巖石力學(xué)教學(xué)改革的探索與實踐

摘要：巖石力學(xué)是一門理論性和實踐性均較強的課程，如何開展教學(xué)活動，以確保教學(xué)質(zhì)量，是值得深思的問題。從教材內(nèi)容、課堂教學(xué)方法、課程教學(xué)手段、實踐教學(xué)、行業(yè)現(xiàn)狀等方面對巖石力學(xué)課程的教學(xué)進行了全面的探討。通過教學(xué)改革實踐結(jié)果表明：在全面掌握該課程的基礎(chǔ)上，學(xué)生課上更加積極主動，興趣更加濃厚，取得了良好的效果，為巖石力學(xué)教學(xué)改革提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：巖石力學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)實踐；教學(xué)目標

作者簡介：鮑先凱（1974-），男，蒙古族，內(nèi)蒙古赤峰人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，副教授；張春梅（1965-），女，內(nèi)蒙古包頭人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，教授。（內(nèi)蒙古#8194;包頭#8194;014010）

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2014）14-0107-01

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010～2020年）》[1]指出，我國高等教育的發(fā)展，將定位于以全面提高高等教育質(zhì)量為重點，更加注重提高人才質(zhì)量、提升教學(xué)研究水平和增強社會服務(wù)能力、特別強調(diào)了高等教育要“優(yōu)化結(jié)構(gòu)辦出特色”，發(fā)揮政策指導(dǎo)和資源配置的作用，引導(dǎo)高校合理定位，克服同質(zhì)化傾向，[2]形成各自辦學(xué)理念和風(fēng)格，在不同層次、不同領(lǐng)域辦出特色，爭創(chuàng)一流。

巖石力學(xué)是研究巖石力學(xué)形態(tài)的理論和應(yīng)用的科學(xué)，是探討巖石對周圍物理環(huán)境中力場反應(yīng)的學(xué)科，是一門應(yīng)用型基礎(chǔ)學(xué)科，其理論基礎(chǔ)廣泛，涉及工程地質(zhì)學(xué)、固體力學(xué)、彈塑性力學(xué)、計算數(shù)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、建筑結(jié)構(gòu)學(xué)等多門學(xué)科。通過對巖石力學(xué)形態(tài)的理論和實驗研究，解決巖土工程領(lǐng)域的破壞和穩(wěn)定問題，主要圍繞工程地質(zhì)研究方法、數(shù)學(xué)和力學(xué)分析法以及綜合評價法展開，衍生出各種應(yīng)用手段和試驗方法，較好地解決了巖土工程中所遇到的問題?；诒菊n程的特點和重要性，有必要采取行之有效的措施提高“巖石力學(xué)”課程的教學(xué)水平，進一步增強內(nèi)蒙古科技大學(xué)（以下簡稱“我?！保r土與地下工程方向本科生的核心競爭力，以便能夠培出更多基礎(chǔ)扎實、知識面廣養(yǎng)、素質(zhì)高、能力強、有創(chuàng)新意識和較強工程實踐能力的高級技術(shù)人才。

一、“巖石力學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

土木工程是內(nèi)蒙古科技大學(xué)歷史較為悠久的專業(yè)之一，專業(yè)下設(shè)建筑工程、道路與橋梁、鋼結(jié)構(gòu)、巖土與地下工程四個方向。巖石力學(xué)是2006年新增設(shè)的一門巖土與地下工程方向必修課，其開設(shè)時間短，基礎(chǔ)較為薄弱，由于一些主觀及客觀的原因，課程教學(xué)存在著很多問題。

隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，巖石力學(xué)新理論、新工藝也如雨后春筍般出現(xiàn)，這對于廣大教學(xué)工作者提出了更高的要求。然而教材內(nèi)容較為陳舊，現(xiàn)代新理論、新工藝多沒有涉及，如課程中關(guān)于地應(yīng)力測量方法[3]章節(jié)中壓磁應(yīng)力解除法、HTPT法等則沒有描述。部分章節(jié)存在著與工程實際脫節(jié)的現(xiàn)象，學(xué)生重視程度不夠，如巖石力學(xué)數(shù)值分析方法章節(jié)。同時巖石力學(xué)由于其理論基礎(chǔ)廣泛，教師課上需要做大量的公式推導(dǎo)及理論的串聯(lián)工作，但有些教師拋繁就簡，關(guān)鍵部分不做詳細闡述，忽視了學(xué)生能力參差不齊的特點；某些涉及工程應(yīng)用部分的講述雖然采用了現(xiàn)代多媒體手段，但是手段單一，多為圖文課件，缺少動畫素材及現(xiàn)場視頻。另外，不同規(guī)范之間同樣問題的描述不一致使學(xué)生感到極為困惑。如對于巖石、巖體（圍巖）的分類，《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2001）（附錄A）中將巖體基本質(zhì)量等級分為I～V（好～差）級，而在其他規(guī)范中，如《公路工程地質(zhì)勘查規(guī)范》（JTJ 064-98）（附錄G）中將隧道圍巖分為I～VI（差～好）級，兩者之間存在截然不同的差別。規(guī)范之間諸如此類問題較多。

二、巖石力學(xué)課程教學(xué)改革

1.改善教學(xué)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

巖石力學(xué)課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師以講授為主，學(xué)生則被動接受知識，這種教學(xué)方式遏制了學(xué)生學(xué)習(xí)和思考問題的積極性，為了改變這種狀態(tài)，形成教師和學(xué)生互動學(xué)習(xí)的氣氛，必須改革原有的教學(xué)方法。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的難易程度，采用啟發(fā)式、研究式、討論式等多種教學(xué)方法。對部分偏理論或純理論章節(jié)，教師應(yīng)對其來源、本質(zhì)、對工程的意義和重要性以及與其相關(guān)理論的關(guān)聯(lián)做深入的解剖，使學(xué)生有一個較為清楚的認識。當(dāng)學(xué)生弄清基本概念和原理，再把握大的研究方向，則不難培養(yǎng)出學(xué)生思考問題的積極性以及創(chuàng)新意識。利用本校的文獻檢索平臺，可結(jié)合課本及工程實際布置課后任務(wù)，讓學(xué)生充分利用其中資源，了解前人的研究成果和在時代大環(huán)境下某個研究內(nèi)容的進展，引導(dǎo)學(xué)生大膽說出自己的見解。課上讓學(xué)生各抒已見，適當(dāng)引入討論課的形式，使教師和學(xué)生之間、學(xué)生和學(xué)生之間互動交流。

2.豐富教學(xué)手段，緊跟時代步伐

基于巖石力學(xué)本身的特點以及傳統(tǒng)“黑板+粉筆”書寫速度慢、單一、呆板、信息量小的缺點，課程教學(xué)適當(dāng)結(jié)合現(xiàn)代多媒體手段，充分利用多媒體課件授課內(nèi)容多、圖文并茂、表現(xiàn)力豐富的優(yōu)點，提高授課效率，調(diào)動學(xué)生課堂情緒。當(dāng)遇到重點公式推導(dǎo)時，采用傳統(tǒng)板書的方式，教師一步步推導(dǎo)，使學(xué)生易于理解，加深印象，也避免了因?qū)W生素質(zhì)良莠不齊，導(dǎo)致教師錯估教學(xué)效果，造成惡性循環(huán)的局面。教師對于多媒體課件的制作，應(yīng)盡可能提高課件制作能力，隨時準備大量的圖片和影像素材，特別是以往代表性的工程案例、近期的工程現(xiàn)場視頻以及新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備等的詳細情況，從而使學(xué)生充分關(guān)注本專業(yè)領(lǐng)域最新動態(tài)，培養(yǎng)其獨立思考問題的能力，擴展學(xué)生的知識面。另外，培養(yǎng)學(xué)生在課下利用內(nèi)蒙古科技大學(xué)教學(xué)綜合網(wǎng)絡(luò)平臺的習(xí)慣，發(fā)揮平臺上的資源優(yōu)勢，通過師生討論區(qū)、答疑區(qū)、通知等，形成網(wǎng)絡(luò)教與學(xué)的互動。

