美国地质工程专业本科课程体系概况—以科罗拉多矿业学院为例

发布时间：2019-11-23

　　摘  要：当前地质工程专业面临着国内外地质行业和工程领域变革所带来的各种挑战，如何构建新形势下的专业课程体系是任务之一。本文选取在资源勘探、开采、生产和利用方面拥有广泛专业知识的美国科罗拉多矿业学院作为研究对象，论述了该校地质工程专业的基本概况、培养目标和毕业去向，并重点对比分析了培养体系中的通识课程、基础教育和专业培养等。结合该校地质工程课程体系特点和我国地质工程专业现状，提出应明确专业定位，形成特色专业发展模式;注重地质教育，锻造工程领域地质强兵;推进立德树人，培养学生正确专业价值观等建议。

　　关键词：地质工程;课程体系;本科教育;科罗拉多矿业学院

　　地质工程专业是地质学与工程学交叉形成的专业，属于地质类专业之一。1976 年美国地质学家 Goodman 教授在其论著中首次提出了“地质工程”的概念，将地质工程专业的主要任务定义为调查、评价地质条件，对不良地质体进行处理，属于狭义地质工程。2012 年西班牙地质学家 Vallejo 教授在其《地质工程》一书中指出：“地质工程主要是将地质学知识应用于土木、矿业、石油、环境等领域的工程实践活动中。”[1] 拓展了地质工程专业的涵盖范围，属于广义地质工程。孙广忠教授最早在我国提出地质工程概念，后经多次演变，教育部于 2012 年将地质工程专业涵盖范围归纳为两个方面，即：传统的工程地质和岩土钻掘工程(探矿工程)，不再涵盖其他工科地质类专业 [2] ，全国有 50 余所院校开设了地质工程专业。

　　地质工程是美国科罗拉多矿业学院(Colorado School of Mines， CSM)的传统优势专业，该校位于科罗拉多州戈尔登，是一所公立研究型大学，于 1874 年创立，主要提供工程和应用科学相关教育。科罗拉多矿业学院是全球极少数在资源勘探、开采、生产和利用方面拥有广泛专业和统一知识体系的机构之一，同时通过开设面向地球及其资源科学的管理课程和研究项目，在世界大学中脱颖而出，在美国及世界上占有领先地位，是科罗拉多州甚至整个美国公立高校入学标准最高的院校，因此，科罗拉多矿业学院在全球的高等教育机构中具有独特的地位 [3] 。与其类似，中南大学具有完备的地、采、选、冶、材、信、管专业培养体系，因此，科罗拉多矿业学院地质工程专业的人才培养模式对中南大学及国内其他高校同类专业具有较好的借鉴意义。

　　一、培养目标

　　科罗拉多矿业学院地质工程专业的本科学生培养期为 4 年，符合毕业要求可授予地质工程学士学位，由地质工程系承担主要的培养任务。学校致力于培养学生扎实的地质学和工程学基础知识，使学生具备解决不同领域的地质工程问题能力，包括矿产、油气资源开发中的环境问题、基础设施建设中的场地评价、污染场地修复中的水体勘察等，缓解人类工程活动同有限的地球空间存在的矛盾 [4] 。

　　科罗拉多矿业学院地质工程专业培养目标为：毕业生在毕业后的几年内应该达到高水平的技术能力;能够采用书面、口头和图示的方式展示自己的专业方案;具备较好的团队合作和领导能力 [3] 。除了上述基本能力外，毕业生还应具备以下专业水平：(1)能够运用数学、力学、地质学和工程学知识解决实际地质工程问题的能力;(2)具有野外识别基本地质现象和典型岩石、矿物的能力;(3)能够综合考虑经济、环境、社会、政治、道德、健康和安全等因素，并具备工程和实验设计的能力，具有分析和解释数据的能力;(4)能够运用岩土物理和化学特征，结合水文地质相关理论，实现工程地质勘查、资源勘探、开采与开发，同时，具备解决人类工程活动引起的环境问题的能力;(5)能够运用现代化手段分析和解决地质工程问题的能力;(6)具备良好的职业素养和社会责任;(7)具有良好的人际沟通能力;(8)具有持续学习、自主学习的能力。

