巖石力學基礎課的案例教學法探討與實踐

王登科 李文睿 左偉芹

摘? ? 要：案例教學是基于工程實踐、以問題為導向的教學模式，文章分析了目前巖石力學基礎課程所存在的普遍問題，重點介紹了案例教學在教學方法上的理念優勢，分析了案例教學在提高學生學習積極性、培養學生創新思維和鍛煉學生解決工程實際問題能力方面的具體作用，給出了案例教學方法在巖石力學基礎課程教學中的三個主要階段和具體實施流程。通過案例教學可以提高學生綜合素質，提升教學效果，培養巖石力學應用型世紀創新人才。

關鍵詞：案例教學;理念優勢;主要階段;實施流程

中圖分類號：G642.3? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2019）01-0026-03

巖石力學是一門多學科交叉的新興學科，是采礦工程、石油工程、安全工程、水利水電工程、巖土工程、地下工程等眾多學科的專業基礎課，也是一門認識和控制巖石系統力學行為和工程功能的科學[1]，具有很強的通識性和實用性。盡管巖石力學直到20世紀60年代才被確定為一門專業學科在高校課堂上進行講授[2]，但是巖石力學的專業知識對于工程師的現場設計和施工來說是極為重要的。因此，該課程的教學具有內容復雜、理論性強、涉及面廣以及與工程實踐聯系緊密的特點。對于安全工程的本科生而言，掌握巖石力學的專業知識和基本原理對今后的實踐工作將大有裨益。但是目前巖石力學授課中普遍存在著教學模式單一、脫離工程實踐嚴重、學生學習積極性差等諸多矛盾[3]。本文以巖石力學教學中存在的矛盾為著眼點，將案例教學方法與巖石力學鮮明的工程應用特征相結合，構建出一個較為系統的授課流程，并引入實際教學環節中，達到既讓學生掌握好理論分析知識，又能夯實工程實踐分析能力的目的。

一、案例教學的理念優勢

1880年美國哈佛大學開發了案例教學[4]，20世紀80年代引入中國。與傳統的“填鴨式”和“滿堂灌”教學方式有所不同，案例教學法是教師根據具體教學內容和教學目標，對現實生活中的經典案例進行分析討論，啟發學生分析問題和解決問題的能力，加深學生對所學知識的理解和記憶，從而有效提升教學效果。案例教學中的典型案例源自于鮮活的現實生活和工程實踐，這是案例教學區別于其他教學模式和策略的關鍵所在[5]。案例教學的理念優勢具體體現在以下幾個方面。

（一）知識性原則

案例本身蘊含著人類認識世界的方法，是集體智慧的結晶。比如，在對煤礦井下巷道進行穩定性分析時所用到的彈性理論和塑性力學方法就是巖石力學基礎課程中的理論部分教學內容，也是人類認識世界的智慧總結，這部分內容就具有很強的知識性，如果缺乏這些基本知識的掌握就無法完成對具體巷道穩定性分析的任務。學生只有掌握了基本知識，才能把人類的智慧結晶內化為自我的能力，才能更好地服務于工程實踐。

（二）趣味性原則

每一個案例都是一個真實的事例、動人的故事，具有從開始到結束的完整情節[6]。因此，案例具有故事性，它拋棄了教科書的抽象、刻板和乏味，通過引導，學生和教師一起去還原一個完整的故事，創造了一個魅力十足的生動世界，從而很好地吸引了學生的注意力。

（三）問題性原則

案例不是純粹的故事，它里面還包含了一個個需要學生去分析和解答的各種問題，這些問題沒有固定的分析思路，也沒有固定的標準答案，不同的人有不同的方法，不同的人有不同的答案。在案例的分析和討論過程中，學生們的各種思路和方法在課堂上相遇、碰撞，不斷交織，形成思維的一種共振局面，最后形成大家都能普遍認可的“分析思路”和“標準答案”。這正是案例教學的精髓所在，既讓學生解決了問題，又讓學生消化了理論知識，而且整個過程生動有趣，毫無枯燥乏味之處。

（四）實踐性原則

案例來源于生活實踐，每一個案例都在每時每刻地反映著人們的真實生活，這一切學生都是可以切身體會和領悟的。所以，案例的實踐性原則，可以引導學生把實際生活與案例聯系起來，案例又與課堂知識聯系起來，把知識的本原通過案例的形式生動地表述出來，在這種雙重功效的作用下，學生對知識的掌握會更牢固、更持久。

