肖南　何麗紅　黃阜　凌同華　徐澤沛

摘要：本文通過對具體的工程情景進(jìn)行描述，引導(dǎo)學(xué)生對工程地質(zhì)中的現(xiàn)象進(jìn)行討論，并得出相應(yīng)的結(jié)論，通過案例教學(xué)法將創(chuàng)新能力與工程素質(zhì)滲透到“工程地質(zhì)”課程教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，更新“工程地質(zhì)”課程的教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建堅(jiān)實(shí)的教學(xué)資源，提高學(xué)生的課堂參與度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。教學(xué)實(shí)踐證明，本文實(shí)施的案例教學(xué)法提高了“工程地質(zhì)”課程的教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)了學(xué)生的能力，取得了較好的教學(xué)效果，培養(yǎng)出了具有綜合工程素質(zhì)和能力的優(yōu)秀人才。

關(guān)鍵詞：新工科；工程地質(zhì)；案例教學(xué)；教學(xué)質(zhì)量；綜合能力

Application of Case Teaching Method in Improving Course Teaching Quality

Xiao Nan He Lihong Huang Fu Ling Tonghua Xu Zepei

1.School of civil engineering，Changsha University of Science & TechnologyHunanChangsha410114；

2.Department of ultrasound，The first hospital of ChangshaHunanChangsha410005

Abstract：Through the description of specific engineering situations，students are guided to discuss the phenomena in engineering geology，through case teaching method the innovation ability and engineering quality are infiltrated into every link of engineering geology teaching，the teaching content of engineering geology course is updated，solid teaching resources are built，students' classroom participation are improved and students' learning initiative are stimulated.Teaching practice has proved that the case teaching method has improved the teaching quality of engineering geology course，enhanced students' ability，achieved good teaching effect，and cultivated excellent talents with comprehensive engineering quality and ability.

Keywords：New engineering；Engineering geology；Case teaching；Teaching quality； Comprehensive ability

1 概述

新工科的概念首次在2016年被提出來［1］，在全球不斷的科技和產(chǎn)業(yè)革命的趨勢下，新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新模式的特征越來越明顯，使得教育方向轉(zhuǎn)向培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型的科技人才。偏向工程方面的課程質(zhì)量建設(shè)成為工程教育創(chuàng)新和改革的主要目標(biāo)［2］。教育部先后提出了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”［3］，目的是推動(dòng)工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革，為服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家發(fā)展戰(zhàn)略提供強(qiáng)有力的人才保障和智力支撐。新工科中的新包含“新興”“新型”和“新人”三個(gè)方面的含義［4-5］。

工程地質(zhì)是土木、建筑、交通、水利、采礦和地質(zhì)工程等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，受眾面廣，對于在校生學(xué)習(xí)和社會(huì)專業(yè)工程人員參考都具有重要作用。它是把地質(zhì)學(xué)的理論與方法應(yīng)用于工程實(shí)踐中所產(chǎn)生的一門學(xué)科。在傳統(tǒng)的工程地質(zhì)教學(xué)模式中，是以教師的講授為主，明顯是不滿足新工科的目的和要求的，因此，需要采用案例教學(xué)法，把新工科的目的和要求滲透到教學(xué)中，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握基本理論，并為以后的就業(yè)和升學(xué)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

案例教學(xué)法有助于教授復(fù)雜的理論和新現(xiàn)象，然而，它經(jīng)常被誤解、誤用或貼錯(cuò)標(biāo)簽。常常由于缺乏方法的嚴(yán)謹(jǐn)性、可靠性和有效性，導(dǎo)致采用案例教學(xué)法反而對教學(xué)起了反效果。認(rèn)識(shí)到案例教學(xué)法對復(fù)雜現(xiàn)象的適用性對于順利實(shí)施該方法至關(guān)重要。由于語義差異也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對于相同的案例教學(xué)法產(chǎn)生不同的理解。從案例教學(xué)中獲取信息并不困難，然而，如何從無限的信息中提取有用的信息，如何積極構(gòu)建知識(shí)體系，是教師在實(shí)施案例教學(xué)法時(shí)應(yīng)該教給學(xué)生的。從這個(gè)角度來看，每一堂基于案例教學(xué)法的課程都是訓(xùn)練的載體，是一個(gè)成長的過程，但不是課程教學(xué)的最終目標(biāo)。案例教學(xué)法最重要的目標(biāo)是使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中具有懷疑的勇氣和精神，具有自覺、自信、毅力，以及獨(dú)立思考和學(xué)習(xí)的能力，以應(yīng)對未來可能遇到的問題和困難，這樣的學(xué)習(xí)過程可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生應(yīng)該是教學(xué)的主體，成功的教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該讓每個(gè)學(xué)生在課前、課內(nèi)和課后都忙碌起來。案例教學(xué)法的設(shè)計(jì)旨在迫使學(xué)生思考課程的含義，課程內(nèi)容不會(huì)在學(xué)期結(jié)束時(shí)進(jìn)行測試，它應(yīng)該是一個(gè)說明，包含所有關(guān)鍵點(diǎn)，可以幫助他們較為容易地通過考試。案例教學(xué)法的課程設(shè)計(jì)也要注意充分利用學(xué)生的心理：學(xué)生喜歡關(guān)注分?jǐn)?shù)，對“有用”的知識(shí)更感興趣。所謂的“有用”知識(shí)是指將要測試的內(nèi)容，并將影響他們的分?jǐn)?shù)，以便學(xué)生能夠?qū)λ麄兯鶎W(xué)和利用的內(nèi)容有興趣。這樣將會(huì)使學(xué)生提高課堂注意力，并充分利用課前和課后時(shí)間。在案例教學(xué)法中，通過在教師和學(xué)生之間提供一對一的交流，學(xué)生將被有針對性地引導(dǎo)，這將極大地激發(fā)學(xué)生在課程中的主動(dòng)性。

