《巖石力學(xué)》及實(shí)驗(yàn)課課程教學(xué)改革研究

婁培杰

摘要：根據(jù)我校城市地下空間工程專業(yè)中《巖石力學(xué)》課程及實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，對該課程及專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行分析和探討，提出了一些《巖石力學(xué)》及實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的新思路與新途徑，文章將淺析《巖石力學(xué)》及實(shí)驗(yàn)課課程教學(xué)改革研究方法及手段。

關(guān)鍵詞：巖石力學(xué)；實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)；改革研究

一、前言

巖石力學(xué)是研究巖石力學(xué)性能理論和應(yīng)用的科學(xué)，能夠?qū)r石以及巖石周圍的各種地質(zhì)力學(xué)環(huán)境進(jìn)行研究。巖石力學(xué)是巖土工程最基本的學(xué)科，學(xué)科本身的知識內(nèi)容具有一定的高度，學(xué)生在掌握巖石力學(xué)知識的時(shí)候有一定的難度[1]。所以，在《巖石力學(xué)》及實(shí)驗(yàn)課教學(xué)環(huán)節(jié)中具有一定的挑戰(zhàn)性和機(jī)遇性。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，我院城市地下空間工程教研室對《巖石力學(xué)》的研究也在不斷地進(jìn)行探討和研究，尤其是學(xué)科的實(shí)驗(yàn)課程部分，取得了一定的成果，文章將分享這些研究成果，希望對《巖石力學(xué)》以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分的研究有一定的幫助。

二、改革研究的指導(dǎo)思想和內(nèi)容

巖石力學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是整個(gè)工科專業(yè)教學(xué)體系中最重要的一部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠提高學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的操作能力，還能夠讓學(xué)生將理論部分應(yīng)用在實(shí)際生活當(dāng)中，讓學(xué)生覺得學(xué)有所用。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠讓學(xué)生對巖石力學(xué)的知識結(jié)構(gòu)有一個(gè)宏觀的認(rèn)識，更好的把握住知識要點(diǎn)，提升了學(xué)生掌握知識點(diǎn)的空間。在實(shí)驗(yàn)操作中，能夠培養(yǎng)學(xué)生操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，讓學(xué)生能夠用自己的所學(xué)去解決工程施工中的問題

[2]。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生日后的就業(yè)起著決定性的作用。因此，學(xué)院充分利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器與設(shè)備，培養(yǎng)大學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，讓學(xué)生能夠適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，是全院師生共同的渴望，需要全校師生的共同努力才能夠完成，下面闡述一下改革需要突出的要點(diǎn)：

1、突出“三基”。要想掌握好巖石力學(xué)的知識點(diǎn)，一定要學(xué)習(xí)好彈性力學(xué)和高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識，老師一定要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，通過激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)巖石力學(xué)的興趣入手，讓學(xué)生學(xué)習(xí)好巖石力學(xué)的課程。

2、編好講義。要想學(xué)習(xí)好巖石力學(xué)，一定要有好的課本和好的教學(xué)方法。只有突出特色的教學(xué)模式，才能夠提煉出巖石力學(xué)的重點(diǎn)知識和基礎(chǔ)知識，讓學(xué)生在最短的時(shí)間里學(xué)習(xí)好專業(yè)知識。在提高教學(xué)效果的同時(shí)，也提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。

3、創(chuàng)新教法。隨著多媒體教學(xué)的普及，創(chuàng)新型的教學(xué)方法，已經(jīng)應(yīng)用在各個(gè)學(xué)科當(dāng)中，通過老師對教學(xué)內(nèi)容的改革和優(yōu)化，在課堂中實(shí)施多媒體教學(xué)（包括實(shí)驗(yàn)錄像、重大巖土工程建設(shè)錄像、數(shù)值模擬視頻），利用互聯(lián)網(wǎng)（包括中科院各巖土所的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)網(wǎng)頁），提高課堂的教學(xué)效果，結(jié)合課本聯(lián)系實(shí)際，給學(xué)生擴(kuò)充更多的知識內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，保持學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

三、構(gòu)建研究型學(xué)習(xí)平臺

由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在一定的漏洞，對于構(gòu)建新型學(xué)習(xí)平臺，教研室針對實(shí)驗(yàn)課時(shí)過少，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不豐富、實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核不合理，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想等因素，提出了巖石力學(xué)“二段制學(xué)習(xí)模式”。廣義上講就是將課程分為兩部分，這兩部分課程既是獨(dú)立的課程，又是相關(guān)聯(lián)的課程，狹義上講就是對教學(xué)大綱、教學(xué)實(shí)驗(yàn)和考試設(shè)計(jì)進(jìn)行了較大的調(diào)整、改革與變動(dòng)。將彈性力學(xué)、巖石力學(xué)基礎(chǔ)（包括實(shí)驗(yàn)）等以基礎(chǔ)知識為最主要的學(xué)習(xí)目標(biāo)劃分為第一部分（理論部分），將應(yīng)用和研究型工程實(shí)踐鍛煉劃分為第二部分（實(shí)踐部分）。

1、專業(yè)課老師采用最新穎的教學(xué)內(nèi)容激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，通過對教材的修改和變動(dòng)，對教材內(nèi)容進(jìn)行豐富的擴(kuò)充與填補(bǔ)，讓學(xué)生能夠從教材或者參考書中學(xué)到國內(nèi)外最新研究動(dòng)態(tài)，同時(shí)還幫助老師減輕了一定的壓力，收到的教學(xué)效果比較不錯(cuò)。

