一、引言
地质工程是研究人类工程活动与地质环境之间相互制约关系,主要研究如何获取地质环境条件,并分析研究人类工程活动与地质环境相互制约形式,进而研究认识、评价、改造和保护地质环境的一门科学,是地质学的一个分支,是地质学与工程学相互渗透、交叉的边缘学科。
地质工程专业培养适应现代化建设和未来社会与科技发展需要,立志为国家富强、民族振兴和人类文明进步而奋斗,德、智、体、美全面发展与健康个性和谐统一,富有创新精神、实践能力和国际视野的高素质的地质工程专业的专门人才。
地质工程专业以地质学理论、力学理论为基础,培养系统掌握工程地质,岩土钻掘工程等方面的基本理论、基本方法和基本技能,能适应21世纪工程建设发展需要,掌握科学的思维方法,爱岗敬业,具有发现问题、分析问题和解决问题的能力和素质,德、智、体、美全面发展的综合性人才。学生在学习数理化、外语、计算机的基础上,主要学习地质学、工程地质学、岩土钻掘工程等方面的基本理论和基础知识,受到工程师的基本训练,具有资源勘察、工程勘察、工程管理、岩土工程设计与施工的基本能力及其新技术、新方法的研究和开发的初步能力。能在地质工程设计、地下资源勘探、工程地质勘察、地质灾害防治、地质环境评价、岩土工程施工与管理等单位从事各类资源勘察与评价、管理及工程勘察、岩土工程设计与施工、管理与监理等方面工作的高级工程技术人才。
新组建的地质工程专业包括了原来的工程地质专业和勘察工程专业。原工程地质与勘察工程专业都属于地学中的工科专业,因而地质工程专业仍然属于地质工科类专业。它主要从事地质资源的勘探与开发、工程勘察与设计、岩土钻凿工程施工、基础工程施工、地质灾害评估与治理、地球及外星球科学勘探等方面的研究、设计、施工与管理工作,服务于与地球科学、资源勘察及岩土工程相关的各个领域与部门。
地质工程专业充分体现了多学科交叉的特点,其学科基础涉及地质学、力学、工程力学、土质学、土力学、工程地质学、计算机科学、管理科学等。由于其多学科交叉和较强的实践性特色,目前没有能替代它的相应专业。
地质工程专业培养的人才主要服务于地质、石油、煤炭、冶金、建材、能源、道路、矿山、化工、交通、水电、市政建设、国防、地质环境保护等十多个领域,以及人类在上天、入地、下海、登极伟大计划的科学探索与实践。目前,正在进行的西部大开发以及具有国家战略意义的重大工程建设项目如南水北调工程、能源开发工程、核能利用与核废料处置等都离不开地质工程。因此,地质工程在国民经济建设和地质环境保护中必将发挥更加重要作用。
二、地质工程专业历史沿革与成就回顾
1. 地质工程专业的历史沿革
我国在工程勘查和钻凿工程领域具有灿烂的古代文明。据史料记载,我国早在夏、商、周时期就有了凿井取水的历史;春秋时代建筑的鸿沟;战国时代李冰父子在四川发明的钻凿盐井方法和修建的都江堰水利工程;隋朝修建的赵州桥,该桥利用了砂质地层作为桥基,现代科学技术分析证明,如果没有对地基土工程性质深入的了解,是难以做出如此合理的设计方案的。北宋时期在四川就有了竹篾绳索冲击式钻进法--卓筒井(104l-1045年);清嘉庆年间(1803-1809年)修建的江西临川文昌桥,桥志中已对地基土的压缩性有了详细的描述;道光年间(1835年),在自贡钻成了世界第一口超千米的深井--燊海井,该井的深度达1 001.42m,既产卤,又产气,卤水自喷量每日约14m3,并且能日产4 800~8 000 m3天然气。11年后,俄国的谢苗诺夫才于1846年钻成了一口浅井,采出少量石油;又过了13年,美国的狄拉克才于1859年8月,钻成一口21.69m深的井,而且只从井里采出1.8t多的石油。尽管我们的祖先在钻凿技术和工程地质领域具有很长的文明历史和丰富的经验,但都没有上升到理论,没有形成比较系统的知识体系,没有形成独到的系统工艺研究方法。
19世纪中叶,国外的地质工作者开始对工程地质条件进行了系统的理论研究,逐步形成了工程地质学的学科体系。解放以前,我国的"地质工程"隶属于土木工程的范畴,没有建立独立的地质工程学科。新中国建国之初,国家出于对各类专门人才的需求进行院校调整。
1952年,成立了原北京地质学院和长春地质学院两所地质院校,归原地质部管理。由于国民经济发展的急需,在前苏联科学家的帮助下,我国在北京地质学院和长春地质学院中分别建立了水文地质与工程地质和探矿工程两个学科,工程地质和探矿工程(岩土钻凿工程)分属于两个专业,且建校之初的长春地质学院仅设有探矿工程部分专业课。师资队伍主要来源于三个方面:援华的前苏联专家、老地质人员转行和归国留学人员。人才培养采用4种方式:选派优秀青年留学(主要派往前苏联)、举办教师进修班、前苏联专家培养研究生、招收大学新生,并按前苏联的教育体系、教育方案和教材进行教学活动,专业设置很细、知识领域较窄的专业,学生受到地质工程师的基本训练。随着国民经济建设的发展,对人才的需求量的快速增加,在原北京地质学院(现中国地质大学)和长春地质学院(现并入吉林大学)之后,又先后建立了成都地质学院(1956年,现成都理工大学)、河北地质学院(1953年建中专,1972年转本科,现石家庄经济学院)、西安地质学院(原为中专,1979年转本科,现并入长安大学)。各校均设立了水文地质与工程地质和探矿工程(后改名为钻探工程、勘察工程等)专业。各行业如水利、水电、煤炭、冶金、铁道、交通等部门所属院校也根据各自实际情况,纷纷设立水文地质与工程地质专业和钻凿技术专业或与两个专业的部分专业课,如中南矿业学院(现中南大学)、中国矿业大学等。在近半个多世纪的时间内,培养了一大批高素质的专业技术人才,在固体矿产勘查与开发、地下水及地热资源的开发与利用、石油天然气的勘探与开发、建筑基础工程、市政建设、道路桥梁建设、国防、建材、水利、水电等十几个领域中建立了卓越的功勋,做出了不可磨灭的巨大贡献。
