工程教育認(rèn)證下巖石力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討

溫彥良　張治強(qiáng)　常帥

摘 要：國家工程教育改革突出強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐和復(fù)雜工程下的知識(shí)應(yīng)用能力。結(jié)合巖石力學(xué)課程教學(xué)，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高了綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比重，構(gòu)建了“必做+選做”的教學(xué)模式，推行組長輪換負(fù)責(zé)制，為學(xué)生具備初步的工程素養(yǎng)和工程師能力提供保證。

關(guān)鍵詞：工程教育認(rèn)證 巖石力學(xué) 能力培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）03（c）-0184-02

工程教育認(rèn)證制度遵循產(chǎn)出導(dǎo)向、以學(xué)生為中心和持續(xù)改進(jìn)的基本理念，對(duì)推動(dòng)工程專業(yè)的發(fā)展，提高工程教育人才的培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要[1]。目前，被普遍認(rèn)可的《華盛頓協(xié)議》為工程教育標(biāo)準(zhǔn)和工程師職業(yè)能力制定了具體、權(quán)威的要求。2013年我國成為了該協(xié)議的簽約成員國；2016年我國成為該協(xié)議的正式成員國[2]，且已建立了與該協(xié)議要求基本一致的認(rèn)證體系[3-4]。遼寧科技大學(xué)的采礦工程專業(yè)是教育部“卓越工程教育培訓(xùn)計(jì)劃”試點(diǎn)專業(yè)，目前正在開展工程教育專業(yè)認(rèn)證的申報(bào)工作。

工程教育認(rèn)證重視學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，對(duì)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)和實(shí)踐教學(xué)效果提出了新的要求[5]。本文從遼寧科技大學(xué)采礦工程專業(yè)申請(qǐng)認(rèn)證的現(xiàn)實(shí)出發(fā)，對(duì)巖石力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行一系列改革。

1 巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

巖石力學(xué)課程與物理、工程力學(xué)有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，理論性較強(qiáng)，是采礦工程專業(yè)主干課程的先修課程，實(shí)驗(yàn)是該課程教學(xué)的重要組成部分。巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證課程理論，更能培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和工程思維能力。

巖石力學(xué)課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用各自獨(dú)立設(shè)課的方式同時(shí)安排在一個(gè)學(xué)期。先進(jìn)行課程的理論教學(xué)（48學(xué)時(shí)），隨后集中安排1周綜合實(shí)驗(yàn)（12學(xué)時(shí)），實(shí)驗(yàn)講義為內(nèi)部自編。

傳統(tǒng)巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程目標(biāo)目的主要有兩個(gè)：一是熟悉實(shí)驗(yàn)裝置的原理與操作，二是理解巖石的密度、孔隙度、強(qiáng)度、彈性模量和泊松比等物理和力學(xué)性質(zhì)參數(shù)的含義；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為程序化，實(shí)驗(yàn)類型基本以驗(yàn)證和演示性為主，主要側(cè)重巖石受力破壞的理論驗(yàn)證，基本可以達(dá)到鞏固課堂教學(xué)理論知識(shí)的目的；實(shí)驗(yàn)課程的組織中一般為實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行講解演示，學(xué)生按照步驟重新操作一遍，得出所需實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和綜合性不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)過程中難以凸顯學(xué)生的主體地位，學(xué)生無法體會(huì)到應(yīng)有的成就感。

不難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和模式難以體現(xiàn)學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向和持續(xù)改進(jìn)的工程認(rèn)證理念。

2 巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

為了適應(yīng)工程教育認(rèn)證對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，本文在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，著力推進(jìn)了如下三個(gè)方面的改革。

2.1 重構(gòu)教學(xué)模式與內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置由以往的全部“必做”改為“必做+選做”；同時(shí)將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)性模塊和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)K和數(shù)值實(shí)驗(yàn)?zāi)K等三部分。

實(shí)施過程中，砍掉了巖石密度、孔隙率測(cè)定等一些過程原理簡單的實(shí)驗(yàn)，保留經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，將以往基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)由12學(xué)時(shí)精簡為8學(xué)時(shí)，組成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，這部分內(nèi)容為學(xué)生的必做環(huán)節(jié)；同時(shí)，增設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)K和數(shù)值實(shí)驗(yàn)?zāi)K，這兩個(gè)模塊各開設(shè)兩個(gè)4學(xué)時(shí)的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，這部分為選做環(huán)節(jié)，學(xué)生根據(jù)自身愛好和興趣任選一個(gè)4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，教學(xué)模式及內(nèi)容如圖1所示。

