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關鍵詞:地質學;標準化;實踐教學;改革
作者簡介:王佳,博士,重慶科技學院石油與天然氣國家級實驗教學示范中心實驗師。研究方向:沉積地質專業教學及科研工作;譚先鋒,重慶科技學院石油與天然氣國家級實驗教學示范中心;陳青,重慶科技學院石油與天然氣國家級實驗教學示范中心。(重慶401331)
基金項目:本文系重慶市教學研究改革項目“應用技術型高校資源勘查工程實踐創新能力培養研究與實踐”(編號:153149)和“‘構造地質’課程群一體化實踐教學資源建設研究與實踐”(編號:173150)的研究成果。
中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A文章編號:1671-0568(2018)05-0012-02
教學標準化是推行教學又好又快發展的重要手段。基于地質學專業實踐教學具有較強的實踐性,在推行教育部新一輪應用型人才培養改革道路上,地質學專業在實踐教學改革實踐過程中面臨諸多問題,很難采用虛擬仿真教學來實現學生實踐環節,大部分實驗需要學生在課堂中接觸到真實的巖石、礦物等標本才能有效進行,但為了提升地質學專業學生的實踐動手能力,只有加快地質學專業實踐教學標準化的推進,在實踐教學環節中最大限度地發揮學生的動手能力和創新性,才能在提升實踐教學效率的同時保障實踐教學質量和學生的學習效果。實踐教學標準化的實施是一個循序漸進的過程,需要不斷總結經驗,不斷改善和改進,才能尋找到最貼切、最有效的地質學專業實踐教學方法。
一、實踐教學標準化改革的背景
地質學專業實驗課程以專業基礎實驗為主,需要學生親自認識觀察實驗標本,才能加深和鞏固對地下各類巖石、礦物和地質現象的認識。以重慶科技學院地質學專業為例,該專業為校級特色專業,隸屬于地質學與地質工程校級重點學科,人才培養方案要求本科4年修完180學分,其中實踐學時49.5學分,占總學分27.5%,實踐課程主要包含專業基礎實驗、課程設計、專業技能培訓以及畢業設計,而在專業基礎實驗課程教學過程中,限于實驗條件或資源的制約,還將面臨實驗分批進行等問題,因此地質學專業實踐教學標準化改革勢在必行。通過改變教學模式,讓學生成為實驗課堂的主體,能使學生應用實踐能力和創新能力得到更好的提升。
二、實踐教學標準化的實施
對不同的實驗類型,需要選擇不同的教學方式,因此該教學標準化的實施需要“分模塊”“分階段”地進行,針對地質學專業人才培養方案的設置,主要分為以下三類實踐課程類型:專業基礎實驗、課程設計(實踐專周)、畢業設計。
1.專業基礎實驗。專業基礎實驗是學生進行地質專業認識與實踐的主體實驗課程,在學生學習專業知識的同時,還要讓學生從實驗過程中學到專業背景和必備的專業技能。在該類教學中必須含有實驗預習考核、實驗方法和內容、實驗結果考核三大環節,然而在常規實驗過程中常常忽略了實驗預習考核,學生對礦物或巖石標本等實驗對象沒有宏觀的認識,因此在實驗過程中教師在課堂導入環節做得不夠充分。只有加強學生實驗預習考核,讓學生對實驗對象有充分的認識,實驗預習重視,才能更好更快地進入礦物和巖石標本的微觀現象觀察與描述。當然,在學生實驗過程中,教師要采用“問答式”“抽查式”的方式了解學生對難點和重點的掌握情況。對于實驗結果的考核,應該考慮到學生的預習和實驗完成過程情況,實驗態度不端正、存在抄襲的學生要重新進行實驗學習,實驗結果的考核必須有清晰、合理的考核方式,而且要在實驗開始前進行專門的講解和說明。只有將教案和考核方式聯系起來,才能促進實踐教學質量的提升。
2.認知實習。就重慶科技學院地質學專業來講,認知實習以野外實習為主導,但會在實習環節中灌輸專業要求,讓學生開始接觸地質工作要領。野外實習是地質學專業學生必須經歷的一個環節,主要以野外地質現象認識為主,培養學生用書本知識解釋多樣的地質現象的能力。教師在實驗教學環節中要注重引導學生掌握地質認識方法,才能讓學生在今后的學習中有主動性。當然,雖然在培養過程中以熟悉地質行業背景為主,但對于地質的學習的專業特點,如野外工作的艱辛、地質工作的嚴謹等,必須培養學生吃苦耐勞、做事精益求精的專業精神,對于野外地質實驗教學環節教師必須以身作則、言傳身教,給予初次接觸到專業領域的學生一個積極的榜樣,當然這樣的教學模式也會起到事半功倍的效果,讓學生通過生產實習很好地認識地質專業的同時,在今后專業課程的學習中能夠具有良好的繼承性學習模式。
3.課程設計。大學課程設計是針對某一課程的綜合性實踐教學環節,對于重慶科技學院地質學專業而言,這樣的課程在大學應用型能力培養中占有重要的地位,可該類課程設計的教學環節中往往缺乏新意,沒有發揮課程設計應該有的培養效果和作用。一般而言,課程設計是綜合多門相關課程知識,選擇專業技術方法來解決生產過程中某一常見的問題,因此在課程設計教學中必須采用“引導式”“自主性”教學方式為主線,教學中減少技術方法的論述,讓學生綜合相關專業知識,分組進行討論,在實行正式課程設計前,需要通過教師針對技術方法的考核或論證,進行課程設計內容。課程設計的考核要體現解決問題的創新性和多解性,主要重點放在學生提出的解決方案,即使問題沒有得到解決,但“發現問題-解決問題-思考問題”的學習模式才是課程設計考核要求的重點。
4.生產實習。重慶科技學院地質學專業生產實習一般是與學校簽訂人才培養合作的協作單位共同完成,以重慶周邊地區地質隊為主,此環節的教師是生產單位具有良好生產經驗的員工,教師在此環節中主要是協調學生野外學習和野外安全工作,給學生一個舒適的學習環境。在此工程中,雖然教師的角色發生轉變,但仍主要是培養學生接觸單位、接觸生產,使學生快速走上崗位,快速上手工作。以前學生實習一般均是以專業知識的學習為主,生產實習主要是教會學生如何將前期專業知識更好的和生產環節相適應,能夠把地質學理論知識運用到礦產資源勘探或區域地質調查等工作中去。
5.畢業設計。重慶科技學院地質學專業針對本科畢業設計進行了探索性改革,首先畢業論文的內容選定加大實踐環節的比例,對于一些采用實驗、實踐方式解決科學問題的論文擇優通過初選;其次,增加學生在畢業論文實施過程中實踐環節的抽查和質量把控,在畢業答辯環節中必須體現實踐環節的實施和完成;在畢業設計推優時,對于論文課題具有實踐意義的給予一定程度的偏向,突出應用型人才培養。
三、實踐教學標準化實施效果評價
通過對近三年畢業的地質專業學生的問卷調查和學校教學質量評估辦給予的結果顯示,地質專業學生的實踐教學效果獲得大幅度提升。對196名畢業學生(2014屆67人,2015屆64人,2016屆65人)進行問卷調查的結果顯示,184人對實踐教學現狀感到滿意,2016屆較2015屆、2014屆滿意度高,平均績點也逐年呈增長趨勢。學校質量評估辦反饋顯示學生認為實踐教學的改革大大提升了自身專業知識學習的自主性和自覺性,對專業知識掌握得更加牢固,同時校企合作單位近兩年畢業學生的評價反映學生能夠更快地適應單位企業工作環境和要求,人才培養能夠真正意義上的實現“下得去、上得來”。
重慶科技學院地球科學系通過不斷的改革和創新,注重學生實踐動手能力的培養,以應用型人才培養為指導思想,以建立標準化教學體系為抓手,努力推行教學指南、教案、考核方式等要素的標準化,不斷尋求高質、高效的教學方法。通過一系列反復的改革,提升了地質學專業人才培養質量,獲得學生、學校以及企業單位的一致好評,為國家地質勘探源源不斷地輸入高質量人才。
參考文獻:
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加強交流引導
學生入校后先進行3周的軍訓,然后就接觸到“地質學基礎”這門課程。學生在學習過程中會出現如下情況:對課程學習的目的和作用不明白;課程的內容多,學生缺乏合理有效的學習方法,許多知識掌握不了;由于以上因素影響,學生會有些迷茫,學習積極性不高。如果不能很好地解決這些問題,會導致學生產生負面情緒,影響課程教學和學習效果,甚至造成退學。筆者認為,解決問題的關鍵是加強交流引導。俗話說:“師傅領進門,修行在個人”。大一新生對大學生活充滿期待和好奇,對未來充滿憧憬和迷茫。不少學生被動地選擇了現在的專業,缺乏對專業的了解和興趣,甚至還帶有一絲失落和專業情緒。這時他們需要的是真誠的交流和正確的引導,需要被“領進門”。在交流過程中,他們可以逐漸認識到地理科學專業的內涵和作用,了解自己將來可以做什么,然后確立個人的奮斗目標,并規劃和安排自己的大學生活。師生見面交流會是較為有效且可行的引導方式。課程學習之初召開以專業為單位的師生見面交流會,首先向學生總體介紹本專業的培養計劃、課程安排、往屆學生的學習和就業等情況,然后詳細介紹專業課程及授課教師,最后學生與教師交流互動。通過見面會,可以讓學生認識地理科學專業,確立奮斗目標,明白課程設置的目的和意義,了解各課程之間的聯系和區別,從而更好地學習。另外,“地質學基礎”課程講授時通過舉例說明,讓學生理解學習該課程的重要性,了解地質學與地貌學、水文學、中國地理、土壤學、生物地理學、地球化學等后繼學習內容之間的緊密聯系也是有效方法。