2 案例教學(xué)法的準(zhǔn)備階段

案例教學(xué)法的實(shí)施要結(jié)合“工程地質(zhì)”這門課的特點(diǎn)，“工程地質(zhì)”課程為高等學(xué)校土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程、必修課。教學(xué)目的在于使學(xué)生了解工程建設(shè)中經(jīng)常遇到的工程地質(zhì)現(xiàn)象和問題，以及這些現(xiàn)象和問題對工程建設(shè)設(shè)計(jì)、施工和營運(yùn)的影響，并能正確處理和合理利用自然地質(zhì)條件進(jìn)行工程建設(shè)。在筆者所在的學(xué)院，“工程地質(zhì)”課程要求學(xué)生掌握工程地質(zhì)基本概念和原理，了解各類地質(zhì)現(xiàn)象對建筑物和建筑場地的影響；能夠在野外單獨(dú)識(shí)別簡單地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)現(xiàn)象，識(shí)別常見巖石；能夠分析和利用已有地質(zhì)圖和地質(zhì)報(bào)告；能夠根據(jù)勘探成果對工程地質(zhì)問題進(jìn)行分析，對不良地質(zhì)現(xiàn)象采取科學(xué)處理措施，合理根據(jù)地質(zhì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。通過本課程的課堂面授、在線課程學(xué)習(xí)及現(xiàn)場考察，使學(xué)生掌握礦物、巖石、巖體與土的形成、區(qū)別與聯(lián)系，了解地質(zhì)構(gòu)造和地下水的形成、分類與特征，掌握巖體穩(wěn)定和不良地質(zhì)現(xiàn)象的影響因素、分析方法和控制原理，為繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課，以及畢業(yè)后在土木工程學(xué)科領(lǐng)域繼續(xù)學(xué)習(xí)、從事地質(zhì)體穩(wěn)定計(jì)算、科學(xué)研究等提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。且要達(dá)到以下課程目標(biāo)：（1）掌握礦物、巖石、產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造、風(fēng)化與地表流水的地質(zhì)作用，地貌、地下水、巖體結(jié)構(gòu)、不良地質(zhì)作用的基本概念和基本原理。（2）能夠運(yùn)用地質(zhì)知識(shí)指導(dǎo)工程建設(shè)選址和穩(wěn)定性分析。（3）能正確認(rèn)識(shí)工程建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系。

根據(jù)“工程地質(zhì)”的要求和目標(biāo)，有針對性地選取合適的工程案例，例如，在巖石這一章，針對造巖礦物及三大巖石的概念，需要選取不同區(qū)域、不同形成時(shí)間的巖石來依次說明巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖之間結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的區(qū)別和聯(lián)系。學(xué)習(xí)地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，可以選取水平巖層形成的方山、桌狀山、塔狀及柱狀地形案例來說明水平地質(zhì)構(gòu)造。而認(rèn)識(shí)褶皺時(shí)，可以結(jié)合實(shí)際工程中裸露在外面的向斜和背斜，包括它們的核部、翼部、軸面、軸線、樞紐及轉(zhuǎn)折端等要素來說明。

