采礦專業巖石力學課程教學改革研究

李擎+郝長勝+鄭文翔+王超+郭靈飛

摘要：巖石力學是采礦工程專業本科生的專業基礎課程，理論性、實踐性強且教學內容繁雜。通過分析巖石力學教學的現狀，指出課程教學中存在的問題，探討了巖石力學課程建設及教學改革的必要性，從教學手段、教學內容和考核方式方面提出教學改革思路與方案。研究成果對巖石力學課程的教學改革具有指導與借鑒意義。

關鍵詞：巖石力學；教學改革；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）51-0091-02

一、引言

巖石力學是主要研究巖石的力學性質和巖石對各種物理環境的力場產生效應的一門理論學科。對于具體的巖土工程，也涉及巖體在力場作用下的強度、變形與破壞以及巖體穩定性問題[1]。巖石力學是礦業學科的理論基礎，是一門涉及地質和力學兩學科的交叉學科。

巖石力學是內蒙古科技大學采礦工程的核心專業基礎課，在《內蒙古科技大學2012版采礦工程專業人才培養方案》中占有重要地位，為我校培養采礦工程本科生和研究生奠定堅實的理論知識基礎。巖石力學是反映采礦工程特色的標志性課程，通過本課程學習，采礦工程專業學生能夠運用巖石力學知識解決采礦工程中的常見巖石力學問題，為后續進一步學習礦山地壓與巖層控制、露天礦邊坡、煤礦地下開采、金屬礦開采等專業課程打下理論基礎。部分礦業類高校將其列為考研專業課，重要性略見一斑。

二、課程存在的問題

采礦工程是內蒙古科技大學的傳統特色專業，為內蒙古等西部地區礦業領域培養了大量工程技術人才。由于地域因素和經濟發展水平的制約，教學基礎及師資力量薄弱，普遍存在一些問題。

1.課程教學內容陳舊，礦業特色不明顯。當前巖石力學教材內容單一陳舊，新巖石力學問題和實踐技術工藝在教材中很少涉及，部分教學內容滯后于現場礦山生產現狀。

采礦工程專業目前使用的教材主要是河海大學主編的《巖石力學》，該教材是依據教育部1998年頒布的大土木專業要求編寫，與采礦工程專業聯系較少、未能充分體現課程的礦業特色[2，3]，需要增加含礦山工程中常見或典型礦山巖石力學問題，如采動應力場、淺埋深采動巖體力學、煤礦采場圍巖控制、沖擊地壓等。這些問題已引起自治區教學工作者和現場工程人員的注意。

2.課堂教學模式落后。課堂教學中以教師講授為中心、以傳授書本知識為主的傳統教學模式根深蒂固，其教學方法和教學手段單一，未能充分運用先進的教育理論與手段。在講授知識時，采用“填鴨式”和“滿堂灌”方式，學生逐漸喪失學習的興趣與動力，學生上課睡覺和作業應付的現象日趨嚴重，這必然影響學生對專業知識的系統掌握，背離了該課程的教學目標。

巖石力學是一門力學理論與礦山工程實踐緊密相結合的課程，知識體系復雜且相對零散。由于受教學場地、經費和工程條件等因素制約，本校巖石力學教學體系與生產實踐缺乏必要的結合，教師只能以課堂講授為主，與實際礦山工程的聯系較少，影響了學生解決復雜工程問題的實踐能力培養。

3.考核手段單一。考試是反饋學生學習效果的重要途徑，也是檢測教育目標達成度的重要工具。目前，巖石力學考核成績是由期末考試成績和平時成績簡單組成，考查內容主要體現在書本知識的記憶掌握程度，較少反映學生獨立思考、分析解決問題能力，也阻礙了學生學習的積極性。同時，僵化單一的考核模式也妨礙了教師的主觀能動性。

三、巖石力學教學改革思路

隨著礦山開采深度的增加，礦產資源賦存環境不斷惡化，如高地壓、高地溫、高瓦斯等問題，采礦工程領域將涌現許多新的復雜研究課題。在一個較短學期，如何既能強化力學基礎，又將這些課題之上的采礦巖體力學新知識加入教材，引入課堂，并且在教學過程中培養學生在以后工作中解決類似復雜工程問題的能力，這是課程教學迫切需要解決的一道難題。因此，“巖石力學”課程教學改革勢在必行。