精選授課內容
國家對大學本科教育要求之一是“厚基礎”。在進行“地質學基礎”課程教學時,應根據地理科學專業特點和學習目的,從地質學課程豐富的內容中精選出主要內容,并著重加強基本概念、基本原理和基本方法的教學,把握主次,突出重點,讓學生學習起來有明確的方向和目的。由于地質學研究的主要內容是地球的物質組成、結構構造、發展歷史和演化規律,因此筆者認為在地理科學專業“地質學基礎”課程教學中,應以礦物、巖石、構造運動、地史為主要授課內容,拓展開來即礦物、巖漿巖、沉積巖、變質巖、板塊構造、地質構造、地震、地質年代、地殼歷史研究方法、地殼演化簡史(表1)。在教學過程中,筆者結合了青海省省情以及青海師范大學地理科學專業的實際情況實踐了這一授課內容,表現為授課條理清晰,學生容易掌握這門課程的框架和主要內容,效果較好。目前青海師范大學地理科學專業“地質學基礎”課程課堂教學選用了宋春青等編寫的《地質學基礎》作為教材[3]。該書特點是內容較為翔實,閱讀材料較多,但學生學習時也抱怨閱讀量大,抓不住重點,定價太高。考慮到授課內容順序安排、編者的個人偏好、地質學的發展、學生的個體差異等因素,筆者向學生介紹了教材的作用及其局限性,并推薦了夏邦棟主編的《普通地質學》,以及陶曉風和超主編的《普通地質學》作為參考教材,推薦了英國地質學家萊伊爾的《地質學原理》中譯本以及許靖華編著的圖書等作為補充,推薦了國內著名的地學期刊編輯部的網站,如《中國科學-地球科學》、《巖石學報》、《地質論評》、《第四紀研究》等作為學習的延伸。
改革教學方法
教學進度表是安排課程教學內容和進度的一種表格,它的填寫對于教學有一定意義。筆者主張將教學進度表電子化,即制成Excel表格形式,教師填寫好后,通過網絡發送給相關人員審核、打印并集中簽字蓋章。這樣填寫方便,更改容易,省時省力。雖然已經確定了授課的主要內容,也安排了教學進度,但在課程講授過程中還會出現重點不突出,過于注重細枝末節的問題。作為年輕教師,精力充沛,責任感強,有實踐“傳道、授業、解惑”的強烈沖動,試圖將自己所學對學生傾囊相授,知識面擴展得太大。另外由于經驗缺乏,往往把握不好該講多少講多深,出現本該多花時間講的沒有講透講明白,而應該少講的卻講多了。這可能造成學生對重難點的把握和知識點理解的困難,并導致自己面對的是一雙雙迷茫的眼睛。為了改變這種狀況,提高教學效果,筆者向經驗豐富的老教師請教,旁聽了多位教師的課程講授,并在教學過程中不斷揣摩、體會、總結和積累,獲得一套較為有效的方法,教學效果大為改觀。筆者講課中按照預先的方案開展,根據學生的反應情況適時調整,根據具體情況適當發揮。在講授過程中,尤其要注意信息傳達的技巧性和有效性[4]。多媒體是一項圖、文、聲、像結合的信息傳遞技術,是提高教學效率,保證教學質量的重要手段[5]。多媒體對于地質學課程教學的優勢在于[6]:圖片、動畫和錄像等使枯燥的地質現象更加生動、形象,能吸引學生的注意力;可加深學生對復雜地質現象的理解,提高教學效果;減少教師在課堂上板書和畫圖的時間,提高課堂時間利用率;改善了教室的空氣狀況,減少了粉塵對人體的危害。鑒于此,青海師范大學地理科學專業“地質學基礎”課程的教學也采用了多媒體手段,將之前靠板書無法展示的大量圖片、影像內容生動呈現在學生眼前。
目前許多課程的教學采用了多媒體手段,但部分教師或過于迷信多媒體,或產生了惰性,或缺乏對多媒體教學的理解和技巧。筆者認為:多媒體在形象展示圖片動畫的同時,主要起到提綱或展示主要授課內容的作用,幻燈片上不適宜出現大篇幅的文字;授課不是讀幻燈片的過程,而是教師將幻燈片上展示的主要內容通過通俗形象的語言傳授給學生的過程,使其被學生接受、理解和掌握;多媒體教學不是授課的唯一手段,授課時除了用幻燈片展示圖片和其他內容外,可靈活利用黑板邊講邊畫來講授一些基本原理,還可利用實物,如典型的標本教學;課堂授課與作學術報告面對的對象不同,講授方式也應有區別[4],不宜快速翻動幻燈片,要對許多重要內容強調和重復,慢下速度來讓學生記筆記;可以讓學生拷貝多媒體課件,便于學生學習。在教學中發現,部分學生對教材依賴性強,一旦教師授課內容安排與教材不符,就覺得不正常,很不適應。這時要和學生溝通,改變他們對教材的看法,讓學生不迷信書本,教材只是一本參考書,并告訴學生將怎樣安排課程內容的學習。在教學中,教會學生學習的方法也是基本目標之一,即所謂的“授之以漁”,畢竟大學四年不是其學習階段的全部和終結,而僅僅是學習的開始。筆者要求學生在學習過程中首先認真做到預習、聽講和筆記、復習、作業這四個步驟,然后根據個人情況閱讀相關書籍和文章,觀看相關影視資料來開闊視野;要求學生學習過程中掌握基本概念、基本原理和基本方法,打牢基礎;鼓勵學生盡量用理解而不是死記硬背的方法;通過一些綜合性較強的地質實例,讓學生領會各部分知識間的聯系,讓學生朝著能力培養和學以致用方向努力。鑒于青海師范大學地理科學專業將來有學生從事中小學教育,筆者通過簡單的例子說明很多問題沒有所謂的“標準答案”,中小學教師應引導孩子們思想火花的迸發,以此讓學生領會更為合適的教育理念。#p#分頁標題#e#
重視實踐教學
地質學是一門實踐性很強的學科,是來源于實踐又服務于實踐的科學[7]。地質學課程的許多內容必須進行實踐才能很好地理解,而且也只有在實踐中才能掌握地質學的各種技能。因此,地質學課程不僅要講授地質學的基本理論,使學生掌握地質學的基本概念、基本原理和基本方法,而且也應加強實踐教學,讓學生掌握地質學的基本技能,比如礦物、巖石、化石、構造等的鑒定和識別,地質圖的閱讀和編繪,偏光顯微鏡的使用,地質羅盤和放大鏡的使用,地質剖面實測等。近年來,青海師范大學地理科學專業積極協調增加了實驗場地,利用國家支持地方高校建設資金購置了部分實驗標本、器具和儀器,目前“地質學基礎”課程實踐教學安排了室內實驗和野外實習。室內實驗內容包括礦物、巖石、化石以及構造的鑒定和識別(表1)。野外實習安排在四川峨眉山-都江堰地區,通過野外路線考察,實測地質剖面,讓學生充分認識實習地區的巖石、地層、化石、構造和地質發展史,鞏固課堂上所學的理論知識,并掌握基本方法和技能。地質圖的閱讀和偏光顯微鏡使用是地質學專業的學生必須要完成的課程訓練和必須具備的能力,而對于地理科學專業的學生來說,一則沒有安排專門的課程教學,在地質學課程中也沒有相關知識內容,二則教學時間有限,三則可能缺乏開設這些實驗的相關條件,導致許多高校地理科學專業學生沒能進行地質圖的閱讀和偏光顯微鏡使用訓練。在本科階段對學生進行相關訓練,讓他們掌握閱讀地質圖和使用偏光顯微鏡的技能非常有意義。為此,青海師范大學地理科學專業購置了地質圖、偏光顯微鏡和礦物巖石薄片,也在新的培養方案中增加了地質學課程實踐教學的課時,擬將地質圖的閱讀和偏光顯微鏡使用納入到室內實驗中。革新實踐教學方法,提高實踐教學的水平和效果也是青海師范大學地理科學特色專業建設突破點之一。根據實際情況,可以通過以下措施來實施:督促學生做好課前準備工作,明確實驗(實習)目的,熟悉實驗(實習)內容,了解實驗(實習)過程;分組實驗實習,既可以減輕部分實驗器材缺乏的矛盾,也可以更好地指導學生,提高教學效果;突出每次實踐課的重點,強化基本功訓練;在實踐教學、作業批改等過程中及時發現學生學習中存在的問題,幫助其查漏補缺或糾正錯誤;對于對地質學較為感興趣的學生,可以提供更多的機會進入實驗室學習,也可以視情況引導其參與相關科學研究工作。另外,在課堂和實踐教學中可以借鑒王家生等[8]的建議,挖掘校園內部和校園周圍存在的豐富多彩的地質素材和現象。
關鍵詞:工程地質學 教學改革 實習教學
Abstract: Engineering geology is one of the important specialized courses for civil engineering. In order to adapt to the rapid-speed development of the civil engineering, satisfy thesociety higher and higher ability request for the students of civil engineering major, and combining with the educational reform of civil engineering major, we have carried out the reform to teaching of this course. Practice has proved that the results of educational reform are satisfied, and is helpful for training students’ project consciousness and the ability of analysing and solving problems.
