《巖石力學》及實驗課課程教學改革研究

婁培杰

摘要：根據我校城市地下空間工程專業中《巖石力學》課程及實驗教學現狀，對該課程及專業實驗教學中存在的問題進行分析和探討，提出了一些《巖石力學》及實驗課程教學改革的新思路與新途徑，文章將淺析《巖石力學》及實驗課課程教學改革研究方法及手段。

關鍵詞：巖石力學；實驗課程教學；改革研究

一、前言

巖石力學是研究巖石力學性能理論和應用的科學，能夠對巖石以及巖石周圍的各種地質力學環境進行研究。巖石力學是巖土工程最基本的學科，學科本身的知識內容具有一定的高度，學生在掌握巖石力學知識的時候有一定的難度[1]。所以，在《巖石力學》及實驗課教學環節中具有一定的挑戰性和機遇性。隨著我國經濟發展和社會的進步，我院城市地下空間工程教研室對《巖石力學》的研究也在不斷地進行探討和研究，尤其是學科的實驗課程部分，取得了一定的成果，文章將分享這些研究成果，希望對《巖石力學》以及實驗教學部分的研究有一定的幫助。

二、改革研究的指導思想和內容

巖石力學的實驗教學，是整個工科專業教學體系中最重要的一部分，實驗教學不僅能夠提高學生動手動腦的操作能力，還能夠讓學生將理論部分應用在實際生活當中，讓學生覺得學有所用。通過實驗教學，能夠讓學生對巖石力學的知識結構有一個宏觀的認識，更好的把握住知識要點，提升了學生掌握知識點的空間。在實驗操作中，能夠培養學生操作技能，培養學生的創新意識與創新能力，讓學生能夠用自己的所學去解決工程施工中的問題

[2]。

實驗教學對學生日后的就業起著決定性的作用。因此，學院充分利用實驗室現有的儀器與設備，培養大學生的綜合素質、創新能力和實踐能力，讓學生能夠適應社會的發展。提高實驗教學效果，是全院師生共同的渴望，需要全校師生的共同努力才能夠完成，下面闡述一下改革需要突出的要點：

1、突出“三基”。要想掌握好巖石力學的知識點，一定要學習好彈性力學和高等數學的基礎知識，老師一定要改變傳統的教學模式，通過激發學生學習巖石力學的興趣入手，讓學生學習好巖石力學的課程。

2、編好講義。要想學習好巖石力學，一定要有好的課本和好的教學方法。只有突出特色的教學模式，才能夠提煉出巖石力學的重點知識和基礎知識，讓學生在最短的時間里學習好專業知識。在提高教學效果的同時，也提高學生學習的效率。

3、創新教法。隨著多媒體教學的普及，創新型的教學方法，已經應用在各個學科當中，通過老師對教學內容的改革和優化，在課堂中實施多媒體教學（包括實驗錄像、重大巖土工程建設錄像、數值模擬視頻），利用互聯網（包括中科院各巖土所的實驗室建設網頁），提高課堂的教學效果，結合課本聯系實際，給學生擴充更多的知識內容，激發學生學習的興趣，提高學生學習的效果，保持學生學習的積極性。

三、構建研究型學習平臺

由于傳統的教學模式存在一定的漏洞，對于構建新型學習平臺，教研室針對實驗課時過少，實驗教學方法單一，實驗教學內容不豐富、實驗教學考核不合理，實驗教學效果不理想等因素，提出了巖石力學“二段制學習模式”。廣義上講就是將課程分為兩部分，這兩部分課程既是獨立的課程，又是相關聯的課程，狹義上講就是對教學大綱、教學實驗和考試設計進行了較大的調整、改革與變動。將彈性力學、巖石力學基礎（包括實驗）等以基礎知識為最主要的學習目標劃分為第一部分（理論部分），將應用和研究型工程實踐鍛煉劃分為第二部分（實踐部分）。

1、專業課老師采用最新穎的教學內容激發學生學習的興趣，通過對教材的修改和變動，對教材內容進行豐富的擴充與填補，讓學生能夠從教材或者參考書中學到國內外最新研究動態，同時還幫助老師減輕了一定的壓力，收到的教學效果比較不錯。

