基于新工科建设背景下的“山水林田湖草生命共同体”地学实践教学模式探索研究
马晓凡 窦智(通讯作者) 赵燕容 邹丽芳 李均熙
河海大学地球科学与工程学院 江苏南京 211100

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摘要:

面向国家生态文明建设与“新工科”发展需求,工程建设的理念与实践正经历深刻转型,亟需培养具备整体生态观、绿色技术能力与系统治理素养的新型人才。河海大学地质工程专业以“山水林田湖草生命共同体”理念为引领,创新构建了“双融合-四级递进-四维联动-四向引领”系统架构与“课程教学-专业实践-创新创业”三位一体培养路径相融合的地学实践教学新范式,有效破解了工程与生态脱节、创新实践不足等传统培养难题,有力提升了人才服务国家战略与绿色发展的综合能力。

关键词: 山水林田湖草生命共同体新工科实践教学地质工程
DOI: 10.12428/zgjyyj2025.09.113
基金资助:中国高等教育学会2022年度高等教育科学研究规划课题(22SY0212);江苏省优秀青年科学基金项目(BK20240190);河海大学大型仪器设备共享基金(B220370214);河海大学中央高校基本科研业务费项目(B240207123)

中图分类号:G632

引言

党的十八大以来,习近平总书记站在新时代自然资源与生态系统治理的战略高度,创造性提出“山水林田湖草是生命共同体”的重要原则,强调生态系统的整体性和关联性,明确指出用途管制与生态修复必须遵循自然规律,坚持系统观念,推进一体化保护和修复[1]。当前,我国经济社会发展已进入加快绿色化、低碳化的高质量发展阶段,生态文明建设仍处于压力叠加、负重前行的关键期。随着新一轮科技革命和产业变革持续深化,蕴含着新兴、新型、新生三方面涵义的“新工科”建设所引领的高水平科技创新与跨学科人才培养,对生态文明建设的支撑作用愈益凸显[2-3]

地质工程作为地球科学与工程技术深度融合的交叉学科,聚焦人类工程活动与地质环境之间的相互作用机制,致力于系统获取、科学评价与高效利用地质环境条件,协调工程安全与生态保护之间的复杂关系。随着国家“生态文明建设”和“双碳战略”等重大战略的深入实施,工程建设的理念与实践发生深刻变革,已从以往侧重结构稳定与经济可行,逐步演进为统筹工程安全、生态友好与资源可持续利用的综合导向。这一变革对地质工程人才提出了更高要求,不仅需具备扎实的专业功底,更应树立整体生态观、掌握绿色技术方法、具备系统治理能力。因此,在新工科建设引领下,构建面向“共同体”理念的地学实践教学新范式,对培养服务国家战略、支撑行业绿色转型的高素质复合型人才具有重大现实意义[4-8]

1建设路径与举措

实践教学是巩固学生理论知识、提升应用与创新能力的关键途径,其系统化改革是高等学校提升人才培养质量的关键举措[9]。推进实践教学改革,既要更新教育理念,也需加强课程体系、平台建设与师资机制的系统创新。将知识、能力与素质培养贯穿实践教学全过程,以实践与创新能力提升为核心,构建分层递进、有机衔接、系统科学的实践教学体系,已成为推进新工科内涵建设的关键路径,对培养创新型人才具有重要作用[9-11]

在此背景下,河海大学地质工程专业以“双融合-四级递进-四维联动-四向引领”为系统架构,以“课程教学-专业实践-创新创业”三位一体为培养路径,构建了深度融合、多维协同、全程贯通的实践教学新范式(图1)。该模式聚焦工程与生态复合能力培养,重塑知识结构、平台体系、师资机制与育人生态,实现人才培养从传统工程服务向“工程-生态”系统服务的全面转型。

 

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图1  新工科建设背景下的“山水林田湖草生命共同体”地学实践教学模式

1.1 构建“地质工程-生态环境”双融合实践教学知识体系

围绕新工科建设背景下地质工科专业的发展需求,面向“山水林田湖草生命共同体”所引领的绿色发展新阶段,系统梳理生态环境保护、地质环境治理与工程建设之间的协同关系。打破地质工程与生态环境学科壁垒,将生态保护、绿色设计和系统治理理念深度融入专业内核,构建以“地质工程-生态环境”双融合为核心的实践教学知识体系。