Keywords:engineering geology; educational reform; practice teaching
中圖分類號: H319.1文獻標識碼:A文章編號:
引言
《工程地質》是一門實踐性非常強的專業課程, 是調查、研究、解決與人類活動及各類工程建筑有關的地質問題的科學。近年來,隨著大規模工程建設的發展,其研究領域也日益擴大。為了適應這種發展,滿足社會對土木工程專業學生綜合應用能力越來越高的要求,結合我校土木工程專業的教學改革試點工作,根據該課程的特點,進行了改革探索,取得較好效果。
1教學內容的改革
我們以“立足教材,跟蹤發展”為指導思想,在講授教材基本內容的同時,補充介紹了工程地質學科有關的刊物及最新的技術參考書中涉及到的工程地質新型檢測方法等內容[1]。如我們介紹了隨著大規模工程建設的發展,其研究領域日益擴大。除了巖土學和工程動力地質學、專門工程地質學和區域工程地質學外,一些新的分支學科正在逐漸形成,如礦山工程地質學、海洋工程地質學、城市工程地質及環境工程地質學、工程地震學。從而使學生能夠了解工程地質學科當前新的應用及發展方向。
2實驗教學內容的改革
為使學生對地質現象和地質作用有初步的感性認識,我們在加強工程地質常規實驗室建設的同時,引進和購置一批先進的教學科研設備,如地質雷達、工程地震儀、直剪儀、數顯電子荷載儀、孔隙水壓力監測儀、大型多功能泥石流模擬系統、巖石流變儀、土體流變儀等。這些儀器對學生的動手能力和實際能力的提高有很大的促進作用。實驗教學為理論教學和野外實習奠定基礎。實驗教學時豐富的標本模型能夠激發學生的識別興趣,提高學習積極性。但此時,學生很容易把注意力和時間花費在標本的色彩和外形上,忽視對礦物、巖石本質的認識。因此我們對傳統實驗內容教學方法進行改進,將礦物巖石辨識實驗教學內容分四步進行[3]。第一步:給學生一定的時間任其觀察各類標本模型,以滿足學生的好奇心;第二步:對每一種礦物、巖石標本進行特征分析,此時最好是結合顯微鏡觀察其內部結構,讓學生了解礦物、巖石的結構構造特征;第三步:給出典型的、常見的礦物、巖石標本,要求學生在規定時間內完成其特征描述,以驗證實驗效果;第四步:讓學生相互討論,提出問題,以此加深對工程地質理論內容的理解,提高認識問題分析問題的能力。
不良地質現象形成過程及地質作用過程比較抽象,若采用大量的動畫來模擬地質現象和地質作用的實際發生過程,讓學生更能了解其發生的原理及本質,這樣既提高了教學效率,也增加了學生獲得的信息量.
最后為了培養學生的綜合能力以及創新思維能力,我們根據工程地質課程內容的要求,結合實驗設備儀器及實物。增加了綜合性、研究性實驗項目,事先由工程地質課堂教學教師和實驗指導教師共同設計好不同的實驗項目,學生根據自己的興趣自行選擇一個或幾個題目進行實驗。培養他們解決問題的能力,從而達到學生對科學研究方法進行一定的訓練目的,同時也達到了對基本技能的訓練。
3 實習教學的改革
工程地質學是一門實踐性很強的科學,僅通過書本上的概念理論,而不配合一定的實習,是收不到良好的教學效果的。通過實習讓學生直接觀察, 增強感性認識.
3.1 做好室內實習中的思想教育, 提升實習教學的作用
室內實習主要是礦物、巖石、土的觀察鑒定。有的同學認為:每次實習只是跟幾十塊巖土標本打交道,枯燥無味, 缺乏新奇感。有的學生來上實驗課只是為了考試及格,以為走馬觀花就能完成實習,有的學生在實習過程中心不在焉,做實習不按實驗步驟和要求進行, 應付式填寫實習報告,少數學生對實驗極不認真的態度和不理想的實驗效果令人擔憂。針對這些問題, 指導教師必須在實驗前作好思想教育工作, 對實驗有輕視情緒的學生,動之以情、曉之以理, 進行說服教育。抓好思想教育工作,提升實踐性教學的作用和地位[2]。
3.2 做好室外實習前的準備工作, 改進實驗方法, 調整實驗內容
實習前的準備工作是地質實習不能忽略的環節。首先,做好實習動員工作,讓學生們明確實習目的和要求。其次,應準備足夠的實習中需要用到的儀器設備, 如地質標本、地質模型、地質圖件、羅盤儀、地質錘、放大鏡等。改進實驗方法,調整實驗內容,充分調動學生學習的主動性和積極性,讓學生變被動的學為主動的學,達到提高實習教學的質量[4]。在野外的地質實習過程中,讓學生多看多聽多寫多想,注重基本功的訓練, 并結合工程實例,加強理論聯系實踐, 提高分析問題和解決問題的綜合能力。教學是一個雙向交流、互動的過程。針對地質實習過程中出現的問題,可以由已知物的鑒定改為部分已知物和部分未知物的鑒別。每次實習前指導教師提出實習要求及參考意見,讓學生做預習,自行設計實習方案。讓他們在實習中充當主角,創造條件讓他們發揮想象力和創造力。有利于激發學生學習的主動性和積極性,也有利于老師及時發現實習中存在的問題,進行因材施教,提高教學質量。
3.3 啟發學生思維, 建立科學的考核體系
在實習過程中, 老師與學生朝夕相處,是培養學生各種能力的一個好時期。在實習過程中學生們會提出不少問題。對于簡單的概念問題, 問什么,答什么;對于比較復雜的問題,先讓學生掌握分析問題的方法、弄清問題的分析思路和關鍵之所在,引導學生充分思考,最后找出問題的正確答案;對于難度較大的問題、模棱兩可或具有多難性的問題, 可師生共同研究,找出最合理的答案(方案)。合理的評定實習成績, 能有效調動學生的積極性, 是直接影響教學質量好壞的一個不容忽視的重要因素。過去,往往是實習報告或憑印象給分,成績的可信度和區分度均不高,學與不學成績相差不大。因此,建立科學實習成績的評定體系十分必要。量化考核指標,我們將實習成績由三部分組成:第一部分(占30% ),根據學生在實驗中的態度、紀律、設計方案、操作能力和實驗結果評定;第二部分(占40%)根據學生所完成的實習報告的質量評定; 第三部分(占30% ),根據考試情況決定。采用這種辦法評定實習成績能較客觀反映學生對實習的態度和動手、動腦能力,能有效調動學生對實習的積極性。
4 結論
工程地質教學應該課堂講授與實驗室以及野外實習緊密聯系。課堂教學是進行知識傳授過程,而實驗室以及實習教學對于培養學生創新能力,獨立工作能力和實踐能力能發揮不可替代的作用;也是教學、科研學科建設的結合點。工程地質教學改革是一個復雜的系統工程,只有堅持改革,才能緊跟時展需要,從而培養出更多適合社會需要的高素質創新人才。
參考文獻
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【關鍵詞】專門水文地質學 課程安排 問題導向型 積極性
【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。
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關鍵詞:地質工程專業;生產實習內容;實習基地;實習考核
地質工程專業是主要研究如何獲取地質環境條件,并分析研究人類工程活動與地質環境相互制約形式,進而研究認識、評價、改造和保護地質環境的一門科學,是地質學的一個分支,是地質學與工程學相互滲透、交叉的邊緣學科。地質工程專業是地質學中的工科專業,具有較強的實踐性。野外實踐教學在地質工程專業人才培養過程中具有重要地位。
防災科技學院2003年設置工程勘察與工程地震專科專業,2006年設置勘查技術與工程本科專業,2013年設置地質工程專業。2008年勘查技術與工程專業被教育部批準為“第三批高等學校特色專業建設點”,并與土木工程等相關專業一起以專業群的形式被批準為“河北省高等學校防災減災科技創新與人才培養高地”。
地質工程專業培養適應社會主義現代化發展需要,德、智、體、美全面發展,具備扎實的數學、力學、地質學和工程學專業基礎,掌握相關課程的基本理論和基本方法,系統掌握工程勘察、工程地震等方面的專業知識和專業技能,獲得巖土工程師的基本訓練,具備從事巖土工程勘察、設計、施工、管理以及地震安全性評價等領域相關工作崗位工作能力的高級應用型人才。
