時間:2023-03-30 10:34:45
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇工程地質(zhì)學(xué)論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
2本體知識地圖構(gòu)建的主要技術(shù)
本體知識地圖構(gòu)建過程中,往往有著一定的技術(shù)特征,本文首先分析了本體知識地圖構(gòu)建過程中所遵循的基本原則,并對其方法作了簡單的講解。
2.1原則
本體知識地圖構(gòu)建的過程中,同樣也要遵循一定的基本原則,一方面就要遵循明確性和客觀性的基本原則,另一方面就要遵循可擴展性和最小編碼偏差的基本原則,其原則往往有著一定的指導(dǎo)性,做好領(lǐng)域的分析和概念的增加,并保證本體知識地圖構(gòu)建有著一定的規(guī)范化和科學(xué)化。
2.2方法
本體知識地圖構(gòu)建中,往往需要借助于教學(xué)軟件,同時也要借助于手工的方法,實現(xiàn)本體知識地圖的共享性和互操作性。軟件開發(fā)生命周期中的IEEE1074-1995標準,在某種程度上并不是本體構(gòu)建方法的標準,僅僅是一種知識工程領(lǐng)域中的軟件開發(fā)方法。在本體知識地圖構(gòu)建的過程中,往往需要對其需求進行綜合性的分析,并對領(lǐng)域本體的建設(shè)實施,最后就要做好形式化的編碼以及確認評價。
3本體知識地圖在工程測繪專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用
對于工程測繪專業(yè)教學(xué)而言,更要結(jié)合專業(yè)的特色和專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)心理狀態(tài),并做好本體知識地圖的綜合應(yīng)用。
3.1需求分析
本體知識地圖在工程測繪專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用過程中,就要做好需求的分析。就工程測繪專業(yè)教學(xué)而言,其信息檢索系統(tǒng)緊緊是對簡單的關(guān)鍵詞進行搜索,并沒有綜合的考慮測繪專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的知識。當(dāng)前工程測繪專業(yè)知識教學(xué)中,主要是由多個知識點組成的,而知識點之間往往存在各種各樣的聯(lián)系。在外部知識排序的過程中,就要對內(nèi)部排序的基本因素進行詳細的了解,做好基礎(chǔ)的需求分析。語義檢索過程中,更要將用戶檢索請求的本體化全面提高,借助于本體知識地圖進而將關(guān)鍵詞檢索的局限性打破,將本體層次的檢索實現(xiàn),并將檢索的覆蓋率和精度全面提高。
3.2教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計
工程測繪專業(yè)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中,主要是對B/S模式加以采用,并結(jié)合J2EE框架的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)加以實現(xiàn),學(xué)生和教師借助于瀏覽器,并對Web接口以及Web頁面加以采用,其服務(wù)器端更是對多層體系架構(gòu)設(shè)計加以采用。這種教學(xué)體系設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主要有用戶組、管理員組、語義查詢接口、學(xué)習(xí)資源采集接口以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本體等,其層次分別有瀏覽器用戶層、視圖表現(xiàn)層、應(yīng)用服務(wù)器中間層、數(shù)據(jù)存儲層以及操作系統(tǒng)層和網(wǎng)絡(luò)層等。檢索的過程中,主要是采取直接輸入的方式,并對有意義的關(guān)鍵詞取出,查詢實現(xiàn)的過程中,盡可能的保障其有著一定圖元素集合,并借助于可視化的形式,將圖元素集合加以表現(xiàn)。
3.3工程測繪專業(yè)教學(xué)中本體知識地圖的建模過程
依據(jù)工程測繪專業(yè)教學(xué)中的具體情況,對工程測繪專業(yè)教學(xué)的結(jié)構(gòu)領(lǐng)域加以確定,進而對本體知識地圖進行建立,并實現(xiàn)對教學(xué)和學(xué)習(xí)的一種輔助,通過借助于系統(tǒng)將學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和實際的教學(xué)推理機制實現(xiàn),并將學(xué)生將要學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容加以展現(xiàn),幫助學(xué)生對學(xué)習(xí)中需要查詢的知識進行查詢。為用戶將精確的查詢結(jié)果提供。這種本體知識地圖系統(tǒng)的用戶主要有最終用戶和教師教學(xué)管理人員兩種。所謂的最終用戶也即是使用者學(xué)生,而教師和教學(xué)管理人員則是資源的一種加工者,并借助于提供的接口和網(wǎng)絡(luò),對本體知識地圖庫進行豐富,進而為學(xué)生服務(wù)。本體知識地圖在實際的建模過程中,往往需要長期的進化和改進,通過借助于數(shù)據(jù)庫存儲本體作為后臺,將OWL接口作為前端,輸出輸入文件格式采取OWL格式,有利于對當(dāng)前的Web信息進行綜合性的描述。本體知識地圖在構(gòu)建的過程中,就要將測繪專業(yè)領(lǐng)域相對重要的概念和關(guān)系提出,并將其作為進化的一種中職,在各個專家的深層次交流之后,進而對測繪專業(yè)課程的核心主體進行初步的建立。在當(dāng)前工程測繪專業(yè)教學(xué)而言,就要對現(xiàn)有的課程本體知識地圖相關(guān)概論進行嚴格的分析,并借助于計算機網(wǎng)上技術(shù),對本體進行構(gòu)建,盡可能的對大量的圖片和文字信息等資料進行搜集,借助于教師的教學(xué)經(jīng)驗,做好教學(xué)內(nèi)容的綜合性分析,盡可能的對部分知識點的結(jié)構(gòu)圖進行總結(jié)。通過對各個知識點之間的關(guān)系進行全面的了解,并對教學(xué)內(nèi)容的大部分重要知識獲取,借助于計算機算法的基本設(shè)計知識,實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)專家之間的溝通交流,并將內(nèi)容學(xué)習(xí)的本體知識地圖進行建立,將個別化學(xué)習(xí)提供給學(xué)生。
3.4工程測繪專業(yè)教學(xué)中本體知識地圖的應(yīng)用實現(xiàn)過程
工程測繪專業(yè)教學(xué)中,本體知識地圖主要是針對學(xué)生學(xué)習(xí)的基本特點和教學(xué)情況,借助于現(xiàn)代化信息技術(shù)和計算機技術(shù),進而對教學(xué)內(nèi)容的基本概念進行分析和確定,并確定教學(xué)的基本方法和教學(xué)的技巧,并對教學(xué)之間的關(guān)系進行分析,對知識的語義模型進行建立。工程測繪專業(yè)課程作為一門專業(yè)性的技術(shù)課程,在整體課程設(shè)計中更要對各個章節(jié)之間的銜接綜合性的考慮,并在實際的實施過程中,做好對信息的收集和處理工作。本體知識地圖在工程測繪專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用過程中,通過對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、線性結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)等加以采用,進而對測繪專業(yè)相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容進行確定。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要是對現(xiàn)實世界實體數(shù)學(xué)模型的一種描述,并借助于計算機操作實現(xiàn)的過程。而線性結(jié)構(gòu)主要是對結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)元素的對應(yīng)關(guān)系的一種描述,并保證對應(yīng)關(guān)系中有著某種程度上的關(guān)聯(lián)。教學(xué)過程中,本體知識地圖查找時,就要借助于某一確定的關(guān)鍵詞,實現(xiàn)知識的搜索和教學(xué),更要確定重要性的關(guān)系。對于工程測繪專業(yè)而言,其課程教學(xué)和學(xué)習(xí)過程往往有著一定的特殊性,而教材不僅僅對教學(xué)單元作了主要的安排,同時對于教學(xué)的進度也做了不同程度上的安排,而教學(xué)關(guān)系確定時,更要嚴格的按照于教學(xué)的知識點,并對教學(xué)之間的基本概念和相關(guān)的方法加以確定。學(xué)習(xí)資源和測繪專業(yè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識點更要做好分開的設(shè)計,測繪專業(yè)教學(xué)知識點背景知識、主要內(nèi)容以及教學(xué)的主要特點均要進行詳細的說明,對于工程測繪專業(yè)學(xué)生而言,更要結(jié)合知識的難以程度進行劃分,盡可能的將教學(xué)知識的難度不僅僅要有著非常簡單和簡單兩個劃分,同時也要劃分為中等、困難和特別困難等級。對于相對典型的目標用戶而言,盡可能的將知識點學(xué)習(xí)的時間延長,并做好知識點角色用戶的劃分,合理的描述學(xué)習(xí)資源,對相關(guān)知識點的關(guān)聯(lián)屬性進行建立,借助于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),實現(xiàn)知識點和資源的連接??偠灾こ虦y繪專業(yè)教學(xué)中本體知識地圖的應(yīng)用,不僅僅為學(xué)生的知識學(xué)習(xí)提供了一定的便利,同時對于教師教學(xué)質(zhì)量的提高和教學(xué)效率的提高也有著一定的積極影響作用。
一、煤炭院校水文與水資源工程專業(yè)工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)存在的問題
(一)課程內(nèi)容多,授課學(xué)時少
根據(jù)國家高等教育對人才培養(yǎng)的要求,近些年來,多數(shù)院校在培養(yǎng)方案的制定上存在著向公共課傾斜的現(xiàn)象,這使得專業(yè)課學(xué)時被不斷壓縮。主要表現(xiàn)在課程學(xué)時少,尤其是實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。過去動輒幾十學(xué)時乃至上百學(xué)時的課程,現(xiàn)在多為32~48學(xué)時。在多數(shù)煤炭院校中,水文與水資源工程專業(yè)開設(shè)有基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)、礦物巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等課程,具有一定的地學(xué)背景。即便如此,工程地質(zhì)學(xué)課程仍涉及工程巖土學(xué)、工程動力地質(zhì)作用、巖土工程勘察等方面的內(nèi)容,這使得該課程教學(xué)內(nèi)容繁雜,教師上課難度增大。在此情況下,如不進行課程教學(xué)改革,教師就無法很好地完成相關(guān)內(nèi)容的講授;同時學(xué)生對專業(yè)領(lǐng)域知識的學(xué)習(xí)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(jīng)濟建設(shè)中的作用,這勢必對學(xué)生未來就業(yè)產(chǎn)生不利的影響。
(二)教學(xué)方法單調(diào)
工程地質(zhì)學(xué)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(diào)動學(xué)生的積極性。加之個別教師實踐經(jīng)驗不足,存在照本宣科的現(xiàn)象;而個別教師授課又完全脫離指定教材,這些都容易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)心理。此外,課程中涉及的一些教學(xué)內(nèi)容,諸如崩塌、滑坡等災(zāi)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(xiàn),學(xué)生缺少感性的認識,這在一定程度上挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。
(三)實踐環(huán)節(jié)薄弱
近些年來,隨著高校的不斷擴張,教學(xué)資源的投入問題已經(jīng)成為高校普遍面臨的問題。具體到實踐教學(xué)環(huán)節(jié),主要體現(xiàn)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(xué)的需求;另一方面學(xué)生人數(shù)與設(shè)備臺套數(shù)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(dǎo)致部分試驗無法開出,學(xué)生動手能力得不到培養(yǎng)。此外,還存在實驗教學(xué)方式和時間不靈活等問題。目前多數(shù)院校的室內(nèi)實驗都是教師準備好試驗后,學(xué)生在制定的條件下按照實驗指導(dǎo)書進行,學(xué)生真正思考的較少,部分學(xué)生既不動腦也不動手,而是依靠同組其他同學(xué)來完成實驗,這不利于學(xué)生實踐能力的培養(yǎng),容易導(dǎo)致學(xué)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(shù)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(yè)以及實踐環(huán)節(jié)表現(xiàn)等形式存在,其中上課出勤率占主導(dǎo)地位。這樣難免會存在一些學(xué)生到課不聽課,考前突擊且考分很高的現(xiàn)象。此外,考核的內(nèi)容也不夠全面,多側(cè)重于理論知識,往往忽視學(xué)生動手能力的考核,最終導(dǎo)致校內(nèi)所學(xué)知識與實際工作脫節(jié),不利于綜合人才的培養(yǎng)。
二、課程教學(xué)改革探索
針對當(dāng)前教學(xué)過程中存在的問題,結(jié)合近年來的教學(xué)和實踐經(jīng)驗,提出從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)環(huán)節(jié)等幾方面對課程教學(xué)進行改革。
(一)合理優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,改專業(yè)通識教學(xué)為行業(yè)特色教學(xué)
