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課題名稱開題報告(宋體,三號,加粗)
簡要描述課題概況,主要描述課題要完成的目標。(宋體,小四,150字以內)
一、課題研究背景(宋體,四號,加粗)
(一)工程概況(宋體,小四號)
主要描述工程的具體名稱,位置建設單位,規模,技術經濟參數等。(宋體,小四,300字左右)
(二)課題研究的意義(宋體,小四號)
主要描述課題研究對工程有何用途,及對本人的知識和技能的獲得有何意義。(宋體,小四,200字左右)
二、課題研究內容(宋體,四號,加粗)
(一)研究的主要內容(宋體,小四號)
主要描述課題研究哪些內容,或進行哪些項目的設計或計算。(宋體,小四,300字左右)
(二)課題的研究目標(宋體,小四號)
本項目的研究目標是:(描述具體目標)(宋體,小四,100字左右)
(三)預期成果形式(宋體,小四號)
施工組織設計文本、計算書、設計說明、或圖紙等,結合課題自選。
三、研究步驟及使用的關鍵技術(宋體,四號,加粗)
(一)研究步驟
研究步驟如下:
200×年×月-200×年×月,具體任務1
200×年×月-200×年×月,具體任務2
200×年×月-200×年×月,具體任務3
(二)關鍵技術
描述完成課題使用的關鍵技術。(宋體,小四,100字左右)
四、課題研究價值(宋體,四號,加粗)
(一)創新點
描述課題的創新點。(宋體,小四,60字左右)
(二)應用價值
描述課題的應用價值。(宋體,小四,100字左右)
五、研究條件(宋體,四號,加粗)
描述課題的具體研究條件,如基礎資料情況,已經掌握了課題研究需要的知識或技能,指導老師的情況等。(宋體,小四,200字左右)
六、參考文獻(宋體,四號,加粗)
1、《××××》,作者名稱,××出版社,***年第*版
2、《××××》,作者名稱,××出版社,***年第*版
3、《××××》,作者名稱,××出版社,***年第*版
4、《××××》,作者名稱,××出版社,***年第*版
5、《××××》,作者名稱,雜志名稱,***年第*期
大學論文開題報告格式范例:
題目:煤礦防治水管理及預防措施
一、本課題的研究目的和意義
1、選題目的:
煤礦水害是威脅煤礦安全生產的五大災害之一,其危害程度僅次于瓦斯,礦井水害問題歷來是制約煤炭資源開發和影響煤炭企業安全的重要因素,一旦發生水害,不但會給生產單位造成巨大的經濟損失,也給職工生命安全造成極大的威脅。隨著泉上煤礦礦井開采范圍的延伸、生產能力的提高及開采深度的增加,其開采地質條件及水文地質條件將變得更為復雜,涌水量進一步增大,水害問題也更為突出,故需要對其地質條件、水文地質條件、防治水措施等重新進行分析研究。同時,通過對理論知識與實際的結合運用提高自己分析問題和解決問題的能力,為以后的學習和工作奠定基礎;
2、選題意義:
本論文著眼于礦井持續快速發展與安全生產的現狀要求,運用水文地質學、、礦井地質學、構造地質學、巖石學等課程的理論和方法,從充水水源、充水通道,礦井涌水量及其變化、水化學特征等方面對煤層底板灰巖承壓水突水危險性進行分析研究。其研究成果,不僅可查明煤層底板水患影響程度,并對礦井制定切實可行的防治水措施,確保安全生產、提升礦井經濟與社會效益均具有一定的參考價值。
二、本課題的主要研究內容(提綱)
(1)研究礦井主要地層、地質構造及其構造演化規律,查明影響礦井生產的各種水害地質因素。
(2)只有建立和形成規范的防治水技術管理秩序,才能有效地開展一系列防治水工作。
三、文獻綜述(國內外研究情況及其發展)
礦井突水嚴重威脅著礦井生產及工人安全,為此國內外專家對影響礦井突水因素和突水機理作了深入研究。這些研究總的來說,可歸納為兩類,
一:以水壓為主要因素,主要考慮承壓含水層地下水力對隔水層的作用,如斯烈薩列夫理論、突水系數等;
二:以礦壓為主要因素,試圖通過研究頂底板隔水層和采動作用下的變形、破壞等特征來認識突水規律。
近年來,對于礦井突水通道,專家、學者從損傷力學、斷裂力學、礦山壓力學、巖體力學及構造地質學等方面做了大量工作,研究結果表明危害最大和難以準確把握的是斷裂構造突水通道;對于突水機理,從“下三帶”理論、礦壓、大中型斷層、小斷層等方面做了大量工作,得出突水以承壓水通過斷裂構造進入礦井為主;對于突水預測,專家建立了遺傳神經網絡模型、GIS模型、尖點突變模型等煤礦突水預測模型但由于不同地區、不同礦區構造、水文地質條件的復雜性和多變性,迄今為止還沒有一種放之四海而皆準的研究方法能對礦井突水進行有效的預測和防治。
四、擬解決的關鍵問題
本課題主要在充分整理研究泉上煤礦區域資料的基礎上,采用地質與水文地質調查、水質分析等當今水文地質研究中行之有效的技術手段,對泉上煤礦的水文地質條件及其影響分析進行綜合分析和評價,并根據分析的成果和結論提出相應的防治水措施。
五、研究思路和方法
結合歷史水文資料,對水文變化、防治水措施存在的不足進行全面總結、根據歷史水文資料和實際情況進行對比,進一步優化泉上煤礦防治水措施方案通過專業技術刊物及相關網站查閱相關資料和書籍依據國家現行的有關規范,包括:《煤、泥炭地質規范》、《煤礦安全規程》、《煤礦井地質工作手冊》、《礦區水文地質工程地質勘探規范》等,確立相應的標準
六、本課題的進度安排
1、第1~4周現場實習調查階段(泉上煤礦實習)
2、第5周確定畢業論文題目及提綱
3、第6周進行相關資料查閱與檢索
4、第7~8周完成畢業論文開題報告
5、第9~12周完成畢業論文初稿撰寫
6、第13~14周交付指導教師審查,修改完善畢業論文
七、參考文獻
1、柴登榜等。礦井地質工作手冊[M].北京:煤炭工業出版社,1986.
2、郭穎、李智陵等。構造地質學簡明教程。中國地質大學出版社,1995.8
3、孫超主編。構造地質學[M].北京:地質出版社,1993.
4、徐星寬。礦井突水機理、水害成因與防治[J],山東科技大學學報,2003.22
5、章至潔等。水文地質學基礎[M]:中國礦業大學出版社1995.9
6、國家安全生產監督管理總局。煤礦防治水規定[S].2009.