2. 地质工程专业发展概况
从20世纪的80年代至90年代开始,随着我国改革开放和经济建设政策的调整,逐步实现了国民经济由计划经济向市场经济转变,地质行业经受了前所未有的冲击,快速进入萧条时期。这一时期只有工程地质的勘查市场和岩土工程设计与施工在整个地质行业中发展比较快,很多地质队伍纷纷转向与国家基础建设相关的岩土工程设计与施工领域和城市建设中的地基基础工程的设计与施工方面。与地质工程有关的各个院校纷纷开设了与工程地质和岩土工程有关的专业课程。在这一时期,由于人类工程活动规模的扩大和强度的增加,自然资源被无节制地开发和利用,出现了大多数矿产资源危机、能源短缺和环境污染等问题。同时,由于对自然资源、矿产资源的过度开采与利用,造成了各种自然灾害的不断发生,其强度和频度也不断加大,已经对我国的国民经济的可持续发展和人类的生存环境构成了严重的威胁。1992年联合国"环境与发展大会"首次提出"可持续发展"的建议,并被写进《里约热内卢宣言》。我国率先签约并拟定了《中国21世纪行动议程》,将可持续发展战略作为我国21世纪行动计划的核心内容。我国地质行业的有识之士率先提出地质环境的概念,即与大气圈、水圈、生物圈积极相互作用的岩石圈、土壤和水圈中的地下水部分也属于环境的一部分概念。在市场经济大潮的冲击下,为适应市场,工程地质学和探矿工程(岩土钻凿工程)两专业方向进行了专业的拓宽,注重了多学科之间的交叉与渗透。工程地质的课程体系由认识和评价地质环境向认识、评价、改造和保护地质环境方向深化,学科交叉和新技术、新方法的引进及应用(如计算机技术、"3S"技术、非线性理论等);探矿工程(岩土钻凿工程)专业则在保持与固体矿床勘探相关的基础课程的基础上,加大了地基处理技术和工程施工技术方面的课程,计算机技术在专业中的应用得到了快速的发展,岩土工程施工新技术、新方法也不断涌现出来。这种变革体现在全国各地质院校对专业的设置和人才的培养目标的重大转变上,在近20年的时间里培养了大量的岩土工程设计与施工方面的人才,已形成了这一时期的重要特色。各学校为适应经济建设的需要,对地质类的工科专业进行了大幅度的拓宽和改造。原长春地质学院于1990年开始进行了"勘察工程专业的改革与实践"教学研究与改革,为专业的拓宽做了大量的工作,并先后荣获了吉林省和国家教学成果奖。在专业拓宽的基础上原国家教委将探矿工程(岩土钻凿工程)更名为"勘察工程"。但研究生培养阶段仍然采用"探矿工程"的专业名称。这个时期,前苏联的教育体制仍然对我国的教育发挥着重要影响,即专业知识-专业技能-专业思想的人才培养层次模式仍起主导作用。这样的人才培养模式一直延续到"文革"后的上世纪80年代末,属于计划经济时代的人才培养模式,符合计划经济时代的人才需求。
知识经济时代的到来,极大地冲击着我国传统的教育体制,素质教育已成为全社会的共识。1998年,中华人民共和国教育部根据素质教育的要求,再次进行了全国高校专业调整,按照宽基础、大口径、多方向的要求实行了专业重组。1998年颁布的本科专业目录,将原地矿类工科的水文地质与工程地质、勘察工程、应用地球物理(物探)和遥感工程等地质类工科专业,合并成为了一个基础较宽、口径较大、方向较多的新专业--勘查技术与工程专业。引导性专业为"地质工程"。根据国家建设对专业人才在知识、能力和素质等方面的要求,重新定位了勘察技术与工程专业。制定了专业的中长期发展规划,以满足国家经济建设对地质工程技术人员的需求。
根据教育部调整学科专业的定位要求,勘查技术与工程专业主要从事研究地质工程的理论和技术方法,并以勘察的技术手段,来获取与矿产资源、能源和工程建设场地有关的地质信息,并评价其地质条件或工程地质条件,为资源开发、场地利用和地质环境保护服务的工程科学,属地质类的工科专业。该专业培养具备工程地质学、岩土钻凿工程学、应用地球物理学等方面的专业知识,能在资源勘探、工程地质勘察、岩土工程等方面从事各类资源勘探与评价、工程地质勘察、岩土工程设计与施工、工程监理和管理、地质灾害防治与地质环境保护等方面工作的高级工程技术人才。
根据新专业设置的要求,要求打通公共基础课和专业基础课以及部分专业课,扩大了知识范围,加强了学科间的交叉与融合,增大了学生的就业机会。毕业生可在水利水电、铁路、交通、建筑、国土资源、环保和军工等部门从事相关专业技术、科研、教学和管理工作。因此,勘查技术与工程专业工程技术人才的培养在国民经济建设中具有重要的地位和作用。
组建后的勘查技术与工程专业打破了原来以产业部门分割归口的专一的窄口径的专业内容,专业知识面和所涵盖的领域大大拓宽,培养的人才的适应能力得到了增强,就业领域和范围有所增大。但在办学过程中相应也暴露了一些问题,原来各专业在长期的建设与发展过程中,形成了各自的特色,专业的研究领域和专业的学科基础不尽相同,有的学科方向的差别非常大。如应用地球物理和应用地球化学与勘察工程专业方向相差甚远,在实际的操作过程中出现很多难以解决的实际问题。既然为一个专业,每个专业方向都应该对其他专业方向有一定的了解,因此设置了勘查技术方法概论一课,而各专业方向因学科基础的巨大差异性,使得学生在学习过程中遇到很大的困难,这些问题在其他各自专业方向都普遍存在,需要在发展中加以认真彻底地解决。