在教學(xué)內(nèi)容的選擇上,要突出院校的特色優(yōu)勢。針對煤炭院校水文與水資源工程專業(yè)具有地學(xué)背景這一特點,工程地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)可主要講解三部分的內(nèi)容,即巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)研究、工程動力地質(zhì)作用研究以及工程地質(zhì)勘察等。巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)研究是該課程的基礎(chǔ),該部分主要講授土的物質(zhì)組成、物理力學(xué)性質(zhì)以及巖土體的工程地質(zhì)特性;工程動力地質(zhì)作用研究是該課程的核心內(nèi)容,講授學(xué)時應(yīng)占總學(xué)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(zhì)研究;工程地質(zhì)勘察部分主要講授工程地質(zhì)測繪、勘探、試驗以及長期觀測等幾種工程地質(zhì)勘察方法。課程教學(xué)要確保在有限的學(xué)時內(nèi)突出重點,同時也要注意前后所學(xué)課程內(nèi)容上的銜接,避免重復(fù)。
(二)豐富教學(xué)方法和手段,改單一的滿堂灌為交互式教學(xué)
工程地質(zhì)學(xué)具有較強的實踐性,其教學(xué)目標是要培養(yǎng)學(xué)生對于工程地質(zhì)現(xiàn)象的認識、判斷能力和工程地質(zhì)問題的分析、處理能力,這需要在傳統(tǒng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上,緊扣學(xué)科的發(fā)展前沿和熱點問題,豐富教學(xué)方法和手段,靈活組織課堂教學(xué)。
傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式使學(xué)生獲取的知識較多地局限在抽象的經(jīng)驗上,而現(xiàn)代化的教學(xué)手段不僅可以使學(xué)生獲取抽象的理論知識,還可以提供豐富的觀察經(jīng)驗,在一定程度上將理論與實踐相結(jié)合,因此要充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段。如在講授滑坡、泥石流等內(nèi)容時可采用flash動畫或影像資料展示災(zāi)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(zhì)研究內(nèi)容時可結(jié)合典型的地震(512汶川大地震),講解地震發(fā)生的機理及預(yù)警預(yù)防措施;在講解地下硐室位置的工程地質(zhì)論證時,可借助物理模型來分析地形、地質(zhì)構(gòu)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(xué)的直觀性、主動性,同時也可節(jié)省一定的時間,擴大課堂教學(xué)的信息量,提高教學(xué)效果。
鑒于該課程內(nèi)容多,課時少,可采取學(xué)生自學(xué)、教師課堂講解和課外輔導(dǎo)答疑相結(jié)合的教學(xué)方法,以鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。還可就工程地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的熱點問題,設(shè)置課堂辯論。通過教師布置論題學(xué)生收集資料學(xué)生課堂辯論教師講解剖析的教學(xué)過程,改過去教學(xué)單行道(教師到學(xué)生)為雙行道(教師到學(xué)生,學(xué)生到教師),引導(dǎo)學(xué)生分析問題和解決問題。例如,針對近期發(fā)生的崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,可設(shè)置地質(zhì)災(zāi)害的主要誘因?人類活動or自然條件的論題,讓學(xué)生通過查閱與崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)害相關(guān)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(guān)知識的目的。此外,還可增加一些工程實例課,讓學(xué)生嘗試用所學(xué)知識去解決實際問題。例如利用最新發(fā)生的地震、滑坡及泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的工程實例,探討這些災(zāi)害的發(fā)生機理及防治措施,從而鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和分析問題的能力。
(三)加強實踐環(huán)節(jié)教學(xué),改被動式接受為主動式探索
在實施實踐教學(xué)活動時,要強調(diào)以學(xué)生為主體,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,充分發(fā)揮實驗教師的引導(dǎo)作用。在進行實驗之前,指導(dǎo)教師可提出實驗要求及注意事項,并給出參考意見,讓學(xué)生自行設(shè)計實驗方案,將原來的驗證性實驗改為設(shè)計性實驗。盡量創(chuàng)造條件讓學(xué)生開拓思維,發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,提高洞察力,培養(yǎng)嚴肅認真和實事求是的工作作風(fēng),提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
野外實踐應(yīng)有效地將理論與實際相結(jié)合。因此,在進行野外實踐教學(xué)時地點應(yīng)盡可能選擇工程地質(zhì)現(xiàn)象豐富的地方。對河南理工大學(xué)而言,可在市區(qū)北部的縫山針公園進行為期半天的實踐教學(xué)活動。結(jié)合園區(qū)內(nèi)原有采石場開挖形成的人工邊坡講解邊坡的應(yīng)力分布狀態(tài)及變化特征,邊坡變形破壞類型及穩(wěn)定性的影響因素,同時還可結(jié)合該園區(qū)的生態(tài)恢復(fù)治理工程講解邊坡變形破壞的防治原則和措施。此外,可結(jié)合水文與水資源工程專業(yè)學(xué)生未來就業(yè)意愿和方向,在畢業(yè)設(shè)計(論文)環(huán)節(jié)安排一些與工程地質(zhì)有關(guān)的實踐內(nèi)容,例如巖土工程勘察設(shè)計或巖土工程分析與評價、邊坡穩(wěn)定性分析與評價以及煤矸石堆積體穩(wěn)定性分析等。在畢業(yè)設(shè)計(論文)過程中要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,讓學(xué)生多動手、多動腦,多方位培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力和創(chuàng)新能力。
(四)完善考核內(nèi)容與方式,改重視理論考核為突出實踐性考核
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2012)05-0106-02
改革開放三十多年來,各行各業(yè)大興土木,城市建設(shè)日新月異。要保證項目建設(shè)安全,需要對建設(shè)場地進行工程地質(zhì)條件勘察,才能進入設(shè)計、施工、建設(shè)階段??v觀世界各國的建筑工程事故,以地基基礎(chǔ)事故為主。地基基礎(chǔ)是建筑物的地下隱蔽工程,費用約占總造價的20%~25%,一旦出現(xiàn)事故不易覺察,修補處理較為困難,所需費用較高。實踐證明,地基基礎(chǔ)問題在相當(dāng)程度上與工程地質(zhì)問題相關(guān),是涉及人的生命和財產(chǎn)安全的大問題。而土木工程專業(yè)的畢業(yè)生大多從事工程設(shè)計、施工、監(jiān)理等工作,也有人進入相關(guān)領(lǐng)域從事工程地質(zhì)勘察設(shè)計、規(guī)劃和管理工作??梢?,具有良好的工程地質(zhì)知識對他們以后所從事的工作意義重大。
工程地質(zhì)學(xué)課程的特點
工程地質(zhì)學(xué)是研究人類的工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互關(guān)系的學(xué)科。它的任務(wù)是為各類工程建筑的規(guī)劃、設(shè)計、施工提供地質(zhì)依據(jù),以便從地質(zhì)條件上保證工程建筑的安全可靠、經(jīng)濟合理、使用方便、運行順利。為大型項目工程建設(shè)提供可行性研究報告,對擬建工程場地進行工程地質(zhì)條件評價,為地基基礎(chǔ)設(shè)計提供合理建議,對于場地存在的地質(zhì)問題在深入分析的基礎(chǔ)上提出處理措施,為地基加固工程的設(shè)計和施工提供依據(jù)。同時,還要研究評價由于工程興建引起的環(huán)境地質(zhì)問題,以及可能誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害對工程建筑本身及周圍環(huán)境的影響、如何及時消除安全隱患等問題。
對于土木工程專業(yè)而言,工程地質(zhì)學(xué)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,主要培養(yǎng)學(xué)生閱讀地質(zhì)資料、查明和分析工程地質(zhì)條件、解決工程地質(zhì)問題的能力,工程技術(shù)人員必須能夠看懂地質(zhì)資料,必須清楚建設(shè)范圍內(nèi)的地質(zhì)條件,了解可能出現(xiàn)的地質(zhì)問題及應(yīng)該采取的防治措施。只有這樣,才能進行正確的設(shè)計和施工,才能有效保證建筑物的安全和穩(wěn)定。為后續(xù)的土力學(xué)、基礎(chǔ)工程等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ),為以后所從事的工程建設(shè)工作提供相關(guān)專業(yè)知識。課程特點表現(xiàn)為:(1)教學(xué)內(nèi)容多,涉及多個學(xué)科。僅就土木工程專業(yè)而言,工程地質(zhì)學(xué)講授的主要內(nèi)容包括礦物與巖石、地質(zhì)作用和地質(zhì)年代,地質(zhì)構(gòu)造,巖、土體的工程地質(zhì)性質(zhì),地下水,地貌及第四紀松散堆積物,不良地質(zhì)條件下的工程地質(zhì)問題,巖體工程穩(wěn)定性問題,巖土的工程地質(zhì)分級分類,工程地質(zhì)勘察等。該課程涉及礦物學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、土質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、巖石力學(xué)、動力工程地質(zhì)學(xué)、區(qū)域工程地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)勘察、地基處理等相關(guān)內(nèi)容。(2)概念多,實踐性強。工程地質(zhì)學(xué)涉及許多名詞概念及專業(yè)術(shù)語,許多理論知識比較抽象,直接理解往往有一些困難,需要通過實驗、實習(xí)、實訓(xùn)的途徑加以解決,表現(xiàn)出較強的實踐性。(3)學(xué)時不多。一般土木工程專業(yè)只有30~40個課時。由于教學(xué)內(nèi)容豐富、教學(xué)難度大,要上好這門課具有挑戰(zhàn)性。
土木工程專業(yè)工程地質(zhì)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀
重視不夠 工程地質(zhì)學(xué)作為土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)性學(xué)科,學(xué)生還沒有感覺到它的重要性,以為不是主要專業(yè)課程,在專業(yè)中的作用不大,導(dǎo)致學(xué)生不具備工程地質(zhì)方面的專業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì),對以后所從事的工作造成不良影響。
部分內(nèi)容比較枯燥 初次接觸本課程的學(xué)生感覺比較陌生,由于工程地質(zhì)基礎(chǔ)知識理論性較強,概念多,與工程實際聯(lián)系較少,學(xué)生會感覺乏味,學(xué)習(xí)興趣降低。
野外地質(zhì)實習(xí)基地缺乏 工程地質(zhì)學(xué)實踐教學(xué)包括室內(nèi)實驗和野外實踐實訓(xùn)教學(xué)。室內(nèi)實驗涉及土工方面的實驗及各類礦物、巖石標本實驗室、地質(zhì)構(gòu)造模型室等,大部分高校都有。一般地質(zhì)類的工科高校都有野外固定的地質(zhì)實習(xí)基地,而對于大部分土木工程專業(yè)的高校來說,野外實習(xí)基地相對比較匱乏。由于實踐教學(xué)條件不足,使大部分土木工程專業(yè)的學(xué)生在短時間內(nèi)具有地質(zhì)學(xué)方面的感性知識往往是很困難的。
綜合利用多種教學(xué)
方法和手段提高教學(xué)質(zhì)量
隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步,多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為人們?nèi)粘W(xué)習(xí)、生活、工作交流的工具之一。傳統(tǒng)的授課方式也在逐漸發(fā)生改變,充分利用各種教學(xué)資源,采取多種教學(xué)方法和手段提高學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量成為關(guān)鍵。筆者通過多年教學(xué)實踐總結(jié)出以下幾點。