根據地質工程專業的人才培養方案和教學計劃,學生在大學期間要進行認識實習、專業實習、生產實習和畢業實習。相應的時間分別安排在大一、大二、大三的暑期和大四的第二學年。地質工程專業三年級的生產實習具有特殊而重要的意義,是學生在學習完“巖土工程勘察”“工程動力地質學”“工程地震學”“土力學”“巖體力學”“基礎工程”“巖土工程測試與監測”“地下結構工程”“強震觀測”“工程物探”“巖土工程設計”等專業課程之后,在教師的指導下,進一步鞏固和提高專業技能,把所學的理論應用于實際的重要實踐。以下就地質工程生產實習教學內容進行介紹。
1.生產實習教學內容
地質工程專業生產實習是本專業的一門集中綜合實踐課。該實習由地下結構與工程地質實習模塊(2周)、巖土工程勘察實習模塊(1周)、地震安全性評價實習模塊(1周)、工程物探實習模塊(2周)、基礎工程設計實習模塊(1周)和巖土工程設計實習模塊(1周)組成。
地下結構與工程地質實習內容包括土體原位直剪試驗、錨桿抗拔試驗、混凝土與巖體模擬直剪試驗、巖體承壓板法靜載試驗、巖體點荷載實驗、巖體平探頭聲波測試、巖體回彈試驗、巖體松動圈聲波測試、隧道凈空相對位移測試及拱頂下沉量測、隧硐周邊土壓力檢測、襯砌混凝土內力和變形監測、襯砌中鋼筋應力檢測、錨桿拉力量測、錨索拉力量測、土體分層沉降監測、隧硐周邊土體內部位移量測、深部土體側向變形監測、孔隙水壓力量測、地下水位監測,使學生掌握原位測試的原理、方法、數據處理和工程應用。
巖土工程勘察實習模塊實習內容包括巖土工程原位測試、工程地質勘探與取樣勘察報告編寫。通過實習進行巖土工程勘察基本理論及基本技能的訓練,使學生較系統地掌握巖土工程勘察工作的方法、程序與步驟,并具有一定的解決實際問題的能力。
地震安全性評價實習模塊內容包括使用地震安全性評價工作中的地震危險性分析程序,通過劃分潛在震源區、確定地震活動性參數、選用合適的概率模型和衰減關系,通過分析計算,確定工程場地的抗震設防地震動參數。
工程物探實習模塊要求掌握地震勘探和電法勘探的外業和內業的方案設計、現場實驗和資料分析處理各項工作,通過實習使學生對地震法、電法勘探各項工作的基礎知識有更深的理解,并具備開展相關工作基本能力。實習內容包括地震勘探、地基常時微動、波速測井、小應變測樁、高密度電法、地質雷達的現場測試與資料處理。
基礎工程設計實習模塊要求學生在學完了理論課程的基礎上,綜合運用所學專業知識和理論,獨立完成工程建筑物(構筑物)基礎設計,以及對于承載能力不夠的地基提出地基處理方案并完成方案設計。
巖土工程設計實習模塊要求學生綜合運用所學專業知識和理論,解決基坑、擋土墻或邊坡支護等巖土工程項目的分析與方案設計。
2.生產實習基地建設
地質工程專業生產實習中地震安全性評價實習模塊、基礎工程設計實習模塊和巖土工程設計實習模塊一般在機房(利用專業軟件)和教室完成;地下結構與工程地質實習模塊、巖土工程勘察實習模塊、工程物探實習模塊大部分試驗需要在野外開展。考慮到每年生產實習依托工程項目不確定,以及實驗設備遠距離搬運安裝困難特點,防災科技學院在校園內自行設計并建設了大型地下結構與工程地質試驗場,從而滿足了生產實習的需求。該試驗場在國內并不多見。該試驗場包括地下和地上兩部分,地下隧硐長50米,寬10米,設計了22個支硐供不同的試驗項目使用,地下部分的建筑面積500平方米;地上部分的試驗場地占地面積300余平方米;在試驗場內設計了共5大類43項試驗項目。這些試驗項目能夠滿足“土力學”“巖體力學”“基礎工程”“巖土工程勘察”“巖土工程測試與監測”“地下結構工程”“地震工程學”“強震觀測”和“工程物探”等課程野外實驗的要求。同時,也能滿足勘查技術與工程專業和地質工程專業的部分生產實習實踐教學要求并能開展地下結構的抗震試驗和巖土體原位試驗研究工作。
本試驗場2010年著手設計,2013年建成并投入使用,目前設計的試驗項目如下。
(1)土體與地基基礎試驗項目:①土體靜載試驗;②土體原位直剪試驗;③基樁低應變測試;④樁基靜載試驗;⑤波速測井;⑥復合地基靜載試驗;⑦標準貫入試驗;⑧錨桿抗拔試驗;⑨鉆孔旁壓試驗;⑩動力觸探試驗;11靜力觸探試驗;12地脈動測試。
(2)巖體與硐室檢測試驗項目:①承壓板法靜載試驗;②狹縫法巖體變形試驗;③混凝土與巖體直剪試驗;④混凝土平探頭聲波測試;⑤模擬圍巖松動圈測試;⑥巖石點荷載試驗;⑦模擬巖體平探頭聲波測試;⑧隧硐超前地質預報;⑨巖體回彈測試;⑩混凝土回彈測試;11襯砌完整性檢測。
(3)硐室與土體監測測試項目:①隧道凈空相對位移測試及拱頂下沉量測;②隧硐周邊土壓力檢測;③襯砌混凝土內力和變形監測;④襯砌中鋼筋應力檢測;⑤錨桿拉力量測;⑥錨索拉力量測;⑦地表面土體水平位移及沉降監測;⑧土體分層沉降監測;⑨隧硐周邊土體內部位移量測;⑩深部土體側向變形監測;11孔隙水壓力量測;12地下水位監測。
(4)地下結構檢測與強震觀測項目:①地下結構完整性檢測;②地下結構動力響應測試;③地下結構抗震性能檢測;④強震豎井觀測臺陣;⑤ 強震地下結構觀測臺陣。
(5)硐室地質現象觀測:①斷層觀測;②硐室節理裂隙統計;③硐室素描和硐室展示圖繪制。
3.教師隊伍建設
實踐教學的改革和創新離不開高素質專業師資隊伍的建設。目前防災科技學院地質工程專業現有專職教師 22 名,其中教授5人,副教授7人,具有博士學位的15 人。返聘工程地質專業退休老教授為實習教師和青年教師導師。老教授一方面審定生產實習的教學大綱、教學指導書和教學任務書等教學文件,另一方便對青年教師進行指導培養,促進以老帶新。學校同時加強“雙師”型教師培養,定期選派教師到知名高校和企事業單位進修和實踐,掌握相應崗位實踐技能。學校與多家生產單位開展產學研合作,聘請實踐經驗豐富的工程師為兼職教師,參與實習工作的指導,充實加強實踐師資力量。
4.考核機制
第一,實習紀律考核,是對學生實習期間的出勤率、實習態度、動手操作等的考核,是進行素質教育的組成部分。只有親自動手操作儀器、記錄數據、處理數據,才能真正掌握整個實驗各個環節。通過實習紀律考核可以督促學生積極主動地參加實習。
第二,實習圖件和報告考核,即對學生每一模塊實習結束后,完成的實習圖件和實習報告給出成績。
第三,答辯考核,即在生產實習結束后,學生針對實習內容進行總結匯報。通過答辯考核,教師可以了解學生系統掌握生產實習內容的程度,以及應用專業知識開展實際工作的能力;另外還可以鍛煉學生理清思路、總結匯報、講演的能力。
5.結語
本文從生產實習教學內容、實習基地建設、教師隊伍建設和實習考核機制幾個方面詳細闡述了防災科技學院地質工程專業三年級生產實習教學內容。根據2014年、2015年的生產實習情況,表明教學效果良好。主要表現在以下三個方面:①學生感性接觸各個試驗環節, 理論聯系了實際;②學生的動手能力和實際操作能力提高;③學生對專業知識的理解更加深入。學生根據試驗數據開展分析,又一次運用理論知識,又一次從實踐到理論,完成了理論―實踐―理論知識體系循環,學生利用掌握的理論知識更好地指導實踐工作的開展。
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以“地質工程數值法”教學為例,針對工程數值方法的課程特點和目前教學中存在的典型問題,分析了教學改革的必要性,提出了教學改革的教學思想與教學理念,探討了教學改革的實施方案,包括教學內容改革、學生能力培養和具體教學方法設計。最后分析了教學改革的成果,指出了其優點和注意事項。
關鍵詞:工程地質;數值方法;教學改革;課程建設
中圖分類號:G6420 文獻標志碼:A 文章編號:
10052909(2013)04008104