但是,新专业目录实施几年来,由于各校办学历史、办学特色的差异,勘查技术与工程专业的定位和内涵差别很大。目前,仅在中国地质大学、吉林大学、成都理工大学三所学校具有原来全部地质工科的办学能力,其他学校培养的学生只是其中的某个方向,但都是一个"勘查技术与工程"专业名称,造成了目前比较混乱的局面,不得不在专业后面加括号说明,即便如此也导致了社会对人才的选择发生较大困难。另外,当前社会对人才类型的需求也与学校培养的人才类型的差距日益扩大。但这样的专业设置是不是体现出了素质教育的全部?新专业今后将如何发展?地质工科专业如何设置才能更好体现出学科的内涵和今后的发展方向?如何更好地适应国家经济建设对人才的需求?这些问题不仅涉及专业教育思想的转变、教育教学体系的更新,而且还关系到专业培养方案的制定,教学质量的提高和教学管理的规范化、科学化。
如何解决这个现实存在的重大问题,成为地矿学科教学指导委员会会议讨论和争论的热门话题之一。为了更好地适应新时期高等教育改革的指导思想和办学理念,使办学更加科学化、规范化、开放化,让社会更加清楚地了解本专业的全貌,有必要进行地矿类学科各相关专业的发展战略研究,在此基础上制定新的专业规范,以指导新专业健康发展。
在2004年9月在武汉召开的"教育部地质工程专业教学指导会委员会第二次会议"上,与会的教指委委员和各校专家代表经过热烈而慎重的讨论,决定向教育主管部门提出修改地质工科本科专业目录的建议。建议在地质工科本科专业目录中增设"地质工程"专业,涵盖原水文地质与工程地质专业的工程地质部分以及勘察工程(岩土钻凿工程)专业的全部。尽管工程地质和探矿工程(岩土钻凿工程)过去分属于两个不同的专业,但就专业的发展和服务领域而言,两个专业有着许多共性和互补性。共性主要体现在专业的服务领域,两者共同为地质的工程领域服务;互补性则强调了以各自不同的专业特色,形成了地质工程领域所涉及的勘察、设计、施工和管理的"一条龙"服务的完整性。这样划分,不仅在很大程度上体现了各校的办学特色,满足了社会对人才的专业知识需求,又充分考虑了地质工程专业未来的发展方向,同时又与研究生的培养实现了接轨,这对于地质工程专业未来的发展是十分重要的。从长远来说,这种同一专业,按照不同的专业方向发展,形成自己专业特色的丰富多彩的专业发展之路,是值得提倡的,也是十分必要的。同时,这样的专业设置也符号教育部所提出的本科专业人才培养发展的战略目标。
为了更好地适应新时期高等教育改革的指导思想和办学理念,使办学更加科学化、规范化、开放化,让社会更加清楚地了解本专业的全貌,有必要进行地矿类学科各相关专业的发展战略研究,在此基础上制定新的专业规范,以指导新专业健康发展。
三、地质工程专业发展背景和趋势
1. 社会对人才素质的要求
现代地球科学的研究对象包括了地球各圈层(岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等)相互作用的物理过程、化学过程和生物过程以及人地关系、人类与环境的相互作用和相互影响,人、资源、灾害与可持续协调发展战略。这就要求我们培养的人才在技术层面上要具备宽广而扎实的知识,并具备知识不断更新的能力。
从近年来毕业生供需见面所反映的情况来看,目前市场对地质工程专业技术人才的要求是:
技术层面:具有敏锐的观察能力和分析解决问题的能力;具有扎实的基础理论知识;掌握新技术、新方法。
人文层面:具备广泛的社会交往能力;具有良好的心理素质。
思想层面:具有坚定的专业思想。
体能层面:身体健康。
尽管市场对毕业生上述要求是最基本的,而目前培养的学生离"高素质"的社会要求还相差甚远,市场对毕业生的高素质要求也尚未完全体现出来。随着我国加入WTO以后,市场竞争的国际化,相信未来对学生高素质要求的时间会越来越近。
2. 市场需求分析
由于地质工程专业涉及国民经济建设的领域很广,目前的经济建设项目很多,发展的速度很快,为毕业生创造了很好的就业环境,在目前大学生就业形势普遍困难的情况下,地质工程专业学生的就业形势却仍然非常好,具有比较强的发展势头,在全国形成了供不应求的良好局面。
据调查,近几年国内各高校地质工程专业学生供应量与市场需求量之间的比例在1:1.5~5之间。如国家电力公司成都水利水电勘察设计研究院2004年的工作点逾百,而该院的地质人员数量仅160人左右,平均每工作点1.5人,地质人员的缺口很大。上述事实充分说明地质工程专业目前乃至今后3~5年的市场仍是供方市场。当前,地质工程专业人才供不应求的主要原因表现在以下几个方面:
(1) 地质工程专业技术人才的新老接替
20世纪60年代我国培养出来的一大批从事地质工程的工程技术人员已陆续从工作岗位下退下来,预计在未来的5年左右的时间里,将会出现人才的短缺。当前已经出现了某些地区在老一代地质工程工作者退休后,新培养出来的地质工程专业人才不会从事地质资源勘探工作的严峻现实;同时,由于近20多年的经济政策的调整,原有的各地质队伍内也出现了物质资源的大量流失现象,加上对地质勘探设备、工具开发投入的不足,在地质资源的勘探与开发领域内的设备与工艺的研究也处于一种停顿的状态。面对这种严峻的现实,对我们地质类学校提出了更高的要求,如何加快培养高质量的地质工程人才是摆在我们面前的主要任务。在我国国民经济快速发展的同时,自然资源和矿产资源消耗的速度是惊人的,目前已出现常用的矿产资源和能源短缺等一系列问题。随着我国经济发展战略的调整,相信在未来5~10年内将进一步加大地质资源的勘探与开发工作。屇时将急需一大批高素质、工作能力强的专业技术人才来完成地质资源的勘探与开发的艰巨任务。
(2) 经济建设战略发展的需要
21世纪初是我国实现经济腾飞的重要时期,特别是近5~10年我国经济建设和发展处于黄金阶段。当前,我国的城市化建设、西部大开发和振兴东北老工业基地的重大发展战略的实施过程中,基本建设需要大量的地质工程专业人才。资源和能源开发、地质灾害防治与地质环境保护都需要大量专业人员。