結(jié)合專業(yè)需要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、精選整編教材 首先,應(yīng)結(jié)合土木工程專業(yè)方向和專業(yè)需要,以及土木工程專業(yè)的學(xué)生以前從未接觸或很少接觸過工程地質(zhì)的有關(guān)知識的特點,通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生能讀懂地質(zhì)資料,能夠利用地質(zhì)資料完成工程項目的設(shè)計、施工、監(jiān)理等工作。教學(xué)內(nèi)容不僅應(yīng)包括工程地質(zhì)的基本理論知識,同時要重點突出實踐性教學(xué)環(huán)節(jié), 要在知識覆蓋面、深度、廣度上下工夫,不斷完善工程地質(zhì)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容,保證學(xué)生在工程地質(zhì)學(xué)方面的專業(yè)素質(zhì),構(gòu)建優(yōu)良的教學(xué)體系結(jié)構(gòu)。任課教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計優(yōu)選教材。教材是教學(xué)的基礎(chǔ),是教育思想、教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段的載體,是人才培養(yǎng)的依據(jù),只有使用高質(zhì)量的教材才能培養(yǎng)出高素質(zhì)的人才。由于工程地質(zhì)學(xué)教材很多,且各有特點,從中選出適合土木工程專業(yè)的理想教材至關(guān)重要。一本好的工程地質(zhì)學(xué)教材,不僅要涵蓋工程地質(zhì)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識,還要通俗易懂、重點突出,將整個工程地質(zhì)領(lǐng)域眾多基本理論和方法濃縮成系統(tǒng)性和專業(yè)性兼顧的知識體系。由于土木工程專業(yè)教學(xué)計劃的限制,適合自身專業(yè)特色的工程地質(zhì)學(xué)教材不多,因此,授課內(nèi)容不能僅僅局限于教材。優(yōu)化教學(xué)的方法是在查閱大量參考文獻基礎(chǔ)上,對教材內(nèi)容進行重新組織、加工精練、補充提高,及時汲取最新的研究成果和工程實例,加入工程地質(zhì)勘察新技術(shù)、新規(guī)范,積極整合優(yōu)秀教改成果,做到理論知識恰如其分地與具體工程實際緊密結(jié)合,使學(xué)生不出課堂就能夠把主要知識點與實際工程無縫對接,在有限的時間內(nèi)獲取盡可能多的知識。堅持以提高學(xué)生整體素質(zhì)為基礎(chǔ),以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力,特別是創(chuàng)新能力和實踐能力為主線,對教學(xué)內(nèi)容進行整合。
合理運用現(xiàn)代多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高教學(xué)效果 應(yīng)用多媒體技術(shù)可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與效率,增加信息量。比如,在講“礦物與巖石”這一章節(jié)時,若僅采用傳統(tǒng)板書教學(xué),很難講清楚,而且學(xué)生也難以理解、想象出各種礦物與巖石的特征,而利用多媒體將常見的礦物和巖石的真實圖片放在大屏幕上講解后,再進行室內(nèi)實習(xí),學(xué)生很容易就能識別出常見礦物與巖石標本。同理,把地質(zhì)圖的閱讀、地質(zhì)災(zāi)害的形成、預(yù)防與處理、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、常見工程事故及處理措施、工程地質(zhì)現(xiàn)場勘察技術(shù)等內(nèi)容采用圖片、聲音、動畫、文字、錄像的形式展現(xiàn)出來,可使學(xué)生有身臨其境的感覺。可見多媒體教學(xué)不僅可以擴大課堂教學(xué)的信息量,而且還能增強教學(xué)的直觀性、主動性,提高教學(xué)質(zhì)量。應(yīng)構(gòu)建課程教學(xué)網(wǎng)站,將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)大綱、教學(xué)方法、教學(xué)課件、錄像、實綱、作業(yè)練習(xí)、在線測試、交流、答疑等掛在校園網(wǎng)上供學(xué)生隨時查閱,為學(xué)生提供一個交互、開放式的理論與實踐結(jié)合的教學(xué)環(huán)境。同時,也為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供良好的教學(xué)平臺,彌補課堂教學(xué)課時少的缺點。
將理論教學(xué)與案例教學(xué)相結(jié)合 單純理論教學(xué)不能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,因為聽課時間稍長,學(xué)生就容易疲憊,導(dǎo)致精神不集中。只有理論與案例教學(xué)結(jié)合,才能調(diào)動學(xué)生思維能動性,使學(xué)生在不知不覺中由傳統(tǒng)教學(xué)中的被動接受知識變?yōu)榉e極運用知識,有效提高學(xué)生的理論水平和實踐能力。將理論知識實踐化,其捷徑是采用工程實例分析,即案例教學(xué)。在教學(xué)中有針對性地運用適宜的工程實例資料,通過學(xué)生的獨立思考與集體協(xié)作,對具體實例進行分析、研究和討論。案例教學(xué)具有參與性、啟發(fā)性和時效性的特點。如對于常見的地震等地質(zhì)災(zāi)害,先采用多媒體課件講授地震等地質(zhì)災(zāi)害的成因、發(fā)生、發(fā)展以及結(jié)果和危害等,再通過如“5.12汶川地震”等地質(zhì)災(zāi)害進行案例教學(xué),學(xué)生會對授課內(nèi)容產(chǎn)生強烈的共鳴,并在短時間內(nèi)銘記于心。
創(chuàng)建完善的教學(xué)實習(xí)基地,加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié) 工程地質(zhì)學(xué)是一門實踐性比較強的課程,實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是該課程的重要組成部分,良好的實習(xí)條件是教學(xué)質(zhì)量的重要保證。實踐教學(xué)的基本任務(wù)就是讓學(xué)生親自接觸各種真實的地質(zhì)現(xiàn)象及工程地質(zhì)問題,并利用已學(xué)到的理論知識來考察、辨析它們,進而加深對課堂教學(xué)內(nèi)容的理解??筛鶕?jù)實綱要求,安排校內(nèi)實驗與野外實習(xí)。校內(nèi)實驗主要包括實驗室礦物與巖石標本觀察和地質(zhì)圖的閱讀等,是為了培養(yǎng)學(xué)生對常見礦物和巖石的識別能力,訓(xùn)練學(xué)生地質(zhì)圖的讀圖能力。實驗內(nèi)容為:觀察標本、鑒別區(qū)分常見的造巖礦物與常見三大類巖石(巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖);通過閱讀地質(zhì)圖,要求學(xué)生講述圖上所表示的地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性及其產(chǎn)狀、接觸關(guān)系等。每次實驗前根據(jù)實綱要求,教師制定實習(xí)任務(wù),讓學(xué)生做預(yù)習(xí),設(shè)計實驗方案。實習(xí)時以教師現(xiàn)場指導(dǎo)、教學(xué)示范、學(xué)生自主探究方式進行。比如,對礦物、巖石的鑒定及描述等方面,通過實物介紹、實習(xí)操作示范等,使學(xué)生在短時間掌握要領(lǐng),順利完成實習(xí)任務(wù)。野外實習(xí)也是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。野外實習(xí)的內(nèi)容主要是進行各種地質(zhì)構(gòu)造的野外觀察、地質(zhì)繪圖、工程地質(zhì)勘察,地質(zhì)資料的現(xiàn)場記錄整理等。教師在野外現(xiàn)場對實習(xí)內(nèi)容要點反復(fù)講解,示范操作要領(lǐng)、步驟;要求學(xué)生必須做到勤思考、勤動手、勤問、勤記錄,即勤于動手考察地質(zhì)現(xiàn)象、勤于思考產(chǎn)生這種地質(zhì)現(xiàn)象的內(nèi)外因素、勤于對某些問題進行較深入探索和研究。通過野外實踐環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生對自然地質(zhì)現(xiàn)象的觀察識別、動手能力、分析問題和解決問題的能力以及對原始數(shù)據(jù)資料的收集和編錄的能力,能夠讓學(xué)生懂得野外地質(zhì)工作的基本方法,在加深理解的基礎(chǔ)上學(xué)會分析土木工程與地質(zhì)的密切關(guān)系,熟悉土木工程建設(shè)中常見的地質(zhì)問題及處理方法,及時消化和鞏固所學(xué)的基本理論知識。此外,走出校門進行野外地質(zhì)實習(xí),還可以培養(yǎng)土木工程專業(yè)學(xué)生吃苦耐勞、遵守紀律、團結(jié)協(xié)作等優(yōu)良品質(zhì),有利于增強學(xué)生體魄和意志力。
改變現(xiàn)有成績考核辦法 工程地質(zhì)成績分為兩個部分,即理論教學(xué)與實習(xí)、實訓(xùn)成績。理論教學(xué)成績考核應(yīng)多方面考核評定學(xué)生成績。其中,考試成績占60%(理論知識的考核應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)學(xué)課本,以閉卷的形式考核基本知識、基本理論,要求學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成);平時成績占40%,其中,課堂教學(xué)成績考核占平時成績的15%(主要考查上課表現(xiàn));課后作業(yè)及論文等占平時成績的25%。這種考核方式注重學(xué)習(xí)過程的考核,可避免學(xué)生考前突擊記憶,考完后很快忘記的弊端,提高學(xué)習(xí)效果。在實習(xí)成績考核中,實習(xí)紀律占20%(考察學(xué)生實習(xí)是否缺席、遲到、早退等),集中實習(xí)占60%(其中原始記錄及實習(xí)表現(xiàn)占20%,實習(xí)報告占40%),同學(xué)之間相互考評成績占20%。這種考核方式有利于對實習(xí)全過程進行考評,促進學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
多年來的教學(xué)實踐證明,在教學(xué)過程中不斷完善教學(xué)內(nèi)容,改進教學(xué)方法與手段,充分利用現(xiàn)代科技成果服務(wù)于教學(xué),針對專業(yè)需要進行課程教學(xué)設(shè)計,堅持理論聯(lián)系實際,加強實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),改革考核辦法有利于增強學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和工程地質(zhì)方面,專業(yè)素質(zhì),為土木工程專業(yè)學(xué)生從事工程建設(shè)工作奠定良好的基礎(chǔ)。
參考文獻:
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二、“鐵路工程地質(zhì)學(xué)”發(fā)展歷史及教學(xué)模式
西南交通大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)于1958年成立,是我國非地質(zhì)院校第一個專門為鐵道部門培養(yǎng)高級工程地質(zhì)技術(shù)人才開設(shè)的專業(yè)。培養(yǎng)出的工程師遍布鐵道部、交通部各大設(shè)計院、工程局、管理局,承擔(dān)著重要的行政和技術(shù)職務(wù)。參與了寶成、成昆、襄渝、貴昆、南昆、京九、西康、京滬、京津、青藏、廈深等鐵路的建設(shè)[2]。“鐵路工程地質(zhì)學(xué)”作為專業(yè)的重點課程,其全部教學(xué)內(nèi)容和暑期實習(xí)都與鐵路建設(shè)實踐相結(jié)合,是一門研究與解決鐵路工程建設(shè)有關(guān)地質(zhì)問題與地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用性科學(xué)。例如,1959年和1960年本專業(yè)師生對寶成鐵路的寶雞至廣元段和鷹廈鐵路的路基病害進行工程地質(zhì)普查。既解決了生產(chǎn)實踐中迫切需要解決的路基病害問題,又鍛煉了教師和學(xué)生[2]。目前該課程主要涉及滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測分析和評價,特種巖土的物理力學(xué)性狀和加固處理,地下洞室和地基基礎(chǔ)等內(nèi)容,并形成了具有鮮明鐵路特色的教學(xué)模式[3]。面向鐵路建設(shè),教學(xué)與生產(chǎn)實踐結(jié)合,協(xié)同發(fā)展,即從理論出發(fā)解決工程中的重大地質(zhì)問題,又從生產(chǎn)中吸納工程經(jīng)驗彌補理論的缺陷。
三、“鐵路工程地質(zhì)學(xué)”的教改必要性分析
雖然以往教學(xué)模式培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的鐵路工程師,為我國鐵路建設(shè)作出了重要貢獻,但隨著學(xué)科建設(shè)的不斷發(fā)展和教學(xué)質(zhì)量要求的提高,傳統(tǒng)教學(xué)模式以理論知識的灌輸和短期的地質(zhì)實習(xí)為主要傳授方式,效果不夠明顯[4],往往出現(xiàn)畢業(yè)的本科生需要再經(jīng)過單位入職培訓(xùn)才能勝任工作。所以“鐵路工程地質(zhì)學(xué)”課程教改已經(jīng)迫在眉睫。原因大致可以分為兩個方面。1.教材內(nèi)容陳舊目前使用的《鐵路工程地質(zhì)學(xué)》教材為1990年6月編著,至今已有20多年的歷史。雖然其為我國鐵路建設(shè)產(chǎn)生了良好的社會和經(jīng)濟效益,但隨著國內(nèi)外高鐵建設(shè)的迅猛發(fā)展,更復(fù)雜的工程地質(zhì)問題的出現(xiàn),工程地質(zhì)研究已不僅僅局限于查明工程地質(zhì)條件和問題,更重要的是解決這些問題。隨著更嚴格的技術(shù)規(guī)范標準的出臺,最新的研究成果的公布都對教材的內(nèi)容提出了更高的要求。此外,學(xué)生培養(yǎng)已由原來單一的面向鐵路系統(tǒng)而逐漸轉(zhuǎn)為公路、水電、機場、碼頭港口、市政工程等領(lǐng)域,也促使《鐵路工程地質(zhì)學(xué)》的內(nèi)容進行更新和補充,如水電工程地質(zhì)、水庫區(qū)工程地質(zhì)等方面內(nèi)容,以使學(xué)生得到更多的關(guān)于不同類型工程地質(zhì)所涉及的工作方法、工作內(nèi)容及成果要求等知識。所以在教材內(nèi)容的更新上必須大大深化復(fù)雜地質(zhì)條件下重大工程地質(zhì)問題的研究水平,不僅使該教材成為本科生和碩士生的教科書,而且還盡量成為一本工作手冊型的成果書籍。目前作者和其他教師們正在修編該教材,吸納了大量應(yīng)用于工程地質(zhì)領(lǐng)域的新方法和新技術(shù)(如3S技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)和數(shù)值模擬計算等)。2.教學(xué)模式落后傳統(tǒng)“講授—記憶—實習(xí)—考試”的教學(xué)模式與當(dāng)前教學(xué)體制的不斷改革格格不入,無法滿足新時期下地質(zhì)人才培養(yǎng)的需求。傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師為核心,注重學(xué)生地質(zhì)基本知識的獲得。雖然這種灌輸式的教學(xué)模式大大提高了教師對學(xué)生知識輸出的效率,卻忽視了學(xué)生接收并消化知識的程度。在知識尚未鞏固之時進行實習(xí),多數(shù)學(xué)生都是心有余而力不足,難以完成對知識的有效遷移與運用??荚嚫桥R時抱佛腳,對知識進行簡單拼湊,應(yīng)付了事。這種缺乏教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)模式將學(xué)生的主體地位置之不顧,最后的成效也就可想而知?!拌F路工程地質(zhì)學(xué)”是一門綜合性的工程類課程,教師在教學(xué)過程中對學(xué)生知識與技能兩方面都必須予以高度重視,不可偏廢。這就要求教師根據(jù)本學(xué)科特色靈活運用教學(xué)模式。按照當(dāng)代國內(nèi)外的教學(xué)模式,教師可以依據(jù)課程章節(jié)的不同,采用適合的教學(xué)模式。比如,發(fā)現(xiàn)教學(xué)模式,教師可以提出問題,創(chuàng)設(shè)問題情境,提出假設(shè),評價驗證,對培養(yǎng)學(xué)生獨立探索發(fā)現(xiàn),形成自我獎勵、自主學(xué)習(xí)的傾向具有重大意義。
