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通过互联网以及信函咨询的方式,对国内同济大学、清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学、中南大学和湖南大学6所高校的土木工程地质教学课程内容设置进行了调查,通过调查发现,以上学校主要存在以下几个共同点:
夜上海论坛 1、强调对工程地质基本概念的学习。在课堂学习过程中,主要课时都集中于学习在工程实践中经常用到的专业术语,强调概念的厘清。课堂学习的主要内容主要包括以下几个方面:(a)地质作用与地质构造的基本知识,包括地质年代的识别、地质图的识图、常见地质结构的概念(褶皱、节理、断层等);(b)三大岩石(岩浆岩、沉积岩、变质岩)的成因、归类和鉴别;(c)第四纪地质的基本知识,包括残积土、沉积土、冲积土、坡积土等概念、成因及对工程的影响;(d)地下水的基本知识,包括地下水的分类、运动基本规律、补给与排泄方式、对工程的影响等;(e)工程地质勘察与分析在具体工程的应用,包括在隧道工程、边坡工程等方面的应用。
2、强调室内实验是课堂书本学习的延伸。室内实验主要目的是为野外地质实习做准备,学习地质罗盘等地质考察工具的使用,同时亦学习通过岩石标本来鉴别各类岩石,还要学习地质图的填图和阅读等。
3、强调课堂学习与室外地质调查相结合的学习方式。从书本上学习到的知识仅仅停留在理论阶段,书本上对地质相关概念的描述仍比较抽象,因此,各所高校皆强调野外地质实习对学习该门课程的重要性,把课堂上学习到的基本概念与现实工程中的真实地质条件一一对应起来,加深对基本知识的理解和掌握。一般而言,野外地质实习内容常包括野外岩石的识别、地质构造和地质年代的识别、岩层、节理等产状的测定和描述等。各所大学对以上工程地质基本知识的学同小异,其目的是对工程地质这门课程有一个基础的认识和感知,但是,同时,各所高校之间在这门课程内容设置方面有各有所侧重。清华大学、同济大学增加了现代先进的地质勘查技术的学习内容,介绍了地质超前预报的相关方法、原理及应用,比如介绍了地质雷达、红外线探水、TSP等先进手段在隧道工程建设的应用。中南大学、湖南大学对野外地质实习极为注重,实习内容包括地质认识实习和工程实践实习两个阶段,实习实践时间长达20~30天,考察湖南西部地区在建或已建项目所处较为复杂的地质条件,以一个工程建设者的角度参与到实际项目的建设中去认识地质现象。石家庄铁道大学地质教研室现有8名教师,教授2名,副教授3名,讲师3名,其中具有博士学位的4人,硕士学位的4名。获得的奖项包括校级讲课比赛特等奖1名,二等奖1名,校级优秀教师1人,今年主持或参研的省部级及以上科研项目10余项,并承担省级精品课程1项。虽然教研室在老师们的努力下取得了不错的教学和研究成果,但是,和兄弟院校的工程地质教研相比,我们仍然存在诸多不足之处。首先就是教师队伍建设的不足,工程地质是一门经验型极强的专业,需要足够丰富的现场工程经验,因此需要老中青传帮带,让青年老师尽快熟悉和掌握工程地质教学的技巧和方法。其次,对工程地质教学的重视程度不够,课时设置偏少。最后,教学内容更新不够及时,工程地质中先进的技术方法在教学中介绍的内容不够多。因此,为了跟上国内兄弟院校土木工程地质教学的步伐,教学改革刻不容缓。
二、当前土木工程地质教学存在的问题
通过以上详细的调查和对比分析,目前土木工程地质教学仍存在以下问题:
1、土木工程地质教材的使用各自为政。目前各个高校使用的教材基本上是各自高校的老师根据自己的讲义编排而成,缺乏一个统一的标准,因而导致经典精品教材较少。单从教材的题目上足可看出目前教材缺乏统一性和协调性。例如中南大学所用的教材为《土木工程地质概论》,浙江大学的教材题名为《土力学与工程地质》,石家庄铁道大学所用教材题名为《工程地质学基础》等。