(3) 重大科技开发项目的需要
21世纪是人类探索宇宙、探索地球、探索海洋、深入探索南极和北极的时代,在这一系列的探索活动中不可缺少的是勘探和获取地下岩矿芯样问题。我国已经制订了月球和太空探索、深部海洋的勘探与开发、大陆科学深钻、 南极和北极冰(雪)钻探等一系列宏伟的探索计划,中国人在不久的将来将真正实现上天、入地、下海、登极的伟大壮举。在这些重大的科学研究中离不开从事地质工程专业的人才和先进的岩土钻凿设备、工艺技术的支持。开展此类工程技术的研究的难度更大,需要一批地质工程专业的顶尖级技术专家。
3. 市场需求展望
我国加入WTO以后,随着市场竞争的国际化,大批国外技术力量将不断进入我国。我们培养的地质工程技术人员要面对这种国际竞争的压力。同时,我国国民经济的发展要求地质工程专业要培养高质量的人才来满足经济建设对人才的需求。
据资料显示,随着我国一大批基础设施建设的完成和城市建设的规模化,从事基础工程施工的人才将出现下降的趋势,而地矿行业对人才需求量在未来的10年内将会大幅度地增加。同时,近年铁路建设走势增强,人才需求形势看好。各勘查院对人才的需求稳中略有走强趋势,其他行业对工程地质人才的需求减弱,而对岩土钻凿工程技术人才的需求增加。值得注意的是,水利水电行业历来是地质工程专业的人才需求大户,也是未来地质工程专业发展的一个重要方向。
基于上述分析可以断定,为了适应市场竞争,今后各行业对地质工程专业毕业生的需求将由目前的技术急需型转为素质需求型。由于经济的发展和市场竞争的不断加剧,5~10年以后,用人单位今后对地质工程人才的要求将会更高,除对专业知识的要求外,对人才的创新能力、科技开发能力、对问题的预见能力、继续学习能力、科学管理水平以及其他综合素质的要求必将提高。社会对人才所谓'全人'的要求、'通才'的要求已经成为不可逆转的发展趋势。
四、地质工程专业现状和存在问题分析
1. 国内外同类专业的教育发展概况
在国外,有很多大学都设置了与地质工程相同或相近的专业,从事地下资源勘察,岩土工程勘察、设计、施工及相应的管理工作。
国外设置有相近专业的国家有:⑴俄罗斯圣彼德堡矿业大学、莫斯科矿业大学、托姆斯克工业大学等;⑵美国路易斯安娜大学、科罗拉多矿业学院、新墨西哥矿业与工业学院;⑶德国波鸿大学;⑷乌克兰顿涅斯克工业大学、第聂波尔工业大学。除此之外,捷克、保加利亚、匈牙利等东欧国家的许多大学也设置了与此相近的专业。
这些大学每年培养了相当数量的从事资源勘察、岩土钻凿工程施工、油气钻井、海洋钻井工程、极地钻探等工作的科技专家。在国外,有很多大学都设置了与工程地质和探矿工程(岩土钻凿工程)相同或相近的专业,从事地下资源勘察、油气钻井、海洋钻井工程、极地钻探、岩土工程勘察、设计、施工及相应的管理工作。
就教育体系来说,国外地质工程专业教育体系分为两大模式。即:俄罗斯教育模式和欧美教育模式。俄罗斯教育模式以概念清晰,逻辑严密,理论深入,分科细微,注重实践的风格而著称,他们把工程地质、岩土钻凿工程和工程物探仍分属于地质学的不同分科之中,教材注重理论分析。在欧美教育模式中,地质工程属于大土木工程范畴,以注重能力培养,注重综合性知识学习,注重新技术、新方法应用为特色,教材注重概念和知识应用。中国台湾、香港的大学学科的归属和教学模式侧重于欧、美模式。
值得注意的是,国外的大学教育普遍重视学生的道德品质和综合素质的培养,同时重视学生个性的发展。如日本强调学生"发现、解决问题;关心他人、丰富精神世界;提倡"全人综合学力",以培养"全人"为目标。美国则倡导寻求学生"个体的、身体的、情绪的、知性的、价值的、实践的"诸方面的和谐统一。由此可以看出,大学生的培养不仅仅是灌输专业知识、培养动手能力,还要注重学生的思想、道德、心理、身体、爱好等诸方面的全面发展。
目前,在中国地质大学(武汉、北京)、吉林大学、成都理工大学、中南工业大学等院校都设立了地质工程本科专业,还设立有地质工程硕士点、博士点和地质资源与地质工程博士后流动站。此外,全国还有其他近10所大学开设了地质工程专业或其中的一个专业方向(主要以工程地质为主),如河海大学、长安大学等,并且也都设立有硕士点、博士点和博士后流动站。从全国来看形成了一个比较强的学科发展群体,具有比较强的办学能力。各校基本上都招收1~2个标准班的本科生,每年共计招生近1 000人,其中勘察工程专业方向有300人,工程地质方向有近700人。2001年后,各校根据社会对人才需要的变化状况,对招生规模进行了适当的调整,扩大了硕士研究生和博士生的招生规模。
尽管我国人才培养模式已从"精英"培养模式转向"大众"培养模式,强调了"宽基础、大口径、多方向"的专业培养目标,但其课程设置仍然是以就业为导向,没有实现真正的素质教育培养模式。各院校的师资力量也参差不齐。一般来说,老院校、老专业的师资力量相对较强,但师资不足现象依然存在,师生比多在1:22~1:28之间。硬件配套也相差悬殊,少数院校甚至没有自己的实习基地。"大众化"教育的门槛里能否走出"精英"是社会对当代高等教育发出的问询。
2. 地质工程专业人才培养质量现状
地质工程专业中的两个专业方向是原工程地质专业和探矿工程专业,它们都是一个相对比较老的专业,有半个多世纪的办学历史。在长期的办学过程中具有一个很完整的师资队伍和科研力量,有较先进的实验设备和仪器,办学经验丰富,各校都在长期的办学过程中形成了自己鲜明的特色;同时有比较完整的教学配套设置和完整的学科体系,注重教学研究和教学改革,不断改革自己的课程体系,根据社会对人才的需求变化,及时调整专业培养计划,对地质工程专业进行了较大幅度的调整,拓宽了学科基础,增加了岩土工程设计、岩土工程勘察、岩土工程施工、工程地质、建筑基础工程施工、地质灾害评价与防治、地下矿产的钻孔开采与利用、非开挖施工技术、岩土工程施工管理等。目前所培养的学生基本上达到了勘察、设计、施工、管理、监理的综合培养目标,受到用人单位的一致好评。