四、教學(xué)模式改革探索
教學(xué)模式改革最終落腳點是學(xué)生,必須堅持以學(xué)生為本,改革人才評價方式,建立能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)體系。具體包括培養(yǎng)學(xué)生工程思維方式,激發(fā)學(xué)生潛能,訓(xùn)練和提升學(xué)生的洞察力、應(yīng)變思維、創(chuàng)造性意識等。而這些又依托感染學(xué)生情緒、培養(yǎng)學(xué)生興趣、提高教學(xué)質(zhì)量和豐富教學(xué)手段來實現(xiàn)。并注重根據(jù)學(xué)生畢業(yè)后發(fā)展質(zhì)量的反饋信息來改善教學(xué)模式。
1.工程思維方式培養(yǎng)學(xué)生經(jīng)過大一、大二兩年的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)習(xí),掌握了一些基礎(chǔ)地質(zhì)技能,但對專業(yè)的認識還不夠深刻,對地質(zhì)知識的領(lǐng)悟還不夠全面,如何用學(xué)到的知識服務(wù)于工程,會遇到哪些問題,如何解決這些問題,在這些方面學(xué)生幾乎沒有直觀的映像,更談不上理論指導(dǎo)實踐了。因此,在課程緒論部分就應(yīng)當(dāng)清楚闡述工程是什么,地質(zhì)工程是什么,地質(zhì)條件與工程如何相互作用、涉及哪些內(nèi)容、會遇到哪些問題、可以用什么手段解決、目前的發(fā)展趨勢等等。例如,筆者在課程中采用了《建筑時空》節(jié)目關(guān)于英吉利海峽隧道建設(shè)的視頻資料,既直觀地說明地質(zhì)與工程的關(guān)系,也讓學(xué)生明白了工程地質(zhì)問題出現(xiàn)與解決整個工程處置的演化過程,為今后的教學(xué)順利開展奠定了良好的基礎(chǔ)。
2.課程設(shè)置工程地質(zhì)學(xué)以地質(zhì)學(xué)理論為基礎(chǔ),通過勘察、測繪與實驗等技術(shù)手段來調(diào)查、研究、解決各類工程活動,為合理選址、設(shè)計、施工與運營服務(wù)的應(yīng)用地質(zhì)學(xué)[5]。為了突出課程重點,讓學(xué)生掌握最有效的工程手段和分析方法,培養(yǎng)出具有創(chuàng)新性的工程師。需要堅持以下幾點原則:(1)在課程內(nèi)容上,踐行因材施教,關(guān)注學(xué)生的個性特長,鼓勵學(xué)生個性發(fā)展,挖掘?qū)W生的優(yōu)勢潛能,要實現(xiàn)學(xué)科知識與個人知識的內(nèi)在整合;(2)在課程實施上,要超越忠實取向,走向相互適應(yīng)取向和課程創(chuàng)新取向;(3)在課程評價上,要超越目標取向的評價,走向過程取向和主體取向的評價;(4)從教學(xué)組織形式入手,改進班級授課制,實現(xiàn)多種教學(xué)組織形式的綜合運用。
3.科技創(chuàng)新實踐為了學(xué)以致用,提高學(xué)生解決工程地質(zhì)問題的能力,學(xué)校廣泛開展了各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動,引導(dǎo)鼓勵學(xué)生參加各級各類學(xué)科競賽、大學(xué)生創(chuàng)業(yè)競賽、大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃(SRTP)、大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃等方式,為學(xué)生提供廣泛的實戰(zhàn)平臺,從實踐上鍛煉和提升創(chuàng)新能力。將課程知識與科技訓(xùn)練項目結(jié)合,由指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料,不斷鞏固和提升學(xué)科理論知識,同時培養(yǎng)學(xué)生團隊合作分析和解決工程實踐問題的能力,訓(xùn)練學(xué)生工程思維方式,建立工程實踐觀念。同時地質(zhì)專業(yè)根據(jù)自身實際和發(fā)展需要,構(gòu)建與其學(xué)生培養(yǎng)、學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究相適應(yīng)的高水平實驗室體系(陸地交通抗震及災(zāi)害防治技術(shù)國家工程實驗室),并把實驗教學(xué)課程植入,促進實驗教學(xué)、個性化實驗與學(xué)院的學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究的融合。該項舉措對于培養(yǎng)合格的工程師具有重要的意義。
4.教學(xué)實習(xí)與生產(chǎn)實習(xí)相結(jié)合學(xué)生工程經(jīng)驗的積累等必須依靠實習(xí)教學(xué)。所以,工程地質(zhì)實習(xí)作用不可替代,而且是培養(yǎng)“卓越工程師”創(chuàng)新人才的重要載體和途徑[6]。然而眾多高校的實踐環(huán)節(jié),學(xué)校承擔(dān)全部任務(wù),教師扮演了太多角色,很多時候?qū)嵙?xí)就是室內(nèi)教學(xué)搬到了室外,雖然學(xué)生通過實習(xí)鞏固了知識,鍛煉了能力,但是仍達不到工程師培養(yǎng)要求。因此,除了暑期實習(xí)以外,還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加寒假實習(xí)。可以校企聯(lián)合,學(xué)生直接去工程所在地實習(xí),身臨生產(chǎn)第一線,培養(yǎng)多方位的感官認識,突出實踐能力鍛煉和技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。
5.教學(xué)組織設(shè)計(1)發(fā)揮教師主導(dǎo)作用的同時,堅持“以學(xué)生為本”,踐行學(xué)思結(jié)合,采用啟發(fā)式、案例式、探究式、設(shè)疑式、討論式、考問式與發(fā)現(xiàn)式的新型教學(xué)方法[5]。重視批判性與創(chuàng)造思維的訓(xùn)練,激發(fā)學(xué)生的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。踐行知行統(tǒng)一,將知識實驗、科技創(chuàng)新、技能實訓(xùn)、科研實戰(zhàn)貫穿于整個實踐教育培養(yǎng)過程,培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力、科研能力、創(chuàng)新能力、團隊組織能力和“獻身、求實、創(chuàng)新、協(xié)作”的科學(xué)精神。例如,講到我國四川山區(qū)鐵路建設(shè)的主要工程地質(zhì)問題時,先放一些地質(zhì)災(zāi)害的圖片和視頻,然后設(shè)定一些問題,讓學(xué)生們結(jié)合學(xué)到的力學(xué)和地質(zhì)知識,思考與討論如何應(yīng)對和解決這些災(zāi)害,從而培養(yǎng)學(xué)生地質(zhì)問題綜合分析提煉的能力。最后通過討論各個方案的優(yōu)缺點和可能出現(xiàn)的新問題,來選擇最優(yōu)方案實施。(2)通過布置具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的課后習(xí)題或者開放性的課題,讓學(xué)生分組查找資料、研究、討論和實踐,使學(xué)生牢固掌握地質(zhì)知識和技能,培養(yǎng)學(xué)生動手能力、分析能力、思辨能力、合作交流能力、設(shè)計開發(fā)能力和創(chuàng)新能力,最終找到解決問題的合理方式。
6.外部激勵邀請國內(nèi)外經(jīng)驗豐富的工程師和專家到學(xué)校給學(xué)生上課。如請著名滑坡專家許強以及有實踐經(jīng)驗的總工程師來校上課,既提高了教師的學(xué)術(shù)水平,也使學(xué)生學(xué)到了與生產(chǎn)實踐密切相關(guān)的知識與解決生產(chǎn)實際問題的能力。
7.考核方式及評分標準(1)考核依據(jù)。地質(zhì)工程專業(yè)現(xiàn)場教學(xué)大綱,實踐指導(dǎo)書等是考核的重要依據(jù),同時還要聯(lián)系學(xué)生的出勤、工作表現(xiàn)、鑒定材料、學(xué)生提交的實習(xí)日志及其他材料和成果。(2)考核方式。應(yīng)視具體情況采取多種方式進行考核,不搞“一刀切”。學(xué)生可以提交實習(xí)體會、調(diào)研報告、工程分析報告、技術(shù)革新建議、科研報告或論文,可以提出產(chǎn)品(廣義的)設(shè)計、工程規(guī)劃設(shè)計、工程項目實施方案,也可以提供其他物化成果等等。(3)評分等級和標準。采取等級分制和綜合評分辦法。由雙導(dǎo)師或?qū)熜〗M按優(yōu)、良、合格、不合格4個等級進行綜合評分。學(xué)生成績被評定為“不合格”的,應(yīng)當(dāng)“補課”。學(xué)生成績優(yōu)秀的,應(yīng)當(dāng)給予精神鼓勵和物質(zhì)獎勵。成績特別優(yōu)秀的,研究生可以推免攻博,或者可以根據(jù)本人意愿推薦就業(yè)。
五、教學(xué)實例展示
當(dāng)課程結(jié)束地下洞室這章內(nèi)容時,以中國高鐵國際化為背景,引入跨洲際高鐵建設(shè)的藍圖。密切聯(lián)系隧道工程特點,將整個課堂交給學(xué)生,讓學(xué)生構(gòu)思修建隧道的整個過程和可能遇到的地質(zhì)問題。例如:白令海峽隧道是一條連接西伯利亞和阿拉斯加的擬建海底隧道,整條隧道長104km,預(yù)計這條貫通歐亞美三洲的鐵路將在2030年竣工。隧道完成后可以消除在白令海峽航行的危險,同時大大提高人財物運輸?shù)男?。首先,教師拋出問題:在修建海底隧道需要考慮哪些內(nèi)容?接著,學(xué)生自行組隊,通過5分鐘的自由討論,紛紛闡述己方觀點,教師通過在黑板上概括并羅列的形式展示給所有學(xué)生。學(xué)生在輕松的氛圍下思維非?;钴S,共總結(jié)出如經(jīng)濟效應(yīng)、設(shè)備測量、應(yīng)急救援等38條考慮的方面。然后,教師通過學(xué)生的發(fā)言,將其重新分組,具體分組按投資方、設(shè)計方、施工方、管理運營方、地方政府以及人民群眾進行劃分(表1)。教師進一步要求各組學(xué)生從黑板上的38條篩選出與自己立場最為密切的內(nèi)容。完成之后,由每組代表輪流發(fā)言,闡述本方應(yīng)盡的職責(zé)及相關(guān)措施。在此基礎(chǔ)之上,教師將各方聯(lián)系起來,依據(jù)現(xiàn)實情況,分析各方的合作關(guān)系、利益關(guān)系和法律關(guān)系,由點及面,將原本復(fù)雜的關(guān)系有條不紊地梳理出來。從本次課堂教學(xué),可以總結(jié)出課程教改的幾點優(yōu)勢。第一,在課本的基礎(chǔ)之上,教學(xué)內(nèi)容結(jié)合當(dāng)下最新隧道工程,激發(fā)學(xué)生的興趣,引發(fā)學(xué)生的思考。第二,運用案例教學(xué),形象生動,在學(xué)生所學(xué)理論知識的基礎(chǔ)上,帶著具體問題具體分析的科學(xué)方法,開拓學(xué)生思維,訓(xùn)練學(xué)生全面嚴謹?shù)哪芰Α5谌?,運用角色扮演法,能夠清晰定位,一方面加深了解自己角色的性質(zhì)和職責(zé),也可以明確認識到其他角色,包括角色之間的緊密關(guān)系網(wǎng)。這與培養(yǎng)學(xué)生分析、解決工程地質(zhì)問題的能力和工程實踐能力,成為從事軌道交通工程的勘察、設(shè)計、管理和技術(shù)支持的應(yīng)用型、復(fù)合型工程技術(shù)人才的目的是不謀而合的。第四,將復(fù)雜的工程先細化,再系統(tǒng)化。工程涉及財務(wù)、安全、進度、質(zhì)量、管理、法律、技術(shù)、環(huán)境等多方面內(nèi)容。通過此次課程,在學(xué)生與教師之間的討論之下,對大量的信息進行了完整的歸納與分類,使得學(xué)生的記憶更加深刻,也為之后參加工作和參與工程打下扎實的基礎(chǔ)。
3、主要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié):包括工程制圖、認識實習(xí)、測量實習(xí)、工程地質(zhì)實習(xí)、專業(yè)實習(xí)或生產(chǎn)實習(xí)、結(jié)構(gòu)課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計或畢業(yè)論文等,一般安排40周左右。
“一天一門課,一周一學(xué)期”,體現(xiàn)了當(dāng)今中國大學(xué)研究生期末的一個典型場景。每學(xué)期的最后兩周各門考試密集展開。一部分平時混沌度日的研究生,不得不突擊學(xué)習(xí)以便應(yīng)付考試,或者大段摘抄專業(yè)書籍和文獻以應(yīng)付課程論文,巖體水力學(xué)課程教學(xué)也不例外。因此,研究生畢業(yè)后被指缺乏專業(yè)技能,缺乏競爭力,就不足為怪了。拋開學(xué)習(xí)態(tài)度不端正、學(xué)習(xí)目標不明確等主觀因素,造成此現(xiàn)象的一個關(guān)鍵原因,是教師沒能充分調(diào)動研究生對巖體水力學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和熱情。研究生的學(xué)習(xí)環(huán)境自由寬松,這樣安排的初衷,是便于研究生將時間用在自己感興趣的領(lǐng)域,增長自身知識,激發(fā)研究潛能。如果研究生教育階段仍無法讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)興趣和樂趣,而是選擇了用強制力逼迫或者聽之任之的極端方式,這樣做的效果是很不理想的。
(二)研究生地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識薄弱