關鍵詞:地礦特色 水文專業 實踐性教學 改革
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)003-176-02
煤礦特色的水文專業人才,要求將地下水與地表水、水資源開發與礦井防治水緊密結合起來,使之成為有機統一的整體,這就要求水文專業不能僅僅局限于地表水資源,必須和礦井地質礦井水文地質緊密結合。
目前,我國煤礦水害事故頻發,礦井安全任務艱巨,礦井水害是僅次于瓦斯的煤礦第二大災害,其防治變得突出重要。煤礦安全生產要求礦井防治水專業人才必須煤礦特色鮮明,這就要求學校教育與礦井的實際需求緊密結合,不僅要求畢業生知識面廣,而且要適應能力強,更重要的是專業技能扎實。
面對市場的迫切需求,本文探索從實驗教學體系改革、強化課程設計的教學效果、建設完備的實習基地幾個方面,進行實踐教學環節設置與改革的探索,以培養學生具備防治水工程設計、施工、運行、管理等多方面的實際動手能力。
1 實踐教學環節設置
科學合理的教學環節通過專業培養計劃來體現和保證,在專業培養計劃中保證實踐教學環節的系統和規范,并切合煤礦實際需求,具有煤礦的行業特色。實踐環節一般包括課程實驗和實習、課程設計、專業實習等環節。
在化學、物理、水力學、水文地質學、物探等需要借助試驗揭示基本原理的課程中,均安排有適量的實驗課時。在學完相應專業課程以后,在培養計劃中集中安排對應的專業實習,主要是專業認識實習、生產實習和畢業實習,時間分別安排在二、三、四年級。設計類環節分為針對礦井突水進行注漿堵水、礦井疏干排水、水源地的勘查和評價、抽放水試驗等課程性設計和畢業設計等綜合性涉及兩類。另外培養計劃中還安排有參與科研、大學生創業、社會調查、公益勞動等,都有一定的學分要求。
2 實驗教學環節改革
實驗教學是水文專業必不可少的實踐教學環節,一般分為三個層次,即課程演示性實驗教學、綜合驗證性實驗教學和科研項目創新性實驗教學。實驗教學環節改革包括:
2.1 改革實驗課程體系
專業課程的實驗一般安排在對應的理論課講授完以后進行,以驗證性實驗和演示性實驗為主,如水文地質學基礎的達西定律、抽水試驗等。目前普遍存在學生多、指導教師有限、實驗操作時間較難保證等問題,學生的實際動手機會受到一定限制。在特色專業培養計劃中,按照實驗內容的相關性及前后連續性,將幾個單項內容的實驗集中起來,開設成綜合性實驗,既保證了單項內容的實驗時間,又加強知識的綜合和融會貫通,拓寬了學生思維,學生動手能力的培養和訓練得到有效地保證。
2.2 改革實驗教學內容
各單項實驗針對具體章節,不利于學生創新能力的培養,也容易造成儀器的浪費,集中開設時,整合實驗內容,體現綜合性和創新性,如結合實際的煤礦水害問題,識別礦井出水水源,既要有水化學常規分析,又要同位素分析,還要數學模擬,力學推導,要求必須綜合運用理論知識,又要求責任心強,培養了扎實的實驗技能。
2.3 改革實驗教學模式
受設備限制,專業課程演示性實驗較多。由于學生理解接受能力的差異,實驗教學效果有待改善。針對試驗中的不足,我們精心制作多媒體課件,將實驗全過程演示出來,原理是什么,怎么操作,重點、難點是什么,那些地方容易出錯,都一一作剖析。
2.4 完善實驗設備
特色專業培養對實驗設備和儀器提出了更新、更高的要求。為了保證實驗開出率和效果,我們不斷補充和更新實驗設備和儀器。同時還想辦法設計制作部分模型,通過和生產廠家緊密結合,設計制作了河間地塊潛水運動、向斜盆地承壓水運動實驗模型和裝置,直觀展示了達西流實際應用的問題。
2.5 開放性實驗
結合礦井實際需求,并依托教師的科研項目,我們還設計、提供開放性、研究性的實驗。這種研究性實驗為學生積極參與實際的煤礦項目搭建良好的科研平臺,這些措施和辦法,旨在培養學生分析和解決工程實際問題以及創新的能力。
3 課程設計的改革
在課程設計中,我們充分體現礦井水的資源化及水害防治這個煤礦特色。主要內容包括富水區勘查、礦井水綜合利用、水害防治等。
以往,為了方便批閱,一般讓全班就同一個題目開展設計,這樣做存在一定不足,比如內容雷同、形式單一,存在學生相互抄襲的,教學效果難以保證。為此,我們做相應的改革,如對西北某礦水害問題做設計,先將學生進行分組,分別就水源探查、導水構造以及生態需水、水資源保護等內容擬定不同的題目,再指導學生確定設計方案,計算和繪圖等工作量分解到每個小組成員,這樣,整個設計有分工、有合作,較好地讓每個學生得到鍛煉,從而有效改善設計的培養效果。
在選題上,我們結合煤礦井的實際工程項目,采用“真題假做”甚至“真題真做”的形式,理論聯系實踐,充分體現煤礦特色,如東部礦區水資源評價,必須結合礦井水量大、煤泥多,酸性大的特點;西北礦區則體現綠色開采、生態保水的特點;華北型礦區則體現奧灰水的特點等。
在特色水文專業實踐教學中,畢業設計是最重要的實踐教學環節。煤礦企業要求特色專業畢業生能獨力承擔野外調查、鉆探、物探、礦井地質、礦井防治水工作,因此在畢業設計中,必須培養學生的綜合能力,包括分析礦井地質條件、發現礦井防治水中存在的問題并采取針對性處理。在以往的畢業設計中,存在選題雷同、內容相近、實用性不足等問題。我們通過畢業設計選題,解決了這個問題。我們的做法是,由教師從實際的煤礦科研項目中提煉,并考慮到學生的就業方向,從礦井生產中發現問題,凝練畢業設計(論文)題目,保證選題符合煤礦實際,切實要求能夠培養特色專業學生的綜合能力;在選題時,我們實行師生雙向選擇,根據學生的興趣,一人一題,并鼓勵學生到畢業后將要從事工作的煤礦企業,對實際礦井水文地質問題進行深入了解,然后和指導老師一起提煉畢業設計題目和內容。其次嚴格對畢業設計(論文)的管理,畢業實習和設計階段,明確規定各階段的任務,學生在規定的時間內應提交相關的材料,指導教師可以隨時進行抽查,并認真批閱。最后還要完善考核機制,特別要注重對實習過程和設計過程的考核。
4 建設穩定的實習基地
實習基地是實踐教學的關鍵場所,在實踐教學環節中有著不可替代的作用。一個穩定、完備的實習基地不僅教學內容要豐富、代表性要好,還要具備適宜的交通、食宿、安全等條件。
目前,水文專業的實習基地包括校內實習基地和校外實習基地。校內實習基地依托電子、金工和測量等相關專業進行安排;校外實習基地既包括登封、周口店、云臺山等世界地質公園,也包括“產、學、研”合作單位,一般設在地質隊、國土資源部門、水利部門、勘探公司、煤礦等,要求各實習單位高度重視,為學生實習提供便利的生活條件,并由經驗豐富的工程技術人員擔任現場指導老師,學生全程參與工程項目的設計、招投標、施工生產和項目總結鑒定等相關工作。
關鍵詞:隱伏巖溶;隧道;水文地質條件;巖溶
1 隧道概況
研究區隧道位于浙江省衢州市開化縣境內,隧道區域地形地質條件復雜,山嶺險峻,峰巒疊嶂。隧道設計為雙洞分離式公路隧道,全長3060米,右線設計長度3057米,左線設計長度3102米,洞身最大標高663m,洞口標高在189~220m左右,高差大。
2 隧道區基本地質條件
2.1 地形地貌