3. 地质工程专业当前存在的主要问题
(1) 地质工程专业发展的不均衡
地质工程是多学科交叉、实践性较强的应用技术型专业。长期以来,由于各校办学历史和办学指导思想的差异,目前仅在中国地质大学、吉林大学、成都理工大学具有专业内涵所要求的两个专业方向,在其他学校工程地质的发展比较快,岩土钻凿工程方向比较慢或根本没有,需要在今后的发展中予以加强,使这些学校的地质工程专业成为一个比较完整的专业。
(2) 地质工程专业的重新定位问题
现在的地质工程专业是在原勘查技术与工程专业经过重新组合后的一个专业,勘查技术与工程经过十多年的教学实践,发现原专业名称已经完全不能适应学科的发展要求。从学科名称来看,"勘查技术与工程"表达的是对地质体的探察、认识和评价;"岩土工程"表达了对岩体或土体的利用和改造;"地质工程"表达了对地质体的探察、认识、评价、利用、改造等,同时也包含了用工程的手段来保护地质环境。地质工程专业准确、简洁表达了地质工程专业的服务领域。
(3) 教学条件有待进一步加强
地质工程专业中的两个专业方向是地矿学科中的两个老专业,在教学实践中,培养了一大批高素质的科技人才。同时,由于长期以来教育经费投入不足,原有实验教学设备老化,实验室用房紧张,图书资料不足,影响了教学质量的提高。
地质工程专业与其他专业相比最突出的特点是实践性强。在学习理论知识的同时,需要将课堂内所学到的理论知识与工程实际紧密结合,因此要求本专业有一定数量的实践性教学。由于办学经费的不足,各校的毕业实习经费人均在200~300元左右,这将严重影响实践性教学的效果,进而影响人才培养的质量。
(4) 创新意识与素质教育问题
素质教育要求以人为本,因材施教;要求加强基础课程,文理兼蓄;要求给学生更多的时间和空间,根据各自的爱好主动学习。使学生在思想、道德、心理、身体、知识、能力、人文、兴趣等各方面得到全面而健康地发展。这就要求我们必须改变传统的按专业需要来设置课程的思路,回归按素质培养要求来设置课程的轨道。这里有两个素质教育模式值得我们参考。
1) 哈佛大学模式
1977年,哈佛大学提出了《核心课程方案》报告,改变传统的人文科学、自然科学、社会科学三分法,将核心课程分为7类学科领域,即外国文学、历史研究、文学和艺术、道德理性、自然科学、社会分析、数量分析,每类学科都包含若干相关课程。例如,外国文学就包含了26门课程。核心课程完全独立于各学院开设的专业课程。
2) 巴黎理工大学模式
该校的传统是重理论、重教学。随着知识爆炸时代的到来,该校开始注重多学科之间的交叉,科学与文化融合的多面性培养,成为该校的教育方式与特色。其多面性培养包括4个部分:科学理论基础教育、应用科学基础教育、"非技术"教育和实践性教育。
这两所大学课程设置的重要特点是课程的综合性和学生的全面发展,既要学习专业知识,又要具备广泛的基础知识,强调作为现代人的基本素质和创新能力的培养。当前在国内各学校的普遍做法是开设几个门类的公共必修课作为素质教育的一个重要的组成,这样做离实际的素质教育和创新教育还有很大的距离,需要进一步加强。
(5) 师资队伍建设问题
师资队伍短缺已经是各校的共同问题,引进高素质的、热心于国家地质教育事业的优秀人才仍然是学校所面临的共同问题,没有一支高质量的师资队伍是培养不出高质量的人才的。
在师资队伍建设上,南北方院校存在着的很大的差异。南方院校的师资队伍水平相对要好一些,而在北方和西北的学校,由于地域因素的影响,外面的人吸引不过来,自己培养的人才大量外流,师资队伍已经到了青黄不接的边缘,急需制订出一些行之有效的措施,快速建设一支高素质、高水平的师资队伍。
(6) 强化课程改革,改革教学方法
从"精英教育"转为"素质教育"是教育进步的表现。改革开放后,随着经济的全球化发展,教育要面向世界、面向未来,对培养的人才加强人文教育、个性培养、创新型意识的培养。为适应新形势下对地质工程专业人才的要要,需大力加强课程体系和教学方法的改革,进一步提高教学质量。改变我国传统的大学工科人才培养模式,强调知识、能力、态度的培养,强调受教育者获得工程师的基本训练。
五、地质工程专业今后5年的发展战略
"21世纪,是科学技术迅猛发展和经济高速增长的世纪。人类能够探索太空、开发极地、移植基因、模拟智能……然而,与此同时,人们发现,我们生存的地球变得越来越拥挤,越来越肮脏,环境越来越恶劣。"
1972年,联合国在瑞典的斯德哥尔摩首次召开人类环境会议,围绕世界环境问题,通过了《人类环境宣言》,向世人宣告:"保护和改善人类环境,已成为全人类的一个迫切任务",并郑重提出:"我们只有一个地球"。1992年,联合国在巴西的里约热内卢再次召开国际环境大会,这次会议被称为'世界环境与发展大会',与会的60位国家元首共商大计,寻找人与地球的新关系,追求人类与环境的和谐共存。我国政府立即做出反应,制定了《中国21世纪议程》,决定在我国社会主义经济建设中实施可持续发展战略。
我国目前面临人口增长、资源短缺、生态破坏、能源危机和粮食短缺5大危机,为解决这些危机,必须坚持走经济建设与人口、资源、环境协调发展的道路。
1. 地质工程专业的重点研究方向
未来5年地质工程领域将有以下几方面发展重点和趋势:
(1) 堆填与开挖地质作用研究