3 案例教學(xué)法的設(shè)計(jì)與撰寫階段

案例教學(xué)法最重要的特點(diǎn)就是案例的運(yùn)用，而案例教學(xué)法在“工程地質(zhì)”這門課中的目的就是激發(fā)學(xué)生在解決工程問題方面的創(chuàng)造潛能，真正地讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何去處理工程問題，在這里我們要重視的是過程，而不是強(qiáng)行要求得出一個(gè)完美的解決方法，更深一層的目標(biāo)則是要讓學(xué)生學(xué)會(huì)解決工程問題的思維方法。因此，案例教學(xué)法在“工程地質(zhì)”這門課中可以按幾個(gè)大的知識(shí)模塊將課程的要求和目的分解后進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)課程要求和目的的不同來選取和設(shè)計(jì)不同的案例，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。例如，在風(fēng)化與地表流水的地質(zhì)作用這一章中，針對物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化及生物風(fēng)化不同的類型，可以舉不同的例子說明這三種風(fēng)化類型的區(qū)別與聯(lián)系。對于物理風(fēng)化，可以通過巖石在日照下溫度變化引起巖石表里不協(xié)調(diào)的膨脹和收縮例子來說明，也可以通過在高緯度高山區(qū)的工程案例來說明巖石在冰凍作用下，裂紋進(jìn)行擴(kuò)展，而當(dāng)冰凍融解之后，水滲入裂紋并流動(dòng)，繼續(xù)結(jié)冰從而導(dǎo)致巖石崩解滾落的例子來說明；而對于化學(xué)風(fēng)化，可以通過水與可溶鹽的作用，使巖石溶解破壞，導(dǎo)致巖體的整體性發(fā)生破壞的例子來說明；對于生物風(fēng)化，可以通過生物的生命活動(dòng)、生物的新陳代謝和生物死亡后的遺體腐爛分解來舉例。

4 案例教學(xué)法的實(shí)施階段

在實(shí)施案例教學(xué)法之前，要明確案例教學(xué)法的前提，也就是學(xué)生能夠通過對案例過程的研究與發(fā)現(xiàn)來進(jìn)行學(xué)習(xí)，那么必須要考慮到學(xué)生的知識(shí)程度和接受能力，要用學(xué)生能夠理解接受的方式將案例表達(dá)給學(xué)生，總的來說，有以下幾種方式。

（1）討論法：討論法是最常見的方法，廣泛應(yīng)用在各種教學(xué)方式中，在“工程地質(zhì)”的案例教學(xué)法中，可以通過討論概念之間的區(qū)別和聯(lián)系來實(shí)現(xiàn)。例如，學(xué)習(xí)完巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖的知識(shí)后，可以引導(dǎo)學(xué)生討論如何區(qū)分這三種巖石，也可以通過討論工程處治方法的優(yōu)缺點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)；例如學(xué)習(xí)完邊坡處治技術(shù)，可以引導(dǎo)學(xué)生討論錨定式擋土墻的優(yōu)缺點(diǎn)，又適宜在什么工況下使用，還可以根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，討論工程災(zāi)害防治步驟的先后順序。

（2）翻轉(zhuǎn)課堂：案例教學(xué)法通過翻轉(zhuǎn)課堂的方式在“工程地質(zhì)”這門課中實(shí)現(xiàn)的最關(guān)鍵的因素在于，如何做好課前的短視頻，如何將工程案例簡明扼要地在短視頻中通過教師的講解充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而能在課堂上和老師面對面交流時(shí)充滿好奇，充滿疑問，充滿學(xué)習(xí)的動(dòng)力。以地下水這一章為例，可以先準(zhǔn)備一段關(guān)于泉水的短視頻，在視頻內(nèi)應(yīng)包含包氣帶水、潛水和承壓水等地下水的流動(dòng)情況，等學(xué)生看完該段視頻回到課堂上時(shí)，再集中和學(xué)生討論泉水是由什么水形成，原因又是什么，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行閉環(huán)思考，讓學(xué)生體驗(yàn)綜合運(yùn)用知識(shí)解決工程問題的感覺。

（3）團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)：團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)則需要將若干個(gè)工程問題以案例的形式介紹給學(xué)生，相應(yīng)地，整個(gè)班的學(xué)生也需要分成若干個(gè)小團(tuán)體，每個(gè)團(tuán)體共同解決一個(gè)工程問題，然后再以PPT匯報(bào)的形式將解決問題的過程及方法向其他同學(xué)介紹，其他同學(xué)可以對有疑問的地方進(jìn)行提問，互相了解對方在解決工程問題時(shí)的思路，互相借鑒，采用這種方式可以鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通交流能力，是一種非常有效的案例教學(xué)法的實(shí)施方法。

5 案例教學(xué)法的實(shí)施效果

筆者所在的長沙理工大學(xué)課題組的教師們通過長期堅(jiān)持的教學(xué)改革，積極探索和嘗試先進(jìn)的案例教學(xué)法，形成了勤奮求實(shí)、不斷創(chuàng)新的教學(xué)模式，取得了一些良好的教學(xué)效果。