隧道位于懷玉山脈芹源嶺地區,屬低山地貌,整個隧道沿N72°E方向展布。其進口處山脊走向為N45°E,出口處山脊走向變為N 0°~25°E,山體最高點為高峰洞,標高664.5米,山脊兩側坡度陡,溝谷深切。
2.2 地層巖性
隧道區地處楊子準地臺東南部,屬江南地層區,隧道主體處出露地層為海相硅質巖和碳酸鹽巖沉積的寒武系上統華嚴寺組、中統楊柳崗組。下統荷塘組出露于隧道的北西向,上統西陽山組出露于隧道的東南向。
2.3 地質構造
研究區位于華夏系褶皺帶內,隧道區在石門背斜東南翼通過,石門背斜,軸線呈北東60-70°方向展布,核部地層為震旦系燈影組,兩翼地層為寒武系地層;受斷層破壞較大,寬約10km,長約4km,總體寬大于長,為短軸背斜;樞紐產狀240°∠20°。
隧址斷裂構造較發育,主要斷裂為F34,F35,F36,F37。其空間位置如圖1所示。其中F36、F37兩條張性斷層對隧道影響比F34、F35兩條壓性斷層大。
根據野外調查,受石門背斜及附近張性斷層影響,山頂處裂隙較發育,主要發育順層節理和傾向節理。實測一組順層節理寬10-15厘米,走向226°,約1米/條。
3 水文地質條件
3.1 地下水類型
隧道通過區主要地下水類型為碳酸鹽巖夾碎屑巖巖溶水、裂隙水,富水性弱,含水層巖性為寒武系中統楊柳崗組(?著2y)深灰色中薄層狀泥灰巖、白云質泥灰巖、條帶狀、餅狀灰巖,夾含炭硅質頁巖,上統華嚴寺組(?著3h)深灰色條帶狀灰巖夾餅狀灰巖,西陽山組(?著3x)深灰色中厚層狀泥灰巖、餅狀、瘤狀、條帶狀灰巖。巖溶發育一般,地下水賦存于巖溶裂隙中,富水性不均一,主要受構造及地貌控制。
3.2 補給、徑流、排泄特征
綜合來看,區內巖溶地下水主要接受大氣降雨補給。主要通過節理構造、溶蝕裂隙及極少數小型溶洞下滲補給地下水,由于隧道沿分水嶺方向展布,兩邊坡度大,水在自身重力的作用下,易于形成地表徑流,大氣降雨很大一部分無法有效補給地下水。
區內地下水徑流主要受地勢影響,總體上應為上圖所示四個方向,向山下徑流。又由于山頂處及山體北坡多出露巖層且順層節理及切層節理發育,在局部形成優勢通道,切層節理溝通多個層面,使得地下水滲流方向改變,在節理交匯處,運動更為頻繁。
本區地下水在山腳下以泉的形式轉化為地表水或是以潛流形式側向補給其他含水層,最終匯入池淮溪、龍山溪。
3.3 隧道區巖溶發育狀況
隧道區碳酸巖分布廣泛,寒武系除大陳嶺組外均可見露頭,隧道區主要穿過中統楊柳崗組和上統華嚴寺組。從地表調查來看,巖溶主要形式有溶紋、溶溝、溶槽等,在上寒武統含泥質條帶的泥晶灰巖中,由于差異性溶蝕作用,在斷面上見到魚鱗狀或波紋狀溶蝕溝紋。區內溶溝、溶槽等發育較淺。
溶蝕裂隙主要沿層面及一組與層面正交的節理面發育,外部寬度可達15cm,但溶隙規模受構造面控制,延展性有限,發育深度較淺,對大氣降雨的導入作用不甚明顯。
總體來說,野外調查表明芹源嶺地區地表溶蝕現象并不明顯,多為溶隙和順構造面方向的小溶洞,規模和深度都十分有限,唯一發現的一處大規模溶洞并不能說明該區域具備發育群發性大規模溶洞的條件。
3.4 涌水量計算
3.4.1 涌水量預測分段確定
根據隧道區段地下水補、徑、排特點及含水巖組富水性、巖溶發育特征,對隧道區進行分區段涌水量預測,各分段控制面積確定以1∶1萬地形圖為基礎,結合野外調查并考慮隧道區高程的影響程度而圈定。
3.4.2 涌水量預測方法選擇及參數選取
隧道涌水具有季節性變化,預測隧道涌水量時應分別計算正常涌水量與雨季最大涌水量值。涌水量預測正確性,主要取決對隧道充水條件的正確分析及計算參數和計算方法的合理選用。由于目前所獲取的本區水文地質資料有限,擬采取降水入滲系數法整體上預測涌水量。
降水入滲系數法:
Qy=ηQa=1000ηαAF/365
式中:a-入滲系數;η-涌水系數;A-年均降水量(mm);F-各區段匯水面積(km2);Qa-采用大氣降水滲入法計算的滲入補給量(m3/d);Qy-采用大氣降水滲入法計算的涌水量(m3/d)。
區內降水量數據通過開化縣氣象資料獲取。對涌水系數來說,本區內含水巖層均為弱富水性,且巖溶水主要運移于巖溶裂隙中,η取值空間應在0.1到0.4之間。對入滲系數來說,以區域水文地質報告已有參數為基礎,同時參考各分區段入滲特征,確定最終參數取值。
3.4.3 涌水量計算
根據涌水量計算結果,隧道區年最大涌水量444.8573m3/d,年最小涌水量202.6685m3/d,年正常涌水量304.8472m3/d。按開化縣歷年監測的日最大降雨量預測,可能產生的最大涌水量為13007.1m3/d。
4 隧道巖溶問題綜合分析
4.1 地層巖性對巖溶發育的控制
碳酸鹽巖是巖溶發育的物質基礎,碳酸鹽巖中的CaO含量越高時,則其可溶性就越強,反之,則越弱,即白云巖類、泥灰巖類、硅質泥質炭質石灰巖類巖溶發育較弱,純灰巖類則巖溶發育最強。從巖性角度來看,工作區上覆地層為寒武系華嚴寺組、楊柳崗組,本地區寒武系巖層總體特點是泥質含量較高,且碳酸鹽巖常與非碳酸鹽巖互層發育,因此從巖性基礎上分析,本區巖溶并不發育。從實際野外調查來看,除高峰洞附近出現一較大溶洞外,也未見有其他群發性大型溶洞或地下暗河存在。
4.2 地形地貌對匯水條件的控制
在不同地貌條件下,巖溶發育過程是不同的。因為巖溶發育在很大程度上受地表水和滲透條件的影響,而這兩者又常受地貌條件的影響,如地面坡度、切割密度和深度、水系分布等。因此,巖溶發育過程常和地貌發育過程聯系在一起。地面坡度的大小直接影響滲透量的大小。在比較平緩的地方,地面徑流流速緩慢,滲透量就較大,巖滾較發育。反之,地面坡度愈大,徑流流速愈快,滲透量就愈小,巖溶發育就較差。
從地形地貌來看,由于隧道穿過兩大流域分水嶺,地形坡度陡,使得補給區面積較小,徑流速度較快,不利于地下水補給。
4.3 地質構造與巖溶發育關系
從構造角度來看,主要影響在于張性節理發育且張開度較好,主要分為順層節理和傾向節理,其中順層節理發育占主導,為入滲提供了良好的通道,而傾向節理溝通了多個層面的順層節理,在其交匯地帶,地下水循環活躍,往往為巖溶較發育提供了有利條件,調查中高峰洞附近的溶洞就是地下水順著傾向節理垂直下滲,在順層節理面處發育的一個較大的溶洞,其規模大小與此處節理大小密切相關。
5 結束語
通過本次調查,基本查明了隧道區段的水文工程地質條件與巖溶發育特征,對隧道區巖溶水文地質條件有了如下基本結論:(1)受地層巖性及匯水條件影響,本區巖溶地貌不發育,主要以表面的溶痕為主。(2)本區巖溶發育規模主要受構造影響,特別是張性裂隙,區內唯一較大溶洞就是在構造影響下發育而成的。(3)通過初步估算計算,區內涌水量并不大,正常降雨條件下,豐水年也僅為445m3/d,按歷史最大日降雨量來算,則為13007m3/d,對隧道整體工程影響不大。
參考文獻
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[2]袁道先.中國巖溶學[M]. 北京:地質出版社,1993.
