采礦工程專業(yè)《巖體力學(xué)》課程教學(xué)改革初探

（河南理工大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454000）

摘要：本文針對采礦工程專業(yè)本科生專業(yè)基礎(chǔ)課《巖體力學(xué)》教學(xué)現(xiàn)狀存在的不足，提出了理論實(shí)踐并重、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、革新教學(xué)方法、培養(yǎng)學(xué)生興趣、拓寬學(xué)生知識結(jié)構(gòu)等為一體的優(yōu)化改革方案，教學(xué)實(shí)踐表明，效果良好。

關(guān)鍵詞：采礦工程；巖體力學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）18-0106-02

一、《巖體力學(xué)》教學(xué)現(xiàn)狀

《巖體力學(xué)》作為采礦工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生掌握巖石工程（井工開采、隧道、地下空間工程等）中一些力學(xué)現(xiàn)象的分析能力，使學(xué)生接受礦山開采和巖層控制基本理論和試驗(yàn)技能的初步訓(xùn)練，為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程及從事理論研究打下良好的基礎(chǔ)?！稁r體力學(xué)》一般在先修課程（高等數(shù)學(xué)、彈性力學(xué)、材料力學(xué)、理論力學(xué)等）完成后開設(shè)，在學(xué)生學(xué)習(xí)本課程時(shí)，不僅可對先修課程進(jìn)行系統(tǒng)回顧，又可有效運(yùn)用前期基礎(chǔ)課程相關(guān)分析與計(jì)算方法分析宏觀工程問題；同時(shí)，該課程的學(xué)習(xí)可為《采礦學(xué)》、《礦山壓力與巖層控制》等主干專業(yè)課程的學(xué)習(xí)夯實(shí)理論基礎(chǔ)。但是，隨著科技水平的提高及分析方法的多元化，巖體力學(xué)所涉及研究范圍及方法日趨復(fù)雜，這也要求高校教師對巖體力學(xué)知識掌握更加全面，推陳出新，與時(shí)俱進(jìn)。傳統(tǒng)教學(xué)過程中，有關(guān)《巖體力學(xué)》的教學(xué)多以課堂原理的講授，已不再適用于本科生的教育及行業(yè)人才培養(yǎng)的發(fā)展需求。因此，結(jié)合現(xiàn)有條件對該課程進(jìn)行教學(xué)改革，適應(yīng)工科專業(yè)發(fā)展方向，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與應(yīng)用能力勢在必行。

二、《巖體力學(xué)》教學(xué)中存在的問題

對于采礦工程專業(yè)的學(xué)生，力學(xué)基礎(chǔ)相對較弱，即使之前已對相關(guān)基礎(chǔ)課程進(jìn)行了學(xué)習(xí)，但由于前期多為應(yīng)試型學(xué)習(xí)，且理論性較強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)生對于基礎(chǔ)知識的掌握多為“碎片式”，無法有效形成知識網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)《巖體力學(xué)》時(shí)非常吃力。此時(shí)，若依然按照傳統(tǒng)教育模式采用灌輸式講授方法，則事倍功半?？偨Y(jié)傳統(tǒng)教學(xué)方法下存在的主要問題如下：

1.學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱，易形成被動接受方式。《巖體力學(xué)》是對前期相關(guān)力學(xué)課程的延伸學(xué)習(xí)，若前期基礎(chǔ)力學(xué)知識及運(yùn)算方法掌握不牢，將導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)過程形成停頓感，由于課程邏輯性較強(qiáng)，一個(gè)知識點(diǎn)產(chǎn)生卡頓，學(xué)生對于后續(xù)知識的學(xué)習(xí)將產(chǎn)生被動接受的局面，學(xué)習(xí)效率低下。

2.教師課堂講授方法單一，不易于接受。資料顯示，目前非力學(xué)專業(yè)教師采用的《巖體力學(xué)》課件大同小異，均是對課本一些原理及方法的羅列，講授過程中多采用灌輸式，導(dǎo)致課堂教學(xué)環(huán)節(jié)枯燥乏味，缺乏與專業(yè)特點(diǎn)的聯(lián)系，學(xué)生不易參與其中，知識點(diǎn)也難以接受。

3.教學(xué)方法機(jī)械性較強(qiáng)，難以融會貫通?！稁r體力學(xué)》主要采用的教學(xué)方法包括課堂講授與巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)，對于實(shí)驗(yàn)部分，一般由實(shí)驗(yàn)老師授課，學(xué)生容易將理論知識的學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)獨(dú)立開來，因此，實(shí)驗(yàn)作為揭示巖體力學(xué)現(xiàn)象的一種有效手段，無法讓學(xué)生理解其獨(dú)特含義。

4.傳統(tǒng)理論講授過多，新型技術(shù)所占比例少。隨著科技發(fā)展，行業(yè)內(nèi)涌現(xiàn)了大批巖體力學(xué)分析軟件，這些軟件借助于力學(xué)原理，在分析工程問題中得到了普遍推廣應(yīng)用。高校教師分析巖體力學(xué)問題時(shí)，可充分利用新型技術(shù)，將問題分析方法多元化，輔助學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)，又可拓寬學(xué)生知識面。