受不同院校、不同行業(yè)的影響,研究生在本科階段的專業(yè)水平參差不齊,綜合運用已有知識學(xué)習(xí)新知識以及解決實際問題的能力相差很大。水利、采礦、地質(zhì)、石油類院校的本科教學(xué)環(huán)節(jié),對水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)和巖石力學(xué)等地質(zhì)類課程普遍比較重視,這也成為了這類高校在巖體工程專業(yè)研究生培養(yǎng)上的有利條件。然而,目前國內(nèi)具備巖土工程專業(yè)研究生招生資格的高校,是以土木工程類院校為主。土木類院校以建筑工程為行業(yè)背景,以工業(yè)和民用建筑為主體研究對象,對水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和巖體力學(xué)等課程重視不夠是普遍存在的問題,甚至許多土木類高校本科階段不開設(shè)巖體力學(xué)課程或作為選修課,巖土工程專業(yè)研究生也沒有開設(shè)工程地質(zhì)學(xué)課程。這導(dǎo)致大量的巖土工程專業(yè)研究生的地質(zhì)學(xué)概念不清,嚴重影響他們對巖體水力學(xué)課程的學(xué)習(xí)質(zhì)量,教師的教學(xué)效果和品質(zhì)也受到很大的限制。
(三)學(xué)校實驗條件有限,課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)嚴重不足
巖體水力學(xué)教學(xué)除了對理論講述環(huán)節(jié)要求高,對實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的要求也很高。室內(nèi)實驗揭示巖石最基本和最普遍的水力學(xué)特性,在巖石水力學(xué)實踐性教學(xué)中至關(guān)重要。諸如軟化系數(shù)測定,孔隙率和滲透率測試,三軸應(yīng)力條件下的滲透率變化測試等都是巖石水力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)實驗。然而,大部分高校的現(xiàn)狀是實驗設(shè)備和實驗場地嚴重不足。如最基本的帶水滲或氣滲功能的電液伺服巖石三軸試驗機,國產(chǎn)的試驗機在國內(nèi)高校裝備數(shù)量很有限,功能齊全的高精度進口試驗機更是鳳毛麟角?;驹O(shè)備都不齊全,大尺寸設(shè)備和實驗場地就更為缺乏了。這會使研究生對巖石水力學(xué)實驗的認識停留在字面理解上,很難真正掌握實驗原理及數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
(四)教師專業(yè)素養(yǎng)和學(xué)術(shù)水平有限
具有較高的專業(yè)素養(yǎng)、學(xué)術(shù)水平、創(chuàng)新意識和能力的實踐教師隊伍是研究生創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。由于巖體水力學(xué)課程較新,可選教材比傳統(tǒng)課程少。除了專門從事巖石水力學(xué)研究的專業(yè)人士之外,大部分承擔(dān)巖體水力學(xué)課程教學(xué)的任課教師都會遇到備課困難,知識點講解不清等問題,在課程內(nèi)容廣度和深度的把握上也是拙襟見肘,很難達到研究生課程的教學(xué)效果和教學(xué)品質(zhì)。
二、教學(xué)改革思路與措施
(一)激發(fā)研究生的專業(yè)興趣
巖體水力學(xué)牽涉的知識點眾多且繁雜,在教學(xué)過程中,教師因為想把各知識點的概念盡量羅列齊全,不發(fā)生遺漏,從而講授得過于理論化,使學(xué)生覺得聽課十分乏味。人天生有好奇心,學(xué)習(xí)新知識、探尋未知世界本是奇妙而富有樂趣的??梢酝ㄟ^國家重點和大型巖石工程實例、國內(nèi)外著名的工程災(zāi)害事件的現(xiàn)場照片、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等資料,最大程度地調(diào)動研究生對巖體水力學(xué)課程的好奇心和探索欲望,從而提高學(xué)習(xí)興趣。結(jié)合巖石遭地下水滲流破壞造成的重大工程失事實例,如意大利Vajont水庫左岸大滑坡、法國Mal-passet雙曲拱壩全壩潰壩、美國Teton土壩巖基段潰決[5],以及英國Woodhead和Bilbery壩、美國Francis重力拱壩、意大利Gleno連拱壩、阿爾及利亞Gabra壩、西班牙EwgadeTera支墩壩、法國Bouzey壩等失穩(wěn)破壞事故,借助統(tǒng)計分析資料(如國際大壩委員會),從實例中強有力地體現(xiàn)巖體水力學(xué)性質(zhì)對巖體強度和變形特性的巨大影響,突出研究的重要性。同時,讓研究生充分了解這些事故,改變了工程界對巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的傳統(tǒng)認識,開辟了巖體水力學(xué)中眾多新興研究領(lǐng)域和方向,激發(fā)研究生的研究欲望,甚至可以培養(yǎng)研究生的科研責(zé)任感。
(二)完善研究生地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識
為了彌補大部分研究生地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識薄弱的問題,在充分調(diào)動學(xué)生的求知欲之后,強調(diào)巖體水力學(xué)是一門以工程地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)為地質(zhì)學(xué)主線,以流體力學(xué)、地下水動力學(xué)為水力學(xué)主線,以材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈塑性力學(xué)、巖體力學(xué)為力學(xué)主線的綜合學(xué)科。讓研究生深刻體會巖體水力學(xué)的多學(xué)科交叉融合特點。在課程講述過程中,若遇到與地質(zhì)學(xué)有關(guān)的知識,要注重基礎(chǔ),詳細講述,盡可能幫助研究生建立正確的水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)和巖體力學(xué)概念。如水文地質(zhì)學(xué)中,溶穴、巖溶率、裂隙水和巖溶水、含水層和隔水層、隔水頂?shù)装?、貯水系數(shù)、滲流、層流和紊流、水流折射定律、溶濾作用;工程地質(zhì)學(xué)中的巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖、斷層構(gòu)造、水化作用、侵蝕作用、膨脹系數(shù);巖體力學(xué)中的地下硐室、錨固與注漿、節(jié)理、充填與膠結(jié)、損傷與斷裂、水力劈裂等基本專業(yè)術(shù)語,均需要詳細講解。注意強調(diào)巖體的各種地質(zhì)構(gòu)造、天然缺陷、高度非線性、各向異性、多尺度特點及不確定性特征,以及裂隙巖體中非達西流現(xiàn)象、巖石結(jié)構(gòu)的宏、細觀層次認識等難點問題,并且告知學(xué)生巖體水力學(xué)理論存在的問題。例如:對巖體中滲流描述,幾乎完全照搬土體滲流學(xué),即孔隙介質(zhì)滲流學(xué)的方法及經(jīng)驗來解決,而裂隙巖體滲流還處在發(fā)展階段,對單裂隙滲流的研究和認識較為成熟,但對裂隙網(wǎng)絡(luò)情況以及非穩(wěn)定滲流還有待深入探索。
(三)教學(xué)模式和方法改革,注重實驗和現(xiàn)場調(diào)
研等實踐內(nèi)容和本科卓越工程師培養(yǎng)計劃的要求不同,研究生教學(xué)的核心并不僅僅是讓學(xué)生去掌握某一專業(yè)知識或某一種實驗方法,而是要讓學(xué)生學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的思路、方法,培養(yǎng)研究生獲取知識和創(chuàng)新的能力。一方面,圍繞巖體水力學(xué)的基本概念、巖體滲流規(guī)律的地質(zhì)分析、基礎(chǔ)力學(xué)理論和力學(xué)參數(shù)、巖體水力學(xué)的工程應(yīng)用展開,結(jié)合巖體水力學(xué)的地質(zhì)分析方法、室內(nèi)外試驗方法、物理和數(shù)學(xué)模擬方法、系統(tǒng)綜合分析方法,以教師的專題介紹和研究生的學(xué)習(xí)匯報結(jié)合形式,加強和學(xué)生的互動,增加學(xué)術(shù)思想的碰撞,啟發(fā)和引導(dǎo)研究生深入理解科學(xué)問題。另一方面,除了為學(xué)生選擇合適的教材之外,還要給出相關(guān)參考書目,如《巖石水力學(xué)與工程》(張有天著),《裂隙巖體水力學(xué)基礎(chǔ)》(朱珍德、郭海慶著),《巖體水力學(xué)導(dǎo)論》(仵彥卿、張倬元著),《高等巖石力學(xué)》(周維垣著)等,并且鼓勵學(xué)生廣泛閱讀學(xué)術(shù)期刊文章。開展理論和實踐的同步性教學(xué)改革。在巖體水力學(xué)課程的實踐環(huán)節(jié)中,帶領(lǐng)學(xué)生走進實驗室,針對具體的實驗儀器,講解設(shè)備構(gòu)成,讓研究生親自動手全程完成實驗。貴重設(shè)備可能不宜人人使用,但可以請研究生全程觀摩實驗,并同專職實驗員或博士生深入討論和交流,鼓勵學(xué)生撰寫實驗心得。
采取物理實驗與數(shù)值實驗結(jié)合的教學(xué)模式,把基于計算機仿真技術(shù)的軟、硬件平臺應(yīng)用于巖石水力學(xué)教學(xué)中,拓寬傳統(tǒng)實驗教學(xué)中的實驗對象,通過鼓勵、指導(dǎo)學(xué)生自發(fā)設(shè)計模型進行數(shù)值仿真分析,開拓學(xué)生視野,激發(fā)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造性,有利于學(xué)生理解和掌握教學(xué)內(nèi)容,同時也可以促進教學(xué)人員科研能力的提高,還能在一定程度上彌補部分實驗設(shè)備缺乏的不足。此外,還可以采用現(xiàn)場實地調(diào)研的實踐性教學(xué)方式。廈門市地質(zhì)和地理環(huán)境復(fù)雜多樣,雨季頻繁,構(gòu)成了滑坡災(zāi)害易發(fā)的基本條件。根據(jù)廈門的工程地質(zhì)條件,選擇華僑大學(xué)附近的集美區(qū)后溪鎮(zhèn)(2007年被確定為廈門市14處重要地質(zhì)災(zāi)害地點之一)為調(diào)研場所,在由暴雨導(dǎo)致該地區(qū)邊坡滑坡的災(zāi)害現(xiàn)場,講解水力耦合作用下巖土體的變形和破壞規(guī)律,幫助學(xué)生更形象地理解巖體水力學(xué)的水力耦合基本理論。當(dāng)然,每一所高校,每一位教師的特點不同,必須根據(jù)本單位實際的軟硬件條件,確立課程教學(xué)改革的具體方式,而不是盲目借鑒其他重點院校的教學(xué)模式。巖體水力學(xué)課程專業(yè)性較強,建議在研究生第一學(xué)年的下學(xué)期開設(shè)。
(四)結(jié)合教師科研項目,提升教學(xué)品質(zhì)
近幾年,華僑大學(xué)積極鼓勵教師進行科學(xué)研究。巖土工程專業(yè)教師組建巖土力學(xué)與地下工程科研創(chuàng)新團隊,承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金“深部裂隙巖體HM耦合作用下的聲學(xué)特性及參數(shù)研究(批準號51109084)”、“卸荷作用下巖石滲透性與損傷協(xié)同演化規(guī)律及主被動式聲學(xué)表征(批準號51374112)”,以及多項省部級、地廳級科研項目。教師在科學(xué)研究過程中,查閱大量文獻資料,緊密跟蹤國際和國內(nèi)的研究前沿,時刻關(guān)注巖石水力學(xué)發(fā)展和最新的學(xué)術(shù)成果。通過不斷努力,比較準確地把握到學(xué)術(shù)研究的發(fā)展方向,掌握了巖體水力學(xué)研究的一些新的實驗和理論分析技術(shù),對水力耦合作用下巖石的強度、變形、損傷破裂和滲透性演化特性,以及卸荷條件下巖石滲透性與損傷協(xié)同演化的宏細觀表征等方面有了一定突破性認識,獲得了巖體水力學(xué)的新知識,教師自身的綜合素質(zhì)也得到了一定提高。將科研體會和成果融入教學(xué)中,進一步提高教學(xué)的理論起點,深化教學(xué)內(nèi)容,能夠讓課程教學(xué)跟上巖體水力學(xué)學(xué)科最新進展。例如:結(jié)合筆者所在科研創(chuàng)新團隊近期開展的滲透壓–應(yīng)力耦合作用下的巖石滲透率與變形關(guān)聯(lián)性三軸試驗研究,以物理實驗為基礎(chǔ),讓研究生借助高性能計算機,利用PFC2D顆粒流分析軟件,建立符合室內(nèi)砂巖滲透壓–應(yīng)力作用三軸試驗的數(shù)值模型,定義流體域和流固耦合的控制方程,模擬巖石在不同圍壓和滲透壓組合條件下三軸壓縮試驗。圖1為不同時步試樣孔隙壓力分布情況,圖2為微裂紋分布模擬和試驗破壞結(jié)構(gòu)照片,圖3為不同滲透壓下巖石滲透率云圖。結(jié)合物理實驗和數(shù)值仿真結(jié)果,和研究生一起討論荷載和孔隙水壓力共同作用下,巖石的宏觀變形發(fā)展、細觀裂紋發(fā)育、剪切帶內(nèi)外應(yīng)力狀態(tài)、孔隙率特征、滲透率演化特性等。
基金項目:長沙理工大學(xué)教學(xué)改革研究項目“《工程地質(zhì)》雙語教學(xué)研究與實踐”(2012)資助;國家自然科學(xué)青年基金(51208063)
作者簡介:張永杰(1981-),男,長沙理工大學(xué)土木與建筑學(xué)院講師,博士,主要從事巖土工程教學(xué)與研究,(E-mail)。
摘要:根據(jù)工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)調(diào)研結(jié)果與實踐經(jīng)驗,文章分析了高等院校土木工程專業(yè)開設(shè)工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)的必要性和教學(xué)現(xiàn)狀,并從教材與授課內(nèi)容選定、英語教案編寫與課件制作、雙語教學(xué)方式的選擇、雙語教學(xué)考核方法與雙語教學(xué)效果評價等方面闡述了工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)的實施方法,為課程實施與改革提出了建議,以期為教學(xué)實踐提供借鑒。
關(guān)鍵詞:工程地質(zhì);雙語教學(xué);實施方法;教學(xué)效果
中圖分類號:TU42;G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1005-2909(2014)01-0094-05
隨著國際人才交流和國際合作的日趨頻繁,高等教育國際化、科研項目國際化已經(jīng)成為一種必然趨勢。為此,有必要積極推動外語教學(xué),提高大學(xué)生的國際交流與合作能力。教育部曾召開高等學(xué)校本科教學(xué)工作會議專門討論公共課和專業(yè)課的雙語教學(xué)改革。工程地質(zhì)是土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程,是各類工程建設(shè)的基礎(chǔ),工程人員解決地質(zhì)條件與工程活動之間矛盾的能力強弱將直接決定工程建設(shè)質(zhì)量的優(yōu)劣與對生態(tài)環(huán)境的危害程度,為了適應(yīng)工程建設(shè)全球化的發(fā)展趨勢與工程技術(shù)人員國際交流的需要,有必要在土木工程專業(yè)開設(shè)雙語教學(xué),特別是工程地質(zhì)等專業(yè)基礎(chǔ)課程。