隨著人類社會的進步和科學技術水平的提高,經濟活動的規模也在擴大,工程建設逐漸向“高、深、大、難”發展,從而使工程地質學所面臨的問題更加復雜和困難,這就迫切要求把計算機科學更廣泛地引入到工程地質學領域[1]。工程地質數值法以工程地質分析為主導,以數學、力學理論為基礎,以計算機技術為手段,增強了人們解決工程地質問題的能力[2]。但其傳統的教學模式及授課內容已面臨社會發展的嚴峻挑戰,筆者結合近年來實際工程中與工程地質學有關的問題及多年在地質工程數值法中的教學經驗, 以“地質工程數值法”的教學改革為例,分析目前高校工程數值法教學中存在的問題并提出改革方案與思路。
一、工程數值法教學中存在的問題及改革的重要性
(一)課程的學科特點
1. 與多學科相互交叉,綜合性強,但教學時數相對較少
與工程數值法交叉的學科相當廣泛,如地質工程數值法與地質學、數學、力學、物理、計算機科學等多門學科相關。學生在學習課程之前必須掌握微積分、常微分方程、彈性力學等基礎課程,工程地質數值法還與工程地質密切相關,所以學生還需要掌握構造地質、土力學、巖體力學、地下水動力學、材料力學、結構力學等專業基礎課程,否則學生將很難深刻理解課程的教學內容。此外,該課程包含多種數值模擬方法,且有較多抽象的數學概念與力學理論,但教學課時卻不多,有些算法和概念不可能細致地講解,學生相應基礎知識如果不扎實,聽課效果就會較差。
2. 數值模擬方法多,相應數值模擬軟件多
數值計算方法加強并拓寬了解決工程問題的能力,在對不同問題的解決分
析中
,產生了多種數值分析方法,目前常用的數值分析方法主要為有限元法、有限差分法、離散元法、數值流形方法和反分析法。此外,各數值分析方法相應的數值模擬軟件較多,如有限元法軟件有ANSYS,RFPA,ABAQUS,3D-σ 等。而目前主要的工程地質數值分析軟件有ANSYS,ABAQUS,3D-σ,FLAC,UDEC,DDA,3DEC,PFC等。在實際工程實踐中,如何根據不同工程問題選取不同的數值分析軟件也是從業人員必須掌握的知識。
3. 實踐性要求高,與實際工程聯系緊密
地質工程數值法緊密結合工程實踐中的工程地質問題,具有很強的實踐性。工程地質數值計算需要對工程中可能存在和發生的地質問題進行模擬,提出不良地質現象的防治方案,保證工程建設順利進行和人民生命財產安全。因此,在教學培養中,不僅要講授基本的數值方法和原理,更重要的是要讓學生利用這些方法和原理解決實際中的各種工程地質問題。
(二)目前教學中存在的問題
1. 學生前期課程知識不足
工程地質數值方法是通過綜合應用多個學科知識來解決相應工程地質問題的,與地質工程數值法相關的學科廣泛,學生需熟練掌握前期課程原理,才能深刻理解教學內容,比如,學習彈塑性有限元法,學生必須對張量、矩陣、彈性力學知識有一定的了解。此外,對不同的工程地質問題,采取的數值分析方法所涉及的交叉學科均不相同。因此,地質工程數值法是一門綜合性很強的課程,要求學生熟練掌握前期課程原理并具備綜合應用能力。教學實踐中筆者發現,某些前期課程部分學生并未學習,如彈性力學、塑性力學,還有一部分學生基礎知識不夠扎實,無法對前期知識進行綜合利用,對授課內容學生感覺晦澀難懂。因此,在教學過程中要注意鞏固和拓寬學生的前期課程知識。
2. 教學內容更新緩慢
目前國內各大學使用的教材, 內容陳舊是很突出的問題, 越來越引起廣大教學工作者的注意[3]。近年來,隨著工程建設的增多和規模不斷加大,越來越多工程地質問題出現,工程地質數值新方法也越來越多,教學內容的陳舊與落后更加凸顯,滯后于實際工程的現場應用[3]。此外,教學內容復雜繁瑣也是一個重要問題。現有課程體系的教學內容過于注重系統性、完整性,與高等應用型本科教育所突出的“應用型”要求存在一定的差距[4]。工程建設中最常用的數值分析方法是有限元法、有限差分法、離散元法、數值流形法和反分析法,這些分析方法的基本原理,應用范圍以及相應的軟件各不相同,教師若以大量課時講解,則導致學生實踐性學習不夠。
3. 實踐能力培養不足
工程數值法終歸是為實際工程服務,實踐性強。課程難,課時較少,課堂教學時間長,導致實踐性教學時間大幅度減少,學生分析問題、解決問題能力難以得到培養。而傳統教學以傳授書本知識為主,以課堂教學為中心的教學模式忽視了對學生實踐能力的培養,難以跟上目前的國際化、信息化、全球經濟化的發展趨勢。針對社會對信息型、復合型人才要求,專業教師在教學中,不能拘泥于理論知識的講解,更要想方設法鼓勵學生多動手、多實踐,以培養學生綜合分析問題和解決問題的能力。
(三)教學改革的重要性
近年來數值模擬在工程設計和分析中得到了越來越廣泛的重視,已經成為解決復雜工程分析計算問題的有效途徑[5]。
作為地質工程、巖土工程、地下工程、水利工程、采礦工程等諸多學科的專業基礎課,地質工程數值方法被廣泛應用于采礦工程、巖土工程、石油工程、水利工程、交通運輸工程和地下工程等眾多工程學科,而且隨著工程建設的增多和規模不斷加大,將給工程地質學帶來許多新的復雜課題[2]。因此,高等學校工程數值模擬教學情況,在一定程度上影響高校相關專業人才在實際工程中解決相應問題的能力,而過去傳統的教學模式以及教學內容將很難跟上日益發展的工程建設需要,教學改革勢在必行,同時也對相關專業人才的培養具有重要作用。
二、教學改革的教學思想與教學理念
(一)以科研促進教學,保證教學質量
高校承擔著培養高素質創新型人才的使命,科研則是培養本科生創新能力的重要途徑。因此,只有堅持科研促進教學的方針,才能重塑高校以教學為中心的共識,形成重視人才培養的輿論導向和思想支撐。任課教師應立足科技前沿,通過研究性學習不斷提高自身業務水平和教學能力,并將科研成果轉變為公共知識,克服教材內容滯后于最新科技知識的不足,加速提高學生科研素養和專業知識水平,從而保證教學質量。
(二)以學生為主體,教師為主導
工程數值法教學強調學生為主體,教師為主導的師生關系,堅持交往互動的教學方式,將教師的角色由知識傳授者轉變為學生學習的引導者和促進者。教師在制定教學計劃時,首先考慮學生的實際情況,如認知水平、興趣特點,再考慮教學方法、教學內容,在教學過程中師生共同開發課程、豐富課程,讓學生也成為課程建設發展的主人。
(三)理論與實踐結合,過程與結果并重
實踐教學是鞏固理論知識的有效途徑,是培養具有創新意識的高素質人才的重要環節。工程地質學是一門理論性和實踐性都很強的綜合性學科,因此在保證專業理論教學的同時,應注重實踐教學,著重培養學生發現問題、解決問題的能力。
結論表征一個學科的探究結果,過程體現了該學科的探究方法。因此,應重視教學過程對人才培養的作用,鼓勵并引導學生在學習過程中發現問題、分析問題、解決問題,從而展示聰明才智,收獲經驗方法,形成獨特個性。
三、教學改革實施與具體設計方案
(一)教學改革實施
1. 強化前期的課程訓練,注重學科交叉
針對學生基礎知識不夠扎實、課程內容較難理解的問題,筆者強化了前期的課程教育,注重基礎原理的講解,并構建好相應的理論體系,讓學生能夠舉一反三。將理論知識與實際問題結合,以激發學生的學習興趣。在教學中,筆者適當復習了張量、矩陣、偏微分和力學等相應基礎知識,使多個學科與地質工程數值法之間形成一個立體的構架,既加強了學生的專業基礎,又培養了學生的綜合能力。
2. 合理制定教學內容
筆者選用的教材為何滿潮教授主編的《工程地質數值法》[2],該書主要介紹了工程地質中主要的數值分析方法,并附有多個數值分析實例。這有助于學生對基本知識、理論和方法的理解與掌握。
教學中,應注重因材施教,靈活調整教學內容和重點。在本科生的教學中,由于大部分學生都只學習過有限元法,對有限差分法、離散元法等不是很熟悉,筆者就把教學重點放在有限元法上,詳細講解該方法的基本原理、求解方法和實際工程案例,而對其他方法只講解最重要的概念、理論與方法,內容力求少而精。而在研究生的教學中,除了全面講解教材內容,筆者還選取了日本名古屋工業大學張鋒教授的專著《計算土力學》[6]作為教學參考書,并鼓勵學生多閱讀相關文獻,以提高學生的專業知識,熟練掌握各種數值分析方法。
3. 注重培養學生的能力