改革原有课程结构,系统推进课程类型创新,通过交叉融合课程、混合式课程、项目式课程、创新创业课程、社会实践课程、本研贯通课程及国际化课程等多形态课程协同建设,全面拓展实践教学形式的多样性与适应性。系统开设水文地质学基础实验、专门水文地质实验、平洞地质编录与危岩诊断实验、地质工程课程设计、地质工程创新性实验等涉及生态环境保护的实践课程,引入矿山修复、地质灾害防治、生态护坡、重大水利水电工程生态保护等内容。在夯实工程地质勘察、稳定性分析、岩土治理与工程地质评价等传统核心能力的基础上,有机融入生态修复、环境治理与可持续发展伦理等新兴交叉内容,强化“共同体”的整体观、系统思维与工程伦理意识,着力培养学生统筹工程安全、生态友好与资源可持续的综合能力。

1.2 打造“基础能力+前沿能力+专业能力+创新能力”四级递进实践创新实验平台

专业紧密围绕水文地质与环境、工程地质与灾害、地球探测与研究、地球关键带研究四大核心教学科研方向,科学规划并建成3413平方米的集中化专用实验场地,系统布局了39个专业实验室,对960余台套、总值2086万元的仪器设备实施集约化统一管理,高效整合了水文地质、工程地质、地球物理、地球化学等多学科参数的分析测试能力,极大拓展了解决复杂地质工程问题的先进技术手段,形成强大综合支撑,为跨学科综合性教学实践活动提供了一流硬件基础。创新实验平台以地质工程为根基,融合污染场地修复、矿山修复等工程实践,引入生态环境要素,实现实体重构与功能升级。

(1)夯实基础能力:引进增强型水同位素分析仪、流动注射分析仪、电感耦合等离子体质谱仪等先进分析测试设备,构建了完备的实验分析测试基础平台。

(2)突破前沿能力:购置大口径磁共振分析与可视化系统、多尺度高分辨X射线三维数字岩心成像分析系统,建成具备岩土体微观结构参数系统研究的前沿平台。

(3)强化专业能力:更新完善探地雷达、岩土体多功能试验仪、地下水动力学井流试验模型等传统设备,显著提升了地质工程实践研究的专业平台能力。

(4)激发创新能力:自主研制大尺度岩体倾倒变形物理模型、变形孔隙介质水流模拟装置等专用研究设备,打造了支撑教学科研原始创新的实验平台。

该四级递进实践创新实验平台的构建,为地质工程专业学生面向“山水林田湖草生命共同体”复杂工程问题开展科学研究与创新实践提供了强有力的资源保障与条件支持,有效支撑了启迪创新思维、提升教学质量、培养实践创新人才的核心目标。

1.3 设立“基础实践-专业实践-工程实践-创新实践”四维联动实践人才培养基地

专业依托学校省级与省部共建协同创新中心,积极拓展与行业龙头企业、科研院所的多层次深度合作,整合校外优质教学与实践资源,形成“产学研用”一体化的协同育人合力,显著增强人才培养与产业实际需求的契合度。通过系统构建产学结合的实践教学机制,有效推进“基础实践-专业实践-工程实践-创新实践”四维联动的实践人才培养体系。

专业在构建河海大学智慧勘测产业学院及安徽桐城抽水蓄能电站产教融合实习实训基地等实体平台的基础上,系统整合校内外实践资源,构建多主体协同、全链条贯通的实践教学系统。与二十余家绿色企业及科研单位共建实习基地,共同开发层次分明、循序渐进的实验与实践课程体系,使学生能够在真实工程场景中完成从认知、模拟到实战的全程化训练。通过校企共同制定培养目标、共建课程体系、共评教学成效,实现人才培养与产业动态需求的无缝对接。

此外,专业还建立了多主体协同育人的长效运行与保障机制,形成“共同规划、共同实施、共同评价”的闭环管理体系,确保实践教学、生产应用与人才培养的协同并进,全面赋能学生工程实践能力、跨学科创新能力和系统解决复杂工程问题能力的提升。

1.4 贯通“教育培养-科研导向-产业需求-社会服务”四向引领多元师资建设路径

以提升教师工程与生态综合素养为核心,系统构建“教育培养-科研导向-产业需求-社会服务”四向引领的师资发展体系,实现以产业需求为导向的人才培养模式动态更新。通过制定面向“工程-生态”教育的专项教师培训制度,依托科研项目联合攻关、基地实践锻炼、企业挂职等多种渠道,系统提升教师的跨学科教学能力、工程实践能力与生态创新意识,彻底转变传统单向知识传授模式,将教师发展深度融入创新人才培养全过程,形成教师与学生实践创新能力“双向提升”的良性机制。

