把握專業應用需求 注重實踐 觸發創新——以“巖土鉆掘工程”課程創新實踐為例

楊偉峰，夏筱紅

中國礦業大學 資源與地球科學學院，江蘇 徐州 221116

把握專業應用需求 注重實踐 觸發創新
——以“巖土鉆掘工程”課程創新實踐為例

楊偉峰，夏筱紅

中國礦業大學 資源與地球科學學院，江蘇 徐州 221116

本文以地質工程專業“巖土鉆掘工程”課程本科課堂教學為例，從不同學科側重點入手，嘗試進行課堂授課設計，培養學生多學科交叉綜合學習能力。探討了現階段該課程的創新教學實踐，突出了以人為本、在滿足課程核心內容的認知的基礎上，力爭打造以開放性、實踐性為主的教學模式。以當前地質工科實踐熱點、難點技術為吸引力，鼓勵學生打好專業應用基礎，提高創新能力。

巖土鉆掘工程；實踐教學；開放實驗；創新

“巖土鉆掘工程”是地質資源與地質工程專業方向的主干專業課程，是一門集理論科學性、生產實踐性、實驗研究應用性于一身的綜合性課程。它以現代鉆掘技術為手段，以巖、土體為工作對象，服務于礦產資源、基礎工程和地下深部科學探測等領域。近年來，隨著世界地質資源的逐漸緊缺，經濟發展的壓力增大，各國都在增大對自然資源勘查和開發的力度。我國經濟發展勢頭尤為強勁，加之近年來城市化進程迅猛，使得基礎設施建設如雨后春筍般涌現，這使得與之相關的巖土鉆掘工程施工技術和實踐應用研究顯得尤為熱門和重要。

當前，開展“巖土鉆掘工程”課程教學的專業主要集中在一些設有地質學科以及與地下工程相關的專業，由于它不是單純的地質理論、地下工程科目，而是綜合性很強的應用性技術，因此各高校的課程側重點不同[1]。地質專業該課程側重于其地質影響因素，忽視巖土鉆掘技術因素，而地下工程專業則重點在工程技術因素，如此等等，不一而足。此舉的弊端就是，不同專業對該課程形成了自我的權限范圍，不愿越雷池半步。最終地質專業的學生對機械、工程技術心生畏懼，而工程專業學生則無視地質影響，只愿死守技術規程。作為一個研究型大學本科生培養方案，應使學生不僅具有基本的專業技術知識和能力，還應當有處理實踐疑難問題的多學科知識統籌能力。而當今的本科生專業教育，從專業技術基礎來看，“熟練不如民工，懂行不如技工?！倍?，一些學生畢業后還往往經單位回爐再培訓才能上崗[2]。而回爐的師傅不外乎是在現場摸爬滾打多年的一線工程師和現場工人。如何使我們的學生能夠更快地適應用人單位需要，更好地展示自己所受教育帶來的人才特征，對于教師來說就是要在學生時代給學生提供更加實際的學習機會，讓課堂純粹的理論學習具有可理解性、可體驗性和創造性的人性化特征，不為考試所累，力求每個學生都能找到熟悉專業知識和技能的切入點，從而得到充分的的訓練。

一、課程創新環境背景研究

就“巖土鉆掘工程”課程而言，課堂的理論和實踐學習學時分配相對固定，在總共32學時的課程中，實驗課4學時(即2次實驗課），不外乎參觀、操作鉆機設備，各類鉆井液配制實驗和泥漿參數測定實驗。在課時較少、學生較多的客觀條件下，學生主要在課堂上獲取知識，較少進行實驗操作，而實驗課上往往僧多粥少，學生親自上陣機會有限，多數只能走馬觀花，被動地進行參觀和操作，不利于產生專業親近感、歸屬感，更難激發學生進一步深入學習的愿望。這一點也是我國高校專業教育與國外諸多大學教育相差較大的方面之一。在實驗條件和方便程度上我國差距明顯。其實我們國家也投入了很多的實驗設施經費，但有的束之高閣，利用率較低；有的則超負荷運轉。如何在資源有限、實驗學時有限的情況下，讓大多數學生主動設計、參與實驗，難度非常大。在今后一定時期內，高校在校學生人數必然呈增長趨勢，實驗教學資源不足與在校學生人數增多之間的矛盾仍然十分突出[3]。因此，筆者認為可通過課堂授課設計，將課堂理論知識變得可以理解；實行開放實驗室制度，可以在有限資源條件下，最大限度地使學生近距離接觸實踐應用技術，積極主動做一些設計性和綜合性實驗；同時制訂更人性化的學生課程考核方法，這樣既減少擴招帶來的壓力，也保證教育不縮水。

