應用巖石力學課程思政教學改革探究與實踐

劉洪磊　朱萬成　侯晨　牛雷雷

摘? 要：采礦工程是人類走向深部的先行者，應用巖石力學課程作為為采礦提供安全技術(shù)保障的學科方向，隨著“四深”戰(zhàn)略的實施和推進，其作用變得更為重要和突出。在此背景下，也給采礦工程人才培養(yǎng)提出新的挑戰(zhàn)。通過進行課程思政教學改革，使愛國主義教育、情感教育、意志道德教育貫穿課堂，使專業(yè)課程與思政課程同向同行，形成合力，培養(yǎng)當代大學生的責任感與使命感，落實高校教育立德樹人的根本任務。

關(guān)鍵詞：應用巖石力學;課程思政;教學改革;采礦工程

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）05-0134-04

Abstract： Mining engineering is the forerunner of mankind going to the deep. As the discipline direction of Applied Rock Mechanics to provide safety technology for mining， with the implementation and advancement of the "Four Deeps" strategy， its role will become more important and prominent. In this context， new challenges are also presented to the training of mining engineering talents. Through the reform of curriculum ideological and political education， patriotism education， emotional education， will and moral education are run through the classroom， so that professional courses and ideological and political courses can go in the same direction， forming a joint force， cultivating contemporary college students' sense of responsibility and mission， and implementing college education. The fundamental task of the tree man.

Keywords： Applied Rock Mechanics; curriculum ideology; teaching reform; mining engineering

在全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記強調(diào)“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程”“要用好課堂教學這個主渠道……使各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應”[1-2]。礦業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，采礦工程為國民經(jīng)濟發(fā)展提供了90%以上的能源，80%以上的工業(yè)原材料，90%以上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料。礦業(yè)支撐著我國400多座礦業(yè)城市的生存和發(fā)展，涉及3.1億人口，占工業(yè)總產(chǎn)值的25.4%。無論未來科學技術(shù)如何發(fā)展，礦業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的地位都無法取代[3-4]。應用巖石力學是固體力學的一個分支學科，是研究巖石、巖體在力場作用下的變形和破壞及工程巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的一門學科，為采礦提供安全技術(shù)保障的學科方向[5-6]。國務院印發(fā)的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出，要加強“深空”“深?！薄吧畹亍薄吧钏{”（簡稱“四深”）領(lǐng)域的戰(zhàn)略高技術(shù)部署?！八纳睢奔仁侨祟悓κ澜缥粗I(lǐng)域的探索方向，也是世界大國競爭的制高點。在這種時代背景下，面向未來采礦發(fā)展的國家需求和國際學術(shù)前沿，適應國內(nèi)國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場對于巖石力學方面人才的需求，也給采礦工程人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)[5，7-8]。

應用巖石力學課程通過在課堂中強調(diào)采礦專業(yè)服務在國民經(jīng)濟中的重要地位，穿插愛國主義思想引導、政治教育、情感教育和行業(yè)精神鼓勵，培養(yǎng)學生的社會責任感和使命感;引導學生敢于擔當責任，勇于直面行業(yè)發(fā)展和技術(shù)瓶頸的矛盾，把礦業(yè)發(fā)展使命放在心上、把礦業(yè)安全的責任扛在肩上，學會擔當社會責任;鼓勵學生要勤于學習、敏于求知，注重把所學知識內(nèi)化于心，形成自己的見解，既要專攻專業(yè)知識，又要關(guān)心國家、關(guān)心人民、關(guān)心世界，學會承擔社會責任;培養(yǎng)當代中國大學生的責任感與使命意識，敢于擔當，積極有為地做礦業(yè)安全發(fā)展的開路人和奠基者。

一、培養(yǎng)目標

國外自上個世紀60年代起，不斷研究自動化、數(shù)字化、智能化采礦技術(shù)，目前正在向智慧化、無人化采礦方向發(fā)展。迎接第四次工業(yè)革命的到來，中國為礦業(yè)大國，絕不可袖手旁觀。這對于培養(yǎng)和造就中國21世紀的時代新人提出了更加迫切的要求。對于采礦工程專業(yè)來說，全面推進采礦工程專業(yè)人才素質(zhì)教育，也是培養(yǎng)適應社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德、智、體全面發(fā)展，基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的采礦工程技術(shù)人員和研究人員的要求。

