“巖石力學”試題庫與工程案例庫建設(shè)思路探索

王迎超?靖洪文?耿凡

摘要：“巖石力學”課程是高校本科生土木工程專業(yè)的核心課程，學習該課程對學生今后的發(fā)展具有重要意義。針對當前“巖石力學”課程存在考核機制不健全和與工程實踐脫節(jié)嚴重的突出問題，提出了“巖石力學”試題庫和工程案例庫的建設(shè)思路，并詳細介紹了實現(xiàn)的相關(guān)措施。通過試題庫建設(shè)，可以改變傳統(tǒng)的教學和考試方式，實現(xiàn)教考分離；基于典型工程案例庫，可以真正實現(xiàn)“巖石力學”課程的理論與實踐相結(jié)合。提出的建設(shè)思路對于后續(xù)基于試題庫和案例庫的“巖石力學”教學改革具有重要參考價值。

關(guān)鍵詞：巖石力學；試題庫；工程案例庫；教學質(zhì)量；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）11-0135-02

“巖石力學”在中國礦業(yè)大學（以下簡稱“我?！保?012版本科培養(yǎng)方案中被列為土木工程專業(yè)的專業(yè)主干課程，其研究對象是各類工程巖體，涉及領(lǐng)域廣泛，如邊坡工程、地基工程、道路與橋梁工程、隧道工程、港口工程、水利工程、深部礦山工程等，貫穿于工程建設(shè)全過程。該課程內(nèi)容設(shè)置豐富，包括巖石的基本物理力學性質(zhì)及其實驗方法、巖體的物理力學性質(zhì)及巖體強度理論、原巖應力及其測量理論和方法，巖石地下工程、邊坡工程和巖石地基工程的設(shè)計方法和穩(wěn)定性分析方法等相關(guān)內(nèi)容。其教學目的在于使學生掌握巖石力學的基本概念、基本原理和基本方法，熟悉巖石力學的基本實驗內(nèi)容與方法，學會運用巖石力學的基本原理分析巖石工程問題，增強其解決實際巖石工程問題的能力。它的任務(wù)是為后續(xù)課程如隧道工程、軟巖支護技術(shù)、巖土加固技術(shù)等專業(yè)課程提供巖石力學基本知識，也為從事巖土科學技術(shù)的專門研究奠定必要的理論基礎(chǔ)。

為了提高“巖石力學”課程的教學質(zhì)量，國內(nèi)許多學者對“巖石力學”課程的教學方法、教學手段和教學模式進行了深入研究，取得了可喜的研究成果。將許多新的教學方法引入“巖石力學”課程教學改革中，如案例教學法、[1]研究型教學法、[2]數(shù)值仿真試驗教學法，[3]提出了許多新的教學模式，如模塊式教學模式、[4]創(chuàng)新教學實踐模式。[5]但遺憾的是，目前“巖石力學”課程還沒有完備的試題庫和工程案例庫，這方面的研究在國內(nèi)還處于空白，這不利于授課質(zhì)量的提高和教學效果的有效考核，因此，科學、客觀、正確地建立“巖石力學”課程的試題庫和工程案例庫是亟待解決的問題。

一、“巖石力學”課程的重要性及意義

我國是世界上最大的發(fā)展中國家，改革開放以來，國民經(jīng)濟大約以每年8%～10%的速度遞增。隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，我國的大規(guī)?；A(chǔ)建設(shè)越來越為世人所矚目。目前，我國已建或在建的三峽水利樞紐、西氣東輸、南水北調(diào)、西電東送、青藏鐵路、越江跨海隧道、深部采礦等工程無不令國際同行驚羨不已，這為我國巖石力學的發(fā)展創(chuàng)造了前所未有的良好條件，“巖石力學”與工程在我國已經(jīng)成為名符其實的朝陽產(chǎn)業(yè)。另外，我國巖石工程規(guī)模從跨度、長度、高度、深度等方面都有大幅度增加，同時工程地質(zhì)條件也越趨復雜（高地應力、高地溫、高孔隙水壓或氣壓），技術(shù)難度空前，新理論、新方法、新技術(shù)層出不窮。

從上面的分析可以看出，隨著我國能源、交通、環(huán)保、國防等事業(yè)的發(fā)展，復雜而巨大的巖石工程日益增多，這為巖石力學服務(wù)的相關(guān)學科人才的培養(yǎng)提供了前所未有的機遇與挑戰(zhàn)。在工程建設(shè)過程中，如果對巖石力學缺乏足夠的研究與認識，將造成巨大工程事故，甚至造成災難性的后果。如最為著名的法國馬爾帕塞（Malpasset）拱壩垮壩（導致 421人死亡，財產(chǎn)損失達 300 億法郎）及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡（摧毀一個小鎮(zhèn)與鄰近幾個村莊，造成約 2500 人死亡）。