夜上海论坛 2、在教学内容上与其它课程交叉重复,无法突出本门课程的特色。工程地质是一门基础课程,是岩土工程、隧道工程等课程学习的基础,因此,由于与其它学科老师交流不够充分,往往存在重复讲授的情况。比如,以有效应力这个概念为例,在工程地质、土力学、基础工程等课程都涉及到,由于这个概念的重要性,各科老师为了追求各门学科的系统性和完整性,都会着重讲解这个概念,虽然在一定程度可以加深学生对这个知识点的理解,但是从侧面也可说明知识的重复交叉导致学业内容的累赘。
夜上海论坛 3、课时安排过少。目前各所高校对土木工程地质这门课的重视程度,课堂课设课时大多是32~48个学时,因此,老师在安排教学进度时显得极为紧张而紧凑。从实际教学安排来看,基本上讲解完三大岩石、地下水、地质构造基本概念后,没有足够的时间深入来探讨地质条件对工程的影响,往往后面工程应用的章节皆为学生自学。
夜上海论坛 4、知识学习与工程案例结合程度不够。由于部分老师本身参与的工程项目不多,同时又由于课时的不够,这两部分原因导致学习的主要内容集中在枯燥的理论知识部分,学生容易产生枯燥情绪。
三、土木工程地质教学改革措施
为了很好地解决当前土木工程地质教学中存在的问题,让学生从这门课程中更多地学习到有助于工程实践的知识,必须有针对性对当前教学实践中存在的问题进行改革,具体改革措施如下所述:
夜上海论坛 1、建立和完善土木工地质程精品课程精品课程建设既是压力,又是动力。通过精品课程建设,可以找出当前教学中存在的薄弱环节,精简重复的教学内容,突出本门课程的特色,使土木工程地质这门课的教学目标和任务更加明确。精品课程建设首先就是教材建设,因此,有必要根据新时期土木工程培养目标,并结合当前土木工程建设中出现的新问题、新方法、新技术,编写一本深入浅出的教材,教材中不仅包含传统的知识要点和概念,还应包含当前新的地质知识观点、新的地质勘查手段等,同时还应包含工程实例,让学生尽可能地更深入地建立起工程地质与工程项目的联系。精品课程建设中重要的一条就是教师队伍的建设,因此,有必要加大对教师队伍的培养力度,引进和培养一批有新视野、新知识的老师,以此给课堂注入新的气象。
夜上海论坛 2、注重教学手段和教学方法的革新注意授课的科学性与艺术性,在教学过程中,善于发挥学生的主导地位,采用“讨论试”、“启发式”教学模式。同时,要注重课前的准备,精心备好每一节课,善于总结归纳每节课的重点,以“主线法”讲授课程知识。
夜上海论坛 3、增强对工程地质教学的重视对工程地质教学的重视首先就体现在教学和学习的时间上。尽量安排更多的课时,让老师有足够充分的时间去讲解基础概念和工程实例。同时,老师也可以通过其它方式来增加学生们的学习时间,比如规定某个主题,要求学生自主独立进行文献调研,完成该主题相关文献的归纳总结,并加大平时学习报告在总成绩中的比例。另外,强化考试试题库建设,完善考试规范和制度,强化对学生进行专业知识训练。最后,要重视工程地质实习在教学中的作用,因为该门课程的实践性很强,需要从大自然中去认识和掌握工程地质现象,使学生巩固在书本上学到的知识,有感性认识上升到理性认识,同时在野外地质实习过程中,亦可锻炼学生们的体魄和吃苦耐劳的能力。
4、紧密联系工程实践学习的目的最终是为解决实际工程的问题,在教学的过程中融入工程实例有助于学生在正式进入工作岗位之前对其有初步的认识和了解,因此,工程实例教学是一个非常重要的手段。比如,老师可以把自身主持或参与的工程项目作为案例,结合书本知识讲解如何解决工程问题,分享在解决工程问题过程中的心得体会,这样寓教于乐的方式既能激发学生的学习兴趣,又能让他们积累相应的工程经验知识。
本体知识地图主要是对抽象客观世界中的一些现象的概念进行模型的转化,这种本体知识地图不仅仅有着一定的明确性和形式化,同时也有着一定的共享性,主要是将共同认可的知识加以体现,并对相关领域中公认的概念集加以反映。总而言之,本体知识地图主要是一种可以形式化的一种知识,同时也是一种具备管理知识的知识,这种特殊的本体知识地图更是本着极其特殊的应用系统,有着极为广泛的应用。
夜上海论坛 2本体知识地图构建的主要技术