一、工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)的必要性
(一)工程地質(zhì)學(xué)科發(fā)展的需要
隨著社會的進步,中國工程地質(zhì)學(xué)科經(jīng)歷了從無到有,從小到大,從知之甚少到內(nèi)容豐富、獨具特色的發(fā)展過程?,F(xiàn)階段南水北調(diào)、西部梯級水電站、高速公路與鐵路、城市軌道交通等基礎(chǔ)工程建設(shè)對工程地質(zhì)的研究與教學(xué)提出了新的要求。此外,多種地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),如舟曲泥石流、西部水電工程滑坡、地面塌陷等,對人民生命和財產(chǎn)造成了重大損失。工程建設(shè)與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防、治理中出現(xiàn)的新現(xiàn)象、新問題,需要新的理論進行闡釋以及新技術(shù)進行治理,因此,有必要借鑒國外成熟經(jīng)驗與先進理論,并在此基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新,這就要求工程地質(zhì)研究人員具備較強的外文閱讀水平,能準確理解相關(guān)表述,以便盡快提高研究水平。
(二)學(xué)術(shù)交流國際化的需要
改革開放的深入和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,國際學(xué)術(shù)交流日趨常態(tài),相關(guān)院校與科研所開始主辦大量國際學(xué)術(shù)論壇與國際學(xué)術(shù)會議,越來越多的中國學(xué)者在國際學(xué)術(shù)交流中作研究報告。同時,在英文學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的學(xué)術(shù)論文逐年增加,水平也不斷提高。這就要求科研工作者不但對工程地質(zhì)專業(yè)有深刻理解,還要能熟練運用國際通用交流語言——英語,對自己的思想進行準確、精煉的表述,與國際同行進行自由交流。
(三)工程建設(shè)國際化的需要
工程建設(shè)國際化日趨明顯,中國重大工程不斷引入國際專家咨詢團,同時中國建設(shè)公司承接或合作開發(fā)大量國外建設(shè)項目,這就需要工程技術(shù)人員具有較強的專業(yè)知識外語水平,能讀懂理解國際標準、圖紙和勘察設(shè)計報告等,并能與國外工程人員進行有效溝通,指導(dǎo)國外工程人員進行正確施工。
教育部曾指出:“實施雙語教學(xué)是中國高等教育適應(yīng)經(jīng)濟全球化趨勢,培養(yǎng)具有國際合作意識、國際交流與競爭能力的外向型人才的重要途徑?!备咝W鳛榕囵B(yǎng)國際人才的重要基地,有必要在專業(yè)知識方面對未來的科研人員或工程技術(shù)人員有目的地進行專業(yè)英語培養(yǎng),使學(xué)生今后能更好地適應(yīng)國際交流的需要。因此,應(yīng)從本科開始進行工程地質(zhì)雙語教學(xué),使學(xué)生在理解、掌握專業(yè)知識基礎(chǔ)上,掌握專業(yè)英語詞匯,了解相應(yīng)的英語表述,激發(fā)英語閱讀興趣,提高學(xué)生閱讀國外文獻和英語思維的表達能力,為今后進一步專業(yè)英語知識學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
二、工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)現(xiàn)狀分析
在土木工程專業(yè)教育中推行雙語教學(xué)目前國內(nèi)尚處于起步階段,全國僅少數(shù)院校進行試點,最具代表性的為清華大學(xué)與同濟大學(xué)土木工程專業(yè),主要開設(shè)結(jié)構(gòu)力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理、建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑結(jié)構(gòu)抗震等課程,任課教師大部分都具有較長時間國外學(xué)習(xí)或工作的經(jīng)歷,且部分課程聘請外教參與教學(xué),教學(xué)效果相對來講比較好,其他學(xué)校則限于師資緊缺,僅對部分專業(yè)課程進行雙語教學(xué)[1]。筆者所在工作單位長沙理工大學(xué)開設(shè)了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程等雙語課程,從教學(xué)效果來看并不十分理想。針對工程地質(zhì)課程雙語教學(xué),目前實施效果較好的院校為同濟大學(xué),筆者所在單位對留學(xué)生進行工程地質(zhì)英語授課已有5年,筆者開展雙語教學(xué)已有2年,通過教學(xué)實踐與調(diào)研,筆者認為工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)主要存在如下問題。
(一)教材內(nèi)容有待重建
教材是教學(xué)的根本,雙語教學(xué)需要同時選擇中文教材與英文教材。國內(nèi)工程地質(zhì)中文教材較多,根據(jù)學(xué)科特點與課程設(shè)置較易選擇合適的教材;而英文教材相對較少,且教材編排針對國外教學(xué)要求,將其原版引進存在教學(xué)內(nèi)容不協(xié)調(diào)、教學(xué)側(cè)重點不同以及難易程度不同等問題,此外,還涉及版權(quán)問題,教學(xué)成本較高,學(xué)生難以承受。同濟大學(xué)工程地質(zhì)雙語教學(xué)中文教材選用孔憲立、石振明主編的《工程地質(zhì)學(xué)》,英文教材以F. G. Bell編著的Engineering Geology為主,以Tony Walthan編著的Foundations of Engineering Geology為輔[2]。筆者所開設(shè)的工程地質(zhì)雙語教學(xué)中文教材選用竇明健主編的《公路工程地質(zhì)》,英文教材同樣選用F.G. Bell編著的Engineering Geology,實施過程中教學(xué)內(nèi)容不對應(yīng)問題較突出,且內(nèi)容側(cè)重點不同,與中文教材相比,英文教材更注重概念、性質(zhì)與原理的闡述,淡化力學(xué)特性與計算方法的講解,注重工程地質(zhì)相關(guān)概念體系的建立。因此,如何結(jié)合國內(nèi)工程地質(zhì)教學(xué)實際情況,并根據(jù)雙語教學(xué)的特點和需要,適當(dāng)編排課程內(nèi)容,編制合適的英文教材就成了雙語教學(xué)至關(guān)重要的問題。
(二)雙語師資緊缺,水平有待提高
雙語教學(xué)的關(guān)鍵在于師資,我國雙語教學(xué)尚處于起步階段,師資培訓(xùn)、評價體系不完善,雙語教學(xué)質(zhì)量和師資整體素質(zhì)有待進一步提高。雙語教學(xué)要求教師既精通專業(yè)知識,又具備熟練的外語授課能力。多數(shù)院校的教師往往難以達到,如筆者所在教研室,講授工程地質(zhì)的教師達9人,均具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗與大量的工程實踐經(jīng)歷,精通專業(yè)知識,但大部分缺少使用外語授課的能力,而英語授課能力較強的教師卻缺乏專業(yè)知識。筆者在前任主講黃生文教授指導(dǎo)下進行雙語教學(xué),開課初期也感到壓力巨大,一次課往往需要準備1~2天,需要閱讀大量外文資料,掌握講授過程中可能用到的專業(yè)詞匯,盡管授課水平不斷提高,能夠與學(xué)生進行自由溝通,但一些專業(yè)詞匯的應(yīng)用仍不熟練,缺乏系統(tǒng)培訓(xùn)。
(三)教學(xué)方式落后,形式有待改進
教學(xué)方式是開展雙語教學(xué)的重要因素之一。外語語言教學(xué)或?qū)I(yè)名詞外語詞匯的教學(xué)模式是國內(nèi)高校雙語教學(xué)的普遍現(xiàn)象,違背了雙語教學(xué)的初衷?,F(xiàn)階段雙語教學(xué)實施過程主要存在兩種形式:其一,教案與課件均采用英文編寫,主要采用英語授課,部分較難理解的內(nèi)容,如結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、赤平投影與地質(zhì)識圖等,英文講解后再以中文進行闡述。該方式符合雙語教學(xué)的基本要求,能實現(xiàn)雙語教學(xué)的目的,但大部分教師在實施過程中受英語運用水平的限制,課堂講授過程往往照讀課件或重復(fù)預(yù)先準備好的英語課堂用語,不能自由發(fā)揮,學(xué)生聽課感到拘謹,實際效果不理想。其二,教案與課件采用中英文編寫,采用中文授課,僅對專業(yè)詞匯重復(fù)英文表述,考試采用英文試卷,但可采用中文答題。該方式基本屬于中文授課,只是在授課過程中穿插講解部分專業(yè)英語詞匯,有悖雙語教學(xué)的目的,學(xué)生只是對部分專業(yè)詞匯有一個模糊的印象,達不到“通過外語學(xué)習(xí)專業(yè)知識和技能”的目的。因此,如何根據(jù)教師、學(xué)生的語言能力以及雙語教學(xué)要求與目的,確定合適、有效的教學(xué)方式成為雙語教學(xué)能否成功實施的關(guān)鍵之一。
(四)學(xué)生英語水平有待提高
學(xué)生是雙語教學(xué)除了教之外另外一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),學(xué)生英語水平高低也直接影響雙語教學(xué)的質(zhì)量。工程地質(zhì)作為專業(yè)基礎(chǔ)課,一般設(shè)置在大學(xué)二年級第一學(xué)期或第二學(xué)期,該階段的學(xué)生正忙于大學(xué)英語四級或六級考試,用于雙語學(xué)習(xí)的時間相對較少,且大部分學(xué)生英語水平較弱,不具備較好的英語讀寫能力、聽說能力和足夠的基礎(chǔ)詞匯量,對他們進行專業(yè)基礎(chǔ)課的雙語教學(xué)存在較大困難,難以達到預(yù)期的教學(xué)效果。根據(jù)英語水平對學(xué)生進行分班,雙語教學(xué)僅針對英語水平高的學(xué)生進行,這樣教學(xué)效果比較明顯,但該方法在實際操作過程中存在較大困難,有時學(xué)生數(shù)量太少,難以分班。如何在雙語教學(xué)過程中調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,提高學(xué)生英語水平成為雙語教學(xué)需要解決的另一關(guān)鍵問題。
三、工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)實施方法
根據(jù)國內(nèi)其他高校工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)調(diào)研結(jié)果,并結(jié)合筆者所在高校實際情況,工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)具體實施方法如下。
(一)教材與授課內(nèi)容選定
筆者所開設(shè)的工程地質(zhì)雙語教學(xué)中文教材選用竇明健主編的《公路工程地質(zhì)》[3],英文教材選用F. G. Bell編著的Engineering Geology[4],中文教材與英文教材的主要內(nèi)容對比如表1所示??傮w對比可知,中英文教材在工程地質(zhì)基本理論知識、各類工程地質(zhì)條件和問題以及勘察與分析評價方法等方面基本相同,但英文教材還涉及巖石與土體的工程力學(xué)特性、地質(zhì)材料的工程應(yīng)用、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評估與防災(zāi)技術(shù)等方面的內(nèi)容,相比中文教材內(nèi)容更豐富。鑒于工程地質(zhì)課程32課時的局限,難以對中英文教材中的全部內(nèi)容進行講解,通過國內(nèi)外工程地質(zhì)講授內(nèi)容的對比分析,選定了雙語教學(xué)的主要內(nèi)容,如表2所示。
表1 工程地質(zhì)中英文教材內(nèi)容對比章號中文教材英文教材1巖石Rock Types and Stratigraphy2地質(zhì)構(gòu)造Geological Structures3風(fēng)化與地表流水的地質(zhì)作用Surface Processes4地貌與第四紀松散沉積物Groundwater Conditions and Supply5地下水的地質(zhì)作用Description, Properties and Behaviour of Soils and Rocks6巖體結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性分析Geological Materials Used in Construction7常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象Site Investigation8公路工程地質(zhì)問題Geology, Planning and Development9公路工程地質(zhì)勘探Geology and Construction表2 工程地質(zhì)雙語教學(xué)內(nèi)容對比中文教材英文教材巖石Rock Types and Stratigraphy地質(zhì)構(gòu)造Geological Structures風(fēng)化與地表流水的
地質(zhì)作用地貌與第四紀松散
沉積物 常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象Surface Processes地下水的地質(zhì)作用Groundwater Conditions
and Supply 工程地質(zhì)勘探Site Investigation公路工程地質(zhì)問題Geology and Construction (二)英語教案編寫與課件制作
課堂講授是雙語教學(xué)重要環(huán)節(jié),好的授課方式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。鑒于工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)尚無完整參考的教案與課件,筆者結(jié)合中英文教材編寫了英語教案,內(nèi)容以英文教材為主,以便呈現(xiàn)地道的英語教案。英文教材未涉及的中文內(nèi)容則通過查閱相關(guān)英文資料補充,杜絕生硬翻譯,詞匯與表述形式統(tǒng)一。同時,在備課過程中除掌握英文教材相關(guān)內(nèi)容外,還適當(dāng)閱讀與之相關(guān)的英文資料,增加專業(yè)英語知識儲備,如此才能熟練自如地講授課程。
為充分調(diào)動學(xué)生的聽覺和視覺,增加授課內(nèi)容,提高講授效率,筆者采用多媒體教學(xué)方式,教學(xué)過程中能夠靈活運用圖片、文字和視頻等多種素材。為生動、形象地將教案內(nèi)容展示給學(xué)生,制作英文課件過程中應(yīng)注意以下幾個問題。
(1)內(nèi)容簡潔,層次分明,顏色對比鮮明,字體大小適中,重點突出,圖文并茂,播放速度合理。
