验仪器是高校开展教学和科研的物质保障，目前地质工程实验室仪器主要面对本科生开展教学任务，承担科研项目的能力还需加强。在工程教育认证的要求下，需要建立健全教学仪器更新投入的长效保障机制，除仪器需要及时补充和维护，保持仪器的完整性之外，还需鼓励实验教师到生产一线、科研院所进行研究工作学习， 调动实验技术人员的创新积极性，增强教师的实验教学能力，促进仪器新功能的开发，提高仪器设备利用率，为科研项目开展以及大学生创新实践提供支撑平台。

3.3 探索“四步骤”实验教学模式

地质工程专业理论课程中大部分实验教学与理论联系紧密，可实现开放性实验教学，为了更好促进实验课堂教学中“教”与“学”的互动，可推行多媒体教学，再结合实际动手操作，使实验教学内容立体而直观，提高学生的观察能力、动手能力和思考能力。教学方式由单一的“灌入式”转变为“探索式和谈论式”，推动“以教师为中心”向“以学生为主体”的转变，重视学生的认知主体作用，提高学生的自主性和研究性学习能力， 培养学生探索性和创新性学习的能力，探索“提出问题+分析问题+解决问题+归纳总结”的“四步骤”的实验教学方式。在主讲的“土质学与土力学”等科目的实验课程中采用“四步骤”的教学模式，其课堂教学的基本过程是：其一，课前发放实验指导书，内容包括实验目的、实验仪器、实验步骤、数据处理、思考题等；其二，实验课程开始之前用提问的方式引出实验原理，解释实验数据在工程实践中的应用；其三，实验教师边操作实验仪器边讲解，针对错误操作会导致的实验结果进行强调说明；其四，学生分组操作，现场处理实验数据，并对实验结果进行讨论。在课堂上，将理论知识与实验结果及时分析处理，教学效果较好。

3.4 完善实验平台建设和管理

（1）制定严格规范的开放实验室管理制度。学生首次进入实验室时，由专职实验人员针对性进行一次安全教育，明确安全的重要性，同时，在实验室使用过程中不定期进行使用情况抽查及安全意识培训，做到全面提升学生安全意识，防患于未然，并就规章制度、操作规程以及注意事项予以说明；学生严格遵守实验室的各项规章制度，在教师的指导下，按实验项目操作规程进行实验。

（2）加大创新实验平台管理开放力度。实验室在满足正常实验教学外，采用预约开放的方式开放实验室。充分利用现代教学手段，丰富创新实验平台的开放形式，完善“创意—创新—创业”教育体系，广泛搭建创新创业实践平台，推动产学研的紧密结合和科技成果转化应用。

（3）重构理论知识，提高实践能力和创新意识。开放实验项目是基于基础知识之上对理论知识的重构，以开放项目驱动引领学生自主学习，自觉地进行知识构建， 把所学的理论知识与技能和实践应用结合起来。实验教师和项目指导教师共同指导学生，实验前查看相关文献，分析实验项目，准备实验方案，以项目实施过程为主线， 将各部分知识组成一个完成体系，增加实践内容以及启发性的实践案例，师生共同实施项目内容，激发学生的学习兴趣，不断完善大学生创新创业知识结构， 提高学生的自主性和研究性学习能力。

3.5 将虚拟仿真技术融入实践教学中

在计算机信息化高速发展的今天，虚拟仿真技术已在高等教育中广泛应用。对于本身是需将理论知识与实践应用紧密结合的专业， 实验室可以购买虚拟仿真软件等，在原位测试等课程的实践教学环节，将虚拟仿真技术引入实验教学中，开展网上虚拟实验等辅助实验教学，丰富教学形式，争取做到每一位学生都可以动手操作实验仪器， 帮助学生理解实验原理、仪器构造以及试验过程，加强实践课程的实际教学效果。

4 结语

目前， 地质工程专业实验室已实行预约开放形式，在时间和空间上满足了学生开放实验的需要。在工程教育专业认证工作的背景下，仍需进一步完善实验平台建设，探索“四步骤”实验教学模式，完善大学生创新实验平台，建立“以学生为本”的教育理念，重视学生的认知主体作用，充分运用网络资源，将虚拟仿真技术融入实践教学中， 多方位巩固基础知识，重构理论知识，鼓励学生参与设计性、综合性实验和科研项目，以激发学生参与实验的热情，全面提升大学生实际动手能力、科学研究能力和创新思维，争取在完成大学课程后，地质工程专业学生能够独立胜任工程地质、 环境地质与地质灾害防治等专业领域的勘察、设计、施工等工作，能够在多学科背景下的团队中独立、合作或组织领导团队开展工作。