本体知识地图构建过程中,往往有着一定的技术特征,本文首先分析了本体知识地图构建过程中所遵循的基本原则,并对其方法作了简单的讲解。
2.1原则
本体知识地图构建的过程中,同样也要遵循一定的基本原则,一方面就要遵循明确性和客观性的基本原则,另一方面就要遵循可扩展性和最小编码偏差的基本原则,其原则往往有着一定的指导性,做好领域的分析和概念的增加,并保证本体知识地图构建有着一定的规范化和科学化。
2.2方法
本体知识地图构建中,往往需要借助于教学软件,同时也要借助于手工的方法,实现本体知识地图的共享性和互操作性。软件开发生命周期中的IEEE1074-1995标准,在某种程度上并不是本体构建方法的标准,仅仅是一种知识工程领域中的软件开发方法。在本体知识地图构建的过程中,往往需要对其需求进行综合性的分析,并对领域本体的建设实施,最后就要做好形式化的编码以及确认评价。
夜上海论坛 3本体知识地图在工程测绘专业教学中的应用
对于工程测绘专业教学而言,更要结合专业的特色和专业学生的学习心理状态,并做好本体知识地图的综合应用。
3.1需求分析
本体知识地图在工程测绘专业教学中的应用过程中,就要做好需求的分析。就工程测绘专业教学而言,其信息检索系统紧紧是对简单的关键词进行搜索,并没有综合的考虑测绘专业领域相关的知识。当前工程测绘专业知识教学中,主要是由多个知识点组成的,而知识点之间往往存在各种各样的联系。在外部知识排序的过程中,就要对内部排序的基本因素进行详细的了解,做好基础的需求分析。语义检索过程中,更要将用户检索请求的本体化全面提高,借助于本体知识地图进而将关键词检索的局限性打破,将本体层次的检索实现,并将检索的覆盖率和精度全面提高。
3.2教学系统的设计
工程测绘专业教学系统设计中,主要是对B/S模式加以采用,并结合J2EE框架的系统体系结构加以实现,学生和教师借助于浏览器,并对Web接口以及Web页面加以采用,其服务器端更是对多层体系架构设计加以采用。这种教学体系设计的系统结构图主要有用户组、管理员组、语义查询接口、学习资源采集接口以及数据结构本体等,其层次分别有浏览器用户层、视图表现层、应用服务器中间层、数据存储层以及操作系统层和网络层等。检索的过程中,主要是采取直接输入的方式,并对有意义的关键词取出,查询实现的过程中,尽可能的保障其有着一定图元素集合,并借助于可视化的形式,将图元素集合加以表现。
夜上海论坛 3.3工程测绘专业教学中本体知识地图的建模过程
依据工程测绘专业教学中的具体情况,对工程测绘专业教学的结构领域加以确定,进而对本体知识地图进行建立,并实现对教学和学习的一种辅助,通过借助于系统将学生的学习水平和实际的教学推理机制实现,并将学生将要学习的知识内容加以展现,帮助学生对学习中需要查询的知识进行查询。为用户将精确的查询结果提供。这种本体知识地图系统的用户主要有最终用户和教师教学管理人员两种。所谓的最终用户也即是使用者学生,而教师和教学管理人员则是资源的一种加工者,并借助于提供的接口和网络,对本体知识地图库进行丰富,进而为学生服务。本体知识地图在实际的建模过程中,往往需要长期的进化和改进,通过借助于数据库存储本体作为后台,将OWL接口作为前端,输出输入文件格式采取OWL格式,有利于对当前的Web信息进行综合性的描述。本体知识地图在构建的过程中,就要将测绘专业领域相对重要的概念和关系提出,并将其作为进化的一种中职,在各个专家的深层次交流之后,进而对测绘专业课程的核心主体进行初步的建立。在当前工程测绘专业教学而言,就要对现有的课程本体知识地图相关概论进行严格的分析,并借助于计算机网上技术,对本体进行构建,尽可能的对大量的图片和文字信息等资料进行搜集,借助于教师的教学经验,做好教学内容的综合性分析,尽可能的对部分知识点的结构图进行总结。通过对各个知识点之间的关系进行全面的了解,并对教学内容的大部分重要知识获取,借助于计算机算法的基本设计知识,实现教学内容和教学专家之间的沟通交流,并将内容学习的本体知识地图进行建立,将个别化学习提供给学生。
夜上海论坛 3.4工程测绘专业教学中本体知识地图的应用实现过程