人类工程活动的规模和强度越来越大,涉及的范围也越来越广,大规模的堆填与开挖已经引起了许多新的工程地质问题。如高边坡变形与破坏,大规模机场填方所引起的沉降变形等,为地质工程研究提出了新的课题。地质工程专业的学生必须学习和研究这些崭新的领域。
(2) 从事复杂地质环境条件下的工程地质勘察与研究
重大工程活动向西部复杂地区深入,水电、水利、铁路及高速路将在高海拔、高烈度、高地应力、生态环境脆弱的地区进行,从事复杂环境条件下的工程地质勘察与研究的人才会有很大的空间。
(3) 地下工程
重大工程活动将向地下发展,大城市地铁的修建及深埋长隧道工程中出现的许多工程地质问题也需要工程地质技术人员的广泛参与。因此,地下工程是未来中国工程建设另一个热点。
(4) 软基处理和深基坑支护
中国东部地区如上海的高速发展,在软基上建造高层建筑,软基中地下多层空间开发,软基处理和深基坑支护等也将成为一个突出的工程地质问题。
(5) 国防建设及海港码头建设等
国防设施、核试验观测及核废料储存、航空航天试验场以及海港、码头建设的地下钻孔、观测孔、地基基础等都需要可靠、快捷的钻孔施工技术作保证,需要地质工程专业的工程技术专家。近海石油的开发,海上钻井平台的工程地质问题也会变得越来越突出。以上各方面都与岩土工程设计施工密切相关,要完成这项工作必须加强岩土工程施工设备、机具与施工工艺方法的研究,需要进一步拓宽勘察工程专业内容或进行专门化的培养。
(6) 特种矿产的开采与利用
地下矿产的种类繁多,其赋存形式及所处位置也是千变万化的,必须寻找适合开采这些矿产资源的最经济、最安全的方法。诸如水力开采、钻孔采矿技术、煤层的地下气化技术等都是地质工程专业的重要工作领域。
(7) 地质灾害防治与地质环境保护
人类赖以生存的地球给人类带来了生存条件和巨大的财富,同时人类对于环境的破坏也日趋严重。山体滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害时有发生,给人类带来了巨大的生命、经济与财产损失。自然地质灾害和人为地质灾害已成为阻碍中国经济(特别是西部经济)发展的拦路虎,地质灾害诱发规律及治理研究是本专业工程技术人员义不容辞的攻关课题。评价与预测地质灾害,进行地质灾害风险评估,最大限度减少地质灾害损失,将是地质工程工作者的长期任务,也是地质工程专业毕业生将涉及的一个重要领域。
(8) 非开挖技术的普遍应用
输油管道、输气管道(西气东送)和输水管道的长距离铺设大多要穿越不同的大地构造单元,沿线的工程地质环境往往千差万别。因此,管道工程地质将有很大的发展空间,城市化建设和基础设施建设仍是未来几十年工作的重点。在这些方面的工作中,非开挖技术将会普遍应用。国外诸如美国、德国、加拿大、英国、希腊等国在这方面已达到了很高的水平。而我国则起步时间不长,需要一批专门从事此类工作的工程技术专家。
(9) 矿山(田)工程地质与环境地质
国内外已有的矿山(田)开发已经暴露了大量的工程地质问题和环境问题,这在国内外的有关文献上已有大量的报道或论述。为了不走资本主义国家先污染后治理的老路,提倡以人为本,与环境协调发展,矿山(田)工程地质与环境地质越来越受到人们的重视。
(10) 城市工程地质
我国已进入城市的高速增长期,城市的规划、定位及规模都受控于城市的工程地质环境。城市地质灾害的特点是直接损失与间接损失大、影响大、波及面广、处理难度大。城市工程地质的研究将需要大量勘察技术与工程专业人员的参与,因此有很大的发展空间。
(11) 新能源的勘探与开发
能源的开发与利用是保证一个国家经济可持续发展的重要组成部分。世界性的能源危机是世界人民共同面临的重大问题。勘探开发洁净能源是其中的一个重要方面。目前,人类可利用的洁净能源主要有核能、水能、电能、风能等,在这些传统能源开发的同时,还必须探索新的能源。天然气水合物是近期发现的储量最有价值和最为洁净重要新能源,已经引起了全世界的关注,天然气水合物的勘探开发将是未来20年所必须解决的工程难题。
(12) 重大科学研究项目的要求
21世纪是人类探索宇宙、探索地球、探索海洋、深入探索南极和北极的时代,在这一系列的探索活动中不可缺少的是勘探和获取地下岩矿芯样问题。我国已经制订了月球和太空探索、深部海洋的勘探与开发、大陆科学深钻、南极和北极冰(雪)钻探等一系列宏伟的探索计划,中国人在不久的将来将真正实现上天、入地、下海、登极的伟大壮举。在这些重大的科学研究中离不开岩土钻凿设备、工艺技术的支持。开展此类工程技术的研究的难度更大,需要一批勘察工程专业的顶尖级技术专家。
(13) 中国原生地质环境与可持续发展
中国不同区域的原生地质环境差异较大,通过区域性的工程地质调绘,查清和掌握原生地质环境的特点在工程规划中充分利用原生地质环境特点和地质过程的规律性,最大限度地维持人与自然的协调发展,实现可持续发展是当前及今后发展的主要目标。美国著名地质学家Donald R. Coates (科茨)指出"作为环境管理、监督总体的一部分,地质学家一开始就需要参与环境决策"。也就是说,要实现可持续的发展,离不开地质学家。
2. 地质工程专业的发展与教育
(1) 地质工程专业的发展规模
目前全国地质工程专业年招生人数近千人。为稳定已有的优势,同时考虑国家经济建设发展对人才的需求,保证各勘探施工队伍和研究单位对人才的储备,有利于科技队伍的健康成长,拟计划在未来10年内的招生人数仍控制在每年1 300~1 500人左右,其中工程地质约为1 000~1 200人,岩土钻凿工程约为300~500人。
(2) 教育理论与教育方法