[3]中國科學院地質研究所巖溶研究組.中國巖溶研究[M].北京:科學山版社,1979.
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關鍵詞:工程地質學;教學改革
中圖分類號:G451 文獻標識碼:A
1 引言
工程地質學為地質學的一個應用分支,研究的是人類工程活動與地質環境之間的相互制約關系。土木工程活動會改變地質環境,從而帶來相應的各種工程地質問題,只有對工程建設的地質條件進行深入研究分析,才能避免各類問題的產生,所以工程地質學這門課程在土木工程專業中是至關重要的,是土木工程專業的一門專業基礎課,為后續《土力學》、《基礎工程》、《道橋工程》、《地下工程》等課程打下基礎。
土木工程專業選用的《工程地質學》教材不同于地質專業教材,涵蓋內容廣泛,課時少,知識不夠細致深入是本課程的一個主要特點,課程知識實踐性較強,學生學習多停留的知識表面,不能由表及里,加之此課程在土木工程專業多為考查課,不能引起學生足夠重視,所以以往的教學手段方法不能滿足現行的課程設置,教學改革勢在必行。結合自己教學經驗談談教學中的一些改革方法,實現應用型人才的培養。
2教學中存在的問題
1)課程課時量不夠
我校工程地質學課程總學時為32學時,其中含2課時實驗室認識實習。筆者走訪了多個院校,土木工程專業的工程地質學課時量設置多為32學時,有些院校設置為24學時。對于地質學相關專業課時量設置多為64課時。土木專業的工程地質學主要內容包括地質學基本理論,巖石、巖體和土體的工程性質以及常見的不良地質現象及地質災害以及工程地質各類勘查方法,因此本課程內容繁雜,涉及面廣,抽象難解,學生想在課程上對知識融會貫通是比較困難的。
2)學生興趣不濃
土木工程專業的學生缺乏地質學方面的基礎知識背景,學生對于課程內容理解起來有難度,影響了學生學習的積極性。土木工程專業地質學相關課程只有一門工程地質學,沒有 《普通地質學》、《巖石學》、《構造地質學》、《水文地質學》等課程做基礎,更加增大了老師教授和學生學習的困難。
學生對于這門課程的重視度不夠。工程地質學多被定為考查課,學生多認為考查課不重要,學習中不能引起學生的重視,同時,在土木工程專業課程中,工程地質與其他專業課聯系不是很緊密,學生認識不到工程地質學的重要性,認為其在專業中的用途不大。
3)教學實踐環節薄弱。
工程地質學實踐應包括室內試驗和野外實習兩部分。通過筆者調查,土木工程專業的室內實驗,對于力學實驗,土工實驗大多高校都比較完善,而對于地質類實驗室大部分高校都不太健全。對于野外實踐,由于學校師資有限,實習基地不好確定,學生眾多不好管理,對于許多高校的土木工程專業工程地質實驗是非常欠缺甚至是不存在的。正是由于實踐教學的缺乏,導致學生學習只能看到知識的表象以及掌握一些基本概念,不能深入內容的實質,不能由表及里。
3 教學改革探討
1)教學內容改革
工程地質學課程內容多,涉及范圍廣,從兩方面進行調整:(1)適當增加課程量,學時不低于38課時,保證其教學質量。(2)精簡教學內容,根據工程地質課程的內容,結合土木工程專業相關知識之間的聯系,對課程內容進行刪減和補充。工程地質學內容劃分為三部分,第一部分是地質學基礎知識,主要講解地質作用、巖石、地質構造等知識,本專業學生對地質學基礎知識相對缺乏,因此,首先要向學生介紹工程地質學基礎知識,讓學生具備地質思維方式思考工程地質問題。第二部分為工程地質理論,主要講解巖土層工程地質性質及各種工程地質問題,這部分教學應以寬、泛為主,詳、探為輔。第三部分為工程地質勘查,針對專業側重點,著重講解相關地質勘察方法。
2)教學方法改革
(1)布置課外作業。
布置課外作業的方式我們并不陌生,但對于工程地質學這門課程作用尤為明顯。可以布置一些課本上找不著但又與教學內容相關的問題,那么學生帶著疑問就會利用圖書館、網絡或者實地參觀考察以及其他更有力的手段才能完成,培養了學生自己解決問題的能力。另外,還可以布置以分組形式完成的作業,每個組成員都有自己的任務,這樣帶著責任大家都會很積極,努力完成自己的部分。甚至組與組之間在完成作業的優劣方面形成競爭,加強了每個學生的團隊意識和危機意識。
(2)課堂考核。
對當堂課所學知識,隨機抽取幾位同學回答即時問題,雖然方法平常,但在一定程度上會使學生時刻保持“警惕”狀態,提高學習效率。或者是每次交作業后,在課堂上隨機抽取幾位同學在講堂上向大家講解自己的作業,雖然學生有怨言,但大多數同學認為收益頗豐。
(3)改變現代化的教學手段。
在教學過程中,積極采用多媒體技術使教學內容與表現形式呈現多樣化,加大了授課信息量,但也需要注意一些問題。多媒體教學不應只是文字、圖像、視頻的簡單羅列,而是在簡單的內容鋪墊之后快速進入正題,展示出所應該掌握的內容,然后利用一些有針對性的圖像、視頻文件加以輔助,即時抓住學生的思維和興趣,使他們在盡量短的時間內了解并掌握重點知識。因為學生在課堂上不可能每一刻都能全神貫注,如果所講內容過于枯燥,或者教學時間過長,學生在堅持認真聽課一段時間后未免會走神,所以多媒體教學中的內容安排順序要適當,能夠在短時間內吸引學生注意力,讓學生在聚精會神的時間段內完成知識的學習,從而大大提高課堂教學的效率和質量。
3)實踐教學改革