工程數值方法的教學,目的是讓學生能夠全面、系統地掌握相應知識,核心在于提高學生的實踐能力、創新能力和解決問題的能力,重點應該落于實踐上。筆者在教學中,特別注重學生實踐能力的培養,鼓勵學生多動手。給與學生多個典型工程地質案例讓其進行分析模擬,學生尋求解決問題方法的同時,能力全面提高。注重學生解決問題的過程,尋求解決問題的方法和策略比獲得一個結論本身更重要。
(二)教學方法設計
1. 引入研究生助教
針對有時教師較忙,無法及時為學生進行答疑的問題,通過引入研究生助教,讓學生基礎性、概念性的問題能夠得以迅速解答。
2. 讓學生走向講臺
為杜絕“填鴨式”教學現象,教學過程中,筆者精心挑選了多個重要的知識,從而凝聚為不同的專題,在課堂上留下一定的時間,讓學生走上講臺講授。為了能使自己的講演精彩,學生會盡心盡力制作演講PPT,這不僅提高了其對基礎知識的掌握,還提高了學生使用多媒體的能力[7]。
3.引入案例教學
課程的核心任務是應用數值分析手段解決與工程相關的地質體問題,如地基巖土體、邊坡、井巷圍巖、壩基庫岸的穩定性。針對這一核心任務并結合專業特色,課程采用案例式的教學方式,以案例為基本素材,以實際工程案例為背景,把學生帶入特定的教學情境中分析問題、解決問題,培養學生理論應用能力,并使學生形成一定技能、技巧。案例教學法具有情境性、主體性、互動性、問題性以及實踐性等特點。
4. 引入模擬教學
課程圍繞一個特定的工程問題,要求學生分組討論,提出解決方案,并選用合適的數值方法及計算軟件解決問題,然后各小組展示計算成果,相互交流。通過這種模擬教學幫助學生轉變學習方法和態度,從課堂的“觀眾”變為課堂的“演員”,讓學生主動去探索、發現、思考知識的意義,主動去搜集資料,并且自覺地將當前知識與已知事物的認知結構相聯系,在實踐中培養學生的創新能力、學習能力和動手能力,并在成果展示環節中培養學生的表達能力和交流溝通能力。
5. 考核方式改革
為了進一步提高學生的實踐能力,杜絕學生“考前突擊、考后即忘”的問題,筆者改變以試卷成績為主的單一考評方式,采用與改革目標相一致的多元化綜合成績評定形式。即總成績由平時成績和期末成績組成,平時成績包括平時作業、出勤、上課表現,注重對學習過程的評價。平時認真記錄學生的自學情況、課堂提問、參與討論和創造力加分等內容。筆者擯棄了期末考試作為期末成績的標準,而是精心選取了多個與巖土工程密切相關的專業問題,讓學生進行數值模擬分析,寫出相應的作業報告作為期末成績評定標準。如此促進學生的學習能動性,提高學生實際操作能力。并且,盡可能給每個學生不同的數值模擬問題以避免學生相互抄襲的可能。
四、結語
工程數值方法需要綜合運用多門學科知識,解決實際工程地質問題,其研究的內容豐富,這對該學科的教學造成一定困難,也為課程教學改革創造了條件。因此,在今后的教學過程中,必須順應現代工程地質與計算機科學的發展,改變傳統的教學模式,著重加強基礎知識的教學,提高學生的實際能力,使學生既有較好的理論分析基礎,又具較強的解決實際工程地質問題的能力。
文章以“地質工程數值法”為例,針對課程特點和目前教學中存在的典型問題,提出了教學改革的思想與理念,實施了改革方案。改革實踐的結果證明,新的培養模式下地質工程數值法課程的教學效果有了明顯提高,學生的分析能力、解決問題能力、實際動手能力和計算機應用能力都得到明顯提升。例如:為驗證數值模擬結果的正確性,有的學生算出了數值問題的理論解,有的通過其他數值模擬軟件進行相互驗證,這些進一步鞏固了學生相應知識的學習與應用,也促進了學生自主學習相關內容以
解決相應問題。
教學改革是一場持久戰,存在許多問題,需要不斷地進行改進和完善,筆者目前正在建立相應的數值法教學案例庫,隨著案例庫的完善,能為后人教學提供很大便利,把工程數值方法教學推上一個更高的臺階。
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Teaching reform on engineering numerical methods: a case study in numerical methods of geological engineering
HUANG Yua,b,LIU Chengweia
(a. Department of Geotechnical Engineering, College of Civil Engineering;b.Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, P.R. China)
Abstract:
關鍵詞:油氣田勘探;教學方法;教學思路
中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)03-0137-02
《油氣田勘探》是油氣資源勘查工程專業的一門核心必修課程,對于學生掌握油氣勘探的基本任務與工作程序、油氣勘探各階段的工程部署設計方法、不同類型勘探資料錄取要求、了解油氣勘探綜合評價與決策方法等具有十分重要的意義。但是,由于本課程綜合性很強、實踐性也很強,因此必須采取有針對性的教學思路和方法,才能使學生建立起“油氣勘探系統”的理念,系統掌握油氣勘探各階段的根本任務、各階段之間的內在聯系、各種資料的綜合應用等。
一、《油氣田勘探》課的性質與特點
1.《油氣田勘探》課程的基本性質。通過與《石油地質學》的比較,就能很容易理解《油氣田勘探》課程的基本性質。《石油地質學》是油氣資源勘查工程專業的一門核心課程,其根本任務是闡明石油地質三大核心理論問題,即:①石油天然氣的成因問題;②油氣藏的類型及其形成機理問題;③油氣資源的時空分布規律問題。這三方面的理論是油氣勘探最根本的理論基礎。而《油氣田勘探》課的核心是闡明如何來實現油氣勘探中的三個核心目標。這三個目標分別是①高效:提高勘探的成功率,降低勘探風險;②快速:縮短勘探周期,加速勘探進程;③經濟:以盡量少的勘探投入探明更多的油氣儲量。因此,《石油地質學》與《油氣田勘探》的關系是理論與實踐的關系,是理論基礎與方法應用的關系。《油氣田勘探》作為《石油地質學》的延伸和實踐部分,是以《石油地質學》的基本理論和《油氣田勘探》的經濟規律為指導,系統闡述油氣勘探預測方法與技術、油氣勘探程序與部署設計、油氣勘探評價與決策以及油氣勘探管理的一門綜合性應用課程。如果說《石油地質學》是找油的理論指南,屬于理論地質學的范疇,那么,《油氣田勘探》就是找油的方法論,因此屬于方法地質學的范疇。
2.《油氣田勘探》課程的基本特點。作為油氣資源勘查專業的一門核心課程,《油氣田勘探》具有以下兩個顯著特點:第一,《油氣田勘探》處在整個專業培養計劃中課程體系金字塔的頂端部位,具有綜合性強的特點。石油地質專業的課程體系一般可以劃分為四個層次。第一層次為基礎科學課程,包括數學、物理、化學、地理學等;第二層次為地質學基礎課程,主要涉及地質學基礎原理,如礦物學、巖石學、沉積學、構造地質學等;第三層次為專業基礎課程,其內容與石油勘探開發緊密相關,包括地球物理勘探、油氣錄井工程、油氣資源遙感等。第四層次則屬于綜合應用層次,包括《油氣田勘探》和《油氣開發地質》兩門課程,前者偏于油氣勘探,后者偏于油氣開發。內容涉及知識面廣,綜合性很強。由于該課程屬于“上層建筑”,綜合性極強,因此,對于授課教師而言,要講好每一堂課,就必須廣泛收集有關油氣勘探方面的歷史素材,對油氣勘探的歷史經驗和教訓開展一定的總結和研究,同時具備一定的工業經驗,具體承擔過與油氣勘探相關的科學研究,才能在授課過程中做到游刃有余。
二、《油氣田勘探》課程教學思路與方法
《油氣田勘探》課程的核心內容包括:勘探方法與技術、勘探程序與階段、勘探部署與設計、勘探評價與決策四個有機組成部分。各部分教學內容的側重點不一樣,教學思路也應該區別對待,才能獲得良好的教學效果。
