巖石力學教學改革的探索與實踐

摘要：巖石力學是一門理論性和實踐性均較強的課程，如何開展教學活動，以確保教學質量，是值得深思的問題。從教材內容、課堂教學方法、課程教學手段、實踐教學、行業現狀等方面對巖石力學課程的教學進行了全面的探討。通過教學改革實踐結果表明：在全面掌握該課程的基礎上，學生課上更加積極主動，興趣更加濃厚，取得了良好的效果，為巖石力學教學改革提供了借鑒。

關鍵詞：巖石力學；教學方法；教學實踐；教學目標

作者簡介：鮑先凱（1974-），男，蒙古族，內蒙古赤峰人，內蒙古科技大學建筑與土木工程學院，副教授；張春梅（1965-），女，內蒙古包頭人，內蒙古科技大學建筑與土木工程學院，教授。（內蒙古#8194;包頭#8194;014010）

中圖分類號：G642.0#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻標識碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號：1007-0079（2014）14-0107-01

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010～2020年）》[1]指出，我國高等教育的發展，將定位于以全面提高高等教育質量為重點，更加注重提高人才質量、提升教學研究水平和增強社會服務能力、特別強調了高等教育要“優化結構辦出特色”，發揮政策指導和資源配置的作用，引導高校合理定位，克服同質化傾向，[2]形成各自辦學理念和風格，在不同層次、不同領域辦出特色，爭創一流。

巖石力學是研究巖石力學形態的理論和應用的科學，是探討巖石對周圍物理環境中力場反應的學科，是一門應用型基礎學科，其理論基礎廣泛，涉及工程地質學、固體力學、彈塑性力學、計算數學、構造地質學、地球物理學、建筑結構學等多門學科。通過對巖石力學形態的理論和實驗研究，解決巖土工程領域的破壞和穩定問題，主要圍繞工程地質研究方法、數學和力學分析法以及綜合評價法展開，衍生出各種應用手段和試驗方法，較好地解決了巖土工程中所遇到的問題。基于本課程的特點和重要性，有必要采取行之有效的措施提高“巖石力學”課程的教學水平，進一步增強內蒙古科技大學（以下簡稱“我校”）巖土與地下工程方向本科生的核心競爭力，以便能夠培出更多基礎扎實、知識面廣養、素質高、能力強、有創新意識和較強工程實踐能力的高級技術人才。

一、“巖石力學”課程教學現狀

土木工程是內蒙古科技大學歷史較為悠久的專業之一，專業下設建筑工程、道路與橋梁、鋼結構、巖土與地下工程四個方向。巖石力學是2006年新增設的一門巖土與地下工程方向必修課，其開設時間短，基礎較為薄弱，由于一些主觀及客觀的原因，課程教學存在著很多問題。

隨著經濟和社會的發展，巖石力學新理論、新工藝也如雨后春筍般出現，這對于廣大教學工作者提出了更高的要求。然而教材內容較為陳舊，現代新理論、新工藝多沒有涉及，如課程中關于地應力測量方法[3]章節中壓磁應力解除法、HTPT法等則沒有描述。部分章節存在著與工程實際脫節的現象，學生重視程度不夠，如巖石力學數值分析方法章節。同時巖石力學由于其理論基礎廣泛，教師課上需要做大量的公式推導及理論的串聯工作，但有些教師拋繁就簡，關鍵部分不做詳細闡述，忽視了學生能力參差不齊的特點；某些涉及工程應用部分的講述雖然采用了現代多媒體手段，但是手段單一，多為圖文課件，缺少動畫素材及現場視頻。另外，不同規范之間同樣問題的描述不一致使學生感到極為困惑。如對于巖石、巖體（圍巖）的分類，《巖土工程勘察規范》（GB 50021-2001）（附錄A）中將巖體基本質量等級分為I～V（好～差）級，而在其他規范中，如《公路工程地質勘查規范》（JTJ 064-98）（附錄G）中將隧道圍巖分為I～VI（差～好）級，兩者之間存在截然不同的差別。規范之間諸如此類問題較多。

二、巖石力學課程教學改革

1.改善教學方法，培養創新思維

巖石力學課程傳統的教學方式是教師以講授為主，學生則被動接受知識，這種教學方式遏制了學生學習和思考問題的積極性，為了改變這種狀態，形成教師和學生互動學習的氣氛，必須改革原有的教學方法。根據教學內容的難易程度，采用啟發式、研究式、討論式等多種教學方法。對部分偏理論或純理論章節，教師應對其來源、本質、對工程的意義和重要性以及與其相關理論的關聯做深入的解剖，使學生有一個較為清楚的認識。當學生弄清基本概念和原理，再把握大的研究方向，則不難培養出學生思考問題的積極性以及創新意識。利用本校的文獻檢索平臺，可結合課本及工程實際布置課后任務，讓學生充分利用其中資源，了解前人的研究成果和在時代大環境下某個研究內容的進展，引導學生大膽說出自己的見解。課上讓學生各抒已見，適當引入討論課的形式，使教師和學生之間、學生和學生之間互動交流。