在這種時代背景下，面向未來采礦發(fā)展的國家需求和國際學術(shù)前沿，適應國內(nèi)國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場對于巖石力學方面人才的需求，也給采礦工程人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)。采礦工程專業(yè)人才的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)有較高的政治覺悟、良好的道德品質(zhì)、堅強的心理素質(zhì)和健康的身體素質(zhì)，有艱苦樸素、吃苦耐勞、踏實肯干的優(yōu)良傳統(tǒng)和作風，有扎實牢固的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，能很好地適應采礦工作的能力，有較寬知識面，對新技術(shù)和新知識的更新有較強適應能力的綜合素質(zhì)人才。所以“采礦工程專業(yè)人才素質(zhì)教育”不是一般的采礦工程基礎(chǔ)知識教育、相關(guān)技能教育、操作教育，而是一種具有開發(fā)性的，在新時期從事艱苦專業(yè)行業(yè)工作的心理教育、情感教育、意志道德教育和人的整體發(fā)展水準的教育，歸根結(jié)底，是一種為國家、社會的采礦業(yè)發(fā)展做出貢獻的世界觀、人生觀、價值觀和審美觀的教育。

二、教學內(nèi)容和題材更新

教學團隊需要在課堂中不斷強調(diào)采礦專業(yè)服務在國民經(jīng)濟中的重要地位，同時穿插思想引導、政治教育和行業(yè)精神鼓勵，不斷增強學生的社會責任感和使命感。這就需要明確教學內(nèi)容中每章節(jié)的課程思政目標，增加相關(guān)采礦典型人物、典型事例和思政教育目標的映射關(guān)系，同時在教學方式和學時分配上進行適當調(diào)整。與此同時，教學團隊多年來一直從事“巖石損傷與破裂及礦山災害防控”的學術(shù)研究，通過將學術(shù)成果反哺教學進而不斷更新教學內(nèi)容，增強課程實用性，從而調(diào)動學生學習的積極性。

目前，我國及世界主要采礦國家都已邁入千米級以上的礦山開采深度。面對國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場對“深地”的要求，應用巖石力學課程的教學內(nèi)容應更多體現(xiàn)國家戰(zhàn)略對深部巖石力學問題提出的新挑戰(zhàn)。深部巖體處于“三高一擾動”賦存環(huán)境，表現(xiàn)出與淺部巖體明顯的不同力學行為，傳統(tǒng)的巖石力學理論對深部地下巖石工程已顯得力不從心。而當前的巖石力學教材內(nèi)容基本仍停留在淺部巖石力學基本理論和研究方法方面，新的巖石力學問題和實踐技術(shù)工藝在教材中很少涉及，教材內(nèi)容滯后于目前深部巖石力學的研究現(xiàn)狀，未能反映當前巖石力學新技術(shù)、新方法和新理念?；诖?，本團隊編撰了一部能反映當前深部巖石力學新思想、新技術(shù)和新方法的巖石力學本科生教材，以適應培養(yǎng)當前和未來巖石力學發(fā)展趨勢的拔尖創(chuàng)新人才的需要，為服務國家“深地”戰(zhàn)略培養(yǎng)合格的采礦從業(yè)人員，同時也為我校雙一流學科建設(shè)做出應有的貢獻（圖1）。

圖1 深地工程巖石力學涉及問題

與此同時，面向采礦工程創(chuàng)新實驗班同學生，教學團隊開展應用巖石力學課程的雙語教學，雙語部分內(nèi)容采用國外著名的巖石力學教材《Rock Mechanics for Underground Mining》，并且利用暑期課程邀請國外著名的巖石力學專家來給本科生授課，實現(xiàn)了該門課程的教學內(nèi)容與國外接軌。

三、教學形式多元化

教學團隊通過與從事智能采礦的科研院所合作（北京礦冶科技集團、聯(lián)想研究院、中國恩菲工程技術(shù)有限公司等國內(nèi)知名礦山科研院所），開發(fā)礦山安全培訓虛擬交互系統(tǒng)、礦山混合現(xiàn)實智能互動展示系統(tǒng)及配套設(shè)備開發(fā)的自然崩落法放礦智能管理系統(tǒng)等加強和完善智能采礦教學的要求。引進先進的智能采礦軟硬件系統(tǒng)滿足礦業(yè)最新需求，以社會需求促進教學課程建設(shè)，同時依托金屬礦山巖石力學與安全開采國家級虛擬仿真教學實驗中心，搭建“虛實結(jié)合”的智能采礦本科教學實驗室。實驗室不僅具有展示功能，還具備還原生產(chǎn)現(xiàn)場、演示生產(chǎn)過程、用戶與虛擬場景間的智能互動與管理控制功能，部分模塊還具有設(shè)計、模擬計算等功能，能夠切實加強智能采礦的教學效果，拓展學生知識面，打牢智能采礦基礎(chǔ)知識。