　　毕业生主要的工作去向包括以下几个方面：(1)工程勘察领域：基础设施的现场勘察与设计、受污染场地的勘察、评价、修复、地质灾害评估与治理;(2)水文地质：地表水和地下水的环境评估与修复、地下水调控设施的设计以及水资源的勘探和开发;(3)油气资源的勘探开发：石油、天然气和煤炭勘探、开采与环境治理;(4)矿产资源的勘探与开发：有色金属、工业原料、天然石材的勘探与合理开采;(5)地质科学：从事基础地质学研究与工作，包括全球气候变化、地球的早期演化历史、行星地质科学、岩石学等。

　　从培养目标的设定分析可知，其地质工程专业覆盖的领域较广，确保实现“宽口径”人才培养的目标。相比而言，国内地质工程院校“专才”培养倾向较为突出。如原石油、建筑、水利、矿业、铁道、有色等部门所属的院校，其地质工程专业毕业生多在所属的领域内单位就业 [5-6] 。随着市场改革进程和企业转型的加快，这种趋势在近些年得到一定改观。

　　二、课程体系

　　科罗拉多矿业学院地质工程专业的课程体系由通识类课程、专业基础课程和专业课程构成。通识类课程包括物理学、数学、化学、力学等;专业基础课程包括地质类、工程类、管理类等，与国内高校地质工程专业培养方案相比，其培养方案将学科基础和专业基础融为一体;专业课程涵盖范围比较广，包括基础工程勘察、矿产资源开发、油气资源探采、地表地下水评估、岩土钻探技术、储层评价保护改造等，旨在培养激发学生的专业潜能，塑造多领域的专业技能，实现综合能力的培养目标(表 1—表 4)。

　　表 1 显示了该校地质工程专业的课程体系，同多数国内外学校的培养模式一样，按照通识教育、基础教育和专业教育逐次展开，由浅入深，循序渐进，符合工科教育的一般规律。课程体系的必修学分为 140.5，这也大大低于国内地质工程院校的毕业学分要求，如图 1 所示。表 2~ 表 4 显示了多样化的选修课程和设计体系，涵盖了地质工程涉及的多个领域，有利于学生根据自身兴趣选择适宜的方向，尤其是专业课程中大多辅以设计环节，有助于提高学生理论联系实际的专业能力。此外，美国对本科生的课外学习要求比较高，一般都设有平时作业、期中考试、课内研讨等教学模式，这些自学环节耗费的时间往往是课堂讲授时间的 2~3 倍，且直接影响学生最后的成绩。

　　三、课程分析

　　科罗拉多矿业学院地质工程专业的课程体系大致可分：地质类、专业类、数学类、力学类、物理类、公共类、化学类、经管类和工程类。与此相比，国内多数地质工程类院校还设有机械类、电子类、思政类和外语类等课程体系，毕业总学分在 180 左右。由图 2 可知，该校地质工程课程体系中的地质类课程占比最高，学分数达到总学分的 33%，足见其对学生掌握扎实地质基础知识的重视。其次为专业课程教育，由于专业课程多数为选修课程，这些课程多数为地质和工程两大类，在一定程度上会进一步增加地质类和工程类课程的学分比例。而图中学分占比最低的为工程类课程，可见其旨在提高学生解决工程中地质问题的能力，而非单纯的工程技术人员，这也是区别于土木工程的本质所在。

　　在强化学生地质基础知识和实践能力培养的同时，课程体系中还设立了物理、力学、数学等课程，意在培养学生的逻辑计算能力和构建量化解决地质问题的科学方法。作为交叉学科，地质工程专业在同地质资源专业区分的同时，也应该意识到基础地质一般学习与应用的方法具有普适性;在同土木工程专业联系的同时，也需注意到基础地质问题在解决复杂地质条件下工程问题的优势。