2.豐富教學手段，緊跟時代步伐

基于巖石力學本身的特點以及傳統“黑板+粉筆”書寫速度慢、單一、呆板、信息量小的缺點，課程教學適當結合現代多媒體手段，充分利用多媒體課件授課內容多、圖文并茂、表現力豐富的優點，提高授課效率，調動學生課堂情緒。當遇到重點公式推導時，采用傳統板書的方式，教師一步步推導，使學生易于理解，加深印象，也避免了因學生素質良莠不齊，導致教師錯估教學效果，造成惡性循環的局面。教師對于多媒體課件的制作，應盡可能提高課件制作能力，隨時準備大量的圖片和影像素材，特別是以往代表性的工程案例、近期的工程現場視頻以及新工藝、新技術、新設備等的詳細情況，從而使學生充分關注本專業領域最新動態，培養其獨立思考問題的能力，擴展學生的知識面。另外，培養學生在課下利用內蒙古科技大學教學綜合網絡平臺的習慣，發揮平臺上的資源優勢，通過師生討論區、答疑區、通知等，形成網絡教與學的互動。

3.學與用的結合，理論與實踐的統一

一方面，鼓勵和指導學生參與大學生創新基金項目和教師的一些科研項目或其他工程現場，將巖石力學的知識點融入到項目中，使學生提前接觸生產實際，掌握一些在課堂上學不到的東西，增強學生運用科學知識和方法解決實際問題的能力。例如，我校東門在建的地下人行通道，學生從工作井的開挖到襯砌的完成，基本全程參與，學生對課堂上較為模糊的知識點多有了比較清晰的認識，現場學生和教師的“問”與“答”的互動，也取得了理想的效果。另一方面，充分利用計算機仿真技術，采用數值分析方法，如ANSYS有限元軟件和FLAC有限差分軟件，將之運用到實際工程中，通過輔助計算，改變學生“學無所用”的錯誤想法。[4]如在學生畢業設計的完成過程中，數值分析方法在某個問題中的必要性明顯，通過指導老師的指導和學生的努力，學生較好地模擬了一些工程問題，再加上學生較為扎實的理論基礎和將其運用到工程實際的能力，答辯通過率幾近100%。

4.了解行業現狀，明確教學目標

21世紀是地下空間的世紀。隨著我國城市化的進程，地下工程蓬勃發展趨勢不可阻擋，然而本行業還存在諸多問題制約著國家的發展和祖國的建設。例如，我國巖土工程技術規范標準方面，據初步統計，不包括各省市所編制的地方標準，我國巖土工程方向的國家標準和行業標準就有200余部，各行業規范自成體系，形成了名詞術語、巖土分類、參數、公式、設計理論高度不一致的局面，而重大工程的建設常常需要數名甚至數十名各專業技術人才，這就造成了各專業人員交流困難，工期拖延情況屢見不鮮。自國家實施西部大開發起，各類復雜性的工程技術問題常有報道，如青藏高原鐵路的建設，曾遇到過各類國際性的技術難題，多年凍土的影響一度困擾著大量學者和工程技術人員。內蒙古自治區作為西部GDP第二的省區，十年西部大開發發生了翻天覆地的變化，而內蒙古科技大學作為自治區高等院校，理應培養出見聞廣博、理論扎實、有較強工程實踐能力的高級技術人才，使之投身于西部建設，不怕艱難險阻，牢記校訓“百煉成鋼”，這是我校的教學目標，教師應牢記于心，以提高學生綜合素質并為此更加辛勤地努力。

三、結語

巖石力學是巖土與地下結構工程專業一門重要的專業課，本次教改實施一年有余，已取得部分預期效果，在實施的過程中深深體會到教學工作的復雜性和重要性。綜合素質對于這個專業的人才培養是最重要的，教改的實施對于學生自身的發展，對社會都是有著重要意義的。

參考文獻：

[1]國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)[M].北京:中國法制出版社，2010.

[2]顧明遠，石中英.國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)解讀[M].北京:北京師范大學出版集團，2010.

[3]張重遠，吳滿路，陳群策，等.地應力測量方法綜述[J].河南理工大學學報(自然科學版)，2012，(3):305-310.

[4]勾攀峰，宋常勝.巖石力學課程的教學改革與實踐[J].教書育人，2009，(5):82-83.

（責任編輯：王意琴）