(2)專業(yè)詞匯或基本原理在文字闡述同時配置相關(guān)的工程實際或示意圖片、視頻或動畫,增強學(xué)生感性認識,加深理解。比如:正斷層、逆斷層與平移斷層的產(chǎn)生過程,滑坡發(fā)生過程以及地下水流動過程等相關(guān)演示動畫。
(3)首次出現(xiàn)或?qū)I(yè)性強的專業(yè)詞匯適當(dāng)標注中文注釋,便于學(xué)生理解,講解過程也首先使用英語,根據(jù)學(xué)生理解情況適當(dāng)補充中文講解。
(4)每次授課內(nèi)容前后分別設(shè)置1~2張幻燈片用于上次課程內(nèi)容復(fù)習(xí)和本次課程內(nèi)容總結(jié),使教學(xué)內(nèi)容連貫,且便于學(xué)生總體掌握講授內(nèi)容。
(三)雙語教學(xué)方式的選擇
由于工程地質(zhì)課程知識面廣,涉及很多專業(yè)詞匯,且大部分為學(xué)生第一次接觸,為使學(xué)生更好地理解授課內(nèi)容,控制講授速度,在第一次授課時就告訴學(xué)生如何使用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,并上傳所有課件、輔助資料與相關(guān)視頻,讓學(xué)生課前做針對性預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。課堂上不要求學(xué)生做筆記,可適當(dāng)提高授課速度,學(xué)生掌握情況則通過隨堂提問與課后網(wǎng)絡(luò)考核進行檢查。課堂講授采用英語,難以理解的部分采用中文解釋,并在課前以中英內(nèi)容回顧,課后以英課程總結(jié);同時注意與學(xué)生互動,對與前述內(nèi)容相關(guān)的知識點進行隨堂提問,要求學(xué)生用英語回答,并將其計入平時成績,進而督促學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。教師應(yīng)積極與學(xué)生溝通,根據(jù)學(xué)生反饋意見及時調(diào)整授課方法,并建立學(xué)習(xí)討論QQ群或教學(xué)平臺討論組,及時解答學(xué)生的各種疑問,將問題共享,以便其他學(xué)生學(xué)習(xí)借鑒。
(四)雙語教學(xué)考核方法
為調(diào)動學(xué)生平時課程學(xué)習(xí)積極性,避免期末突擊式復(fù)習(xí),結(jié)合筆者開展的基礎(chǔ)工程課程考試改革,工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)考核總成績包含平時階段性考試成績、課堂表現(xiàn)以及期末考試成績?nèi)齻€部分,分別占40%、20%與40%。
工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)前四部分內(nèi)容,每講授兩部分進行一次階段性測試。測試采用設(shè)定截止時間的網(wǎng)絡(luò)答題方式,時間跨度一般為三天,方便學(xué)生根據(jù)自身情況選擇具體答題時間??荚囬_始必須一次性完成,但時間相對充裕,可查閱相關(guān)資料,內(nèi)容涵蓋名詞解釋、選擇、判斷、識圖與闡述等題型,答題內(nèi)容不能拷貝,只能鍵盤輸入。上述考試設(shè)置可通過學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺實現(xiàn),能有效降低學(xué)生的抄襲率,督促學(xué)生自己完成測試,加深對相關(guān)知識的理解。
課堂表現(xiàn)考核主要為到課率、隨堂提問與課堂紀律等方面。不定期進行隨堂點到,期末根據(jù)總點到次數(shù)計算每個學(xué)生的得分。根據(jù)授課需要進行隨堂提問或測試,鼓勵學(xué)生積極主動回答,并給予適當(dāng)?shù)钠綍r成績。課堂紀律較差的學(xué)生予以適當(dāng)扣分。
期末考試采用開卷形式,內(nèi)容涉及課堂講授所有內(nèi)容,題型與階段性測試類似,學(xué)生可以攜帶任何參考資料,但不能相互抄襲。
(五)雙語教學(xué)效果評價
筆者采用上述教學(xué)內(nèi)容與方法對兩個年級的工程地質(zhì)課程進行雙語教學(xué),開課初始盡管有老教授指導(dǎo),但仍感到講授生硬,大部分是照讀PPT的內(nèi)容,不能自由發(fā)揮。通過與學(xué)生的幾次交流,對講述內(nèi)容的側(cè)重點以及講述方法進行了適當(dāng)調(diào)整,學(xué)生認可度逐漸升高,課堂講授日趨自然。
相關(guān)授課方式與課程考核方式也頗受學(xué)生歡迎,成績不單純以期末考試進行評定。平時考核對學(xué)生學(xué)習(xí)起到督促作用,讓學(xué)生將更多的學(xué)習(xí)精力用到平時,而非期末考試前的突擊,加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解。期末開卷考試減少學(xué)生壓力,注重學(xué)生對知識的理解與應(yīng)用。根據(jù)第二次授課學(xué)生的調(diào)查結(jié)果可知,大部分學(xué)生取得了自己滿意的成績,在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時學(xué)習(xí)了專業(yè)英語。
四、工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)建議
雙語教學(xué)盡管已經(jīng)開展多年,但仍未形成一套完善的管理、評估、獎勵制度。學(xué)校應(yīng)出臺政策加強對教師教學(xué)效果的評估,重點聽取學(xué)生對教學(xué)質(zhì)量的反饋,為教師提供專業(yè)或出國培訓(xùn)機會,提高自身教學(xué)水平。同時,學(xué)校應(yīng)定期舉行各類教學(xué)活動和雙語教學(xué)競賽促進教學(xué)經(jīng)驗交流。對雙語教學(xué)工作量的計算應(yīng)適當(dāng)乘以較大的系數(shù),調(diào)動教師雙語教學(xué)積極性,如同濟大學(xué)對英語授課教師給予3倍講課津貼[5]。
五、結(jié)語
工程地質(zhì)是土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程,開設(shè)雙語教學(xué)課程是其他相關(guān)課程雙語教學(xué)的基礎(chǔ),是培養(yǎng)學(xué)生國際化視野和國際交流能力的有效手段。筆者在調(diào)研國內(nèi)工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)情況的基礎(chǔ)上,分析了工程地質(zhì)課程雙語教學(xué)的實施現(xiàn)狀,并結(jié)合所講授的工程地質(zhì)雙語課程教學(xué)經(jīng)驗和體會,提出新的工程地質(zhì)雙語教學(xué)實施方法,以期為其他教學(xué)人員提供借鑒。
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Bilingual teaching practice of engineering geology course
ZHANG Yongjie, WANG Guiyao, ZHOU Dequan, CHEN Yonggui
一、應(yīng)聘材料接收截止時間:2009年2月15日
二、專業(yè)方向及要求
研究領(lǐng)域?qū)I(yè)學(xué)歷要求人數(shù)崗位類別備注
山地災(zāi)害流體力學(xué)博士2科研本科要求力學(xué)
地質(zhì)學(xué)/工程地質(zhì)學(xué)/沉積學(xué)博士2科研
水利水電工程博士1科研本科要求水利水電工程
儀器儀表本科及以上1支撐有工作經(jīng)驗者優(yōu)先
氣象學(xué)碩士及以上2科研本科要求氣象學(xué)
山地環(huán)境植物學(xué)/植物分類博士1科研植物分類要求碩士及以上
林學(xué)博士1科研
農(nóng)作物栽培博士2科研本科要求農(nóng)作物栽培
山區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃博士1科研本科要求人文地理學(xué)
實驗室分析化學(xué)/土壤化學(xué)本科及以上2支撐
管理科技管理碩士及以上2管理具地學(xué)知識背景
注:原則上在所外招聘。
三、應(yīng)聘基本條件
1.年齡原則上不超過35歲;
2.應(yīng)聘專業(yè)的學(xué)歷要求按上表對應(yīng)執(zhí)行;
3.身體健康;
4.通過大學(xué)英語六級考試,且外語口語熟練。
四、招聘程序
1、提交個人材料,內(nèi)容應(yīng)包括:個人簡介;身份證、學(xué)歷、學(xué)位及有關(guān)技能證書復(fù)印件;獲獎證書復(fù)印件;論文、專利、專著目錄及代表性論著。
2、研究所組織專家評議,篩選出招聘候選人;
3、電話或email通知面試的時間、地點和要求;
4、面試后一周內(nèi)告知聘用情況。
五、基本待遇
1、新聘用的博士畢業(yè)生實行協(xié)議工資(不含項目績效津貼),同時匹配科研啟動經(jīng)費3萬元。
2、新聘用的碩士畢業(yè)生按照我所現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定,根據(jù)所聘崗位執(zhí)行基本工資、崗位津貼和績效津貼等相關(guān)待遇;同時匹配科研啟動經(jīng)費2萬元。
六、聯(lián)系方式
通信地址:四川省成都市人民南路四段9號
中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所人事教育處
郵政編碼:610041
0、引言
淮海地區(qū)位于魯南丘陵與蘇北平原交匯的殘丘平原上, 其地貌為侵蝕平原, 根據(jù)多年實際勘察了解, 除殘丘外, 平原區(qū)第四系地層的上部廣泛沉積了巧軟土, 一般多為土質(zhì)松軟、飽和、高壓縮性、工程性質(zhì)較差的粉砂、粉土或淤泥質(zhì)軟粘土等。筆者通過收集大量資料, 對飽和粉土的工程地質(zhì)性質(zhì)進行了分析總結(jié)。
1、粉土的分布與成因
統(tǒng)觀淮海的地貌形態(tài), 四周被低山、丘陵所環(huán)抱, 中間低平。從地質(zhì)成因方面分析, 本地區(qū)在第四紀全新世有沐水、泅水泛濫, 后有黃河沖積, 形成了泛濫沖積平原及沖積垅狀高地。
淮海地區(qū)泛濫沖積平原分布較廣, 標高一, 地勢平坦, 從北西向南東微斜, 坡降很小, 表層為第四系全新統(tǒng)泛濫沖積粉土。沖積垅狀高地即廢黃河高漫灘, 分布于黃河故道兩側(cè), 自北西向南東穿越市區(qū), 由黃河帶來的粉砂、粉土堆積而成, 標高一。兩側(cè)形成天然壩堤, 高出泛濫沖積平原一。
2、粉土的指標及相應(yīng)的工程地質(zhì)特征
據(jù)GB50021 - 2001 及GB50007 - 2002 規(guī)范,粉土定義為塑性指數(shù)≤10 且粒徑>0. 075mm 的顆粒含量不超過全重50 %的土體。由砂粒、粉粒、粘粒組成。論文格式。粉土以塑性指數(shù)IP ≤10 為下限與粘性土分界;以粒徑> 0. 075mm 的粒組含量不超過全重50 %為上限區(qū)別于砂土。這類土呈現(xiàn)的特征主要是粉粒所具有的特征,是介于砂土與粘性土之間的一類特殊土。因粉土的顆粒較粘性土大,故其粒間聯(lián)結(jié)較弱。粉土有接近砂土及粘性土的雙重特性,這主要是因為粉土既含有砂粒又含有粘粒成份的緣故。實踐中證明:當(dāng)粉土中的砂粒含量較高時,其特征與砂土相似;當(dāng)粘粒成份含量較高時,粉土表現(xiàn)出來的性質(zhì)則與粘性土接近,故有條件時我們可據(jù)粉土中顆粒的級配情況將之劃分為砂質(zhì)粘土(粒徑< 0. 005mm 的顆粒含量不超過全重的10 %) 及粘質(zhì)粉土(粒徑< 0. 005mm 的顆粒含量超過全重的10 %) 。論文格式。 粉土中水與土顆粒表面的作用發(fā)生了質(zhì)的變化,明顯地與粘性土和砂土不同:因粘性土存在結(jié)合水,它與礦物顆粘表面的物理化學(xué)作用以及其自身結(jié)合水的變化,對粘性土的性質(zhì)影響極大,形成了流塑—軟塑—可塑—硬塑—堅硬等不同的土體狀態(tài)。而砂土孔隙中存在的是自由水,水的存在與否幾乎對砂土土性無多大影響,而粉土中水與顆粒間的毛細作用占較大的優(yōu)勢。據(jù)研究,淮海地區(qū)粉土在不飽水狀態(tài)下有一定的強度及硬實性,在飽水狀態(tài)下則易散化與結(jié)構(gòu)軟化,致使強度降低、壓縮性增大。粉土在失水狀態(tài)下具有迅速的孔隙水壓消散過程,主固結(jié)完成很快,因而伴隨明顯的強度增大。
通過廣泛搜集資料,統(tǒng)計出淮海地區(qū)范圍內(nèi)含水量和孔隙比統(tǒng)計頻數(shù)圖如圖1、圖2所示。
圖含水統(tǒng)計頻數(shù)圖
從表、圖1及圖2可看出天然飽和粉土的含水量、孔隙比等土工參數(shù)指標的變化范圍較大,說明飽和粉土在全區(qū)分布范圍內(nèi),其工程地質(zhì)性質(zhì)不均含水量較高、孔隙比較大, 中等壓縮性說明其工程地質(zhì)性質(zhì)較差。
3、粉土液化強度
下圖為典型的粉土液化試驗記錄曲線。(取淮海區(qū)粉土試樣)。將不同循環(huán)應(yīng)力σd 條件下粉土液化時的循環(huán)次數(shù) 與動剪應(yīng)力比σd /2σ′在單對數(shù)坐標系作圖,可以得到液化強度曲線。圖3為不同密度狀態(tài)條件下的液化強度曲線,從圖1中可以看出對于重塑粉土試樣,密實度是影響抗液化強度的一個重要因素,隨粉土干密的增大,抗液化能力增強。圖2為不同細粒含量下液化強度曲線。從圖中可以看出,當(dāng)細粒含量從80%減少到55% ,土樣的抗液化阻力也隨之減小。但是細粒含量為45%的土樣的抗液化阻力卻稍大于細粒含量為55%的土樣,這表明當(dāng)粉土中細粒為55%時,抗液化強度接近最低。在圖2中,細粒含量為45%和55%的土樣的液化強度曲線幾乎重合,根據(jù)的粉土中細粒含量對液化強度的影響作用存在分界點的概念,可以推斷本區(qū)試驗所用的土樣,當(dāng)細粒含量在50%左右時抗液化強度最低,當(dāng)細粒含量小于50% ,土樣的抗液化強度將隨著細粒含量的減小而增大。細粒含量為50%也相當(dāng)于平均粒徑大約等于0. 074 mm。
圖1 不同干密度粉土抗液化強度曲線 圖2 不同細粒含量土樣抗液化強度曲線
4、粉土液化分析
筆者認為,在P c 小于9%時, 粘粒分布在粉粒周圍以點接觸式膠結(jié)著粉粒。在力的作用下, 粉粒沿粘粒發(fā)生滑移。此時, 粘粒起了以為主的作用, 動剪應(yīng)力比隨粘粒含量的增加而減少; 當(dāng)粘粒含量大于9% 時, 粉粒周圍有足夠厚的粘粒層, 此時的粘粒不但膠結(jié)粉粒, 也有自身固結(jié)的作用。隨著粘粒含量和時間的增加, 粘粒對粉土顆粒的膠結(jié)和自身結(jié)構(gòu)調(diào)整作用也將增強, 此時粘粒主要起穩(wěn)定、鑲嵌粉粒的作用。所以, 隨粘粒含量的增加而動剪應(yīng)力比也逐漸增大。無論那組干重度下, 粘粒含量P c= 9% 抗液化強度最低。通過一些試驗及分析得出:粉土中所含粘粒量是影響其液化的重要因素。論文格式。通過對本區(qū)含天然粘粒的粉土進行實驗,動剪應(yīng)力比在P c= 9% 時最低, 并且曲線呈向上開口的拋物線型;粉土中無論粘粒含量如何, 都有隨干重度增大抗液化強度增強的規(guī)律, 即干重度愈大,土的抗液化強度愈高, 反之, 抗液化強度降低。