从专业教育到素质教育转变的过程中,要以学生为中心,教师的功能不再是传播知识,而是教会学生学习的方法。这样,学生就会通过现代化工具,多渠道主动获取知识,从被动学习转化为主动学习。以专业课教学为例,西方的教学活动中一般没有教材,教师指定教学参考书,课后由学生自己去学习,长期训练的结果,学生的自学水平就会大大提高,为工作后继续学习、知识不断更新打下了坚实的基础。这种教学方法值得我们借鉴。
从知识传播转变为智能开发。知识爆炸时代已经使知识传播者变得力不从心,更何况知识的灌输不利于学生潜能的开发。教师在教学过程中,应不断地激发学生的思考能力,让学生学会批判思维能力和价值判断能力,发展分析能力、想象能力、创造能力和与他人合作的能力。野外实习中,我们让学生独立观察、分组讨论、提出问题、集中解答的教学方式值得坚持和推广。
从单纯指导者转变为指导-合作者。从知识的探索转变为知识财富的创造。由于专业景气,在这一点上有的专业的教师做得比较好。将科学研究中获得的新知识和科学研究的方法传授给学生,激发学生的创新意识,将知识转化为科技成果,发展经济,造福人类,同时实现自身价值。
3. 地质工程专业的人才培养模式
由于地质工程领域的研究及应用范围日益增大,使得地质工程专业的人才培养模式也在发生变化。当今社会更需要厚基础、宽专业、强能力、重应用、具创新精神、适应能力强的复合型人才。所以,地质工程专业的人才培养模式应以此为准绳。所谓"厚基础",即要求学生系统、全面掌握地质学、工程地质学、力学、计算机基础及相关专业基础知识;"宽专业"即学生除学习工程地质和岩土钻凿工程方面的相关课程外,还应掌握其他常规的勘探技术和方法,具有工程地质综合分析、勘察设计、施工设计、岩土施工、岩土改良的专业知识;"强能力",加强学生基本技能和能力的培养。
根据国外成功办学经验和我国的实际,地质工程专业的教育模式应为:思想、道德、行为教育--综合性教育--专业教育--实践性教育。
(1) 地质工程专业人才培养趋势
鉴于地质工程专业的发展前景,专业的研究领域在扩大,学科之间的交叉渗透在加强,这就要求未来的地质工程专业人才的知识领域必须拓宽。通过国际间的密切合作以及社会发展对学校人才培养的要求,各大专院校在培养方案和课程设置上做出一些重要的调整。地质工程专业在技术层面的发展趋势体现在以下几方面:
1) 工程地质和岩土钻掘工程两个专业方向融合以后(即目前的"地质工程"专业),开阔了学生的视野,拓宽了学生的知识面,增强了学生解决实际问题的综合能力,使将来的勘察设计更加合理、更具科学性。
2) 在课程设置上,引入计算机及信息化等现代技术,这将大大提高学生毕业后的工作效率。
3) 课程设置还增加了设计、施工、监测及环境治理方面的知识,使学生了解地质工程工作的全过程,真正实现多学科的融合,体现"少、新、精"课程设置新理念,与西方的培养模式逐渐靠近,增强学生的适应性。
从长远的人才需求看,人才综合素质的要求将越来越高。因此,教育必须把人的综合素质培养放在首位,要追求人才的全面发展,建立适合我国国情的新的人才培养模式,在创新能力、优良个性张扬、个人潜质的发挥方面加强教育力度。以素质教育为核心,大专业基本技能培训为重点,既解决学生的就业问题,又提高学生的综合素质。
(2) 人才培养目标
地质工程专业的服务领域非常广阔,各产业部门之间由于各自行业特点,其工作内容相差较大,产业部门对人才的需求也有很大的差别。在新的形势下,勘察工程专业必须进行专业教育的全面改革,树立全新的教育理念,围绕着素质教育、创新教育和个性化培养,建立起全新的课程教学体系和教学内容,进行多层面和多层次的教学改革,使培养出来的人才更具适应性、创造性和国际竞争性。为此必须打破原来的统一模式的培养方案,制定出符合产业部门特点和需要的不同层次的培养计划和培养目标。
地质工程专业本科阶段的人才培养目标是:培养以国家富强、民族振兴、人类进步为己任,立志祖国的地质工程事业,德、智、体、美全面发展与健康个性和谐统一,基础知识宽广而扎实,受到地质工程专业技能和实践技能的系统训练,建立初步的科学思维和创新思维方法,培养具有发现问题、分析问题和解决问题能力的综合性工程技术人才。
(3) 人才培养规格要求
按照上述地质工程专业的培养规格要求如下:
1) 树立科学的世界观和正确的人生观、价值观,热爱祖国,热爱人民。掌握马列主义、毛泽东思想的基本原理和建设有中国特色的社会主义理论。
2) 具有严谨的学风,科学的态度,强烈的事业心和责任感,遵纪守法。具有热爱地质事业,职业素养高,艰苦求实,勇于探索和开创精神,爱好广泛。
3) 具有良好的人际关系,关爱他人,团结协作,乐于奉献。具备良好的心理素质。坚强、勇敢,具有献身精神。
4) 身体素质好,身体健康,体格健壮。
5) 掌握宽广的综合性知识及扎实的计算机语言基础,具有扎实的专业技术基础知识和基本技能。
6) 掌握地质工程专业有关的基本理论,系统学习地质学、力学的基本理论,掌握工程力学、结构力学、岩土力学、地质学、水文地质学、工程地质分析、岩土工程施工技术等方面的基本理论和基本知识。
7) 具有进行工程地质综合分析、勘察设计、施工设计、岩土工程施工、岩土改良的专业知识和能力,能对地质现象进行客观的分析和判断;具有工程地质勘察、设计、工程施工、规划和管理的基本技能和能力,受到工程师的系统训练。
8) 熟悉勘察技术工程的有关规范和熟悉国土资源法和环境地质保护法等法规,具有工程管理方面的基本知识和能力。
9) 外语基础扎实,具有一定的外语听、说、读、写能力,能较熟练的阅读外文专业文献。
10) 熟练掌握计算机应用技能,能运用计算机进行工程制图、岩土体稳定性分析、施工设计、成本概预算。