工程测绘专业教学中,本体知识地图主要是针对学生学习的基本特点和教学情况,借助于现代化信息技术和计算机技术,进而对教学内容的基本概念进行分析和确定,并确定教学的基本方法和教学的技巧,并对教学之间的关系进行分析,对知识的语义模型进行建立。工程测绘专业课程作为一门专业性的技术课程,在整体课程设计中更要对各个章节之间的衔接综合性的考虑,并在实际的实施过程中,做好对信息的收集和处理工作。本体知识地图在工程测绘专业教学中的应用过程中,通过对数据结构、线性结构树形结构等加以采用,进而对测绘专业相关的教学内容进行确定。数据结构主要是对现实世界实体数学模型的一种描述,并借助于计算机操作实现的过程。而线性结构主要是对结构中数据元素的对应关系的一种描述,并保证对应关系中有着某种程度上的关联。教学过程中,本体知识地图查找时,就要借助于某一确定的关键词,实现知识的搜索和教学,更要确定重要性的关系。对于工程测绘专业而言,其课程教学和学习过程往往有着一定的特殊性,而教材不仅仅对教学单元作了主要的安排,同时对于教学的进度也做了不同程度上的安排,而教学关系确定时,更要严格的按照于教学的知识点,并对教学之间的基本概念和相关的方法加以确定。学习资源和测绘专业数据结构的相关知识点更要做好分开的设计,测绘专业教学知识点背景知识、主要内容以及教学的主要特点均要进行详细的说明,对于工程测绘专业学生而言,更要结合知识的难以程度进行划分,尽可能的将教学知识的难度不仅仅要有着非常简单和简单两个划分,同时也要划分为中等、困难和特别困难等级。对于相对典型的目标用户而言,尽可能的将知识点学习的时间延长,并做好知识点角色用户的划分,合理的描述学习资源,对相关知识点的关联属性进行建立,借助于网状结构,实现知识点和资源的连接。总而言之,工程测绘专业教学中本体知识地图的应用,不仅仅为学生的知识学习提供了一定的便利,同时对于教师教学质量的提高和教学效率的提高也有着一定的积极影响作用。
4结语
强调课堂学习与室外地质调查相结合的学习方式。从书本上学习到的知识仅仅停留在理论阶段,书本上对地质相关概念的描述仍比较抽象,因此,各所高校皆强调野外地质实习对学习该门课程的重要性,把课堂上学习到的基本概念与现实工程中的真实地质条件一一对应起来,加深对基本知识的理解和掌握。一般而言,野外地质实习内容常包括野外岩石的识别、地质构造和地质年代的识别、岩层、节理等产状的测定和描述等。各所大学对以上工程地质基本知识的学同小异,其目的是对工程地质这门课程有一个基础的认识和感知,但是,同时,各所高校之间在这门课程内容设置方面有各有所侧重。清华大学、同济大学增加了现代先进的地质勘查技术的学习内容,介绍了地质超前预报的相关方法、原理及应用,比如介绍了地质雷达、红外线探水、TSP等先进手段在隧道工程建设的应用。中南大学、湖南大学对野外地质实习极为注重,实习内容包括地质认识实习和工程实践实习两个阶段,实习实践时间长达20~30天,考察湖南西部地区在建或已建项目所处较为复杂的地质条件,以一个工程建设者的角度参与到实际项目的建设中去认识地质现象。石家庄铁道大学地质教研室现有8名教师,教授2名,副教授3名,讲师3名,其中具有博士学位的4人,硕士学位的4名。获得的奖项包括校级讲课比赛特等奖1名,二等奖1名,校级优秀教师1人,今年主持或参研的省部级及以上科研项目10余项,并承担省级精品课程1项。虽然教研室在老师们的努力下取得了不错的教学和研究成果,但是,和兄弟院校的工程地质教研相比,我们仍然存在诸多不足处。首先就是教师队伍建设的不足,工程地质是一门经验型极强的专业,需要足够丰富的现场工程经验,因此需要老中青传帮带,让青年老师尽快熟悉和掌握工程地质教学的技巧和方法。其次,对工程地质教学的重视程度不够,课时设置偏少。最后,教学内容更新不够及时,工程地质中先进的技术方法在教学中介绍的内容不够多。因此,为了跟上国内兄弟院校土木工程地质教学的步伐,教学改革刻不容缓。
二、当前土木工程地质教学存在的问题
通过以上详细的调查和对比分析,目前土木工程地质教学仍存在以下问题:
1、土木工程地质教材的使用各自为政。目前各个高校使用的教材基本上是各自高校的老师根据自己的讲义编排而成,缺乏一个统一的标准,因而导致经典精品教材较少。单从教材的题目上足可看出目前教材缺乏统一性和协调性。例如中南大学所用的教材为《土木工程地质概论》,浙江大学的教材题名为《土力学与工程地质》,石家庄铁道大学所用教材题名为《工程地质学基础》等。
夜上海论坛 2、在教学内容上与其它课程交叉重复,无法突出本门课程的特色。工程地质是一门基础课程,是岩土工程、隧道工程等课程学习的基础,因此,由于与其它学科老师交流不够充分,往往存在重复讲授的情况。比如,以有效应力这个概念为例,在工程地质、土力学、基础工程等课程都涉及到,由于这个概念的重要性,各科老师为了追求各门学科的系统性和完整性,都会着重讲解这个概念,虽然在一定程度可以加深学生对这个知识点的理解,但是从侧面也可说明知识的重复交叉导致学业内容的累赘。
3、课时安排过少。目前各所高校对土木工程地质这门课的重视程度,课堂课设课时大多是32~48个学时,因此,老师在安排教学进度时显得极为紧张而紧凑。从实际教学安排来看,基本上讲解完三大岩石、地下水、地质构造基本概念后,没有足够的时间深入来探讨地质条件对工程的影响,往往后面工程应用的章节皆为学生自学。
4、知识学习与工程案例结合程度不够。由于部分老师本身参与的工程项目不多,同时又由于课时的不够,这两部分原因导致学习的主要内容集中在枯燥的理论知识部分,学生容易产生枯燥情绪。
夜上海论坛 三、土木工程地质教学改革措施
夜上海论坛 为了很好地解决当前土木工程地质教学中存在的问题,让学生从这门课程中更多地学习到有助于工程实践的知识,必须有针对性对当前教学实践中存在的问题进行改革,具体改革措施如下所述:
1、建立和完善土木工地质程精品课程精品课程建设既是压力,又是动力。通过精品课程建设,可以找出当前教学中存在的薄弱环节,精简重复的教学内容,突出本门课程的特色,使土木工程地质这门课的教学目标和任务更加明确。精品课程建设首先就是教材建设,因此,有必要根据新时期土木工程培养目标,并结合当前土木工程建设中出现的新问题、新方法、新技术,编写一本深入浅出的教材,教材中不仅包含传统的知识要点和概念,还应包含当前新的地质知识观点、新的地质勘查手段等,同时还应包含工程实例,让学生尽可能地更深入地建立起工程地质与工程项目的联系。精品课程建设中重要的一条就是教师队伍的建设,因此,有必要加大对教师队伍的培养力度,引进和培养一批有新视野、新知识的老师,以此给课堂注入新的气象。
2、注重教学手段和教学方法的革新注意授课的科学性与艺术性,在教学过程中,善于发挥学生的主导地位,采用“讨论试”、“启发式”教学模式。同时,要注重课前的准备,精心备好每一节课,善于总结归纳每节课的重点,以“主线法”讲授课程知识。
夜上海论坛 3、增强对工程地质教学的重视对工程地质教学的重视首先就体现在教学和学习的时间上。尽量安排更多的课时,让老师有足够充分的时间去讲解基础概念和工程实例。同时,老师也可以通过其它方式来增加学生们的学习时间,比如规定某个主题,要求学生自主独立进行文献调研,完成该主题相关文献的归纳总结,并加大平时学习报告在总成绩中的比例。另外,强化考试试题库建设,完善考试规范和制度,强化对学生进行专业知识训练。最后,要重视工程地质实习在教学中的作用,因为该门课程的实践性很强,需要从大自然中去认识和掌握工程地质现象,使学生巩固在书本上学到的知识,有感性认识上升到理性认识,同时在野外地质实习过程中,亦可锻炼学生们的体魄和吃苦耐劳的能力。
4、紧密联系工程实践学习的目的最终是为解决实际工程的问题,在教学的过程中融入工程实例有助于学生在正式进入工作岗位之前对其有初步的认识和了解,因此,工程实例教学是一个非常重要的手段。比如,老师可以把自身主持或参与的工程项目作为案例,结合书本知识讲解如何解决工程问题,分享在解决工程问题过程中的心得体会,这样寓教于乐的方式既能激发学生的学习兴趣,又能让他们积累相应的工程经验知识。
四、结语