2、將計算機應用在實驗教學中，讓實驗教學變得更加生動、真實，解決了學生的困惑，給予學生一定的鼓舞，讓學生能夠對實驗保持激情。現版教材中我院巖石力學實驗課程主要有五個驗證性實驗項目，依次是巖石的單軸壓縮、三軸壓縮、巴西劈裂、點載荷和剛性實驗機演示[3]。因為學生人數比較多，實驗設備比較少，供不應求，這樣就會導致一部分學生無法完成實驗，操作技術不過關。教研室本著教學改革新思路，把培養學生實驗技能放在首位的想法，將計算機應用在教學當中，通過幻燈片與實際動手操作，一虛一實，讓學生勤于動腦，善于思考，提升操作技能和創新能力。在實驗教學中，利用最新的數值模擬軟件，對巖石的變形與破壞過程進行演示實驗和數值實驗，培養學生的變通能力，這種教學方法易于操作，既方便又靈活，讓學生學到在常規實驗室里學不到的知識與體驗。

四、搭建研究型實踐平臺

在巖石力學以及實驗課程教學中，學生一定要掌握巖石力學的知識體系，并且能夠利用這些理論知識解決工程實際問題。因此，在現版的巖石力學教材大綱中，就將巖石力學研究型實踐方式分為課堂實踐型和課外項目型兩大類型。在課堂實踐型實踐中，老師要充分利用好課堂時間，給學生講解更多的施工案例；課外項目型實踐，老師充分給予學生指導，讓學生參與到指導教師的縱向項目中，讓學生參與到科研項目研究中[4]。

（一）課堂實踐型研究平臺

1.工程情景教學法。老師在課堂教學中，講解理論知識的同時，聯系實際工程問題，講解一些學生所熟悉又不注意的工程現象，將理論與工程相結合，在工程背景下，講解巖石力學教學內容，把教學內容與工程設計和穩定性分析等聯系起來，讓學生學會知識的遷移，在原有知識理論的基礎上，對知識進行融合和創新的應用，對巖石工程的基本原理、基本概念和計算方法掌握得更加熟練。同時，還能夠活躍課堂氛圍，讓學生集中注意力，將整節課的時間都認認真真的參與到課堂當中。

2.問題模式教學法。巖石力學在數值模擬方法上，具有通用性強和可重復的特點，因此老師可以幫助學生，在課程開始的時候，就創設一個自己感興趣的數值模擬題目（可以利用FLAC、UDEC、3DEC、PFC等軟件），讓學生帶著問題去學習，能夠提高學習效率和教學效果。在課程環節設計中，要把握住知識點的深度和廣度，讓學生學習目標更為明確，積極性更加高漲[5]。

（二）課外項目型研究平臺

1.任務書型實驗。傳統的實驗教學中，都是老師結合自己的經歷和經驗，培養學生對工程實踐的能力。而任務書型實驗，是老師根據實際需要，聯系教材內容，選擇與工程密切相關，并且具有一定難度的實驗項目，讓學生根據實驗的目的和實驗的要求，通過自主學習來完成實驗項目。這種教學方法，給學生樹立了工程實踐的意識，讓學生具有創新型的思想，將創新意識應用在實驗中，培養了學生的實驗操作技能，讓學生能夠真正的解決巖石力學中的實際問題。

2.項目型研究。老師可以鼓勵學生以小組的形式進行項目研究，向學校申請資金補助，進行創新型的項目研究。學生在研究過程中能夠將巖石力學課程中的內容完美應用在實驗中，不僅培養了學生動手操作的能力，還培養了學生獨立自主的意識和團結合作的精神。

五、結束語

通過教學改革，巖石力學課程及實驗教學環節滿足了不同層次學生的學習需要，教學重點突出，教學內容具有針對性。總而言之，通過創新的思路與改革，不斷地完善該門課程實驗教學與基礎課程教學，培養學生各方面的潛力，培養出社會所需要的工程復合型人才。

[參考文獻]

[1]黃明奎.巖石力學課程教學改革與思考[J].高等建筑教育，2008，17（4）：82-85.

[2]袁強，柴敬，孫鑫.實驗巖石力學課程教學改革與實踐[J].西安科技大學《高教研究》，2014（2）：44-45.

[3]王琪，郭易圓，王士敏.力學類課程探究型教學模式的研究與實踐[J].中國大學教學，2014（11）：13-14.

[4]劉向陽，鄭海務.專業實驗室建設與改革實踐[J].實驗室研究與探索，2010，29（2）：145-148.

[5]馬文頂，許家林等.“礦山壓力與巖層控制”課程實驗教學的探索[J].實驗室研究與探索，2004，23（6）：58-60.

（作者單位：安徽理工大學 土木建筑學院，安徽 淮南 232001）