　　从专业课程的设置分析可知，该校地质工程的专业课程覆盖面较广，涵盖了工程勘察、矿产开发、油气勘探等领域涉及的岩石力学、土力学、流体特征、地层特性等地质问题。从工程技术上划分，课程涉及物探技术、钻探技术、油藏工程、测井技术等，为学生全面了解和学习各领域的专业知识提供了选择，有利于学生的多方向发展。当然，资源领域是该校的传统特色，所以课程设计上也延续了这一传统，有助于发挥了自身在行业内的影响。

　　从表 5 的授课内容不难发现，通过地球与环境学的课堂学习，学生不仅能够获取到基本的专业知识，奠定地质基础，还可以受到专业价值观的引导。专业价值观是大学生内心对自己所学专业的衡量尺度，也是大学生对专业怀有的一种信念 [7] 。专业价值观不仅会影响大学生对所学专业的选择、认知和认同，还会深刻影响未来毕业后从事相关行业的职业态度，因此，专业价值观是大学教育的核心内容，这同立德树人的要求是一致的。比如在第 23 讲中提及的全球变暖进程，授课教师重点讲述了这种进程的形成、危害和趋势，能够激发学生对地质工程专业解决类似问题的责任感和自豪感，同时也对未来从事相关工作提出警示，这对学生后期专业价值观的情感认同和行为认同起到关键认知作用。

　　与此对比，目前我国高校对学生专业价值观的教育程度是不够的，其一，作为专业价值观引路人的专业教师实用化教学突出，直接导致学生学习具有明显的功利化态度，其根源是我国大学管理的短期化和功利化;其二，专业教师缺少对学生科学与人文的培养，过多强调专业知识的单一传授;其三，行业对专业价值培养和重视程度严重缺失，导致教师和学生对此形成漠然态度。这都是同立德树人相背离的，我们应当将专业价值观引入到课堂教学目标中，使学生通过专业历练形成正确的职业理念。

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　　四、启示

　　目前我国开设地质工程专业的高校有 57 所，其中 9 所高校的地质工程专业通过教育部工程教育专业认证(中国地质大学、吉林大学、中南大学、同济大学、成都理工大学、西南交通大学、长安大学、福州大学和西安科技大学，截至 2018 年 5 月)，每个学校地质工程专业的历史差别也比较大，但面对地质行业和工程领域的发展趋势，科罗拉多矿业学院地质工程专业的课程体系具有一定的借鉴意义。

　　(1)明确专业定位，形成特色专业发展模式。加州理工学院的校长巴尔的摩曾说：“就像生物多样性一样，大学应该有多种多样的类型，不同类型的学校各有特点，最重要的是在自己类型中保持特色，出类拔萃，这就是一流 [8] ”。就中南大学地质工程专业而言，应积极融入学校的地、采、选、冶、材、信、管专业链，发挥自身优势，逐渐形成自身特色。

　　(2)注重地质教育，锻造工程领域地质强兵。尽管地质工程专业毕业生可以在多个领域从事工程建设活动，但其基础是扎实的地质本领，这也是有别于其他工程人员的优势所在。因此，我们应强化地质类课程的教育教学，完善地质实践的软、硬件条件建设。

　　(3)推进立德树人，培养学生正确专业价值观。教师是学生形成专业价值观的引路人，课程是学生专业价值观形成的载体。通过四年的课堂学习与实践训练，使专业教师能够与学生分享自己对专业的思考，引导学生自觉思考和主动学习，形成强有力的专业信念、专业追求和专业认同。

　　此外，当前我国大多数高校追求论文主导的师资队伍建设模式，这对地质工程专业人才实践能力的培养提出了极大挑战，因此，我们应该实事求是地看待人才培养和科学研究的辩证关系，防止师资队伍的“极化”发展趋势。