美國學者羨慕我國基礎知識教學水平，但是為什么我們的學生基礎知識比美國大學生要系統、牢固、深入， 但遠遠不如美國學生的創新程度高呢？這可能與我國教育從小學開始的通才培養傳統有關，而忽視了知識應用和創新意識的培養。如美國的中學生通過數學學習，就掌握了美國地理知識的一半以上。而我們的基礎知識只是加強到業已成熟的知識體系上而已，以至于在地質類課程中，使用一些簡單的數學公式還要從推公式做起，否則學生不知道用什么數學方法解決簡單的地質問題。這是緣于我們的學科知識體系割裂嚴重，學數學的知識無法應用到其他學科如地學上[4]。

對于我校這種研究型大學學生科技創新能力的培養，最重要的是把教學與研究緊密結合起來，讓學生早期參與科學研究活動。而科研與教學相結合的目的是培養創新人才，尤其是高層次創新人才，這是國外一些著名大學的成功經驗。但是學生在專業課程初始階段如果沒有合適的引導、扎實的專業基礎、感興趣的科學研究方向，將最終影響后期的研究興趣和專業選擇，這不但是學生的損失，也是國家培養人才事業的損失。作為具有極強實踐性的“巖土鉆掘工程”課程的教學，其應用、創新是不可分割的整體，既要培養適于未來工作崗位的行家，又要使得這些行家在日后的工作挑戰中有創新意識，能解決實際工作中的復雜問題。

二、創新激勵教學改革方案規劃

針對這一背景研究，結合巖土鉆掘教學的學科交叉性特征，我們制訂了一系列教學改革方案，力求形成持久的課堂文化，打造創新意識。首先，對課堂內容進行分割，打包處理，如模仿國外課堂教學，先簡短描述整個課程大綱，包括所需預備知識、參考書籍以及文獻查閱技巧等。這樣做的好處是避免學生過分依賴教材而忽視課堂聽課，打破了過去聽不聽課無所謂的狀況，然后將講課內容分為研究歷史前沿篇、基礎介紹篇(包括基礎鉆探設備、地質影響、工藝參數影響）、拓展實驗篇。對每個區塊都要布置研究性作業，如組成研討小組、寫讀書報告、做課題答辯、學生提問、教師解答等。這樣做的目的，既減少了學生一味被動的聽講時間，又加強了學生的自主學習能力，擴大了專業認知的積極性；這就要求教師必須認真地學習，追蹤與查閱許多最新的資料，認真備課，并且教學生如何查閱與消化前人研究成果，從中發現問題及設計方案與思路來解決這些問題。這種靈活、啟發式的教學方式使教與學兩方面均能站在前人科研成果的基礎上，起步于不同學科與方向的結合點，從而基礎寬、視域廣、起點高，有利于教與學雙方拓展研究和學習領域。這一點，與我國目前地學類專業仍沿用教科書(教材)的方式構成明顯反差。教材在幫助同學預習、復習上自然有它的功用，但是容易導致教師固守教學大綱，深入淺出，可以擴展的內容往往由于大綱的限制而與學生無緣，學生的知識結構難以靠近地學前沿，更不用說創新能力了。學生也因有了教材這根“拐棍”而懶得再去“東奔西走”地查閱資料。也會出現上課“可聽可不聽”、“聽與不聽一個樣”的情況。

