面向采礦工程專業(yè)的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

葉祖洋++盛建龍++柯麗華++陳勇

【摘要】系統(tǒng)分析了采礦工程專業(yè)對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)的力學(xué)要求與發(fā)展需求，針對(duì)新形勢(shì)下采礦工程專業(yè)人才培養(yǎng)的力學(xué)需要，結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容，對(duì)采礦工程專業(yè)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，從而提升學(xué)生力學(xué)素質(zhì)和解決工程問(wèn)題的能力。

【關(guān)鍵詞】采礦工程 結(jié)構(gòu)力學(xué) 教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）15-0056-01

結(jié)構(gòu)力學(xué)是采礦、建筑、橋梁以及巖土工程各專業(yè)一門(mén)重要的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)課。結(jié)構(gòu)力學(xué)以桿件結(jié)構(gòu)為學(xué)習(xí)對(duì)象，以理論力學(xué)和材料力學(xué)為學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，研究桿件結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的理論與工程應(yīng)用，教學(xué)內(nèi)容主要有桿件結(jié)構(gòu)的幾何組成分析、靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié)構(gòu)在外荷載作用下內(nèi)力和位移計(jì)算方法、結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)等。通過(guò)結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)，采礦工程專業(yè)本科生可以掌握復(fù)雜結(jié)構(gòu)工程的簡(jiǎn)化要素、力學(xué)分析方法以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，熟悉采場(chǎng)頂板運(yùn)動(dòng)、巷道變形、礦柱穩(wěn)定等采礦工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)應(yīng)用分析，成為采礦工程需要的高素質(zhì)力學(xué)型人才[1-5]。

一、結(jié)構(gòu)力學(xué)對(duì)于采礦工程專業(yè)的重要性

采礦工業(yè)是國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈和工業(yè)現(xiàn)代化的重要支撐。當(dāng)前淺部礦產(chǎn)資源逐漸枯竭，資源開(kāi)發(fā)不斷走向地球深部，深部資源開(kāi)采逐漸成為資源開(kāi)發(fā)新常態(tài)?，F(xiàn)代采礦工程規(guī)模和開(kāi)采強(qiáng)度的不斷增大，資源開(kāi)采過(guò)程中普遍面臨高應(yīng)力、高水壓、高地溫、大井深、強(qiáng)擾動(dòng)等導(dǎo)致的重大難題，力學(xué)演化過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜。利用力學(xué)知識(shí)分析采礦工程深部巖體的力學(xué)特性、地應(yīng)力環(huán)境以及工程擾動(dòng)效應(yīng)，從力學(xué)層面規(guī)劃合理的開(kāi)采方案，建立有效的災(zāi)害防治與預(yù)警系統(tǒng)，是全面提升深部資源獲取能力的重要途徑。因此，采礦工程專業(yè)迫切需要培養(yǎng)具有扎實(shí)力學(xué)基礎(chǔ)的人才。結(jié)構(gòu)力學(xué)作為采礦工程專業(yè)力學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，既可以加深學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)理論力學(xué)與材料力學(xué)的認(rèn)識(shí)，也可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)后續(xù)彈塑性力學(xué)、連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的認(rèn)識(shí)。當(dāng)今時(shí)代，知識(shí)增長(zhǎng)與更新很快，新知識(shí)新事物層出不窮。智能采礦、海底采礦、太空采礦等工程對(duì)采礦工程專業(yè)的結(jié)構(gòu)力學(xué)又提出了更高的要求。所以，需要對(duì)采礦工程專業(yè)的結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，既要滿足采礦工程的力學(xué)需求，又要符合采礦工程現(xiàn)代化的發(fā)展規(guī)律。

二、面向采礦工程專業(yè)的結(jié)構(gòu)力學(xué)課程設(shè)計(jì)

1.培養(yǎng)興趣，啟發(fā)樂(lè)學(xué)。

《論語(yǔ)》有云：“知之者不如好之者，好之者不如樂(lè)之者。”興趣可以激發(fā)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，可以提升學(xué)習(xí)的效率，可以增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)造主動(dòng)性。然而課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生注意力不夠集中，思維不夠活躍，學(xué)習(xí)氣氛沉悶，對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)缺乏主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。通過(guò)對(duì)學(xué)生講解結(jié)構(gòu)力學(xué)發(fā)展史，結(jié)合力學(xué)故事進(jìn)行生動(dòng)講述，讓學(xué)生了解結(jié)構(gòu)力學(xué)的來(lái)龍去脈；展示采礦工程典型建筑物圖片，詳細(xì)介紹采礦工程建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與力學(xué)特性，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)力學(xué)對(duì)實(shí)際工程的應(yīng)用價(jià)值；針對(duì)航天技術(shù)、無(wú)人駕駛、智能制造等前沿尖端技術(shù)，說(shuō)明結(jié)構(gòu)力學(xué)的發(fā)展前景與未來(lái)方向，讓同學(xué)意識(shí)到結(jié)構(gòu)力學(xué)對(duì)于推動(dòng)人類現(xiàn)代科技發(fā)展的重要意義。表達(dá)內(nèi)容盡量回避照本宣科，切忌生搬硬套，而用簡(jiǎn)單生動(dòng)的實(shí)例去講解抽象的結(jié)構(gòu)力學(xué)概念，加深學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)的理解與記憶。