工程地質學是一門實踐性很強的課程,最終能夠達到學以致用,才是教學的最終目的。工程地質實踐教學應該積極開展室內試驗和野外實習。室內試驗主要包括室內礦物、巖石鑒定,即用肉眼鑒定主要造巖礦物的特征及鑒定方法,對三大類巖石的成分、結構、構造和產狀等方面進行鑒定。學生可以把課本上的知識和實物聯系起來,使思維方式立體化。以往礦物和巖石的認識通常是根據已知礦物或巖石來對其特征進行描述,可以通過給學生提供未知的標本,根據學生觀察其特征來確定其類別,從而提高了學生的思考和動手能力,加深知識的理解。如果條件允許還應積極開展野外地質實習,通過對自然界的地質結構、構造和工程結構的直接觀察和接觸,進一步理解和掌握本課程課堂教學所學理論知識。
4)考核方式改革
工程地質考核方式多樣化,摒棄以往閉卷考試的考核方式。可以讓學生提交讀書報告及小論文的形式,培養學生獨立學習獨立思考的能力。針對學生讀書報告內容進行答辯,一方面考察學生對這門課程知識的掌握程度,另一方面讓學生對自己的報告進行總結,享受收獲,彌補不足。工程地質學采取考查的考核方式,針對學生重視不夠,上課積極性不高,缺課請假等現象,在尊重學院教學考核規定的基礎上,最大限度地增大平時成績的考核分值,把平時成績的比重增加到40%,把學生“限制”在課堂上。
5結論
工程地質學作為一門專業基礎課,內容廣泛,教學存在難度。通過教學內容、教學方法等方面的改革增強學生的學習興趣,使學生認識到這門課程的重要性,讓學生在多樣化的考核方式中加強對知識的認知、理解和掌握,提高學生發現問題、解決問題的能力。
參考文獻:
許兆義.工程地質學基礎[M]中國鐵道出版社,2011
加強水資源管理成為有關水資源領域出現最為頻繁的詞匯。但究竟什么是水資源管理,目前學術界尚未統一,《中國大百科全書》在不同的卷中,對水資源管理有不同的解釋。綜觀傳統的水資源管理概念,有以下特點:首先,從整體上來看,他們都是以水資源開發作為主線,“保護”處于被動的地位;其次,視野相對狹窄,大多數概念只局限于水資源本身,缺乏復合系統下對水資源的綜合認識,以水論水;第三,缺乏生態環境的和水資源高效利用的內涵。基于此,作者認為,水資源管理就是為了滿足人類水資源需求及維護良好的生態環境所采取的一系列措施的總和。
水資源管理學是從學科角度對水資源管理進行系統研究的科學,是水資源管理知識體系,是建立在水文學、水資源學、管理學等諸多學科基礎之上的新的交叉性綜合性學科。通過水資源管理學的研究,可以為提高水資源利用率和利用效率,保障水資源安全,通過水資源可持續利用支撐國民經濟健康發展提供理論和實踐基礎。
二、水資源管理學研究內容
水資源管理學研究對象很明確,就是圍繞水資源持續高效利用的而展開的一系列管理活動。目前,水資源危機在世界范圍內蔓延,水資源危機的出現和加劇與人類在經濟活動中缺乏對水資源的有效保護和管理有著重要的關系。水資源是社會經濟發展的重要自然資源,人類的絕大多數經濟活動都要涉及水資源。可持續發展是當前和未來人類社會與經濟發展的基本戰略目標。關于可持續發展的定義和解釋多種多樣,但都基本圍繞著“滿足目前需要但不破壞未來發展需求的能力”這一核心思想。實現社會的可持續發展的一個重要內容就是實現水資源等自然資源的可持續利用。在人類追求可持續發展目標的前提下,實現水資源的可持續利用要求人類必須正視干旱洪澇災害、水資源短缺、水環境污染等諸多與水資源相關的問題,這給水資源管理學提出了新挑戰和難得的機遇。傳統的水資源管理活動無法應對挑戰。實現可持續的水資源利用目標必須改變傳統的水資源管理活動,必須以可持續發展的、系統的和綜合的觀點構建全新的現代水資源管理體系,這成為水資源管理學研究的主要研究內容。
具體地說,水資源管理學的研究內容至少應包括以下幾個方面:水資源數量管理和質量管理、水資源法律管理、水資源權屬管理、水資源行政管理、水資源規劃管理、水資源配置管理、水資源經濟管理、水資源投資管理、水資源風險管理、水資源利用技術管理、水資源工程管理、水資源數字化管理、國際水資源管理、水資源綜合管理、水資源安全管理和水資源數字化管理等等。
三、國內外水資源管理學研究進展
3.1國際水資源管理學研究進展
到目前為止,明確提出水資源管理學的文獻極為有限。根據人類開發利用水資源面臨的新的問題和挑戰以及實際水資源管理活動的特點,國際上也對新形勢下的水資源管理理論和體系進行了一系列的探討和研究,并就一些問題達成了某種程度的共識。他們主要圍繞著“可持續發展條件下水資源可持續利用目標對水資源管理活動的要求”而展開。這些研究活動為水資源管理學作為一門新興學科的誕生和發展起到了十分重要的推動作用。
在1992年愛爾蘭召開的“國際水和環境大會-21世紀的發展與展望”上提出了水資源系統及可持續研究的問題。1993年“第二屆國際實驗與網絡資料水流情勢學術大會”上探討了水資源管理的水文學基礎和信息資料問題。1994年,聯合國教科文主持,國際水資源協會與國際水文科學協辦召開了“變化世界中的水資源管理研究規劃國際學術研討會”,探討了可持續發展水資源管理研究展望、水資源開發中的風險和不確定性、水資源可持續管理的決策支持系統和水資源開發與環境保護協調四個專題。
1996年在日本京都召開了“國際水資源及環境研究大會:面向21世紀新的挑戰”,討論了流域尺度的可持續水資源系統管理的應用實例等問題。聯合國教科文組織(UNESCO)國際水文計劃工作組1996年將“可持續水資源管理”其定義為“支承從現在到未來社會及其福利要求,而不破壞他們賴以生存的水文循環及生態系統完整性的水的管理和使用”.
