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摘 要:中国地质大学(武汉)巴东野外综合试验场位于长江南岸的巴东县黄土坡,东距长江三峡工程坝址70km,是我校继北戴河、周口店和秭归之后拟打造的第四个野外实践教学育人基地。该文从地质工程和土木工程专业的角度,对巴东野外综合试验场的教学定位、教学资源建设、合作与交流及野外实践教学的适用情况进行了探讨,认为巴东野外综合试验场具有综合性强、实践性好、国际化广、专业性深等特点,适合于即将迈入工作或科研岗位的大学生,尽管刚刚竣工验收2年多,但已显示出良好的国际、国内合作与交流,发展前景不可限量。
关键词:野外综合试验场 巴东黄土坡 教学资源
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)05(c)-0154-02
野外实践教学在国内外高等学校地质工程、土木工程专业等人才培养上举足轻重,野外实践教学并不是简单的让大学生看,否则就叫观摩。野外实践要求会洞察、会操作、会思考、会创新。学生在书本中与课堂上所学的地质专业知识大多是抽象的,对于各种工程地质现象,学生如果只通过书本上的描述去想象,得到的理解往往是片面的、机械的,甚至有可能是错误的[1]。野外实践的目的是育人、解惑,由此可见,野外综合试验场是一个重要的载体。2014年7月25日,全國高校实践育人工作现场会召开,教育部党组副书记、副部长杜玉波出席会议并指出,以习近平同志为总书记的党中央高度重视社会实践在人才培养过程中的重要作用。深化实践育人是提高人才培养质量的重要举措,是大学生思想政治教育创新发展的重要路径,是全面深化高等教育综合改革的重要任务。作为实践性极强的高等学校地质类和地质学类专业来说,野外实践教学依托的校外实践基地建设显得尤为重要[2,3]。
野外实践教学是地质工程和土木工程专业人才培养的摇篮,培养了大学生团结合作、吃苦耐劳的优良作风。以中国地质大学(武汉)巴东野外综合试验场为例,尽管其建设、运行的时间不长,但却是世界上首次在大型水库滑坡体中开挖隧洞群并长期开展教学、科研工作的野外大型地质灾害综合实验场。自建设以来,已经接纳国内外数十家高校与科研单位前来参观、学习与工作。该文希望通过对巴东野外综合试验场的教学定位、教学资源建设、合作与交流及野外实践教学的适用情况进行了探讨,研究和探索大学生野外实践教学的内容和试验场建设的主要问题,以期深化野外实践育人改革。
1 巴东野外综合试验场建设概况
三峡工程是世界上最大的水利枢纽工程。三峡库区自然地质环境脆弱,是重大地质灾害的高危区,据国土资源部统计,目前已查出库区两岸崩滑体2490余处。在三峡库区5300多km岸线中,可能存在地质灾害隐患的库岸总长440多km,需实施工程防护的库岸139 km,已投入100多亿元进行地质灾害治理。三峡库区地质灾害平台的建设对地质灾害防治、学科建设意义重大。2007年,中国地质大学(武汉)原党委书记、原校长向国家有关部门申报成立三峡库区地质灾害防治研究中心,建议加大三峡库区防灾减灾工作力度。这种野外综合试验场,实行教学、科研与实际工作相结合的方式得到了时任总理温家宝的肯定。2008年4月,教育部批准建设“长江三峡库区地质灾害研究”优势学科创新平台(“985”平台),我校成立“教育部长江三峡库区地质灾害研究中心”,并于巴东县黄土坡滑坡上开始兴建巴东野外综合试验场,于2012年12月30日竣工并通过验收。巴东野外综合试验场涵盖7个一级学科,包括地质学、地质资源与地质工程、地球物理学、环境科学与工程、土木工程、水利工程、管理科学与工程。涉及20个二级学科,包括构造地质学、第四纪地质学、地球化学、矿物学、岩石学、矿床学、古生物学与地层学、固体地球物理学、地球探测与信息技术、地质工程、地学信息工程、岩土工程、防灾减灾工程及防护工程、大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感,环境科学、环境工程、水文学及水资源、通信与信息系统、计算机应用技术等。
