面向土木工程專業地下建筑方向的《巖體力學》課程教學改革

摘要：巖體力學課程理論性強、課程內容體系面廣而復雜，在教學時一定要圍繞學生專業方向特點及專業需求，將理論教學與工程實踐教學相結合，有針對性地進行授課內容及授課模式的安排，加深學生對課程知識體系的理解。以我校土木工程專業地下建筑方向“巖體力學”課程教學為例，從教材選擇與教學安排、教學方法改革等幾個方面作了詳細的闡述，為國內高校同類專業《巖體力學》教學提供有益的參考。

關鍵詞：土木工程；地下建筑工程；巖體力學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）35-0049-02

《巖體力學》是巖土工程、地質工程專業的專業基礎課程之一，也是土木工程、水利工程等學科的主要專業課之一。巖體力學是近代發展起來的一門新興學科和邊緣學科，是一門應用性和實踐性很強的應用基礎學科。巖體力學是研究巖體在各種力場作用下變形與破壞規律的理論及其實際應用的科學，是一門應用型基礎學科。巖體力學是一門認識和控制巖石系統的力學行為和工程功能的科學。因此，在巖體力學教學中必須加強教學內容改革和加強課程實踐環節，體現巖體力學作為基礎學科內容的完整性和土木工程專業基礎的實踐性，引導和推動學生積極地投身到該課程的學習中去。我校土木工程專業從成立時，一直將《巖體力學》課程作為主要專業基礎課程，并已形成了良好的教學傳統，教材及實驗條件都十分充足；且該課程一直作為我巖土工程、地質工程碩士、博士入學考試的科目之一，經過多年的教學實踐獲得了較好的課程教學經驗。但在我校也存在多個專業不同方向都沿用一套教材、一套大綱、一套講義的教學現狀問題，并未結合專業方向特色進行有針對性的改革；故此結合近幾年對我校土木工程專業地下建筑專業方向本科生授課經驗及感受，介紹面向地建專業方向的巖體力學課程安排和教學方法改革的相關措施及效果。

一、課程內容及教學安排

1.教材選擇。目前國內巖體力學教材比較多，側重點也有所不同，通過對國內其他兄弟院校授課教材調研發現，基本上都是采用本校權威教授所編的教材或者是國家規劃教材。結合我校地質學專業特色及課程教學團隊經驗，采用我校劉佑榮教授所編的，由中國地質大學出版社出版的《巖體力學》教材；2009年又再次對教材進行了重新編審，由北京化工出版社出版了修訂版的《巖體力學》教材，對部分章節進行了合并，并增加了目前國內外研究方面的成果，例如結構面網絡模擬等內容。近2年授課則是以這本修編教材為主，但在部分章節的授課中也兼顧了蔡美峰主編的《巖石力學與工程》教材，供學生課后學習，以滿足本專業學生對巖體力學知識的需求。

2.課程內容優化。結合教材的內容編排，主要從以下幾方面的內容來進行重點講解，包括巖體的地質特征，巖體的物理、地下洞室圍巖應力重分布，邊坡巖體穩定性分析等內容。在具體內容編排中也適當地增加了部分內容，如在巖體的地質特征章節，補充安排了工程巖體分類等內容；在巖體強度與變形性質方面，增加了地下工程巖體分級標準及體系的相關介紹；在內容編排上突出地下建筑方向的專業特點及需求。

3.教學學時安排。本課程的課時安排在第三學年的第五學期，總學時為40個學時，2.5個學分，其中課堂教學34個學時，實驗課6個學時。本門課程是在系統學習完理論力學、材料力學等力學基礎課后進行開設的。

二、課程教學方法改革

1.圍繞專業工程實例展開授課。《巖體力學》課本身就是實踐性特別強的一門課，在進行每一章節的授課時，可以多以工程實例來展開，尤其是國內外比較知名的工程實例，多多采用照片、錄像等生動形象的方式，來增加學生的感性認識，使學生投入其中，增強學生學習的興趣及熱情。例如，在講第五章地應力的時候，可以結合水利水電工程中，如錦屏電站的高地應力問題來說明地應力研究的重要性；在講邊坡工程，可以選用大量邊坡地質災害的圖片。由問題入手，來追根溯源找到解決問題的源頭。

