以實(shí)際需要為導(dǎo)向的巖體力學(xué)綜合教改探索

摘要：該作者針對(duì)地方類工科高校巖體力學(xué)課程存在的問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)改革。文章基于更新和優(yōu)化巖體力學(xué)教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)手段，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)等，達(dá)到理論與實(shí)際相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)知識(shí)與能力并重，并以學(xué)生能力培養(yǎng)為主，達(dá)到培養(yǎng)實(shí)際需要的巖體力學(xué)實(shí)用性人才的教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：巖體力學(xué);教學(xué)改革;理論聯(lián)系實(shí)際;綜合措施

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）16-0201-02

巖體力學(xué)是研究巖石和巖體力學(xué)性能的一門學(xué)科，該課程是水利工程、地質(zhì)工程等專業(yè)本科生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課之一[1]。

巖體力學(xué)課程內(nèi)容設(shè)置豐富，知識(shí)復(fù)雜，既有基礎(chǔ)理論，也有工程應(yīng)用。作為工程性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)中不僅要講授基本的巖石力學(xué)原理，更重要的是要讓學(xué)生利用這些基本原理去解決工程中的各種巖體力學(xué)問(wèn)題，理論要求高，實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生對(duì)該課程的掌握和應(yīng)用具有一定難度，因此必須重視和加強(qiáng)巖體力學(xué)的教學(xué)，并針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行教改。通過(guò)課程改革和創(chuàng)新，學(xué)生能將學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，達(dá)到教師教好，學(xué)生學(xué)好，學(xué)生畢業(yè)后更快更好地適應(yīng)工作的目的[2-4]。

一、巖體力學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題

（一）教材陳舊，內(nèi)容滯后

我國(guó)在巖體力學(xué)的理論研究，室內(nèi)外試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和經(jīng)驗(yàn)積累方面隨著三峽工程、青藏鐵路、南水北調(diào)等許多高難度、劃時(shí)代的標(biāo)志性工程的建設(shè)，獲得了舉世矚目的成果，但選擇徐志英主編的《巖石力學(xué)》（1993年第三版）教材內(nèi)容落后于目前巖體力學(xué)的實(shí)際發(fā)展水平，在一定程度上出現(xiàn)了理論與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)的現(xiàn)象。

（二）教學(xué)模式和教學(xué)方法傳統(tǒng)，教學(xué)手段單調(diào)

巖體力學(xué)以“填鴨式傳授—接受”教學(xué)為主，教學(xué)內(nèi)容以教材為中心，教學(xué)過(guò)程以教師為中心。這一模式忽略了學(xué)生的主體性。以傳統(tǒng)的傳授書本知識(shí)為主的板書和PPT課堂教學(xué)方法，使力學(xué)功底不是很好的地方類工科學(xué)校學(xué)生較難掌握知識(shí)，學(xué)生畏難和厭學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，主動(dòng)性不強(qiáng)，教學(xué)效果不理想。

（三）實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏

目前在該課程的教學(xué)中，缺乏理論與生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合，教師很難生動(dòng)透徹地講解理論知識(shí)。

（四）考核方式單一

采用課程結(jié)束后的閉卷考試形式，難以對(duì)學(xué)生的分析能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維等進(jìn)行培養(yǎng)和評(píng)價(jià)。

二、巖體力學(xué)教學(xué)改革方案[1-8]

針對(duì)巖體力學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題，探索了適合我校巖體力學(xué)發(fā)展的教改方案。

（一）精心選取教學(xué)材料，更新和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

結(jié)合水工專業(yè)特點(diǎn)，沿用徐志英主編的《巖石力學(xué)》為主要教學(xué)用書，輔以蔡美峰主編的《巖石力學(xué)與工程》（2004），謝和平、陳忠輝編的《巖石力學(xué)》（2004）和董學(xué)晟主編的《水工巖石力學(xué)》（2004）。因教材普遍偏舊，需同時(shí)引入近年來(lái)國(guó)內(nèi)外最新的相關(guān)的科技成果作為教學(xué)補(bǔ)充，做到與時(shí)俱進(jìn)，追蹤學(xué)科發(fā)展的前沿，確保教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中刪除或減少水利工程地質(zhì)等課程中重復(fù)性的內(nèi)容，保證教學(xué)的有效學(xué)時(shí)。

當(dāng)前編著水利類專業(yè)全新的巖體力學(xué)教材是當(dāng)務(wù)之急。并需自編習(xí)題、復(fù)習(xí)思考題等輔助教學(xué)，形成配套教學(xué)材料。

（二）改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，創(chuàng)新教學(xué)方法，激活教學(xué)進(jìn)程

在巖體力學(xué)教改中嘗試引入研究型教學(xué)法，通過(guò)問(wèn)題引入講授法、案例分享法、工程情景教學(xué)法等激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力和創(chuàng)新思維[7，8]。