2.注重交流，團(tuán)隊(duì)協(xié)作。

學(xué)習(xí)過(guò)程既需要結(jié)合工程實(shí)際知其然，更需要相互交流、團(tuán)隊(duì)合作知其所以然、知其何以然。結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)是以理論力學(xué)與材料力學(xué)為理論基礎(chǔ)，為彈性力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)等課程提供進(jìn)一步的力學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，具有承上啟下的關(guān)鍵作用。對(duì)于不同的力學(xué)課程學(xué)習(xí)，教授方法與學(xué)習(xí)方式各有不同，學(xué)生的理解、學(xué)習(xí)與掌握能力差別較大。結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂學(xué)習(xí)過(guò)程，除了結(jié)構(gòu)力學(xué)的一般原理進(jìn)行通識(shí)講解，針對(duì)習(xí)題讓學(xué)生在黑板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解答，其他學(xué)生進(jìn)行討論與完善。通過(guò)老師與學(xué)生互動(dòng)交流、學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的方式，共同完成學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)、消化與應(yīng)用的過(guò)程。團(tuán)隊(duì)協(xié)作給學(xué)生提供了一個(gè)相互交流、相互學(xué)習(xí)的良好環(huán)境。諸葛亮說(shuō)：“集眾思，廣忠益?！边@樣既有利于老師掌握學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備和學(xué)習(xí)能力，也有利于提升學(xué)生的課堂積極性、凝聚力以及學(xué)習(xí)效率。

3.發(fā)散思維，勤學(xué)善思。

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的快速發(fā)展，知識(shí)以爆發(fā)式的速度在增長(zhǎng)與更新；結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論也在與時(shí)俱進(jìn)，新的內(nèi)容、新的方法、新的應(yīng)用層出不窮?？鬃釉唬骸安粦嵅痪蹋汇话l(fā)。舉一隅不以三隅反，則不復(fù)也?！苯Y(jié)構(gòu)力學(xué)的幾何組成分析、內(nèi)力計(jì)算分析、位移求解計(jì)算、超靜定結(jié)構(gòu)的求解等方法枚不勝舉，授人以魚(yú)不如授人以漁，關(guān)鍵要啟發(fā)學(xué)生去思考與琢磨。對(duì)于每道結(jié)構(gòu)力學(xué)習(xí)題，不要給學(xué)生灌輸標(biāo)準(zhǔn)答案，務(wù)必?cái)[脫僵化思維與惰性思想。這樣既可以提升學(xué)生的注意力，也可以鍛煉學(xué)生靈活運(yùn)用于獨(dú)立思考能力。同時(shí)，要真正學(xué)有所得、學(xué)有所成，就必須求實(shí)去浮、專心致志地學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)與思考、勤學(xué)與善思相互聯(lián)系，培養(yǎng)和提高理論思辨能力。

4.敢于創(chuàng)新，學(xué)以致用

國(guó)家富強(qiáng)需要?jiǎng)?chuàng)新，結(jié)構(gòu)力學(xué)需要?jiǎng)?chuàng)新，學(xué)生培養(yǎng)更需要?jiǎng)?chuàng)新。受國(guó)際環(huán)境沖擊，采礦工業(yè)發(fā)展來(lái)自各方面的困難、風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)不斷出現(xiàn)，新形勢(shì)下對(duì)于采礦工程專業(yè)學(xué)生的力學(xué)能力要求更高。結(jié)構(gòu)力學(xué)可以體現(xiàn)采礦工程專業(yè)學(xué)生的綜合能力，幾何分析能培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，內(nèi)力計(jì)算能加強(qiáng)物理、數(shù)學(xué)以及力學(xué)基礎(chǔ)，力法和位移法能提升接受新事物、新方法的學(xué)習(xí)能力，結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)能培育學(xué)生的發(fā)散能力。結(jié)構(gòu)力學(xué)必須鼓勵(lì)學(xué)生敢于打破教條主義，敢于推陳出新，敢于創(chuàng)新。結(jié)構(gòu)力學(xué)的學(xué)習(xí)不是為學(xué)而學(xué)，而在于學(xué)以致用：用以促學(xué)，學(xué)用相長(zhǎng)。學(xué)習(xí)過(guò)程通過(guò)工程紀(jì)錄片、全息投影、3+X維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的視頻教學(xué)與力學(xué)軟件學(xué)習(xí)，開(kāi)拓學(xué)生視野，理論與實(shí)踐、學(xué)習(xí)與應(yīng)用相結(jié)合，把掌握的知識(shí)轉(zhuǎn)化為科技發(fā)展力量，從而推進(jìn)采礦工程專業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

三、結(jié)語(yǔ)

采礦工程專業(yè)承擔(dān)著采礦工業(yè)技術(shù)革新、保障國(guó)家能源發(fā)展的重要使命，學(xué)生培養(yǎng)肩負(fù)著采礦工程專業(yè)的發(fā)展與未來(lái)。結(jié)合當(dāng)代采礦工程專業(yè)的人才需求與采礦工程的發(fā)展規(guī)律，將結(jié)構(gòu)力學(xué)課堂設(shè)計(jì)為采礦工程專業(yè)學(xué)生的力學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)平臺(tái)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)追求與愛(ài)好，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神，鍛煉學(xué)生勤學(xué)善思和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]盛建龍，葉義成，劉曉云，陳勇，劉艷章.新形勢(shì)下采礦工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2016，（07）：157-160+165.

[2]付果，彭旭龍.“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐探討[J].中國(guó)電力教育，2013，（10）：88-89.

[3]葉義成，劉曉云，盛建龍，劉艷章，劉洋.采礦工程專業(yè)學(xué)生全程化空間思維能力培養(yǎng)[J].中國(guó)冶金教育，2016，（05）：46-48.

[4]習(xí)近平.在中央黨校建校80周年慶祝大會(huì)暨2013年春季學(xué)期開(kāi)學(xué)典禮上的講話[J].理論視野，2013，（03）：5-8.

[5]徐營(yíng)，曹啟正，謝耀社.采礦工程專業(yè)力學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J].煤炭高等教育，2016，（03）：116-120.

教研項(xiàng)目：校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目（20142010、YJG201531）