3.學(xué)與用的結(jié)合，理論與實踐的統(tǒng)一

一方面，鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生參與大學(xué)生創(chuàng)新基金項目和教師的一些科研項目或其他工程現(xiàn)場，將巖石力學(xué)的知識點融入到項目中，使學(xué)生提前接觸生產(chǎn)實際，掌握一些在課堂上學(xué)不到的東西，增強學(xué)生運用科學(xué)知識和方法解決實際問題的能力。例如，我校東門在建的地下人行通道，學(xué)生從工作井的開挖到襯砌的完成，基本全程參與，學(xué)生對課堂上較為模糊的知識點多有了比較清晰的認識，現(xiàn)場學(xué)生和教師的“問”與“答”的互動，也取得了理想的效果。另一方面，充分利用計算機仿真技術(shù)，采用數(shù)值分析方法，如ANSYS有限元軟件和FLAC有限差分軟件，將之運用到實際工程中，通過輔助計算，改變學(xué)生“學(xué)無所用”的錯誤想法。[4]如在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的完成過程中，數(shù)值分析方法在某個問題中的必要性明顯，通過指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和學(xué)生的努力，學(xué)生較好地模擬了一些工程問題，再加上學(xué)生較為扎實的理論基礎(chǔ)和將其運用到工程實際的能力，答辯通過率幾近100%。

4.了解行業(yè)現(xiàn)狀，明確教學(xué)目標

21世紀是地下空間的世紀。隨著我國城市化的進程，地下工程蓬勃發(fā)展趨勢不可阻擋，然而本行業(yè)還存在諸多問題制約著國家的發(fā)展和祖國的建設(shè)。例如，我國巖土工程技術(shù)規(guī)范標準方面，據(jù)初步統(tǒng)計，不包括各省市所編制的地方標準，我國巖土工程方向的國家標準和行業(yè)標準就有200余部，各行業(yè)規(guī)范自成體系，形成了名詞術(shù)語、巖土分類、參數(shù)、公式、設(shè)計理論高度不一致的局面，而重大工程的建設(shè)常常需要數(shù)名甚至數(shù)十名各專業(yè)技術(shù)人才，這就造成了各專業(yè)人員交流困難，工期拖延情況屢見不鮮。自國家實施西部大開發(fā)起，各類復(fù)雜性的工程技術(shù)問題常有報道，如青藏高原鐵路的建設(shè)，曾遇到過各類國際性的技術(shù)難題，多年凍土的影響一度困擾著大量學(xué)者和工程技術(shù)人員。內(nèi)蒙古自治區(qū)作為西部GDP第二的省區(qū)，十年西部大開發(fā)發(fā)生了翻天覆地的變化，而內(nèi)蒙古科技大學(xué)作為自治區(qū)高等院校，理應(yīng)培養(yǎng)出見聞廣博、理論扎實、有較強工程實踐能力的高級技術(shù)人才，使之投身于西部建設(shè)，不怕艱難險阻，牢記校訓(xùn)“百煉成鋼”，這是我校的教學(xué)目標，教師應(yīng)牢記于心，以提高學(xué)生綜合素質(zhì)并為此更加辛勤地努力。

三、結(jié)語

巖石力學(xué)是巖土與地下結(jié)構(gòu)工程專業(yè)一門重要的專業(yè)課，本次教改實施一年有余，已取得部分預(yù)期效果，在實施的過程中深深體會到教學(xué)工作的復(fù)雜性和重要性。綜合素質(zhì)對于這個專業(yè)的人才培養(yǎng)是最重要的，教改的實施對于學(xué)生自身的發(fā)展，對社會都是有著重要意義的。

參考文獻：

[1]國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)[M].北京:中國法制出版社，2010.

[2]顧明遠，石中英.國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)解讀[M].北京:北京師范大學(xué)出版集團，2010.

[3]張重遠，吳滿路，陳群策，等.地應(yīng)力測量方法綜述[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2012，(3):305-310.

[4]勾攀峰，宋常勝.巖石力學(xué)課程的教學(xué)改革與實踐[J].教書育人，2009，(5):82-83.

（責(zé)任編輯：王意琴）