巴东野外大型综合试验场是集滑坡灾害教学、科研、生产于一体的综合性野外教学研究基地。通过巴东野外大型综合试验场隧道系统,专家学者能直接进入黄土坡滑坡临江1#崩滑体近距离的观测滑床、滑带和滑体,并开展相关实验研究与深部监测工作,如滑带土大型剪切试验、流变试验,滑带土的改良试验,滑体水文地质试验以及滑坡深部位移监测等。
巴东野外大型综合试验场由黄土坡滑坡实验隧洞群与一系列监测系统组成,分2期建设,目前为第一期工程。黄土坡滑坡实验隧洞群主洞全长908 m,主洞内共设5处支洞,若干观察窗口。其中,三号支洞长145 m,五号支洞长40 m,二号支洞长10 m,一号、四号支洞各5 m。沿三号支洞、五号支洞所揭露的滑带开挖实验平洞开展原位试验和相关位移、水文地质监测工作;在二号支洞开展微重力场和声波监测工作;一、四号支洞为预留支洞,远期根据需要可继续开挖。试验场内初步建立了完整的实时监测系统,包括:降雨地下水库水位观测系统、固定式钻孔倾斜仪系统、GPS位移监测系统、分布式光纤监测系统、TDR时域反射监测系统等,对黄土坡滑坡的降雨入渗过程、库水位、地下水位、应力与位移进行系统的实时监测。
2 巴东野外大型综合试验场实践教学体系建设理论依据
2.1 特色性和唯一性
我校巴东野外大型综合试验场是在“985国家优势学科创新平台”的资助下建设起来的,以黄土坡滑坡为研究对象,黄土坡滑坡位于三峡库区巴东县,中国地质大学(武汉)教育部长江三峡库区地质灾害研究中心已在巴东建设大型野外综合试验场。黄土坡滑坡地下洞室群呈弧形状布置在临江1#崩滑体下伏基岩中,主洞全长约900 m,为城门洞型,断面尺寸为5×3.5 m,进口底板高程179.60 m,出口底板高程190.73 m,坡比1.24%。内设5条试验支洞,长度不等,断面尺寸3×3.5 m,这么有特色的野外滑坡实验场,在全世界是第一个。 2.2 实用性与专业性
巴东野外大型综合试验场实践教学体系的构建,整合了工程学院、环境学院、地学院、资源学院、地空学院等相关专业,组成一个层次分明、分工明确的野外实验场,为学生开展野外实验、实训教学提供了基础技能训练平台,为老师提供了专业岗位技能训练平台和专业岗位实践平台。
2.3 综合性与开放性
巴东野外大型综合试验场实践教学体系的构建体现在老师类型的混合,有教学型教师、科研型教师和教学科研型教师;体现了理论教学和实践教学的混合,实验室与实验场教学的混合,实现专业老师和实践指导老师的交叉,打破室内实验室的传统实践方法,型野外实践,对野外教学实践设施进行整合,帮助学生了解、掌握先进的科学技术。
3 巴东野外综合试验场实践教学探讨
3.1 野外实践教学定位
由于我校地质工程与土木工程专业的特殊性,大学生往往需要4~5周的野外训练时间,以小组为单位,按照教学路线进行实习。野外实践教学定位应该是既培养学生专业知识,还锻炼学生团结合作、吃苦耐劳、独力思考的能力。这就需要巴东野外综合试验场有一套经得起实践考验的野外实践指导书和教师教学评价规范。目前,已经有数十位博士、硕士在巴东黄土坡做毕业论文,也有数十家单位来黄土坡进行参观、工作,但是缺少规范的实习教材和教师备课大纲。国家、学校投入大量经费的目的不仅是为了实践教学,还有一个更重要的任务就是深入开展科研,实现以科学研究指导实践教学,以实践教学促进科学研究。
3.2 教学资源建设
教学资源虽然有很多,但最重要的还是教师队伍、实践教学理念、教学内容和基地。教师队伍要求教师具备先进的教育理念和较高的专业技术水平,最好是带过学生北戴河、周口店或秭归专业实习的教师。这样,教学内容有一个延续性,教师对学生应该掌握的知识比較了解。实践教学理念是指导思想,要有内涵,野外实践教学要求大学生自由全面发展,培养团结协作、吃苦耐劳、甘于奉献的精神。野外实践教学内容及其基地是野外实践教学的基础。在此基础上,试验场才能形成规模,从而全面的进行实践教学。巴东野外综合试验场经过几年的建设,已经开发了几条地层、岩性和地质构造的野外教学路线,正式教材正在编写当中。除了这几条路线以外,对于地质工程和土木工程的大学生,野外综合试验场还可进行如下监测与试验:原位大尺寸直剪试验(50 cm×50 cm)、GPS一机多天线变形监测系统、Neubrex分布式光线监测系统、固定式和滑动式测斜试验、三维激光扫描仪器、水位、水势测量仪、气象站、表面型测缝计、INSAR和微震监测等。