11) 利用现代化知识传播手段进行文献检索、资料查询、信息交换,掌握信息分析、信息处理的基本方法,具有一定的科学研究能力和知识更新能力。
(4) 地质工程人才培养模式与培养方案
1) 地质工程人才培养模式
"思想、道德、行为教育--综合性教育--专业教育--实践性教育"。
综合性教育解决知识面宽和广的问题,也解决学生的综合素质培养问题,其内涵包括除专业基础课和专业课以外的知识,属于核心课程。各校可以根据自己的实际情况组织人力制定核心课程模块,每一模块下包含若干课程,形成基本的知识体系,供学生选修。这一环节中要特别注意各种学科、各种文化之间的交流。
专业教育中培养学生的专业知识,解决工作能力问题,保障学生就业。其内涵包括专业基础课、专业课和选修课等实用性课程。
实践性教育包括专业性实践、社会实践、军训、体育和其他发展个性方向的实践,解决操作能力、创造能力、体能等。
2) 地质工程人才培养方案
地质工程专业所培养的学生,大多数都充实到生产、科研的第一线,少部分人进入到比较高的层次就读研究生,部分人进入到科研院所。按照人才服务领域的不同就应制订不同的培养方案和培养目标,切实实施符合社会经济发展对人才的多样性的要求,可以考虑制订二到三个阶段的培养方案。
(5) 学 制
地质工程专业不仅仅是工程技术型学科,还是理论性很强的学科,而且该专业涉及的行业领域很广。学制可分4年制和6年制两种。4年制教育作为工科,以培养中、高级工程技术人才为目的,主要传授专业基本概念和基本技能,在掌握一定的理论知识的基础上,加强专业实践性教学环节,培养分析问题和解决问题的能力。6年制可考虑本硕连读,以理论知识传授为主,同时注重实践能力的培训,主要培养研究型专门人才,为占领科学研究的制高点做好人才准备。研究型专门人才的规模应控制,以在个别地质工程专业培养条件较完善的院校中开设为宜。
4. "地质工程"专业改革与发展的对策
从可持续发展战略和地质科学发展战略的高度,"地质工程"均处于两大战略的交叉点上。"地质工程"的重点研究方向中指出了当前工程技术领域中,本专业在人类工程活动与资源、能源、交通、城市建设、环境关系中的研究重点。因此,从战略的高度,我们应围绕这些热点和重点方向来设置课程和组织教学内容,培养人才。
归纳起来,今后的专业教育可围绕两方面的主题来组织教学:第一,人类作用;第二,高科技应用技术。
人类作用研究 我们研究了内力地质作用,研究了外力地质作用,但人类作用对地球影响的规律和特点及其对策的研究尚属一个全新的领域。人类每年消耗500亿t矿产资源,大于洋中脊新生物质总量;每年搬运和堆积的地表物质量已大于自然力的搬运量(165亿t);钻进地壳深度达10km;开挖深度1 000m;边坡高度达600m;水库库容1 500亿m3;2/3河流被污染;每年水土流失率达0.7%等。人类地质作用对环境的改变甚至涉及大气。因此,对人类作用的研究已经迫在眉睫。必须研究人类的剥蚀作用、搬运作用、堆积作用、地貌塑造作用;研究人类作用的性质、特征、机制及其效应;研究对人类作用的控制措施及对策;大型人工水体作用;大城市建设中的多层空间开发作用等三个研究方向,可以作为今后教学内容的补充。
高科技应用技术研究 科技进步对国家综合实力的增强具有举足轻重的作用,知识经济时代的重要特点就是大量运用高科技,将高科技迅速转化为生产力。多年来的实践业已证明,"地质工程"的发展必须要与科学技术进步保持同步,才能保证学科的发展和进步。本专业下阶段应继续重视的高科技应用技术手段,包括"3S"技术的开发与应用;非线性工程地质理论及应用研究;数字填图方法。
此外,地质工程专业还要重视综合性野外实习基地的建设,改变实习基地主要用于认识地质现象和填图的单一功能,建立集认识、勘察、评价、试验、防护及地质环境保护等多种功能于一体的实习基地。可探索与大型工矿企业联合建立实习基地的路子,使学生能在学习期间就参与实际工程实践,对提高学生的综合素质大有好处。
提出以下具体措施:
(1) 地质工程专业技术人员需求将会稳中有升,维持现有招生规模比较合理,因为需求暂时增加而导致盲目扩招将不利于技术人员队伍的健康发展。
(2) 注重"宽基础、大口径、重应用、通人才"的人才培养,着重加强学生综合性知识和基本技能的培训,强调"三基"-地质学及工程地质学基础、力学基础与计算机基础。
(3) 提倡启发教学,激发教育、人性化教育等先进教育方式,充分发挥学生的主观能动性。
(4) 人才培养目标方面:除基本培养目标必须实现外,可增加较高要求的培养目标(本硕连培)。
(5) 面向市场,培养具有市场开拓能力和创新意识的新型人才。
(6) 注重职业道德的培养,增强学生的责任心和诚信度。
(7) 拓宽实践基础,严把实践性教学环节质量关。根据"因材施教"的原则,学生在大三阶段可逐步试行本科教学导师制,让学生参加导师的课题,培养学生踏实、坚韧不拔、勤于思考、细致的从业精神,通过科研培养学生发现问题、分析问题及解决问题的能力。
(8) 通过不定期举行校内外专家专题讲座,让学生及时掌握国内外相关学科的前沿。
(9) 教学内容上增加人类工程活动与地质体之间相互作用的内容,拓宽工程技术人员生态与环境保护的意识;加强新理论、新技术、新方法、新设备的教学内容,使其在工程勘察、设计、施工、监测工作中发挥出更大的作用。
(10) 拓宽学生知识面,做到多学科交叉融合,如3S技术、非线性科学、环境科学、生命科学、管理学等。
(11) 提倡以科研促进教学,鼓励教师积极从事科研工作,将科研成果充实到教学中。
(12) 建立高质量的师资队伍,尝试引进国外师资,逐渐普及双语教学,逐渐与国际接轨。