5、小結(jié)
由于飽和粉土工程地質(zhì)特性的變化范圍較大,在巖土工程勘察時, 應(yīng)針對具體工程項目,
對飽和粉土地基進行更詳細更具體的分析研究。本文對淮海區(qū)的粉土進行了一定的實驗分析和討論,研究了干密度、細粒含量對粉土的抗液化強度的影響。分析發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的粉土的抗液化強度并不是隨細粒含量的變化而單調(diào)變化,而是當(dāng)粉土中細粒含量達到某一定量時,粉土的抗液化強度將達到最低點?;春^(qū)的粉土有粘性粉土及砂質(zhì)粉土之分。水在粉土中影響較大,不飽和水狀態(tài)有一定的強度和硬實性,飽和水后易散化,力學(xué)強度大幅下降等。
參考文獻:
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【2】(牛琪瑛、粉土抗液化特性的試驗研究、太原工業(yè)大學(xué)學(xué)報、1996年9月)
【3】(劉輝、石磊論徐州市飽和粉土的工程地質(zhì)特性、江蘇煤炭、2003年第三期)
【4】(李志毅、楊裕云 工程地質(zhì)學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)出版1994年10月)
[中圖分類號] P694 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-5-237-2
1引言
1.1概述
地質(zhì)災(zāi)害的一個重要特點是其“個性”,一地的地質(zhì)災(zāi)害特點絕不會完全相同于另一地,相應(yīng)的防治工程也應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r予以“本土化”,而不能無原則地從“異地”或“異國”照搬照套。因此,做地質(zhì)災(zāi)害設(shè)計的技術(shù)人員,必須先要懂得什么是地質(zhì)災(zāi)害及地質(zhì)災(zāi)害的形成,發(fā)展及危害。對一個地質(zhì)災(zāi)害點進行詳細勘查后,形成勘查報告,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計具有“個性”的防治工程。要設(shè)計地質(zhì)災(zāi)害防治工程,首先要了解地質(zhì)災(zāi)害。
1.2地質(zhì)災(zāi)害
1.2.1地質(zhì)災(zāi)害的定義
(1)廣義:指自然界或人為活動所引起的,危害人類生命財產(chǎn)和生存條件的各類事件。它包括由于不能控制或未予控制自然界和人為活動破壞性因素引發(fā)的、突然或在時間內(nèi)發(fā)生的、超越本地區(qū)或本團體、個人防御能力所造成的人員傷亡與物質(zhì)財產(chǎn)損毀的事件。
(2)定義:在《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》規(guī)定:包括自然因素或者人為活動引發(fā)的危害人民生命和財產(chǎn)安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害。這個定義是指比較公認的因地殼表層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的劇烈變化而產(chǎn)生的,且通常被認為是突發(fā)性的。
同時要注意與地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害區(qū)別開,后者常是在大范圍區(qū)域地質(zhì)生態(tài)環(huán)境變異引起的危害,常稱為緩變性地質(zhì)災(zāi)害。如荒漠化、水土流失、海水入侵等。
1.2.2地質(zhì)災(zāi)害類型
從廣義上按致災(zāi)地質(zhì)作用的性質(zhì)和發(fā)生處所進行劃分,常見地質(zhì)災(zāi)害共有12類,48種。它們是:
(1)地殼活動災(zāi)害,如地震、火山噴發(fā)、斷層錯動等。
(2)斜坡巖土體運動災(zāi)害,如崩塌、滑坡、泥石流等?!?/p>
(3)地面變形災(zāi)害,如地面塌陷、地面沉降、地裂縫等。
(4)礦山與地下工程災(zāi)害,如煤層自燃、洞井塌方、冒頂、偏幫、鼓底、巖爆、高溫、突水、瓦斯爆炸等。
(5)城市地質(zhì)災(zāi)害,如建筑地基與基坑變形、垃圾堆積等。
(6)河、湖、水庫災(zāi)害,如塌岸、淤積、滲漏、浸沒、潰決等。
(7)海岸帶災(zāi)害,如海平面升降、海水入侵、海崖侵蝕、海港淤積、風(fēng)暴潮等。
(8)海洋地質(zhì)災(zāi)害,如水下滑動、潮流沙壩、淺層氣害等。
(9)特殊巖土災(zāi)害,如黃土濕陷、膨脹土脹縮、凍土凍融、沙土液化、淤泥觸變等。
(10)土地退化災(zāi)害,如水土流失、土地沙漠化、鹽堿化、潛膏化、沼澤化等。
(11)水土污染與地球化學(xué)異常災(zāi)害,如地下水質(zhì)污染、農(nóng)田土地污染、地方病。
(12)水源枯竭災(zāi)害,如河水漏失、泉水干涸、地下含水層疏干等。
1.2.3主要地質(zhì)災(zāi)害類型及特征
地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展進程,有的是逐漸完成,有的則是有很強的突然性。據(jù)此,又將地質(zhì)災(zāi)害概分為漸變性地質(zhì)災(zāi)害和突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害兩大類。前者如地面沉降、水土流失等;后者如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地下工程災(zāi)害等。漸進地質(zhì)災(zāi)害常有明顯的前兆,對期防治有較從容的時間,可有預(yù)見地進行,其成災(zāi)后果一般只造成經(jīng)濟損失,不會出現(xiàn)人員傷亡。突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害突然、可預(yù)見性差,其防治工作常是被動式的應(yīng)急進行,其成災(zāi)后果,不光是經(jīng)濟損失,也常造成人員傷亡。本論文著重講述滑坡地質(zhì)災(zāi)害的特征及其設(shè)計防治工程。
滑坡是指斜坡上的巖體或土體沿著一定的軟弱面或帶,作整體或分散順坡向下滑動的一種物理地質(zhì)自然現(xiàn)象?;瑒佑址Q地滑或“走山”。
主要設(shè)計工程防治措施:
(1)截引地表水:①在滑體修筑橫向截水溝、槽和縱向排水暗溝;②在滑體上修筑地表排水溝或引泉工程
(2)疏干地下水:截水盲溝、支撐盲溝、水平坑道、水平鉆孔排水等。
(3)護坡腳:①保護滑坡腳免遭遇沖刷,可筑“T”型壩;②在滑坡前緣拋石、鋪設(shè)石籠等。
(4)削坡減重主要用于“上陡下緩、頭重腳輕”的滑坡體,其作用改善滑體外形,降低斜坡高度,坡度、重量、使滑體重心降低,提高滑坡體的穩(wěn)定性。
(5)擋土墻主要用于坡面平緩而推滑力較小的滑坡體。擋土墻基礎(chǔ)設(shè)置滑面以下的穩(wěn)固層中,預(yù)留伸縮縫和匯水孔。
(6)抗滑樁:用于支檔已滑動或可能滑動的斜坡巖土體,樁深入滑面以下穩(wěn)固層須有一定深
(7)錨固:主要用于巖質(zhì)滑坡,用錨桿、錨索施工方法,固定不穩(wěn)定巖體。
2滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計
對于滑體加固來講,通常我們可以通過提高抗滑力或減小下滑力來滿足安全性的要求。
常用的處理方式通常有三類:
(1)直接加固:擋墻,護坡;扶壁及反壓,格柵;滑動面砼抗滑栓塞,置換;抗滑樁;錨桿或描索;預(yù)應(yīng)力錨索鋼樁。
(2)間接加固:疏干;地表截排水及地面鋪蓋防滲;削坡減載,卸荷。
(3)特殊加固:麻面爆破;壓力灌漿。
坡體上部的削坡減載在一般情況下可以較明顯的提高邊坡的穩(wěn)定程度。排水(排滲)治理可有效降低地下水對滑體的影響,并提高穩(wěn)定性,但基于排水效果不易控制,而且有限,特別是如果有時邊坡內(nèi)巖土層滲透性并不是太好或沒有形成聯(lián)通的地下水通道時,單純的疏干排水治理更不宜單獨采用。地表水的截排被實踐證明是十分有效的,尤其是對于已產(chǎn)生的滑坡地段?;碌啄_的支擋常作為十分有效的加固措施。常用的支擋措施包括鋼樁、預(yù)應(yīng)力錨桿(錨索)、擋墻等。尤其是其中的鋼樁,對于場地條件有限,地形復(fù)雜的地段,若與其他措施結(jié)合起來,效果十分明顯;預(yù)應(yīng)力錨桿在合理的坡率及巖土條件下加固效果也十分明顯,但對于巖體的加固效果要優(yōu)于土體邊坡的加固效果;而擋墻等措施對于滑坡推力不大或整體穩(wěn)定性有保障的場地效果較明顯。
滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計階段的重點任務(wù)是方案優(yōu)化、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計和施工組織設(shè)計,尤其是確定最佳工程布置、工程細部結(jié)構(gòu)、施工程序、施工工藝和最適宜的工程材料等。
3工程實例
治理工程設(shè)計名稱: 新建鐵路寧(南京)安(安慶)鐵路工程DK66+580.42~DK66+815.05路基滑坡設(shè)計
3.1工程概況
新建鐵路寧(南京)安(安慶)鐵路工程(DK66+581—DK66+815段),位于安徽省的馬鞍山當(dāng)涂縣龍橋鎮(zhèn)境內(nèi),坐標:東經(jīng)118°28′48″、北緯31°27′36
由于鐵路工程建設(shè)的切坡,切坡高度在3.0—5.0m,切坡后沒進行防護,受暴雨期影響,邊坡已發(fā)生順層山體滑坡現(xiàn)象。
滑坡對行駛車輛、行人的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅并阻斷鐵路交通。
3.2滑坡現(xiàn)狀規(guī)模及主要特征
DK66+581-DK66+815段左切坡段,工程建設(shè)過程中存在切坡問題,主要切坡段共1處,切坡段單長234m、切坡高度3.0-5.0m。切坡段巖性主要為三疊系中統(tǒng)黃馬青組(T2t)的粉砂巖、砂礫巖、砂質(zhì)頁巖。上更新統(tǒng)(Q2q)的粉質(zhì)粘土等,由于裂隙發(fā)育,因此,工程建設(shè)過程中的切坡段可能遭受滑坡災(zāi)害的危險性。根據(jù)邊坡切坡高度、地形坡度、組成邊坡的巖性、裂隙發(fā)育程度及風(fēng)化程度等,預(yù)測規(guī)模為1170m3,危險性等級為大級;在順向坡及裂隙發(fā)育段,G1孔、G2孔及G3孔鉆探深部揭示,自地表到孔深19.80米處為基巖強風(fēng)化層,分別于3.50、6.50、10.20米和19.80米處發(fā)現(xiàn)為滑坡體巖性段含軟弱夾層,或破碎發(fā)育地段,下部的巖體可能牽引坡上較大范圍的巖體發(fā)生崩塌或滑坡災(zāi)害,預(yù)測崩塌的規(guī)模為100m3、危險性等級為小級,滑坡的規(guī)模為51000m3,危險性等級為大級。
3.3滑坡穩(wěn)定性綜合評價
根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DB50/143—2003)規(guī)定,其判別標準見表5。
據(jù)滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果綜合判定,該滑坡在天然狀態(tài)條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài),暴雨狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài),與勘查期間滑坡變形及位移特征相吻合,需要采取工程措施進行提高。
3.4治理方案設(shè)計
3.4.1錨索設(shè)計
(1)錨索錨固力設(shè)計
錨索采用ASTMA416-92標準的高強度低松馳170(1860)級φ15.24mm鋼絞線,其標準強度Rb≥1860MPa,鋼筋截面積A=140mm2,設(shè)計使用應(yīng)力為鋼絞線保證強度的60%,則單根鋼絞線設(shè)計張拉力T為:
T=Rb.A=1860×103×0.6×140×10-6=156.24KN
錨索采用6根鋼絞線,設(shè)計承載力Ta為:Ta=6T=6×156.24=937.44KN
取設(shè)計承載力為900KN,超張拉時使用應(yīng)力為鋼絞線保證強度的70%,其承載力取1090KN。
(2)錨固端長度的確定
錨固端與地層之間的錨固長度:Lsa=Ta*Sf/(πDTs)
式中:Ta-錨索設(shè)計承載力,KN;Sf-安全系數(shù)(結(jié)合工程的重要性Sf值的可靠程度、錨固力大小,并考慮到多束鋼絞線比一束的握裹力減少的情況綜合選用1,本工程取3.0);D-鉆孔直徑(m),取0.114m;Lsa-錨固端與地層之間的錨固長度(m);Ts--孔壁與注漿體之間的黏結(jié)力(KPa);
錨索在注漿體中錨固長度:Lsa=Ta*Sf/(nπDTs)
式中:Lsa-錨索在注漿體中錨固長度;n-鋼絞線根數(shù),為6根;D-鋼絞線直徑,為15.24mm;Ts-鋼絞線與注漿體之間的黏結(jié)力(KPa);故取錨固端設(shè)計長度Lsa=5m
(3)錨索傾角的確定
據(jù)經(jīng)驗:最優(yōu)錨固角為:β=45°+φ/2
當(dāng)單根錨索的錨固力為最大時,錨索與水平面的夾角為:δ=45°+φ/2-γ
其中:φ為動面內(nèi)摩擦角;β為錨索與滑面夾角;δ為錨索與水平面夾角;γ為滑動面與水平面夾角。本設(shè)計采用20°。
(4)格構(gòu)梁框架間距的確定
據(jù)經(jīng)驗,框架縱梁截面尺寸為0.4×0.4m,橫梁截面尺寸為0.4×0.4m;
(5)錨索數(shù)量的確定
錨索布設(shè)處滑坡體寬度約20m,穩(wěn)定需要的總錨固力為:Q=K*B*E
式中:K-安全系數(shù),取K=1.5。
單根錨索提供抗力單根錨索提供抗力由下式計算:
P抗=Psinαtgφ+Pcosα
式中:α=45°+φ/2;P-錨索設(shè)計錨固力;
則預(yù)應(yīng)力錨索數(shù)量:n=Q/P抗
將φ=50°;P=900KN代入上式計算共需錨索n=21根。
則格構(gòu)梁的排數(shù)為:R=F*L/P抗,其中:F為滑坡推力;L為格構(gòu)梁橫間距;P抗為單根錨索提供的抗力。本設(shè)計取R=3
3.4.2截排水工程設(shè)計
為防止降雨時地表水灌入滑坡體中,在滑坡體后緣布設(shè)一道截水溝;在滑坡體上,根據(jù)實際地形條件布置一條排水溝,主要起到將截水溝內(nèi)的水引入已修排水溝的作用,此外,在坡內(nèi)排水溝坡段較陡處,設(shè)計人字梁溝底加糙、臺坎跌水及消能井。后緣截水溝長518m,坡內(nèi)排水溝長98m。
3.4.3擋墻設(shè)計
重力式擋墻布置在變形體的前緣一帶,擋墻長度80m,擋墻形式隨地形,選擇三處斷面進行設(shè)計,以控制擋土墻斷面尺寸,土壓力計算過程見擋土墻驗算書。擋土墻采用天然基礎(chǔ),設(shè)計基礎(chǔ)埋深1.0m,排水孔尺寸采用直徑80mmPVC管內(nèi)襯??v橫向間距均取1.5~2.0m,品形錯開。
3.4.4治理工程費用:本工程施工費用5077957元。
參考文獻
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[4]李鐵峰主編《環(huán)境地質(zhì)學(xué)》地震出版社.1997年6月.