由于學生對于虛擬現(xiàn)實這種新技術(shù)十分感興趣，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于巖石力學課程教學中，極大地調(diào)動了學生的學習熱情，提高了學習效果。通過重點建設(shè)線上虛擬仿真試驗教學內(nèi)容，并結(jié)合現(xiàn)有線下教學內(nèi)容，形成應用巖石力學線上線下混合式課程教學體系。針對課程中所涉及的物理試驗和數(shù)值試驗環(huán)節(jié)，安排4學時的線下物理試驗、4學時的線下數(shù)值試驗以及2學時的線上虛擬仿真試驗。

在課程的教學方法上，因課因內(nèi)容制宜，采取不同的教學方法。講授過程中，把講授的重點由單純講知識本身轉(zhuǎn)向同時講授獲得知識的方法和思維方式。不斷完善“以學生為中心”“以學習為中心”“教學與國家時事相結(jié)合”的教與學模式。這種參與式、互動式、時事式教學大大激發(fā)了學生的自主意識，提升了學生在學習過程中的主體觀念，強化了使命意識和責任意識，從傳統(tǒng)的說教被動式變成了“以學生為中心”“以學習為中心”的主動學習過程，既加強了學生的參與程度，同時有效培養(yǎng)了學生獨立思考、關(guān)注時事、形象思維、文獻查閱、論文寫作和口頭表達等能力，教學成效顯著。

四、教學方法的多元化

借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)及虛擬仿真軟件，課堂采用豐富多樣的參與式、互動式、啟發(fā)式、討論式和研究式教學模式，結(jié)合具體的科研案例教學法、實地考察法、模擬訓練法等教學方式，教師在課堂上主要起到講清思路、突出重點、引導開發(fā)的作用。

在課程的教學方法上，因課因內(nèi)容制宜，采取不同的教學方法。講授過程中，把講授的重點由單純地講知識本身轉(zhuǎn)向同時講授獲得知識的方法和思維方式。不斷完善”以學生為中心“以學習為中心”“教學與國家時事相結(jié)合”的教與學模式。這種參與式、互動式、時事式教學大大激發(fā)了學生的自主意識，提升了學生在學習過程中的主體觀念，強化了使命意識和責任意識，從傳統(tǒng)的說教被動式變成了“以學生為中心”“以學習為中心”的主動學習過程，既加深了學生的參與程度，同時有效培養(yǎng)了學生獨立思考、關(guān)注時事、形象思維、文獻查閱、論文寫作和口頭表達等能力，教學成效顯著。

五、教學改革實踐探究

應用巖石力學將課程思政貫穿于整個教學環(huán)節(jié)，明確課程目標與立德樹人根本任務的融合，以下分別從師資隊伍建設(shè)、典型案例樹立、重塑課程考核評價方面探究巖石力學課程思政實踐內(nèi)容。

（一）師資隊伍建設(shè)

教師不僅是學生知識領(lǐng)域的領(lǐng)路人，同樣是學生“三觀”形成過程中的指引者，通過提高教師的思想政治理論水平和職業(yè)素養(yǎng)，培育政治過硬和技術(shù)扎實的采礦學生。加強師資隊伍的思想政治教育，恪守師德師風，通過定期舉辦教師思想交流會，進行政治理論學習，提高教師的思想政治理論水平;在教學中將思想政治教育始終貫穿于整個課程，針對應用巖石力學課程特點，培養(yǎng)教學能力強和實踐經(jīng)驗豐富的教師，團隊通過與礦企合作，一方面派遣教師前往不同類型的礦山實踐，另一方邀請礦山巖石力學工程師來校交流，提高教師的實踐水平，同時把握生產(chǎn)實際對巖石力學知識的需求;鼓勵和支持教師參與巖石力學實驗室建設(shè)、指導學生競賽，鼓勵和支持教師承擔企業(yè)科研項目和社會服務項目，參與一線科研實踐和技術(shù)研發(fā)，掌握礦山企業(yè)巖石力學需求的最新動態(tài)。同時，團隊通過派遣青年教師出國訪問和參加國際學術(shù)會議等方式開闊視野，提高教師的雙語授課能力。通過國際交流，讓年輕教師明確“四個自信”，并且讓老師把這種“自信”傳遞給學生，激發(fā)學生愛國、愛家、愛崗的熱情，以更加飽滿的熱情投身到祖國的礦業(yè)建設(shè)事業(yè)中。