水資源可持續管理要求在水資源規劃、開發和管理中,尋求經濟發展、環境保護和人類社會福利之間的最佳聯系與協調。與傳統的水資源管理相比,可持續水資源強調了未來變化、社會福利、水文循環、生態系統保護這樣完整性的水的管理,使“未來遺憾可能性達到最小的水的管理決策”.世界銀行將水資源管理定義為一系列水資源相關領域(如水電、水資源供給與供給設施,灌溉與排水等)一體化管理。綜合水資源管理的觀點應該在水資源管理和利用方面確保考慮社會、經濟、環境和技術等多方面因素。
1997年召開的第5屆“不確定性增加下的水資源可持續管理學術大會”,洪水與干旱管理、水資源開發對環境的影響、水文與生態模擬和環境風險評價等成為重要議題。
1998年在武漢召開了“98年國際水資源量與質的可持續研討會”,探討了流域水量與水質的統一管理問題。1998年國際水文學會在荷蘭召開了“區域水資源管理研討會”,探討了水資源管理的經驗和教訓、面對挑戰的區域可持續水資源管理、水資源管理的研究方法。
2000國際水文科學學會(IAHS)年在美國召開了“水資源綜合管理研討會”.這次研討會主要探討了可持續發展條件下的水資源綜合管理的內容和目標,以及交流水資源綜合管理的經驗。此次研討會達成一個共識:未來水資源管理的一個基本原則就是流域的統一管理。流域統一管理是流域內土地資源和水資源的統一協作管理,其目的是防止土地退化、保護淡水資源、保護生物多樣性、實現水資源可持續利用。流域水資源統一管理的基本框架是政府和社區公眾的共同管理。會議認為,為了實現流域統一管理的目標,必須做到以下幾點:①復雜的水資源管理活動必須建立在有效的科學規劃基礎之上;②必須顯著提高預測各項管理活動結果的能力;③為了達到水資源管理的目的,持續的檢測和評估工作十分必要;④水資源管理活動的管理過程必須是透明的和公開的。(MiguelA.Marino等,2001)2001年,國際水文科學學會在荷蘭召開了“區域水資源管理研討會”,會議針對區域范圍內水資源管理的有關問題進行了研討,包括:以往水資源管理活動的經驗和教訓;面對新挑戰的區域可持續水資源管理;水資源管理的研究方法。
伴隨著國際學術界對現代水資源管理活動的研究和討論,近年來,國際學術界相繼出版了多部論述“水資源管理活動”的專著,這些專著大多以論文集的形式出版,很少從學科的角度對水資源管理的理論體系進行系統的論述和研究。盡管如此,這些專著還是探討和研究了大量有關現代水資源管理活動的主要內容,使我們能夠大致了解目前國際學術界關于水資源活動的主要理論和具體內容。并且通過編著者對一些論述水資源管理活動的論文的整理和歸類,我們可以從中基本上了解到當前國際學術界對水資源管理理論體系的劃分。
MiguelA.Marino和SlobodanP.Simonovic在2001編著出版的《水資源綜合管理》收錄了國際水文科學學會(IAHS)2000年在美國召開的“水資源綜合管理研討會”的文章。
MiguelA.Marino和SlobodanP.Simonovic認為,從20世紀80年代開始,人類從事水資源管理活動的目標和內容發生了根本性的變化。傳統的不可持續的水資源管理方式已經不再適應新形勢的要求,而新的管理方式仍在摸索中,水資源管理活動正處在探索過程中。作者認為,在傳統的水資源管理活動中,僵化的管理體制(包括法律、政策和管理機構)是實現水資源有效管理的最大障礙。管理體制的官僚作風、不負責任以及缺乏戰略性指導原則導致水管理體系效率低下,缺乏遠見,并且拒絕與水資源利益相關者就水資源管理問題進行公開的交流和探討。新的水資源管理最大的挑戰是如何尋求實現長期可持續利用水資源的水資源管理方式,為此,他們認為體制改革和制度創新將是水資源管理活動改革的一個重要方面。新的水資源管理活動必須包含水環境治理和保護問題、水資源的可持續利用問題、水資源利益相關者之間的利益分配問題以及水資源管理決策中的公眾參與問題。
由C.A.Brebbia和P.Anagnostopolos在2002年編著出版的《水資源管理》(Ⅰ和Ⅱ)收集了2000年和2001年兩年間國際上一系列關于“水資源管理”國際會議上的文章。
C.A.Brebbia和P.Anagnostopolos在本書的前言中指出,當前水資源管理問題在全球變得越來越復雜。水資源管理活動主要面臨著的主要問題是:人口的增長和人均水需水的增加正在家具人類對水資源的需求;與此對應的是,水污染、水資源浪費以及氣候變遷等因素卻正在威脅著水資源的供給。這套書從10個方面論述了當代水資源管理活動的內容,他們是:水資源管理決策支持系統,灌溉水管理,流域管理,生活用水管理,水質管理和水活動管理,廢水處置和管理,管道輸水和渠道輸水管理,水文模型,地下水管理,沿岸和港口水資源管理。(C.A.BrebbiaP.Anagnostopolos,2002)。值得注意的是C.A.Brebbia和P.Anagnostopolos在書中指出,現代水資源管理所涉及學科和領域已經超出了傳統水文地質學中關于水資源管理的思考和限制。
由M.AL-Rashed、V.P.Singh和M.M.Sherif合作編著的《水資源發展與管理(Ⅳ)》中從7個方面論述了水資源管理的內容,這7個方面包括:水資源管理的目標、政策和原則,水資源稀缺和保護,用水管理,水資源管理、規劃、水權分析和處置的決策支持系統,水電和灌溉的發展潛力,灌溉水管理,水資源稀缺管理。
其他一些比較著名的著作還包括B.DattaRay,R.P.Athparia的《水與水資源管理》(1999年);A.FarooqKhan的《水資源管理:挑戰與責任》(1998);經濟合作與發展組織出版的《水資源管理:綜合政策》(1989)等。
值得注意的是,盡管學術界并未明確提出水資源管理學的概念,但在國際上許多大學中,都開設了以“水資源管理”為名稱的課程,這些課程的開始以及對水資源管理活動的講述在一定程度上也促進了水資源管理學的形成。例如在美國特拉華流域委員會計劃和行動部部長Dr.KennethF.Najjar在VILLANOVA大學為水利工程學、水文地質學及相關專業的研究生開設的“水資源規劃0與管理”課程介紹中,Dr.KennethF.Najjar認為,“水資源規劃與管理”是對水資源規劃、分析、設計、經濟管理的理論和實際方法等綜合型課程,主要包括水資源法律和規章條例,流域管理、水資源建模、地下水和地表水需求和共給分析、洪水管理、水資源質量管理、濕地保護。水資源供給規劃包括水資源使用、需求項目,水資源配置、水容量擴充。該課程還包括水庫運行等相關問題。水資源規劃與管理是關于水資源的綜合問題的考慮,這些問題來自于從靜態的水資源法律和章程到動態的自然資源的應用。
3.2國內水資源管學研究進展