理念優勢賦予了案例教學在教學內容和教學方式上表現出了與傳統教學模式不同的獨特性和新穎性。在教學內容上，案例教學法以具體問題為中心，引導學生根據具體工程問題，學習研究如何運用理論知識分析和解決工程實際中的具體問題。在教學方式上，案例教學主要以互動交流為主，讓學生積極參與案例的分析和討論，促使學生獲得分析問題的方法和能力。

二、案例教學在巖石力學基礎教學中的作用

隨著我國科學理論和工程技術的不斷發展，采礦工程、水利水電、地下工程等工程設計與巖石力學的結合日趨緊密。巖石力學的發展遵循著人類認識自然的基本規律，從實踐到理論，從理論再到實踐，案例教學一直是巖石力學基礎教學中的重要教學模式之一[7-8]。其在課堂教學上的積極作用主要有以下幾點。

（一）改變學習方式，吸引學生注意力

具體案例來自人類實踐，本身具有切實的工程生活背景，在好奇心理的驅動下，學生的注意力很快被吸引過來，并隨教師的引導進入一種良好的學習狀態。例如在講授巖石的破壞準則和強度理論部分時，可以先不講理論部分，而是先把井下巷道失穩破壞、隧道崩塌、邊坡滑坡、水庫潰壩等工程事例以視頻或圖片的方式呈現給學生，通過討論發言讓學生自己去尋找事故發生原因和發生條件，這樣就很順利地將工程事例與理論知識聯系到了一起。學生在學習過程中不會覺得理論知識枯燥無味繼而能夠保持持久的學習熱情，良好的教學效果自然水到渠成。

（二）開發學習潛能，發揮學生主體地位

（三）課后評價階段

案例教學結束后，任課教師針對學生的討論情況和存在的問題進行總結發言，得出共同結論。對于學生所發表的錯誤意見要持保留態度，切忌冷嘲熱諷、打擊挖苦，應鼓勵他們敢于發表不同見解，并正確引導他們利用所學巖石力學基本理論、原理和方法解決實際問題。對于有異議的問題，鼓勵學生在課后進行深入思考，探求新知。教師根據學生對知識點的掌握情況，總結出哪些知識點學生已經掌握，哪些知識點還需要進一步鞏固，哪些知識點學生還沒掌握，依此來及時調整自己的教學方法和教學內容。同時，案例課堂教學結束后，教師可以讓學生談談個人的學習體會，或者對教師的案例教學方式提出完善意見。最后，任課教師可以根據自己總結出的共性問題和學生的具體建議進行反思，不斷完善案例教學方法，提高教學效果。

巖石力學基礎的案例教學組織與實施流程如圖1所示。

四、結語

1.巖石力學基礎來自于工程實踐，又服務于工程實踐，是一門多學科交叉的專業基礎學科。目前巖石力學教學中普遍存在教學模式單一、與工程實踐脫節嚴重、學生主動學習積極性差的主要問題，將與工程實踐緊密結合的案例教學融入巖石力學基礎課堂教學，可以增強學生的學習興趣，提升教學效果。

2.案例教學主要立足于工程實例，以問題導向為中心，使學生在對工程問題進行分析的過程中掌握巖石力學基礎的相關分析方法和理論知識，培養了學生的工程意識和應用素養，提高了學生解決實際巖石工程問題的能力。

3.巖石力學基礎課程的案例教學和實施過程可以分為課前準備、課堂實施和課后評價三個主要階段，每個階段的側重內容均不相同，三者相輔相成。通過實施案例教學，可以將抽象的巖石力學知識具體化、形象化，引導和推動學生進行主動學習，鍛煉自身綜合能力，從而促進巖石力學應用型創新人才的培養。

參考文獻：

[1]張咸恭.工程地質學：上冊[M].北京：地質出版社，1979：20-27.

[2][美] R.E.古德曼.巖石力學原理及其應用[M].王鴻儒，王宏碩，等譯.北京：水利電力出版社，1990：1-2.

[3][7]王迎超，耿凡，張成林.巖石力學課程的現狀與案例教改思路探討[J].高等建筑教育，2013，（6）.

[4]劉剛.哈佛商學院案例教學作用機制及其啟示[J].中國高教研究，2008，（5）.

[5][6]唐世剛.論案例教學的基本理念[J].哈爾濱學院學報，2007，（7）.

[8]趙娜.基于工程案例的巖石力學知識模塊教學法初探[J].教育教學論壇，2017，（12）.

[9]嚴躍成，申繼紅.力學課程案例教學方法探討[J].高等建筑教育，2011，（5）.

[10]閆冰潔.案例教學在材料力學教學中的應用[J].科技情報開發與經濟，2007，（7）.