2.結合專業方向特色來授課。巖體力學作為土木工程、地質工程、采礦工程等諸多工程的主干專業課，面對的專業層次不盡相同，在授課的時候盡量能結合專業背景展開。針對地下建筑工程方向的學生，要從學生的專業方向特色及專業需求來闡述。作為土木工程地下建筑方向的本科生，《巖體力學》這門學科的發展都與地下工程的發展是密不可分的。從本質來講，縱觀巖體力學發展的幾個重要階段，從19世紀末～20世紀初的初始階段誕生的靜水壓力理論、側壓系數，到20世紀初～20世紀30年代的經驗理論階段出現的普氏理論、太沙基理論，然后在20世紀30年代～20世紀60年代產生的圍巖和支護共同作用理論及地質結構理論，這些重大理論及思想的誕生過程就是對地下工程認識實踐不斷深入的過程，并促進了巖體力學學科向前發展。在授課時，可以將這一發展脈絡講述給學生，并貫穿到后續的課程教學中，不僅大大地培養了學生對自己專業的自豪感，也加深了對自己專業的認識。

3.結合教師科研工作來授課。講授這門課的老師，不僅有科研經歷豐富的教授博導，也有剛走出校園的博士年輕教師，他們在長期的工作和求學中，完成和參與了大量的科研項目，也取得了一定科研沉淀。在授課時，可以將這些科研成果進行整理，在每章結束時，抽出專門的時間，做個與授課內容相關的小型專題講座，豐富學生的專業眼界的同時，也可將巖體力學最新的研究方法、手段和技術介紹給學生。例如，在講地應力一章，就曾經將參與過的地應力測試及地應力反演分析的課題成果向學生進行介紹；講地下洞室穩定性時，就將參與的軟巖隧道科研項目成果進行介紹；上課時的反響很熱烈，大大激發了學生科研的熱情，建立了專業教師和學生之間一座良好的溝通橋梁。尤其是對那些希望繼續攻讀研究生的學生，也為他們開啟了一扇科研的窗戶；此外，也讓學生了解授課老師及其團隊的專業方向及特長，為后續研究生報考提供了便利條件。

4.結合學生實踐課來展開。我校《巖體力學》課程是安排在大三上學期，上這門課的學生僅僅經歷的與此相關的實踐環節就是大二結束時的地質學專業教學實習。雖然是地質實習，但也是與這門課的研究對象——各類巖體在打交道，例如各種巖石、結構面。在上課時，不妨將課程中提到的各種巖塊、結構面等內容與實習中能看到的種類聯系起來，使學生的認識更為深刻。例如，在談巖塊、結構面和巖體的地質特征時，便可列舉實習線路中各類成因、不同類型、不同特征的結構面及巖石；在講結構面的強度及變形性質時，可以將實習中遇到的各種斷層、軟弱結構面等現象作為實例來分析其性質上的差異。這些實例學生在實習中都親自參與過，已經有了部分感性上的認識，重新回到課堂上學習其相關的知識，認識和教學效果也會更好。

《巖體力學》課程內容豐富，更要求我們在教學時進行一定的教學改革，要結合所教學生專業方向的特點以及未來需求，多采用先進的教學手段和方法，注重加強理論基礎聯系工程實際的教學模式，提高學生認識問題深度和廣度，培養學生良好的工程專業素養和專業精神，為學生后續的發展奠定良好的基礎。

參考文獻：

[1]劉佑榮，唐輝明.巖體力學[M].武漢：中國地質大學出版社，1999.

[2]劉佑榮，唐輝明.巖體力學[M].北京：化學工業出版社，2009.

[3]馬建興，馬強.巖石力學實驗課的教學改革研究[J].實驗室科學，2011，14（2）：32-35.

[4]喻清，曾晨，楊月平，張志軍.礦物資源工程專業“巖體力學”課程教學[J].河北聯合大學學報：社會科學版，2012，（4）：122-124.