我國關于水資源管理理論的研究開始與上個世紀80年代,早期的水資源管理研究主要是對實際水資源管理活動中的管理內容的簡單羅列和堆加,并未從理論的高度來對水資源管理的體系和框架進行系統的闡述。隨著我國水資源危機的不斷加劇以及可持續發展對現代水資源管理的要求和挑戰,學術界開始逐漸關注水資源管理理論的探討和框架體系的構建。
趙保璋主編的《水資源管理》(1994年)是我國出版較早的專門論述水資源管理的專著之一。在這本書中,作者提出,大氣降水、地表水、地下水、土壤水分以及廢水、污水等水形態都不是獨立存在的,而是有機的聯系,統一而相互轉化的整體。而現實中,長期以來我國水管理體制較為混亂,水權分散,形成了“多龍治水”的局面。該書認為,水資源管理應該以水的資源觀點、水的系統觀點、水的經濟觀點以及水的法制觀點出發,對水資源的合理開發利用、規劃布局與調配,以及水資源保護等方面建立統一的、系統的綜合管理體制,按照相關法律由水行政部門實施管理。該書認為水資源管理活動主要包括規劃管理、開發管理、用水管理和水環境管理(趙保璋,1994)。
馮尚友在《水資源持續利用與管理導論》一書中將水資源管理定位為支持實現可持續發展戰略目標,在水資源及水環境的開發、治理、保護、利用過程中,所進行的統籌規劃、政策指導、組織實施、協調控制、監督檢查等一系列規范性活動的總稱。統籌規劃是合理利用有限水資源的整體布局、全面策劃的關鍵;政策指導是進行水事活動決策的規則和指南;組織實施是通過立法、行政、經濟、技術和教育等形式組織社會力量,實施水資源開發利用的一系列活動實踐;協調控制是處理好資源、環境與經濟、社會發展之間的協同關系和水事活動之間的矛盾關系,控制好社會用水與供水的平衡和減輕水旱災害損失的各種措施;監督檢查則是不斷提高水的利用率和執行正確方針政策的必須手段。
吳季松在2000年和2002年先后出版了《水資源及其管理的研究與應用》和《現代水資源管理學概論》兩本專著。前一部是作者多年來關于水資源管理問題的報告和講話的匯編(吳季松,2002)。《現代水資源管理學概論》一書中,作者對水資源管理的指導思想、水資源管理工作的基本目標以及主要內容做了較為系統的論述。從整體來看,該書更多的是從水行政管理角度探討了水資源管理的理論與實踐。
左其亭和陳曦2003年合著并出版了《面向可持續發展的水資源規劃與管理活動》。該書從可持續發展的觀點出發,對水資源管理理論作了初步探討。該書專門探討了現代水資源管理工作的工作流程、管理目標和水資源管理基本內容,并且提出了面向可持續發展的水資源管理活動的主要內容,包括:加強教育、提高工作覺悟和參與意識;制定水資源合理利用措施、制定水資源管理政策、水資源統一管理以及實時進行水量分配和調度。根據信息技術發展的特點和現代水資源管理的要求,該書還專門探討了水資源的信息化管理,介紹了電子信息技術和“3S”(GIS、GPS和RS)技術在水資源管理活動中的應用。
林洪孝在《水資源管理理論與實踐》中界定水資源管理活動為:依據水資源環境承載能力,遵循水資源系統自然循環功能,按照經濟社會規律和生態環境規律,運用法規、行政、經濟、技術、教育等手段,通過全面系統的規劃,優化水資源配置,對人們的涉水行為進行調整與控制,保障水資源開發利用與經濟社會和諧持續發展。該書對水資源管理的理論和框架體系做了較為全面的探討,論述了水資源管理活動的目標、原則和方法等內容,并構架了水資源管理活動的主要內容。值得注意的是,該書提出,隨著人類水資源問題認識的發展深化,水資源管理逐漸形成了專門的技術和學科,其管理領域涉及自然、生態和經濟、社會等許多方面,其管理活動的主要內容包括水資源權屬管理、水資源政策管理、水資源綜合評價與規劃管理、水量分配與調度管理、水質控制與保護管理、節水管理、防汛與抗洪管理、水情監測與預報管理、水資源組織與協調管理以及其他水資源日常管理等十個方面。該書對水資源管理活動的概括和構架基本上包含了但前水資源管理活動的所有內容,是目前比較全面的水資源管理的概括和總結。
姜文來、唐曲等2004年出版了《水資源管理學導論》,本書是國內外首部系統論述水資源管理學的專著。本書在界定水資源管理學基本概念的基礎上,對水資源管理學的基本理論進行探討,然后專題闡述水資源管理的各個領域,最后展開案例研究。全書共分十九章,第一章,水資源管理學概述,界定了水資源管理學的內涵、研究內容、研究進展和與其他相關學科的關系;第二章,水資源管理學的理論基礎,分別闡述了水資源可持續利用理論、水資源復合系統理論、生命周期理論和水資源管理學的管理學基礎;第三章-第十七章,專題論述,論述了水資源的數量管理、質量管理、經濟管理、權屬管理、規劃管理、工程管理、地下水資源管理、國際水資源管理、投資管理、行政管理、風險管理、安全管理、數字化管理和其他水資源相關管理;第十八章和第十九章,案例研究,以首都圈農業水資源、民勤水資源可持續利用展開研究。
多孔介質中土壤溶質遷移課程研究的是溶于水體或多孔介質中的溶液的過程、規律和機理。多孔介質中的液相部分并非純水,而是含有根中無機與有機溶質的溶液。溶質在多孔介質中的運移不僅與水的流動相關,而且與溶質的理化性質以及在水力驅動過程中所發生的物理、化學和生物過程等密切關系。多孔介質中土壤溶質遷移這門課程所包括的內容已不僅僅局限于土壤物理學,同時也包括了土壤化學的研究。因此,多孔介質中的土壤溶質運移這門課程所涉及的學科范圍屬于土壤學科,是土壤物理和土壤化學的交叉學科。而進一步從水文和水文地質學科角度分析,則屬于土壤水文學或包氣帶水文學的范疇。從環境科學角度,則屬于環境土壤或環境水文學的研究對象。因此,通過這門學科的學習可以有效地掌握多門課程的基礎理論,對地下水環境污染的預測防治理論及應用均有重要意義,同時該門課程中提出的理論和方法,亦可提高地下水中污染物運移監測的準確性,使之符合野外大區域尺度的實際情況。
一多孔介質溶質遷移課程的改革實踐與創新
多孔介質中的溶質遷移課程是我校水利水電學院農業水土工程專業基礎課程之一,教學目的以掌握多孔介質中的溶質遷移理論知識為主要目的。但近年來由于工業迅速發展,農業化肥農藥的大量投入,土壤、地下水的污染日益嚴重,為我們土壤及地下水環境保護敲響警鐘。因此,對于本課程知識的掌握就不能僅僅限定在教材的范圍中,應該教會學生在實踐中學以致用,只有這樣才能體現本課程所述理論的“實踐性”價值。
對于多孔介質溶質遷移課程,由于本課程知識理論抽象、枯燥,模型方程難理解,難求解,是學生普遍認為不僅難學而且用處不大的課程。因此,在教學實踐中,我們期望改變目前的現狀,探索并建立了以學生能力培養為主,理論與實踐聯系的教學方法體系,吸收國內外先進的、基礎性、前沿性和時代性的教學實踐范例;提出了采用與研究型教學理念相適應的學習資料,以及授課與課堂討論形式,課后作業類型、試驗技能和考核方法;授課環節中采用中英文雙語授課,課程講授過程中將專業英語穿插授課環節,并加強傳統教材,網絡多媒體和電子教材的建設;同時注意培養學生開展創新試驗素質,強化研究型實驗,完善實驗方法,提升創新思維與科研實踐能力。