（二）樹立典型案例

東北大學采礦工程學科歷史悠久，是我國最早設(shè)立的專業(yè)之一，是國內(nèi)礦業(yè)工程領(lǐng)域人才培養(yǎng)的重要基地之一，也涌現(xiàn)了大批具有典型事跡的典型人物，其中最具有代表性的是“54煤”團體。從1950年8月開始，東北工學院采礦系采煤專業(yè)100多位同學在校期間刻苦鉆研、獨立思考、尊師愛生、教學相長，各項成績在全校名列前茅，形成鮮明的班級特色?！跋蜃鎳鴧R報成績，絕不允許任何一位同學掉隊！”“國家百廢待興，但必須地質(zhì)、采礦先行，否則其他的什么行業(yè)都干不了”這些口號至今仍擲地有聲。其中典型人物既有秉持“百廢待興、采礦先行”堅定信念、一生獻給巖石力學、東北大學第一個女博導、世界第一個工程巖體分級強制性國家標準的制定者之一的林韻梅教授;也有首倡“巖石破碎和防止巖石破碎”、提出巖石鑿碎比能分級原理、一生著作等身的徐小荷教授;更有投身礦山生產(chǎn)第一線，扎根艱苦地方、“獻了青春獻終生，獻了終生獻子孫”的廣大基層“54煤”前輩。需要結(jié)合采礦工程專業(yè)特點及應用巖石力學課程內(nèi)容，將“54煤”先鋒事跡與新時代發(fā)展理念相融合，將愛國主義情懷教育融入課堂教學，增強學生對課程重要性的認識，給學生傳遞作為礦業(yè)學科學生的使命和責任，實現(xiàn)專業(yè)教育向?qū)I(yè)素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變。

（三）重塑課程考核

檢驗課程思政教學育人效果，提高學生積極主動性的關(guān)鍵所在是進行科學有效的評價[9]。這就需要在進行教學大綱修改的同時，對課程考核環(huán)節(jié)進行相應的修改。具體實踐中，考核內(nèi)容分為三部分：項目學習、自我評價、小組互評，對每一環(huán)節(jié)賦予不同的權(quán)重，將思政評價成果進行量化，相關(guān)成績占學期總成績的7%～12%。項目學習中，教師利用MOOC學習平臺，如圖2所示，記錄每個學生對含思政元素類教學資源的點擊量和觀看時長，對學生思政評價量化;然后引導學生進行自我評價，談觀看感想及對相關(guān)問題的看法，進而培養(yǎng)學生的自主學習意識;最后在學習過程中廣泛開展小組互評學習，記錄學生專業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成以及團隊合作（互幫互助等）。通過學生的言行和思想表現(xiàn)反饋、學生上課效果反響以及教師的同行評價等多種方式對課程思政效果進行反思，借助反思推動課程思政發(fā)展以及教師個人的發(fā)展。

圖2 應用巖石力學MOOC平臺

六、結(jié)束語

通過應用巖石力學課程思政教學改革實踐，在課堂教學的各個環(huán)節(jié)，體現(xiàn)愛國主義情懷教育，讓學生了解采礦的未來和國家的需求，激發(fā)他們的愛國熱情和服務于國家的專業(yè)情懷。引導學生敢于擔當責任，勇于直面行業(yè)發(fā)展和技術(shù)瓶頸的矛盾，把礦業(yè)發(fā)展使命放在心上、把礦業(yè)安全的責任扛在肩上，學會擔當社會責任，最終為國家培養(yǎng)適應時代要求、德才兼?zhèn)涞牡V業(yè)人才。

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基金項目：2019年度國家自然科學青年基金項目“膠結(jié)充填體與圍巖粗糙接觸面剪切特性研究”（51904055）;2020年度中央高?；究蒲袠I(yè)務費資助項目“尾砂膏體與圍巖界面剪切特性細觀機理研究”（N2001010）

作者簡介：劉洪磊（1981-），男，漢族，山東棗莊人，博士，副教授，研究方向為巖石力學。

*通信作者：朱萬成（1974-），男，漢族，新疆呼圖壁人，教授，研究方向為巖石類介質(zhì)損傷與破裂過程數(shù)值模擬方法。