3.3 合作与交流
作为世界上首次在大型水库滑坡体中开挖隧洞群并长期开展教学、科研工作的野外大型地质灾害综合实验场,自建设以来,已经接待德国爱尔兰根、奥地利维也纳农业大学、美国科罗拉多矿业大学、兰州大学、三峡大学、成都理工大学等国内外数十家高校与科研单位前来参观、学习与工作,与他们建立了长期的野外实践合作协议,在国内外著名期刊上发表高水平论文数十篇。试验场开展合作的最大好处是教育文化的借鉴与交流,从而积累教学资源、促进教学改革。
3.4 试验场与地方政府
野外实践教学基地能否长期稳定的发展,与当地政府的支持息息相关。如果野外实践教学点被破坏或是野外监测设备被损坏,取得地方政府的支持是解决问题的关键。巴东野外综合试验场良好运行至今,得益于巴东县政府的大力支持。首先巴东黄土坡滑坡上还有上万居民,滑坡前缘就是长江,所以滑坡体的变形不但对上万的生命财产安全造成威胁,同时也对长江航道的正常运行造成威胁。为了准确的监测滑坡的变形,巴东野外综合试验场对滑坡体表面进行GPS监测、对滑体进行固定式和滑动式测斜,因而建设了大量的监测点,地方政府通过立法的形式保护地质教学资源和地质灾害监测设备,为获得黄土坡变形一手资料提供保障。
4 结语
深化实践教学是提高高等学校人才培养质量的重要举措,是全面深化高等教育综合改革的重要任务。巴东野外综合试验场要不断优化实践教学环节,不断拓展实践育人基地,不断加强实践育人队伍建设,不断完善政策保障体系,不断推进实践育人理论研究。通过整合力量,统筹资源,形成社会各方面共同支持、全面推进的良好局面。
参考文献
[1] 王涛,李杨,赵先宇,等.水利水电工程专业“工程地质”野外实践教学改革研究[J].中国地质教育,2014(2):107-111.
[2] 吕占峰,殷坤龙.大学生野外地质实践育人基地建设探索—— 以中国地质大学(武汉)秭归产学研基地建设为例[J].中国地质教育,2014,23(4):30-33.
[3] 庞岚,吕占峰,王兴,等.以学生发展为本探索创新人才培养[J].中国地质教育,2013,22(4):30-34.
关键词:野外综合试验场 巴东黄土坡 教学资源
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)05(c)-0154-02
野外实践教学在国内外高等学校地质工程、土木工程专业等人才培养上举足轻重,野外实践教学并不是简单的让大学生看,否则就叫观摩。野外实践要求会洞察、会操作、会思考、会创新。学生在书本中与课堂上所学的地质专业知识大多是抽象的,对于各种工程地质现象,学生如果只通过书本上的描述去想象,得到的理解往往是片面的、机械的,甚至有可能是错误的[1]。野外实践的目的是育人、解惑,由此可见,野外综合试验场是一个重要的载体。2014年7月25日,全國高校实践育人工作现场会召开,教育部党组副书记、副部长杜玉波出席会议并指出,以习近平同志为总书记的党中央高度重视社会实践在人才培养过程中的重要作用。深化实践育人是提高人才培养质量的重要举措,是大学生思想政治教育创新发展的重要路径,是全面深化高等教育综合改革的重要任务。作为实践性极强的高等学校地质类和地质学类专业来说,野外实践教学依托的校外实践基地建设显得尤为重要[2,3]。
野外实践教学是地质工程和土木工程专业人才培养的摇篮,培养了大学生团结合作、吃苦耐劳的优良作风。以中国地质大学(武汉)巴东野外综合试验场为例,尽管其建设、运行的时间不长,但却是世界上首次在大型水库滑坡体中开挖隧洞群并长期开展教学、科研工作的野外大型地质灾害综合实验场。自建设以来,已经接纳国内外数十家高校与科研单位前来参观、学习与工作。该文希望通过对巴东野外综合试验场的教学定位、教学资源建设、合作与交流及野外实践教学的适用情况进行了探讨,研究和探索大学生野外实践教学的内容和试验场建设的主要问题,以期深化野外实践育人改革。