1.勘探方法與技術――“啟發式教學”。油氣勘探的方法包括地質方法、地球物理方法、地球化學方法、鉆井工程方法等,這些勘探方法的具體原理已經在專業基礎課程部分進行了介紹,在《油氣田勘探》課程中主要是側重各種方法在勘探中如果具體加以應用,特別要強調各種方法的優勢與不足,要針對勘探任務和目標,采取最佳的技術組合以達到最佳的勘探效果。因此在該內容的教學中,應采取啟發式的教學方法。因為學生已經具備了這方面的基礎理論知識。啟發式教學,強調從學生的實際出發,以學生為學習的主體,引導學生積極思考,使他們自覺地完成學習任務,從而達到培養和提高學生分析和解決問題的能力的目的。具體到授課的過程中,教師要設計出有一定深度的思考題,特別是要注意創設情境,以激發學生的學習興趣,啟發學生積極思考。
2.勘探程序與階段――“對比式教學”。對比教學就是把彼此有一定聯系或者有相同條件的兩種或兩種以上的事物加以比較的方法,幫助人們區別事物的相同點和不同點,更深刻地理解事物的特點、本質及其規律。因此,對比是一種積極的思維過程。對比式教學法非常適用于油氣勘探程序和勘探階段這部分內容的講授。“勘探勘探,先勘后探”,油氣勘探必須遵循一定的程序,才能達到“快速、有效、經濟”發現油氣田,探明油氣地質儲量與經濟價值的目標,特別強調“從整體到局部,由粗到精”的客觀認識過程。首先,要從盆地整體著手系統解剖盆地的基本石油地質條件,然后選擇有利的生油凹陷及周邊進行勘探,力爭早日發現油氣田,發現油氣田后再采用相應的技術手段去評價油氣儲量規模及其開發可行性。因此,勘探的階段性是非常明確的。在具體授課過程中,在確定勘探階段劃分的基礎上,對不同階段的勘探對象、根本任務、主要成果、重點研究的內容、勘探綜合評價方法等進行對比,讓學生盡快建立勘探程序的概念和勘探的整體思路。在勘探階段各部分內容(大區概查、盆地普查、區域詳查、圈閉預探、油氣藏評價勘探)的講解過程中,可以重點講解第一部分,其余四個階段的教學,則可以以例子的形式,引導學生按照第一階段的教學內容去自己分析和思考。這樣就可以達到又快又好的教學效果。
3.勘探部署與設計――“研討式教學”。油氣勘探部署與設計,包括野外地質、地球物理、地球化學、油氣鉆井等設計內容,是油氣勘探工作的重要環節。由于油氣勘探工作風險眾多,包括地質風險、工程和技術風險、政治和經濟風險、自然災害風險等,因此在勘探部署設計的過程中,必須重視這些風險,特別是地質上的風險性,因為它是所有風險中最常見的。在油氣勘探部署與設計部分的教學中,重點內容在于各種部署設計的目標、地質條件分析和風險分析。因此,在教學實施過程中,可以采取研討式教學的方法。所謂研討式教學,就是指教師按照一定的教學目的,圍繞教學內容與教學內容緊密相關的重點和難點提出問題,讓學生運用所學的理論知識,通過獨立思考和相互探討,來分析解答。以預探井的井位設計為例,老師應根據預探井設計的目的和設計原則,設計出有一定復雜程度的勘探區帶,并給定一定的石油地質背景條件(如構造、地層、巖性、圈閉類型),讓學生先分為幾個小組,每個小組提出各自的設計方案,然后組織學生討論。主要目的并不在于非得讓學生拿出絕對正確的方案,因此也就是在教師的具體指導下,充分發揮學生的主體作用,通過學生自我學習、自我教育、自我提高來達到獲取知識和強化能力培養的目標。
4.勘探評價與決策――“辨析式教學”。勘探評價與決策部分,主要是介紹油氣勘探不同階段的勘探總結評價技術,以及在此基礎上如果進行勘探決策與目標優選。評價部分主要是講思路,即評價哪些內容,如何進行評價;決策部分則主要是講策略,即通過怎樣的思路來決策。前者是基礎,后者是目標。對于這一類問題的教學,可以采取所謂辨析式教學方法,它是指針對教學中的某一具體內容,確定辨點,讓學生在獨立思考的基礎上進行交流、辨析,最后指出問題的癥結所在,也就是授課所要解決的重點問題。在勘探區帶和圈閉等目標地優選上特別值得應用該類教學方法。以圈閉的的評價優選為例,通過對圈閉油源供應、圈閉形成演化歷史、儲集層質量、油氣保存條件等地質評價內容得到了兩個圈閉A和B的地質條件得分(假設A-0.65;B-0.85),同事通過對圈閉規模、儲層物性等參數的分析開展了圈閉資源評價,預測出了兩個圈閉可能的含油氣規模(A-5000萬噸;B-1000萬噸),如果在勘探經費有限的條件下,最先考慮鉆探哪個圈閉?圍繞這一問題可以引導學生進行辯論,是選A還是選B。學生在辯論的過程中必然會認識到地質風險大小和勘探經濟價值高低的問題。關鍵是老師要引導學生在決策的過程中要考慮到勘探階段的因素。如果在一個盆地勘探過程中,久攻不破,那么這時候重點是考慮地質風險,因為及早突破出油關對整個盆地的勘探意義重大,這時候應選B;如果勘探處于中后期,目標是發現大油氣田,這種情況下,出油關已經突破了,那就可以選A而寧可冒無油的風險。在學生辨析的基礎上,老師可以引出圈閉優選過程中“保守型決策”、“冒險性決策”、“保險型決策”等不同決策思維模式。針對“保險型”的決策模式,教師可以進一步提出問題“如果有幾十個圈閉,那么如何來構建一個定量指標,以確定他們鉆探的前后順序”,這樣可以進一步讓學生提出各種可能假設,逐步引導學生去考慮“數據歸一化”、“加權求和”等問題,這樣就可以達到水到渠成的教學效果。
《油氣田勘探》課程具有綜合性強、實踐性強的特點,對該課程的教學的雙方――教師和學生都提出了更高的要求。為了提高教學質量和效果,教師應該根據不同的教學內容,提出有針對性的教學思路。對勘探技術與方法,應采取啟發式教學,使學生自我發現各種方法和原理的差別、各自的應用條件,以及各自的技術優勢與技術缺陷;對于勘探程序及階段,則應該采取對比式教學方法,舉一反三,通過對比,建立不同階段的目標、勘探手段、研究方法等明確的概念和認識;對于勘探部署與設計,研討式教學方法可以使學生找準分析問題的思路,達到主動獲取知識和強化能力培養的目標。對勘探評價與決策,應采用辨析式教學方法,使學生從辯論中去更深刻領會各種決策模式和思維方法。
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1石油工程地質勘測方法與原則
石油工程地質勘查的主要方法主要包括:地石油工程質地質測繪、石油工程地質勘測、地球物理勘測、石油工程地質測試、石油工程地質長期觀察等等。在注意其有用性和和適用性的的基礎上,結合自然地理環境和沿線的地質條件,并且堅持點面結合由淺入深的原則,總體運用遙感、全球定位系統、石油工程地質勘查與測繪、物探、鉆探、原位測試、石油工程地質和水文地質測試等方法進行觀測,為地質和施工做詳細全面準確的信息。隨著社會發展的需要,社會石油工程面臨的問題越來越復雜,范圍越來越廣,傳統的工作方法已經難以有效合理的解決這些問題,這就更要求地質勘查要朝規范化、標準化的方向發展。同時,在勘查的過程中要有意識地運用新的有效的技術和辦法,尤其是要注意計算機技術在其中的使用情況,運用計算機技術不僅能夠對資料信息進行細致精確地分析,以進行科學系統地管理,提高工作的效率,比如在繪制地質石油工程圖以及質保統計分析,還可以模擬復雜的難以描述的演示過程,有利于制定出科學可行的實行方案,此外運用計算機技術還可以對已經設計好的石油工程設計方案進行施工模擬,并且做出合理的而評價結論,有利于石油工程使們能夠地發現勘查盲區以及錯誤不足的地方,及時地修訂方案,這樣不僅可以節省很多資金,還可以節省很多人力和避免不必要的傷亡。
2石油石油工程地質勘察相關問題分析
2.1石油石油工程地質勘察的質量問題
總結地質勘查,可以看出明顯地問題就是:石油工程概念模糊不清,勘查的重點內容不明確,沒有針對性,方法落后或者不適宜;選定的石油工程地質分析所使用的理論、計算公式都與現實實際有比較大的不符,所適用的物理意義易混淆,不清晰;勘查報告里的地質條件不能夠清楚地表達,重要的地質石油工程沒有明確的界限,論證也而不能有力地反應提出的問題,問題漏洞或者結論性的錯誤,甚至有的沒有報告結論或者沒有充分地勘查就妄下結論。這些問題通常導致石油工程的審查批示工作不能夠一步到位,拖拖拉拉,耽誤建設時機,即使開工也會使得石油工程建設后患無窮,這種情況的后果難以想象。