三、課程教學(xué)改革方法初探

近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國逐漸躋身世界巖土工程大國，存在較大的發(fā)展空間。因此，對于工程類學(xué)生，掌握巖體力學(xué)分析方法及相關(guān)理論，為以后從事相關(guān)工作及科學(xué)研究鋪墊良好的基石至關(guān)重要。針對采礦工程專業(yè)《巖體力學(xué)》課程教學(xué)中存在的一些問題，初步提出了課程教學(xué)改革，具體包括以下幾個(gè)方面：

1.注重課堂效果，激發(fā)學(xué)生興趣。由于《巖體力學(xué)》內(nèi)容相對枯燥，學(xué)生容易失去興趣，因此，教師在講授時(shí)應(yīng)注重方法，提高課堂效果。講授內(nèi)容時(shí)應(yīng)充分結(jié)合本專業(yè)工程實(shí)例，循序漸進(jìn)，讓學(xué)生理解所講知識的來龍去脈。如講授平面應(yīng)變問題下巷道彈塑性分析時(shí)，可以具體教學(xué)實(shí)例進(jìn)行切入，首先對彈性力學(xué)中平面問題進(jìn)行回顧，進(jìn)而對問題進(jìn)行假設(shè)簡化，最后引入彈塑性力學(xué)知識對問題進(jìn)行分析，不僅對前期所學(xué)知識進(jìn)行了復(fù)習(xí)，同時(shí)應(yīng)用于解決現(xiàn)場工程問題中去，事半功倍。

2.注重基礎(chǔ)，構(gòu)建知識框架。采礦專業(yè)學(xué)生由于力學(xué)基礎(chǔ)相對薄弱，甚至對一些專業(yè)術(shù)語掌握都不夠準(zhǔn)確，給課程后期學(xué)習(xí)帶來了極大的困難。因此，教師需注重基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和基本技能的講授，講巖體力學(xué)中復(fù)雜的理論知識及工程實(shí)踐成果濃縮在有限的課時(shí)內(nèi)。同時(shí)，注重課本知識的統(tǒng)籌規(guī)劃，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)的同時(shí)，合理規(guī)劃授課內(nèi)容，突出重點(diǎn)，構(gòu)建知識框架，促使學(xué)生對知識內(nèi)容形成一個(gè)宏觀的認(rèn)識，利于融會貫通。

3.理論結(jié)合實(shí)踐，加強(qiáng)學(xué)習(xí)感知?！稁r體力學(xué)》具有理論復(fù)雜和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，理論復(fù)雜體現(xiàn)在不確定性上，實(shí)踐性強(qiáng)則因與工程實(shí)踐密不可分。巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)則是連接理論知識與工程應(yīng)用的橋梁，因此，在教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)注重對實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，同時(shí)，實(shí)驗(yàn)應(yīng)在授課教師與實(shí)驗(yàn)教師共同參與下由學(xué)生獨(dú)立完成，提高學(xué)生的分析問題能力，調(diào)動學(xué)生獨(dú)立思考的積極性，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力。

4.做好通識教育，觸類旁通。巖體物理力學(xué)特性受外界條件及自身結(jié)構(gòu)影響極大，不同行業(yè)接觸的巖體也存在較大的差異性，不同專業(yè)分析問題的角度不盡相同。因此，應(yīng)結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，對講授內(nèi)容突出側(cè)重點(diǎn)，例如，邊坡工程、地基工程及地下工程所涉及巖體力學(xué)問題求解方法存在較大差異，因此，非專業(yè)知識課簡單講授原理，專業(yè)知識則重點(diǎn)講授，做到觸類旁通。

5.創(chuàng)新教學(xué)方法，未雨綢繆。在《巖體力學(xué)》教學(xué)過程，可適當(dāng)引入一些新型分析軟件和方法，如有限元、離散元及有限差分等軟件，做到與時(shí)俱進(jìn)，同時(shí)輔助學(xué)生理解一些復(fù)雜的原理，學(xué)生對于一些數(shù)值分析軟件的理解可為工作及深造后巖體力學(xué)問題的分析提供新的解決路徑，做到分析問題針對性強(qiáng)、操作應(yīng)用快，理解容易，易于自身能力的提升。

結(jié)合工科采礦類本科學(xué)生的實(shí)際特點(diǎn)，加強(qiáng)《巖體力學(xué)》課堂講授與工程應(yīng)用的聯(lián)系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，革新教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生知識結(jié)構(gòu)面，讓采礦專業(yè)學(xué)生掌握巖體力學(xué)問題中涉及相關(guān)理論及分析方法，綜合運(yùn)用所學(xué)知識，在實(shí)際工程問題中找到突破口，提高授課效果，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力，為學(xué)生后期工作及學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。以上具體方案，經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐，授課效果得到良好改善。

參考文獻(xiàn)：

[1]鮑先凱，馮玉芹，王英浩.巖石力學(xué)教學(xué)改革與研究[J].中國冶金教育，中國冶金教育，2014，（05）：27-29.

[2]鮑先凱，張春梅，劉欣宇.巖石力學(xué)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].中國電力教育，2014，（14）：107-113.

[3]年廷凱.巖石力學(xué)課程實(shí)踐性教學(xué)改革探討[J].教育教學(xué)論壇，2014，（10）：175-176.

收稿日期：2016-11-25

作者簡介：王猛（1986-），男（漢族），江蘇徐州人，博士，講師，研究方向：從事礦山壓力與巖層控制方面的研究。