多孔介質溶質遷移作為農業水土工程專業的基礎理論課程與主干課程,課程知識面廣,知識點較多和綜合性強。因此,在授課環節中應注重基礎理論的講授,結合目前科研過程中已開展或正在開展的科研實踐舉例來充實課程內容,并采用啟發式教學,提出一些與實踐相關的思考問題以供學生積極主動思考,拓展學生的思維能力。在講授課程內容過程中,培養學生從整個課程章節的系統組成出發,了解每章在該課程中的作用以及各章之間的內在聯系,達到系統理解本課程的全部內容。在重點闡述基本測試理論和測試技術的基礎上,介紹學科前沿發展方向和最新的實驗技術,如新的測試新方法、新型傳感器、數據記錄儀與自動采集系統、虛擬測試技術和“3S”技術等,開拓學生的視野、豐富學生的知識面。
二實驗課程的組織和實驗教學的改革與創新
在多孔介質溶質遷移課程的部分章節中,如溶質穿透曲線概念及研究方法、土壤溶質隨坡面徑流中,由于其溶質遷移物理過程復雜、研究機理抽象,學生較難理解。因此,我們將課程地點安排設置在實驗室內,改變傳統的課堂教學模式,掙脫教室的束縛,把實驗室同樣作為學習的場所,以學生親自動手、實際模擬、實驗觀測和后期數據處理為主要手段,讓學生充分理解什么是孔隙體積,什么是相對濃度及相對體積,什么是相對混合深度,通過課內穿插的現場實驗教學,大大提升了學生對于本門課程的興趣,同時亦使學生認識并掌握試驗研究的程序、內容與方法,以提高學生的綜合分析能力,為以后的科研工作進行系統的方法、思路、綜合能力和科研報告撰寫等的訓練,以期提高學生的科研工作能力。
同時依據本門課程的難點、重點,將本門課程的重要研究理論與相關動手實驗相結合,學生通過前期實驗準備充分了解本研究理論的影響因素;通過實際的實驗過程操作,繼續加深對本理論的理解,克服學生接受復雜理論的恐懼心理,激發學生的學習積極性,進而提高學生對知識的吸收程度。
三課程的研究性教學方法的創新
對于農業水土工程專業選修課程體系的選擇,我們在充分講授本課程基礎知識點的前提下,首次建立了以教師命題為主,學生自己興趣愛好相結合的方式。授課環節中設立子專題,給學生較多的空間,使學生在課余時間利用各種渠道收集與研究專題相關的資料,獲取與本課程相關的知識點,并嚴格按照科技論文的形式撰寫讀書報告,闡述對本課程的理解(學科發展綜述、存在科學問題以及自己的認識等),轉變老師作為知識權威和壟斷者的角色,變“學科教師”為學生“導師”,引導鼓勵學生自主學習、合作學習,向社會學習、向他人學習。教學方式的改革不僅能培養學生獨立查閱中英文文獻和綜合分析文獻資料的能力,還能鍛煉與培養學生形成相關科學研究的方法和技能。通過對課程教學方法的改革,一定程度上改變了傳統的教學體系與教學方式,增強本科學習階段的研究性教學環節,提高學生的素質與綜合能力。
四通過多媒體課堂教學實現軟件模擬教學的創新
由于本門課程公式、參數較多,一個模型有時甚至可以有數十幾個參數,在授課過程中,若僅以簡單的多媒體傳授為主,那么就會導致學生對于本門課程的一知半解,其教學也不能取得較好的效果,對學生本專業發展也極為不利。因此,在本門課程理論偏多的章節,我們將能夠處理相關模型,求解參數的模型、說明書及其相關已有的研究數據提前拷貝給學生。同時在授課時,安排4名學生攜帶筆記本電腦一臺,在課堂上通過與教師同步軟件操作處理實驗數據,來用于課堂模型模擬學習。通過一步步教授學生如何學會使用相關軟件求解復雜溶質遷移參數及溶質遷移過程模擬,獲取獨立處理相關問題的能力,同時處理數據的過程又進一步加深了學生們對于本課程基礎知識的理解與認識。幾堂課下來,學生基本能夠將復雜問題簡單化,抽象問題具體化,課堂效果較好。
五課程評價體系和考核方法的改革與創新
從2005年起,我們就本課程的教學借鑒了國外一流大學、中國科學院及國內重點大學多孔介質溶質遷移課程相關的教學內容與方法。我們通過調研,發現國外大學相關專業的教學以啟發型、自主型和開放型的教學方法為主,更加注重學生創新能力的培養。在考核方面尤為重視,多采用開放式題目,學生可自選與課程內容相關的題目,來進行專業課程考核,注重培養學生團隊協作完成命題的精神和意識,且日常作業以大作業為主,著重培養學生的探究與創新意識。
在此基礎上,圍繞創新型人才培養的目標,借鑒國內外相關專業領域教學的先進經驗,結合西安理工大學本科專業教學中的實際情況,探究與改革教學的考試方式了。傳統考試形式多以一次性定時閉卷考試為主。傳統考核方法具有諸多弊端。首先學生以臨時突擊應付考試為主,平時課堂學習及課后復習較少;二是對學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力考查,不利于創新性思維的發揮。采用新的教學評價體系,可以改變傳統的一考定終身評價方式,注重對學生學習過程中的評價與激勵。總成績由平時作業、課堂討論表現、實驗研究和研究性創新、期末考試共4部分組成,分別占總成績的10%、10%、20%、60%。
為考察學生掌握基礎知識的程度,期末考試時我們采取閉卷考試方式,確保學生熟練掌握本課程的基礎理論和重點理論。而對于理解性的內容,以課程實驗研究與創新性考核為主。通過考核學生制訂實驗方案和設計實驗過程的合理性與可行性、實驗過程中的邏輯性性和完整性、實驗結果進行理論分析的邏輯性、正確性與可靠性,以及分析儀器操作步驟的合理性、對掌握儀器使用方法的熟練程度;實驗報告編寫的規范性、條理性與整潔性,圖表數據的準確性與規范性;對實驗思考問題解答的正確性與創新性等。同時考核中,我們還設立了創新性實驗的考核,考察學生在創新實驗中所展示的創新能力、理論聯系實際能力、總結歸納能力、科研實踐技能以及團隊協作能力等。
與此同時,為增強課堂講授的效果,根據本課程的特點,把本專業教師的相關科研成果引入實驗教學活動中,以提高學生的實驗興趣,培養開展研究型實驗的創新能力。注重學生的創造精神培養,擴展學生自主研究思考空間。以達到使學生由“要我學”轉變成為“我要學”的主動接受事實的目的,注重學生的理論推理的邏輯思維、實踐能力與創新精神的培養。此外也進行了考核評價方式改革等實踐,如開辟了免試通道,鼓勵學有余力的學生參加國內外的創新型競賽項目等多種考核方式來獲得本課程成績。為學生提供寬松的學習氛圍,充分調動學生的積極性,促進了學生從應試性學習研究型學習方式轉變,有利于學生實踐能力培養。
總之,多孔介質溶質遷移課程教學改革是具有偉大意義的。盡管我們已經做了多年的嘗試,取得了一些成績,但我們能感受到,高校的課程改革創新之路還很長,還有很多需要我們進一步努力的事情。我們將遵循教學規律,不斷改革創新,建立創新人才培養模式,為社會培養大量學生和家長認可、企業需要、就業前景良好、創業意識強的高素質應用型人才。
參考文獻
[1]楊承運,張大良.地學教育總體改革研究報告[M].北京:高等教育出版社,2003:101.