2.2相關專業的理解問題
第一種情況是地質工程師沒有廣博的知識,對其他專業或者領域的內容沒有比較熟悉的掌握,這就要求地質師領域專業的學習。第二種是設計施工等有關專業對石油工程地質的缺乏理解,比如:不明白地質卻提出一些不實際的勘查要求,有些是由設計人員直接確定勘測的內容和范圍,有的設計人員不懂地質領域設計出不切實際的石油工程計劃,還有就是不能夠尊重自然規律,強制施工,給自然地質結構帶來破壞,造成嚴重的事故。經常可以看到事故一出,問題的責任就被順理成章地推到了地質師的身上,讓地質人員感到莫名其妙,甚是委屈。在這里引用在石油工程地質學界著名的專家孫廣中的一句話:“事實上,在地質石油工程的實踐活動中,脫離實際的例子很多,一般來說,地質石油工程中出現事故的絕大部分的原因是設計和施工沒有聯系實際情況,或者是沒有弄清楚石油工程的地質情況就開始進行設計。如果沒有了物質基礎,則理論必然會做出錯誤結論。”潘家崢等專家前輩早已經強調過地質學水工,水工學地質,充分地表明專業之間的互相滲透和交叉性,這些前輩早就給我們指明了關鍵之處,主要還是要看我們的實際行動了。
2.3勘測周期不合理的問題
其實我們都應該知道,從石油工程地質的勘查到地質報告的上交需要一定的時間的即一定的周期。但是缺乏這些常識的例子還是存在的,比如:缺乏前期的對于石油工程建設的基礎性的研究,但是一經達成項目就要要求馬上寫出地質報告;還有些石油工程剛剛提交了可研究性報告,就被要求立刻提交初設報告。這些情況一般多出現在地方性的小型石油工程中,國家性的大型石油工程幾乎沒有這種不嚴謹、不負責的懈怠的現象。沒有充足的研究周期會使得石油工程設計的地質條件不清楚,造成投資難以控制,施工時問題重重,多次修改或者重新制定方案,以及對于承包商的巨額賠款等嚴重的后果。還有可能為后來的安全問題埋下隱患,造成重大的石油工程事故。
2.4規程規范的問題
在石油工程建設的是否規范、符合規定這一問題上不合理現象還是很多,甚至出現混亂的場面。例如:在設計階段,水利系統和水電系統具體內容是不一樣的,其相應的規程規范也是不一樣的。經過約十年的編寫與不斷地報批,在一九九九年國家才頒布了相關的標準《水利水電石油工程地質勘察規范》,由于我國在勘測的程序以及應用新的技術水平上都已經明顯地差當代的發展的一大截兒,所以這個頒布還是不免會很難把握、實施并發揮應有的作用。還有一部讓人比較困惑的國家辦不到的相關標準《巖土石油工程勘察規范》,這是一部并不完全符合水電水利的實際情況,可是國家建設部的石油工程勘測的督導機構將此文件作為對水利水電進行勘察的質量檢查的根據,這使被勘測的單位需要準備兩套符合規定的地質報告來應付審查與檢查。我國的實際情況是關于地質勘察規范出臺所需要的時間很長,從制定到確立是需要一定的周期的,根本不能滿足石油工程建設應該遵守的什么樣的規范。自從水電和水利分離以后,雖然石油工程地質的工作性質在專業上是沒有改變的,可是卻依然有不同的勘查程序以及技術標準,我們不能讓這種情況持續下去,這樣不利于水電事業的長足發展,所以要急迫地找到解決這一問題的方法或者協調方案。
2.5人才問題
只有高水平高素質的地質師才能對于石油工程建設的勘查得出高質量高水平的地質分析結果和報告。其準確度以及深度都是難得的。想要培養一個地質專家,具有石油工程分析能力的能夠應對復雜地質問題的真正的地質專家是極其不容易的。地質學科一直是比較冷門的專業,出了特別的愛好,一般的學生是不會選擇這樣的專業,這就導致學生源少,想要人才輩出就是難上加難,所謂的兩三年的加強型培養即通過兩三年的的集中專業培養就有會有真正的精通地質的人才是絕對不可能的,沒有至少十年的時間,沒有大量的實地考察研究以及實踐的指導、自身的敬業愛業的精神,是不可能有真正的地質師的,還要堅持理論和實際相聯系,其他相關的學科的交叉性學習和滲透。可以這么說,培養一名真正的地質師的難度遠遠超過培養教授、研究員或者博士。隨著社會的不斷發展和市場競爭日益激烈,對地質師的要求也是逐漸提高,其中不得不說的是跨多專業的復合型人才,只有這樣的人才才能適應社會的需要,滿足國家的石油工程建設項目。當代競爭的本質就是人與人之間、人才與人才之間的競爭,所以要想地質科學獲得長足發展,滿足國家的發展需要和競爭的需求,就要以培養復合型地質師為戰略目標。我們的勘測隊伍要逐步地有計劃地走向國際市場,學習先進的技術經驗、借鑒優秀的理論成果,進行學術交流,推動和理論創新,實現進一步的發展。此外,我們還需要注重高素質人才的培養和人才資源的開發。
2.6技術管理問題
實踐教學主要包括實驗室教學實習以及野外實踐教學,國內外對地質學人才培養的經驗表明,實踐教學是地質學人才培養的重要途徑。本課程的實踐教學環節,不僅有助于學生深入理解和掌握所學知識,激發學生的學習熱情和積極性,提高教學質量和效率,而且是培養學生形成創新意識的有效途徑。經過多年努力,我校已建成了水文地質學基礎實驗室,學生能在室內測定松散巖石孔隙度、持水度、給水度、滲透系數以及土體毛細水上升高度等重要的水文地質參數。野外實踐教學方面,主要通過抽水試驗和滲水試驗的練習,讓學生了解從前期準備到現場試驗、數據記錄及分析,進而求取場地的滲透系數、導水系數及貯水系數等重要水文地質參數的過程。同時,還要求學生練習編制潛水等水位線圖及潛水位埋藏深度圖、編制承壓水等水壓線圖、分析地下水化學成分形成作用、研究巖溶及巖溶水的發育規律以及幫助學生認識水文地質圖等。在實踐教學過程中,充分發揮學生的學習積極性,學生在實踐中觀察到的現象和發現的問題與書本上的理論知識進行對比、驗證,加深了對知識的理解和掌握,提高了實際動手能力。學習完本課程后,再組織學生到黃壁莊實習基地,在具體教學過程中,以全面訓練為主,使學生掌握野外剖面測量、水文地質填圖、資料整理、繪制圖件和編寫報告的方法與技能和野外地質工作的一般程序。從實踐教學效果來看,實踐課在很大程度上激發了學生的學習積極性和主動性,學生普遍反映動手能力以及分析問題的能力等普遍得到提高。
2調整考試方法,注重能力的培養
在教學過程中發現,很多基礎而實用的知識不便于拿到試卷上對學生進行考核,前期的考試方法,多注重死記硬背知識,一定程度上束縛了學生實際動手能力以及創造能力的發展,為此對考試方法進行了適當調整。對本課程學生的考核,不僅有期末考試成績,還增加了實驗成績、課堂表現成績、課后習題成績等3項。期末考試試題從編制的試題庫中選取,不便于拿到試卷上考試的知識點主要放到實驗課以及以課堂提問的方式進行考核。制定了這樣一套考核方案后,學生不再只關注最后一次期末考試,更注重了平時各個方面的平衡發展,把對期末考試的壓力分配到平時各個環節,不再以一套試卷評定學生的知識掌握情況。該套方案的實施較真實地反映出學生的獨立地分析問題和解決問題的能力,同時也兼顧了學生自學能力、動手能力等各方面的發展。
3重視理論與實際結合,增強知識實用性
常言道:“臺上一分鐘,臺下十年功。”各位老師只有努力加強專業知識及教育教學方法的積累,提高自身對專業知識的掌握程度,才能將專業知識很好地傳授給學生。專業教師提高自身水平及能力的一種重要途徑就是進行科學研究,努力提高自身科學素養,才能很好地把握本專業、本學科的發展動態和方向,及時將前沿科研成果引入教學,增強課程內容的廣度和深度,明確所講知識和方法的適用范圍,對適用性強的知識和方法才會有更好的把握。同時可以將科研過程中遇到的困難,以及如何克服困難最終完成項目的過程介紹給學生,激發學生的學習興趣,促進學生科學思維的形成。比如,講第十一章裂隙水的時候,將作者正在實施的“云南省元陽縣大坪金礦水工環地質勘查”項目研究成果和經驗介紹給學生,讓學生們練習設計勘查內容及任務等,然后將實際中遇到的難題,如何穿越重重高山進行實地調查,以及采用多種方法進行閃長巖地區礦坑涌水量預測等情況逐一給學生講解,極大地激發了學生學習的興趣,活躍了課堂氛圍,學生們也有的放矢地進行了學習。
4課下交流,深入學生,因勢利導