在此基礎上，總結一些有價值的技術信息，讓學生進行開放性實驗設計。如涉及不同巖土性質對巖心鉆探的工藝影響，筆者參考各高校實驗課程經驗，設計了巖土力學性質實驗，并鼓勵學生學習力學軟件如Matlab進行模擬分析；嘗試不同鉆井環境鉆頭設計，努力將理論知識與實際操作相結合，同時結合當前研究熱點，對不同地質環境(如煤層氣鉆井液）進行鉆井液進行配方設計及機理研究等。力爭打造開放性、實用性課內外實驗教學，重在實踐，以多學科知識交叉，從單一實驗到綜合實驗，鼓勵學生腳踏實地，在學習中延伸，在延伸中創新，不斷提高對本行業的實際動手能力，解決實際問題的能力。這些與時俱進而又基礎的研究課題，把書上一成不變的知識變成了活生生的金鑰匙，引領著學生向著自己未來的工作一步步接近，逐步樹立了學生敢于動手，勤于研究的創新思維。

三、課程創新激勵效果

在過去幾年的課程教學中，通過課外指導學生進行開放性創新實驗，很好地證明了上述激勵機制的適用性和成效。學生通過課堂學習、課外實驗增加對書本知識的理解，尋找到一些自己感興趣的專業方向，培養邏輯思維方式，扎實的寫作功底和生動的演講本領。在找工作和畢業設計中針對自己的興趣愛好來進行選擇，增加了學生的興趣和自信，提高了專業技巧和動手能力，在一定程度上指明了研究方向。

近幾年來學生自主設計研究的開放性實驗范圍包括對鉆掘工程施工廢棄泥漿處理的環境探討；不同鉆孔施工工藝應用及機理研究；不同應用鉆頭設計、不同應用泥漿配置；圍巖穩定性影響研究；定向孔的孔深軌跡理論研究；多煤層分層開采覆巖破壞與變形規律的試驗模擬研究；模擬不良地質條件井下采煤落煤規律的數值模擬研究；煤矸石的利用；礦井水害防治和水資源利用研究等等。有些同學還在此基礎上嘗試發表了自己的專利和科研文章。由此可見，適宜的激勵環境和適宜的人群相結合，就能擦出創新的火花。

四、結語

“巖土鉆掘工程”課程教學創新性教學改革只是諸多大學課程中的一個，而其內涵的“創新性環境”的打造，則是我們每位高校教育工作者所最終將面臨的選擇。面對21世紀的人才競爭，創新教育對于我們已不是一般的教育目標和要求，而是關乎國家富強和民族興衰的大事。對個人而言，“創新性”是個人在今后急劇變化的社會里具備生存能力的重要內容。而科學方法的掌握與學生能力的培養都必須依靠學生自己的實踐和感悟。

[1] 孟憲來.地質工作面臨的形勢和地質人才培養[J].中國地質教育，2006，(4):1-3.

[2] 張福遠.20世紀90年代以來美國研究型大學本科教學改革研究[D].北京:首都師范大學，2007.

[3] 李峰，莊鳳良，周梅.地質資源與地質工程學科創新人才培養的實踐教學體系[J].中國地質教育， 2007，(4):127-130.

[4] 趙錫奎.遵循教學規律辦地質教育，力推知行相濟育地質人才—地質工科教育教學雜談[J].中國地質教育，2006，(1):30-34.

Grasping Requirement of Professional Application, Strengthening Practice, and Triggering Innovation——Taking Curriculum Innovation in Practical Teaching of Rock & Soil Drilling and Excavation Engineering as An Example

YANG Wei-feng, XIA Xiao-hong
China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China

This paper took the class teaching of rock & soil drilling and excavation engineering to geosciences engineering for undergraduate student as an example, from different objects demand point, trying to design the classroom teaching, and to train the comprehensive learning abilities of multidiscipline intersection.Then we discussed the innovative teaching experience of the course.,based on human-oriented professional education and grasping the core content by class discussion, in order to open and practical practice teaching mode.By means of attracting students by new focus of geological engineering discipline practice, we encourage they lay good foundation in professional application, then cultivate their innovative consciousness.

rock & soil drilling and excavation engineering; practice teaching; open experiment; creation

G642

A

1006-9372 (2011）01-0055-03

2011-01-20。

江蘇省“青藍工程”項目；中國礦業大學課程建設與教學改革項目(201017)。

楊偉峰，男，副教授，主要從事地質工程與災害地質的教學與研究工作。