如在講授巖體力學(xué)課程的重要知識(shí)點(diǎn)時(shí)，采取先由教師提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)和思考分析問(wèn)題，由問(wèn)題入手，追根溯源找到解決問(wèn)題的源頭。這種問(wèn)題模式教學(xué)法，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。而圍繞水利水電工程專業(yè)的工程實(shí)例展開(kāi)授課的案例教學(xué)，則可在進(jìn)行每一章節(jié)的授課時(shí)，以工程實(shí)例來(lái)展開(kāi)，尤其是國(guó)內(nèi)外比較知名的工程實(shí)例，如意大利瓦依昂水庫(kù)、法國(guó)馬爾帕塞大壩、三峽水利水電工程等，采用照片、錄像等生動(dòng)形象的方式呈現(xiàn)工程情景，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生投入其中，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和熱情。

另外，教學(xué)活動(dòng)逐步結(jié)合教師科研工作和學(xué)生實(shí)踐課展開(kāi)。在授課時(shí)，將這些科研成果進(jìn)行整理，在每章結(jié)束時(shí)，抽出專門的時(shí)間，做與授課內(nèi)容相關(guān)的小型專題講座，豐富學(xué)生的專業(yè)眼界的同時(shí)，將巖體力學(xué)最新的研究方法、手段和技術(shù)介紹給學(xué)生。

（三）采用靈活多樣的教學(xué)手段，增強(qiáng)教學(xué)效果

不同教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)手段有所側(cè)重。基礎(chǔ)理論環(huán)節(jié)主要采用教師課堂板書講授和課后答疑的方式，重點(diǎn)和難點(diǎn)的講解，比如巖質(zhì)邊坡崩塌、滑坡等采用動(dòng)畫式多媒體課件的方式。對(duì)于深?yuàn)W和抽象力學(xué)原理的內(nèi)容，例如邊坡巖體應(yīng)力的分布和非圓形巷道圍巖應(yīng)力分布規(guī)律，我們采用Ansys、Flac3D專業(yè)軟件，將數(shù)值方法的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)數(shù)值仿真模型，穿插于課件之中，動(dòng)態(tài)而直觀地顯現(xiàn)全過(guò)程變化特征和規(guī)律。相對(duì)容易的內(nèi)容由學(xué)生自學(xué)。

（四）強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平[8]

實(shí)踐環(huán)節(jié)的重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，動(dòng)手與動(dòng)腦相結(jié)合。在增加室內(nèi)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、編制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的基礎(chǔ)上，逐步增加研究性和綜合性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)比例，進(jìn)而豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

巖體力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中，用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。如直觀闡述單軸壓縮、單軸拉伸、直接剪切、三軸壓縮等試驗(yàn)原理;試驗(yàn)方法和步驟的講解，再配合采用專題錄像片，使學(xué)生對(duì)巖石的變形與破壞過(guò)程有更加清晰的認(rèn)識(shí)。

（五）靈活多樣的考評(píng)方法，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

改變傳統(tǒng)的“知識(shí)考核”為對(duì)學(xué)生全方位、多層次的“能力考核”，把考試變成學(xué)生能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，以“考”致“思”。

將巖體力學(xué)課程分為理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和工程實(shí)例分析等幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行，每個(gè)環(huán)節(jié)考試和評(píng)價(jià)方法不同，根據(jù)各部分的總和評(píng)定出課程最終成績(jī)。理論考試由全閉卷考試變?yōu)殚_(kāi)卷與閉卷相結(jié)合的考試;實(shí)驗(yàn)考試通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作演示和實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行考評(píng);工程實(shí)例分析采用論文及答辯、匯報(bào)的方式進(jìn)行考評(píng)。

三、結(jié)語(yǔ)

巖體力學(xué)課程內(nèi)容豐富，知識(shí)更新快，實(shí)用性強(qiáng)，以實(shí)際需要為導(dǎo)向的巖體力學(xué)綜合教改探索很有必要。目前這一教改活動(dòng)已經(jīng)開(kāi)展，近年的教學(xué)實(shí)踐表明有較好的教學(xué)效果，今后將繼續(xù)探索和改進(jìn)。預(yù)期將逐漸形成以“理論聯(lián)系實(shí)際，理論與實(shí)踐并重并以應(yīng)用為目的”的教學(xué)理念，采用研究型教學(xué)方式，靈活應(yīng)用多種教學(xué)手段，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)和有效考評(píng)的教改體系，在一定程度上可滿足工程實(shí)際需要，達(dá)到培養(yǎng)真正的實(shí)用型人才的目標(biāo)。

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Exploration on Comprehensive Teaching Reform of Rock Mass Mechanics Guided by Practical Needs

WANG Yin-mei

（ College of Water Resource Science and Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi 030024，China ）

Abstract：Aiming at the problems existing in the course of Rockmass Mechanics in local engineering universities， the teaching reform is explored. Through updating and optimizing the teaching content， reforming the teaching mode and teaching methods， means， and strengthening the link of practice， the teaching goal of combining theory with practice， laying equal stress on knowledge and ability， and focusing on the cultivation of students' abilities and practical talents of Rockmass mechanics may be achieved.

Key words：Rockmass Mechanics;teaching reform;theory and practice;comprehensive measures

收稿日期：2019-04-10

基金項(xiàng)目：太原理工大學(xué)本科教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目（2017-538）

作者簡(jiǎn)介：王銀梅（1965-），女，太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，副教授，碩導(dǎo)，博士，主要從事巖土工程和工程地質(zhì)教學(xué)和科研。