1.明確大綱，整合優化教學內容。根據自治區采礦工程專業綜合改革試點要求和新版人才培養方案，圍繞礦業精英教育教學體系建設目標，認真修訂巖石力學教學大綱，體現礦業學科特色。新版的教學大綱應具有科學性、系統性和可操作性，更加適應培養目標和教學計劃要求，并能反映學科最新前沿研究成果。在新版巖石力學教學大綱指導下，有利于學生對課程內容的掌握和理解，重新編排教學內容，突出教學重點。

先將巖石力學課程內容分為基礎篇和特色篇兩部分。第一部分基礎篇包含巖石的物理力學性質、巖體力學性質和地應力三章基礎內容，基礎篇重在強化力學基礎。第二部分特色篇體現礦業特色，調整增加礦山工程與巖石力學相關知識內容，如露天礦邊坡的穩定、采場與巷道圍巖控制等。在特色篇的編排中，首先給出巖石力學問題的常見解決方法，如力學理論分析、數值模擬計算和力學試驗等，然后結合分析礦山工程實例，把相近的礦山工程問題建模分析，最后提出解決方案。

2.知識案例化，豐富教學手段。巖石力學部分知識內容抽象難理解，因此可以根據課程重難點部分，采用詳細講解的方式，通過一個或若干個設計實例或工程案例，引導學生對問題的思考和分析，有利于調動學生的主動性。課前，學生應該研讀工程案例并認真分析案例材料，圍繞案例進行相關力學方面思考，找出其中的關鍵性問題，弄清案例的關鍵問題和隱含問題，進而產生新的設想。例如在講授高地應力內容時，可以引入當前煤礦深井開采所涉及到的巷道圍巖控制等案例。

靈活運用現代教學技術工具來增加課堂信息量，增強教學效果。對于必須掌握的基本力學理論和公式推導，仍采用傳統“板書”的教學手段，讓學生理清思路、掌握推導過程；對于大量的實物圖形、三維空間概念、操作規程等較難口述的信息，尤其是結合礦山工程的案例，可充分運用多媒體、互聯網等先進教學技術，通過圖片、視頻和動畫等多種表現手段，增加傳授信息量[4]。例如在講解非圓形巷道圍巖應力分布規律時，利用FLAC數值模擬軟件建立非圓形巷道斷面模型，然后在課堂上演繹此數值計算模型。

3.改善考查方式，培養學生綜合能力素質。調整增加考試內容，由過去的兩部分增加調整為4部分：平時出勤、分階段性小測驗、專題講演和期末測試，其中平時出勤及作業完成情況占10%，分階段性小測驗成績占總成績的10%，自主選擇的專題講演成績占總成績的15%，期末考試及大論文作業成績占總成績的65%。采用這種考核方式能更加公平合理地評價學生學習成績，調動學生學習興趣，培養學生自學能力，加深對本課程的理解，開闊視野。學生缺課嚴重的情況得到根本改善，考核效果更加真實地反映學生學習情況。

四、結語

巖石力學最早源于采礦實踐活動，作為采礦工程專業的一門專業基礎課，其行業特色鮮明，必須改革傳統教學模式，加強理論與礦山工程實踐的聯系。需要結合自身教學實踐活動，通過開展課程教學改革研究，不斷提高采礦專業巖石力學課程的教學質量和教學效果。

參考文獻：

[1]趙文.巖石力學[M].長沙：中南大學出版社，2010：1-2.

[2]王炳文.采礦專業巖土工程課程教學方法探討[J].中國校外教育，2011，（8）：61-62.

[3]黃明奎.巖石力學課程教學改革與思考[J].高等建筑教育，2008，（4）：82-85.

[4]王述紅，唐春安，朱萬成，劉泰強.數值試驗在巖石力學實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2003，（6）：140-143.

Research on Teaching Reform of Rock Mechanics Course for Mining Engineering

LI Qing，HAO Chang-sheng，ZHENG Wen-xiang，WANG Chao，GUO Ling-fei

（College of Mining Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，

Baotou，Inner Mongolia 014010，China）

Abstract：Rock mechanics is a major course of mining engineering undergraduate，which has a theoretical and practical content. The present situation and characteristics of rock mechanics is analyzed. The problems of classroom teaching are pointed out.It is necessary to discuss the course construction and teaching reform of rock mechanics. Therefore a teaching reform scheme and concrete ideas are put forward based on teaching method，teaching contents and evaluation mode. The research is of certain guiding significance for rock mechanics teaching reform.

Key words：rock mechanic；teaching reform；teaching method