中國礦業(yè)大學屬于國內(nèi)外知名煤炭高校，面向的對象為深部地下工程。目前我國煤炭開采深度已突破1300m，隨著開采深度的加大，工程地質(zhì)條件越來越復雜，各種工程災害不斷涌現(xiàn)，如巖爆、突水突泥、塌方、大變形等，嚴重影響了工程的正常建設(shè)。實踐證明，能否安全經(jīng)濟地進行工程建設(shè)，很大程度上取決于人們是否能夠運用近代巖石力學的原理和方法去解決工程問題。由此可見，通過“巖石力學”課程的學習，掌握巖石力學基本理論和原理，并利用所學知識去解決實際工程問題，對預防工程災害，減少經(jīng)濟損失和人員傷亡，保障巖石工程的安全建設(shè)具有重要現(xiàn)實意義?！皫r石力學”課程對于土木工程專業(yè)的本科生以后走上工作崗位進行工程設(shè)計與施工，具有重要現(xiàn)實意義。因此，必須找到當前課程教學中存在的主要問題，并提出有效的解決思路，才能達到“教好、學好、用好”的目的。

二、“巖石力學”教學中存在的主要問題

“巖石力學”課程具有內(nèi)容繁雜、理論性強的特點，對于力學功底不是很好的學生較難掌握，容易使學生產(chǎn)生畏難和厭學情緒，致使學生上課睡覺、作業(yè)應付的現(xiàn)象嚴重。根據(jù)筆者自己在這門課程授課中的感受和對這門課的理解，并結(jié)合學生對這門課的反應，認為目前該課程教學中存在的突出問題主要有以下兩點：

1.考核機制不健全

目前“巖石力學”課程采用期末閉卷考試的方式進行考核，但歷年考題重復現(xiàn)象嚴重，缺乏合理的試題庫。教師出題主要是通過網(wǎng)絡(luò)下載很多相同內(nèi)容的試題，或是局限于幾本教學參考書或資料，這樣組成的試卷所包含的知識點的分布和比例往往有缺陷，而且所用的時間比較多。有些學得不好的學生甚至能通過網(wǎng)絡(luò)和搜集歷年考試題最終取得較高的考試成績。另外每年考題變化不大，靈活性差。因此，當前由于缺乏科學合理的試題庫，不能有效評價學生掌握知識的能力，無法體現(xiàn)公平性。

2.與工程實踐脫節(jié)嚴重

“巖石力學”是一門工程實踐性很強的課程，然而受場地、資金和工程條件等因素制約，現(xiàn)在的教學模式主要以書本知識傳授為主，缺乏與工程實踐的有機結(jié)合。學習巖石力學的最終目的是為工程服務(wù)，而對于與工程應用緊密結(jié)合的章節(jié)，如地應力及其測量方法、地下工程維護原則與支護技術(shù)等內(nèi)容，學生在課堂上只能靠課本想象，與工程實踐嚴重脫節(jié)，這不符合“巖石力學”理論與實踐兼?zhèn)涞恼n程特點，因此難以激發(fā)學生學習的積極性和主動性，更不用提培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性。因此，迫切需要建設(shè)科學合理的工程案例庫，在課堂教學中引入工程案例教學模塊，通過最新的工程案例講解和討論，提高學生的興趣，激發(fā)其自主學習的熱情。

通過建立完備的習題庫和典型的工程案例庫，一方面，在原有教學基礎(chǔ)上，可以增加習題教學和案例教學環(huán)節(jié)，豐富課堂教學模式，實現(xiàn)啟發(fā)式教學，從而改變目前教學模式單一的現(xiàn)狀，激發(fā)學生的興趣，提高學生主動學習的積極性；另一方面，可以規(guī)范課程管理，促進教學改革，實現(xiàn)考教分離，理論與實踐緊密結(jié)合。

三、“巖石力學”試題庫與工程案例庫的建設(shè)思路

通過建設(shè)“巖石力學”課程的精要試題庫和典型工程案例庫，可以改善當前的教學方法，提高教學質(zhì)量，有利于不斷提升教師的教學水平，提高學生學習的主動性和自覺性。

1.“巖石力學”試題庫的建設(shè)思路

（1）搜集和整理“巖石力學”習題和試題：對目前國內(nèi)所使用的“巖石力學”教材，完成課后思考題的解答。搜索、查閱其他院校（如山東科技大學、西南交通大學等）的“巖石力學”試題，特別是對具有代表性、典型性的試題進行收集、整理，并制訂標準答案。然后，根據(jù)不同的知識點進行分類，形成精要習題集。