5.1 學(xué)生的知識(shí)水平、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力顯著提高

通過在“工程地質(zhì)”中采用案例教學(xué)法以來，學(xué)生的基礎(chǔ)理論和綜合能力得到明顯提高。學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量、各類設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)情況和就業(yè)適應(yīng)性也有明顯提高。在過去的幾年里，多名學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)被評為湖南省優(yōu)秀本科畢業(yè)論文，多名學(xué)生在多項(xiàng)競賽中獲得國家、省、部級獎(jiǎng)項(xiàng)，國家發(fā)明專利和論文方面也多有建樹。

5.2 就業(yè)率和考研錄取率穩(wěn)步上升

以社會(huì)需求為導(dǎo)向，注重提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，注重工程意識(shí)和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，加強(qiáng)專業(yè)核心課程建設(shè)。在過去三年中，畢業(yè)生的就業(yè)率一直保持在95%左右，學(xué)生受到各個(gè)設(shè)計(jì)、施工或者甲方單位的贊揚(yáng)，有很多學(xué)生受雇于知名企業(yè)。通過實(shí)施案例教學(xué)法，考研錄取率穩(wěn)步上升。

5.3 良好的改革效果反饋

采用案例教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)以來，教師隊(duì)伍在教學(xué)研究方面取得了長足的進(jìn)步和發(fā)展。在過去的五年中，獲得了10余個(gè)教學(xué)研究項(xiàng)目，發(fā)表了多篇基于案例教學(xué)法的論文。

“工程地質(zhì)”課程是土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程和重點(diǎn)課程，是學(xué)生掌握就業(yè)理論的必修課程，也是研究生考試的必學(xué)科目。采用案例教學(xué)法的效果得到了學(xué)生、教師、學(xué)校教學(xué)督導(dǎo)團(tuán)的高度評價(jià)和認(rèn)可，由于采用了清晰、靈活、先進(jìn)的教學(xué)方法，取得了良好的教學(xué)效果，該種方法也被教師們廣泛接受?！肮こ痰刭|(zhì)”課程的部分講師在教學(xué)評價(jià)中也被評為優(yōu)秀，受到了來自學(xué)校的表揚(yáng)，教授的課程由于可以集中調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)及實(shí)際操作能力，受到了學(xué)生的好評和歡迎，也為湖南省乃至全國培養(yǎng)了一大批合格的土木工程專業(yè)領(lǐng)域人才。

結(jié)語

筆者以及筆者所在的課題組通過采用案例教學(xué)法并全面優(yōu)化“工程地質(zhì)”的課程體系，更新工程地質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行了一系列教學(xué)改革和探索。采用案例教學(xué)法將“工程地質(zhì)”課程的要求和目的分解后進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)課程要求和目的的不同來選取和設(shè)計(jì)不同的案例，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。目前，在積極實(shí)施案例教學(xué)法之后，本院的大部分講師普遍在教學(xué)過程中注重案例教學(xué)，注重“現(xiàn)場表演”，將學(xué)生視為“觀眾”和“群體存在”。與之前每個(gè)學(xué)生在學(xué)期中的學(xué)習(xí)狀況、個(gè)性差異引起的學(xué)習(xí)方法問題以及課堂教學(xué)的吸收率被忽視不同，在實(shí)施了案例教學(xué)法之后，為了讓學(xué)生獲得有意義的學(xué)習(xí)，不可能將學(xué)生視為大班中的“群體存在”。從本質(zhì)上講，案例教學(xué)應(yīng)該以學(xué)生為中心，即個(gè)別對待每一個(gè)學(xué)生，尊重他們的獨(dú)立人格，觀察他們的人格差異，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)潛力，發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)中的困難，及時(shí)贊揚(yáng)他們的優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)步，從而進(jìn)行情感交流。本文所提出的案例教學(xué)法在“工程地質(zhì)”的教學(xué)中取得了良好的教學(xué)效果，使學(xué)生的創(chuàng)新能力和知識(shí)獲取能力得到提高，最終培養(yǎng)出高質(zhì)量的土木工程專業(yè)人才。

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基金項(xiàng)目：長沙理工大學(xué)2022年教學(xué)改革項(xiàng)目

作者簡介：肖南（1987—），男，湖南漣源人，博士，講師，主要從事巖土和隧道工程方向教學(xué)與研究。

通訊作者：何麗紅（1990—），女，湖南安仁人，碩士，主治醫(yī)師，主要從事超聲醫(yī)學(xué)方向教學(xué)與研究。