1 巴东野外综合试验场建设概况
三峡工程是世界上最大的水利枢纽工程。三峡库区自然地质环境脆弱,是重大地质灾害的高危区,据国土资源部统计,目前已查出库区两岸崩滑体2490余处。在三峡库区5300多km岸线中,可能存在地质灾害隐患的库岸总长440多km,需实施工程防护的库岸139 km,已投入100多亿元进行地质灾害治理。三峡库区地质灾害平台的建设对地质灾害防治、学科建设意义重大。2007年,中国地质大学(武汉)原党委书记、原校长向国家有关部门申报成立三峡库区地质灾害防治研究中心,建议加大三峡库区防灾减灾工作力度。这种野外综合试验场,实行教学、科研与实际工作相结合的方式得到了时任总理温家宝的肯定。2008年4月,教育部批准建设“长江三峡库区地质灾害研究”优势学科创新平台(“985”平台),我校成立“教育部长江三峡库区地质灾害研究中心”,并于巴东县黄土坡滑坡上开始兴建巴东野外综合试验场,于2012年12月30日竣工并通过验收。巴东野外综合试验场涵盖7个一级学科,包括地质学、地质资源与地质工程、地球物理学、环境科学与工程、土木工程、水利工程、管理科学与工程。涉及20个二级学科,包括构造地质学、第四纪地质学、地球化学、矿物学、岩石学、矿床学、古生物学与地层学、固体地球物理学、地球探测与信息技术、地质工程、地学信息工程、岩土工程、防灾减灾工程及防护工程、大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感,环境科学、环境工程、水文学及水资源、通信与信息系统、计算机应用技术等。
巴东野外大型综合试验场是集滑坡灾害教学、科研、生产于一体的综合性野外教学研究基地。通过巴东野外大型综合试验场隧道系统,专家学者能直接进入黄土坡滑坡临江1#崩滑体近距离的观测滑床、滑带和滑体,并开展相关实验研究与深部监测工作,如滑带土大型剪切试验、流变试验,滑带土的改良试验,滑体水文地质试验以及滑坡深部位移监测等。
巴东野外大型综合试验场由黄土坡滑坡实验隧洞群与一系列监测系统组成,分2期建设,目前为第一期工程。黄土坡滑坡实验隧洞群主洞全长908 m,主洞内共设5处支洞,若干观察窗口。其中,三号支洞长145 m,五号支洞长40 m,二号支洞长10 m,一号、四号支洞各5 m。沿三号支洞、五号支洞所揭露的滑带开挖实验平洞开展原位试验和相关位移、水文地质监测工作;在二号支洞开展微重力场和声波监测工作;一、四号支洞为预留支洞,远期根据需要可继续开挖。试验场内初步建立了完整的实时监测系统,包括:降雨地下水库水位观测系统、固定式钻孔倾斜仪系统、GPS位移监测系统、分布式光纤监测系统、TDR时域反射监测系统等,对黄土坡滑坡的降雨入渗过程、库水位、地下水位、应力与位移进行系统的实时监测。
2 巴东野外大型综合试验场实践教学体系建设理论依据
2.1 特色性和唯一性
我校巴东野外大型综合试验场是在“985国家优势学科创新平台”的资助下建设起来的,以黄土坡滑坡为研究对象,黄土坡滑坡位于三峡库区巴东县,中国地质大学(武汉)教育部长江三峡库区地质灾害研究中心已在巴东建设大型野外综合试验场。黄土坡滑坡地下洞室群呈弧形状布置在临江1#崩滑体下伏基岩中,主洞全长约900 m,为城门洞型,断面尺寸为5×3.5 m,进口底板高程179.60 m,出口底板高程190.73 m,坡比1.24%。内设5条试验支洞,长度不等,断面尺寸3×3.5 m,这么有特色的野外滑坡实验场,在全世界是第一个。 2.2 实用性与专业性
巴东野外大型综合试验场实践教学体系的构建,整合了工程学院、环境学院、地学院、资源学院、地空学院等相关专业,组成一个层次分明、分工明确的野外实验场,为学生开展野外实验、实训教学提供了基础技能训练平台,为老师提供了专业岗位技能训练平台和专业岗位实践平台。
2.3 综合性与开放性