（2）根據(jù)“巖石力學”教學大綱，明確課程定位，根據(jù)教學過程中發(fā)現(xiàn)學生學習中的難點，結(jié)合課程重點，加強相應習題內(nèi)容的建設(shè)。針對每一章的重點難點，構(gòu)建相應題型，通過課題提問形式進行課堂講授，并有針對性地布置習題進行課后復習和預習，實現(xiàn)學生對重點難點的及時掌握和有效鞏固。

（3）編題與征題：題目來源初步定為以幾個下方面：1）網(wǎng)絡(luò)收集，查閱一些知名網(wǎng)站進行下載。2）搜集有“巖石力學”豐富教學經(jīng)驗老師的歷年考試命題。3）從注冊巖土工程師習題集和歷年真題中選取。4）從各種教材、習題集中精選試題。5）根據(jù)自身授課體會和學生反映的重難點自己編制試題。

（4）命題題型：根據(jù)“巖石力學”課程的特點，“巖石力學”試題庫的題型主要有以下幾種：選擇題、判斷題、填空題、簡答題、計算題、論述題；試題難易程度要適中。

（5）采用相關(guān)計算機軟件，開發(fā)“巖石力學”習題庫系統(tǒng)，便于學生網(wǎng)上學習和答題，以引導學生自主學習，進行有效的課前預習和課后復習。同時建立“巖石力學”試題庫系統(tǒng)，確保以后出題的過程中能夠基本覆蓋所有知識點。

2.“巖石力學”工程案例庫的建設(shè)思路

（1）通過文獻、書籍閱讀及網(wǎng)絡(luò)瀏覽，搜集國內(nèi)外大型巖石工程案例和典型工程災害資料，如大型水利工程、長大隧道工程、深部煤礦工程的現(xiàn)場圖片及相關(guān)資料，并運用巖石力學原理對具體工程及災害進行深入剖析，形成工程案例庫。結(jié)合構(gòu)建的案例庫，增設(shè)課程案例教學模塊，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生自主學習和獨立思考的能力。

（2）進入工程現(xiàn)場，從現(xiàn)場搜集大量第一手資料，進行歸類整理和深入剖析。一方面，通過在平時帶領(lǐng)學生實習的過程中或者利用互聯(lián)網(wǎng)的豐富資源來搜集各種工程圖片，增強學生的感官認識；另一方面，結(jié)合當前的煤礦工程熱點問題，如巷道失穩(wěn)、沖擊地壓、突水等問題進行專題討論和案例講解分析，實現(xiàn)案例教學和啟發(fā)式教學，提高學生運用所學知識分析問題、解決問題的能力。

（3）結(jié)合構(gòu)建的“巖石力學”課程習題庫和工程案例庫，對目前的“巖石力學”課件進行改進完善。對各章節(jié)進行相應習題和案例補充，并對當前幾種典型“巖石力學”教材（如賀永年編著、張永興主編、沈明榮編著等）進行詳細閱讀，科學編輯，根據(jù)學科發(fā)展對課程內(nèi)容進行部分更新和調(diào)整，優(yōu)化課程內(nèi)容，并充分發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢，形成一套圖文并茂的課件，從而調(diào)動學生學習“巖石力學”課程的積極性與主動性，提升課堂教學效果。

四、結(jié)語

對于土木類專業(yè)的本科生來說，“巖石力學”課程無論對他們的考試、畢業(yè)設(shè)計和其他專業(yè)課學習，還是以后走上工作崗位，進行工程設(shè)計與施工，都具有重要意義。進行“巖石力學”課程的試題庫和工程案例庫建設(shè)，對課程考核、教學模式改革和提高課堂授課質(zhì)量以及實施素質(zhì)教育等都具有十分重要的現(xiàn)實意義和參考價值。但需要指出的是，對“巖石力學”試題庫和工程案例庫的建設(shè)與維護是一項長期而艱巨的任務(wù)，試題庫的建設(shè)決非是一個簡單的試題堆積過程，而是一個艱苦的近乎枯燥的過程；工程案例庫也絕不是簡單將工程資料拼湊的過程，而需要結(jié)合課程教學大綱，進行深入的案例剖析。因此，試題庫和案例庫的建設(shè)需要一個長期的過程，應遵循循序漸進、逐步完善的原則。相信隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，教學改革的不斷深入，將會探索出許多新的更適用的教學模式與教學方法。

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（責任編輯：王意琴）