2、將計(jì)算機(jī)應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得更加生動(dòng)、真實(shí)，解決了學(xué)生的困惑，給予學(xué)生一定的鼓舞，讓學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)保持激情?，F(xiàn)版教材中我院巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程主要有五個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，依次是巖石的單軸壓縮、三軸壓縮、巴西劈裂、點(diǎn)載荷和剛性實(shí)驗(yàn)機(jī)演示[3]。因?yàn)閷W(xué)生人數(shù)比較多，實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較少，供不應(yīng)求，這樣就會(huì)導(dǎo)致一部分學(xué)生無法完成實(shí)驗(yàn)，操作技術(shù)不過關(guān)。教研室本著教學(xué)改革新思路，把培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能放在首位的想法，將計(jì)算機(jī)應(yīng)用在教學(xué)當(dāng)中，通過幻燈片與實(shí)際動(dòng)手操作，一虛一實(shí)，讓學(xué)生勤于動(dòng)腦，善于思考，提升操作技能和創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利用最新的數(shù)值模擬軟件，對巖石的變形與破壞過程進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)和數(shù)值實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的變通能力，這種教學(xué)方法易于操作，既方便又靈活，讓學(xué)生學(xué)到在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室里學(xué)不到的知識與體驗(yàn)。

四、搭建研究型實(shí)踐平臺

在巖石力學(xué)以及實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，學(xué)生一定要掌握巖石力學(xué)的知識體系，并且能夠利用這些理論知識解決工程實(shí)際問題。因此，在現(xiàn)版的巖石力學(xué)教材大綱中，就將巖石力學(xué)研究型實(shí)踐方式分為課堂實(shí)踐型和課外項(xiàng)目型兩大類型。在課堂實(shí)踐型實(shí)踐中，老師要充分利用好課堂時(shí)間，給學(xué)生講解更多的施工案例；課外項(xiàng)目型實(shí)踐，老師充分給予學(xué)生指導(dǎo)，讓學(xué)生參與到指導(dǎo)教師的縱向項(xiàng)目中，讓學(xué)生參與到科研項(xiàng)目研究中[4]。

（一）課堂實(shí)踐型研究平臺

1.工程情景教學(xué)法。老師在課堂教學(xué)中，講解理論知識的同時(shí)，聯(lián)系實(shí)際工程問題，講解一些學(xué)生所熟悉又不注意的工程現(xiàn)象，將理論與工程相結(jié)合，在工程背景下，講解巖石力學(xué)教學(xué)內(nèi)容，把教學(xué)內(nèi)容與工程設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析等聯(lián)系起來，讓學(xué)生學(xué)會(huì)知識的遷移，在原有知識理論的基礎(chǔ)上，對知識進(jìn)行融合和創(chuàng)新的應(yīng)用，對巖石工程的基本原理、基本概念和計(jì)算方法掌握得更加熟練。同時(shí)，還能夠活躍課堂氛圍，讓學(xué)生集中注意力，將整節(jié)課的時(shí)間都認(rèn)認(rèn)真真的參與到課堂當(dāng)中。

2.問題模式教學(xué)法。巖石力學(xué)在數(shù)值模擬方法上，具有通用性強(qiáng)和可重復(fù)的特點(diǎn)，因此老師可以幫助學(xué)生，在課程開始的時(shí)候，就創(chuàng)設(shè)一個(gè)自己感興趣的數(shù)值模擬題目（可以利用FLAC、UDEC、3DEC、PFC等軟件），讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，能夠提高學(xué)習(xí)效率和教學(xué)效果。在課程環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)中，要把握住知識點(diǎn)的深度和廣度，讓學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)更為明確，積極性更加高漲[5]。

（二）課外項(xiàng)目型研究平臺

1.任務(wù)書型實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，都是老師結(jié)合自己的經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生對工程實(shí)踐的能力。而任務(wù)書型實(shí)驗(yàn)，是老師根據(jù)實(shí)際需要，聯(lián)系教材內(nèi)容，選擇與工程密切相關(guān)，并且具有一定難度的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和實(shí)驗(yàn)的要求，通過自主學(xué)習(xí)來完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這種教學(xué)方法，給學(xué)生樹立了工程實(shí)踐的意識，讓學(xué)生具有創(chuàng)新型的思想，將創(chuàng)新意識應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，讓學(xué)生能夠真正的解決巖石力學(xué)中的實(shí)際問題。

2.項(xiàng)目型研究。老師可以鼓勵(lì)學(xué)生以小組的形式進(jìn)行項(xiàng)目研究，向?qū)W校申請資金補(bǔ)助，進(jìn)行創(chuàng)新型的項(xiàng)目研究。學(xué)生在研究過程中能夠?qū)r石力學(xué)課程中的內(nèi)容完美應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手操作的能力，還培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立自主的意識和團(tuán)結(jié)合作的精神。

五、結(jié)束語

通過教學(xué)改革，巖石力學(xué)課程及實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)滿足了不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，教學(xué)重點(diǎn)突出，教學(xué)內(nèi)容具有針對性?？偠灾?，通過創(chuàng)新的思路與改革，不斷地完善該門課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)與基礎(chǔ)課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生各方面的潛力，培養(yǎng)出社會(huì)所需要的工程復(fù)合型人才。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]王琪，郭易圓，王士敏.力學(xué)類課程探究型教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2014（11）：13-14.

[4]劉向陽，鄭海務(wù).專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改革實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（2）：145-148.

[5]馬文頂，許家林等.“礦山壓力與巖層控制”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，23（6）：58-60.

（作者單位：安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232001）