巴东野外大型综合试验场实践教学体系的构建体现在老师类型的混合,有教学型教师、科研型教师和教学科研型教师;体现了理论教学和实践教学的混合,实验室与实验场教学的混合,实现专业老师和实践指导老师的交叉,打破室内实验室的传统实践方法,型野外实践,对野外教学实践设施进行整合,帮助学生了解、掌握先进的科学技术。
3 巴东野外综合试验场实践教学探讨
3.1 野外实践教学定位
由于我校地质工程与土木工程专业的特殊性,大学生往往需要4~5周的野外训练时间,以小组为单位,按照教学路线进行实习。野外实践教学定位应该是既培养学生专业知识,还锻炼学生团结合作、吃苦耐劳、独力思考的能力。这就需要巴东野外综合试验场有一套经得起实践考验的野外实践指导书和教师教学评价规范。目前,已经有数十位博士、硕士在巴东黄土坡做毕业论文,也有数十家单位来黄土坡进行参观、工作,但是缺少规范的实习教材和教师备课大纲。国家、学校投入大量经费的目的不仅是为了实践教学,还有一个更重要的任务就是深入开展科研,实现以科学研究指导实践教学,以实践教学促进科学研究。
3.2 教学资源建设
教学资源虽然有很多,但最重要的还是教师队伍、实践教学理念、教学内容和基地。教师队伍要求教师具备先进的教育理念和较高的专业技术水平,最好是带过学生北戴河、周口店或秭归专业实习的教师。这样,教学内容有一个延续性,教师对学生应该掌握的知识比較了解。实践教学理念是指导思想,要有内涵,野外实践教学要求大学生自由全面发展,培养团结协作、吃苦耐劳、甘于奉献的精神。野外实践教学内容及其基地是野外实践教学的基础。在此基础上,试验场才能形成规模,从而全面的进行实践教学。巴东野外综合试验场经过几年的建设,已经开发了几条地层、岩性和地质构造的野外教学路线,正式教材正在编写当中。除了这几条路线以外,对于地质工程和土木工程的大学生,野外综合试验场还可进行如下监测与试验:原位大尺寸直剪试验(50 cm×50 cm)、GPS一机多天线变形监测系统、Neubrex分布式光线监测系统、固定式和滑动式测斜试验、三维激光扫描仪器、水位、水势测量仪、气象站、表面型测缝计、INSAR和微震监测等。
3.3 合作与交流
作为世界上首次在大型水库滑坡体中开挖隧洞群并长期开展教学、科研工作的野外大型地质灾害综合实验场,自建设以来,已经接待德国爱尔兰根、奥地利维也纳农业大学、美国科罗拉多矿业大学、兰州大学、三峡大学、成都理工大学等国内外数十家高校与科研单位前来参观、学习与工作,与他们建立了长期的野外实践合作协议,在国内外著名期刊上发表高水平论文数十篇。试验场开展合作的最大好处是教育文化的借鉴与交流,从而积累教学资源、促进教学改革。
3.4 试验场与地方政府
野外实践教学基地能否长期稳定的发展,与当地政府的支持息息相关。如果野外实践教学点被破坏或是野外监测设备被损坏,取得地方政府的支持是解决问题的关键。巴东野外综合试验场良好运行至今,得益于巴东县政府的大力支持。首先巴东黄土坡滑坡上还有上万居民,滑坡前缘就是长江,所以滑坡体的变形不但对上万的生命财产安全造成威胁,同时也对长江航道的正常运行造成威胁。为了准确的监测滑坡的变形,巴东野外综合试验场对滑坡体表面进行GPS监测、对滑体进行固定式和滑动式测斜,因而建设了大量的监测点,地方政府通过立法的形式保护地质教学资源和地质灾害监测设备,为获得黄土坡变形一手资料提供保障。
4 结语
深化实践教学是提高高等学校人才培养质量的重要举措,是全面深化高等教育综合改革的重要任务。巴东野外综合试验场要不断优化实践教学环节,不断拓展实践育人基地,不断加强实践育人队伍建设,不断完善政策保障体系,不断推进实践育人理论研究。通过整合力量,统筹资源,形成社会各方面共同支持、全面推进的良好局面。
参考文献
[1] 王涛,李杨,赵先宇,等.水利水电工程专业“工程地质”野外实践教学改革研究[J].中国地质教育,2014(2):107-111.
[2] 吕占峰,殷坤龙.大学生野外地质实践育人基地建设探索—— 以中国地质大学(武汉)秭归产学研基地建设为例[J].中国地质教育,2014,23(4):30-33.
[3] 庞岚,吕占峰,王兴,等.以学生发展为本探索创新人才培养[J].中国地质教育,2013,22(4):30-34.