這樣，既滿足了巖石力學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)的基本要求，又實(shí)現(xiàn)了結(jié)合學(xué)生興趣愛好的差異化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)中充分體現(xiàn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)性和創(chuàng)造性，有力地凸顯了學(xué)生為中心的工程教育理念。

2.2 科學(xué)規(guī)范實(shí)驗(yàn)選課

教學(xué)改革中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K為必做環(huán)節(jié)，由實(shí)驗(yàn)老師直接制定實(shí)驗(yàn)執(zhí)行計(jì)劃并實(shí)施；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和數(shù)值實(shí)驗(yàn)為選做環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)必須要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施前進(jìn)行安排，以便于實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)學(xué)生選課情況來確定實(shí)驗(yàn)時(shí)間和分組，從而保證實(shí)驗(yàn)的順利開展。目前選課結(jié)果見圖2，選擇巖石力學(xué)三軸實(shí)驗(yàn)的學(xué)生比例為20.3%，選擇數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)的學(xué)生比例為69.4%；結(jié)果顯示，學(xué)生選課比例出現(xiàn)了明顯分化，大多數(shù)學(xué)生傾向于數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，這一結(jié)果與巖石力學(xué)課程的知識(shí)晦澀難懂、理論性較強(qiáng)有著直接關(guān)系，同時(shí)也為下一步教學(xué)改革的指明了方向。

2.3 實(shí)施實(shí)驗(yàn)組長輪換負(fù)責(zé)制

以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量的限制，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)首先需要進(jìn)行學(xué)生分組，各組學(xué)生排隊(duì)、按順序依次完成實(shí)驗(yàn)。分組過程中，老師一般不予干預(yù)，組內(nèi)員由學(xué)生自由組合確定。這種分組形式組織簡單實(shí)施容易，但也存在很大弊端，實(shí)驗(yàn)中往往出現(xiàn)第一組實(shí)驗(yàn)學(xué)生的積極性較高且實(shí)驗(yàn)效果好，而安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間相對(duì)靠后學(xué)生的積極性和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果都較差，甚至實(shí)驗(yàn)過程中存在學(xué)生手機(jī)拍照，復(fù)制前組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的現(xiàn)象。因此，科學(xué)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)分組是保證實(shí)驗(yàn)效果的前提與基礎(chǔ)。

鑒于上述原因，在安排實(shí)驗(yàn)執(zhí)行計(jì)劃時(shí)實(shí)施實(shí)驗(yàn)組長輪換負(fù)責(zé)制。組長輪換負(fù)責(zé)制，要求實(shí)驗(yàn)中每組學(xué)生4～5人，且為固定搭配，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理采用組長負(fù)責(zé)制；且實(shí)驗(yàn)組長采用組內(nèi)輪換制，每個(gè)同學(xué)都要做一次組長，完整組織一次實(shí)驗(yàn)全過程。這樣促使學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中動(dòng)手動(dòng)腦，積極地參與實(shí)踐教學(xué)，從而避免部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中消極對(duì)待，抄襲同組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況。同時(shí)為了鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)組長，每個(gè)實(shí)驗(yàn)的成績?cè)u(píng)定時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)組長的成績給與一定傾斜。

這樣，在實(shí)驗(yàn)過程中就做到了學(xué)生起主導(dǎo)作用，實(shí)驗(yàn)老師起輔助指導(dǎo)作用，實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)權(quán)完全地交給了學(xué)生。

3 結(jié)語

通過上述措施，重構(gòu)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)組織模式，提升了實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的主體地位；實(shí)驗(yàn)組織上，引入實(shí)驗(yàn)選課環(huán)節(jié)，綜合考慮了設(shè)備利用、教師科研項(xiàng)目和學(xué)生興趣三個(gè)方面，為學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展提供助力；實(shí)驗(yàn)實(shí)施中，實(shí)施實(shí)驗(yàn)組長輪換制，達(dá)到了鍛煉學(xué)生組織性、提高學(xué)生主觀能動(dòng)性的目的，極大地改善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜理英，陳浚.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)改革探析[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2014，13（3）：256-260.

[2] 顧曉薇，王青，邱景平，等.基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的采礦工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)建設(shè)[J].教育教學(xué)論壇，2015（48）：62-64.

[3] 王猛，陳鎣，湯國水，等.國際工程教育專業(yè)認(rèn)證視域下采礦專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017（19）：231-232.

[4] 李花，劉曉東，王楓，等.基于工程教育專業(yè)認(rèn)證理念的專業(yè)應(yīng)用能力實(shí)踐教學(xué)研究[J].教育教學(xué)論壇，2017（1）：174-175.

[5] 王燕，孫偉博，邵小平.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下采礦工程專業(yè)教學(xué)改革探析[J].教育教學(xué)論壇，2016（13）：86-87.