积极推动国际化师资建设,构建国际合作交流新范式,与多国高水平大学及研究机构建立稳定合作关系,大力推进合作办学与协同研究。深入探索校企协同育人机制,系统推进“请进来-走出去”的双向互动模式,建设“双师型”教师队伍,建成了一支涵盖专业导师、企业导师与创业导师的跨学科、多领域实践教学团队。通过持续完善教师发展与评价机制,打破人才培养壁垒,营造了师资与学生共同成长的人才培养新生态。

1.5 建立“课程教学-专业实践-创新创业”三位一体实践能力培养模式

专业以“学生中心-产出导向-持续改进”为核心理念,系统构建并持续完善“课程教学-专业实践-创新创业”三位一体的实践能力培养模式。课程设置充分体现“专创融合”,多层次开设研讨式、项目化教学模块,全面推广面向复杂工程问题与重大科研项目的课程模式,并将工程伦理、行业文化、水利特色与思政元素深度融入专业教育全过程。依托大型仪器开放共享平台、国家重点研发计划项目与重大工程实践场景,开设具有真实工程背景与生态导向的设计型实验和项目式课程,引导学生完整参与从方案设计、现场实践、室内实验到综合研究的项目全流程,实现“科研反哺教学、教学助推创新”。积极组织学生参加“互联网+”、“挑战杯”、全国大学生地质技能竞赛等高水平学科与创新创业竞赛,以赛促学、以赛促创。引导学生自主策划、组织实施创新创业项目,在服务社会中巩固专业知识、激发创新热情、提升综合素养。

2 结语

河海大学地质工程专业以国家战略与行业转型需求为导向,深度融合新工科与生态文明理念,创新构建了基于新工科建设背景下的“山水林田湖草生命共同体”地学实践教学模式。模式以“共同体”思想为核心,通过系统性推进课程重构、平台升级、师资建设与机制创新,形成了多维度协同、全流程贯通的实践教学体系,实现了人才培养从单一工程能力向“工程-生态”系统治理能力的成功转型。该模式的实践应用,使学生不仅能胜任传统地质工程任务,更具备将生态保护理念融入工程全生命周期中的系统思维与实施能力,从而有效应对绿色低碳发展所带来的跨学科、复合型问题,有力支撑行业转型发展与国家战略实施,并为同类专业改革提供了可借鉴的范式。

参考文献

[1]成金华, 尤喆. “山水林田湖草是生命共同体”原则的科学内涵与实践路径[J]. 中国人口·资源与环境, 2019, 29(2): 1-6.

[2]钟登华. 新工科建设的内涵与行动[J]. 高等工程教育研究, 2017(3): 1-6.

[3]林健. 深入扎实推进新工科建设——新工科研究与实践项目的组织和实施[J]. 高等工程教育研究, 2017(5): 18-31.

[4]陆国栋,  李拓宇. 新工科建设与发展的路径思考[J]. 高等工程教育研究, 2017(3): 20-26.

[5]周静, 刘全菊, 张青. 新工科背景下实践教学模式的改革与构建[J]. 实验技术与管理, 2018, 35(30): 165-168.

[6]赵继, 谢寅波. 新工科建设与工程教育创新[J]. 高等工程教育研究, 2017(5): 13-17.

[7]夏建国, 赵军. 新工科建设背景下地方高校工程教育改革发展刍议[J]. 高等工程教育研究, 2017(3): 15-19.

[8]龚晓嘉. 综合性高校在实践教学中培养新工科创新型人才的探索[J]. 高教学刊, 2017(12): 141-142.

[1]赖绍聪. 改革实践教学体系  创新人才培养模式——以西北大学地质学国家级实验教学示范中心为例[J]. 中国大学教学, 2014(8): 40-44.

[9]孙科学, 郭宇锋, 肖建等. 面向新工科的工程实践教学体系建设与探索[J]. 实验技术与管理, 2018, 35(5): 233-235.

[10]高波, 霍凯, 陈羽新等. 工科背景下提升学生创新实践能力的探究[J]. 实验室研究与探索, 2022, 41(6): 178-181.

作者简介:马晓凡(1989-),男,汉族,河南林州人,硕士,高级实验师,主要从事地质工程试验技术研究。


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ISSN:3079-918X (Online)
ISSN:3008-0134 (Print)
所属期次: 2025.9

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