巖體力學(xué)課程思政要素及其實踐路徑探析

孟素云，趙國慶，侯世偉

(沈陽建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168)

一、引言

巖體力學(xué)是20世紀(jì)五十年代逐步開始興起的一門基礎(chǔ)學(xué)科，巖體力學(xué)的研究內(nèi)容主要包括巖體在外力作用下的變形與破壞特征、巖體的地應(yīng)力及其測量方法、井巷地壓以及地下硐室圍巖穩(wěn)定性等，巖土工程、土木工程等多個工科類專業(yè)均有開設(shè)。近年來我國工程建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展時期，巖體力學(xué)的學(xué)習(xí)不僅為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程提供必要的基礎(chǔ)[1]，而且為學(xué)生畢業(yè)以后解決各類巖體工程問題如巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性、高層建筑地基巖體穩(wěn)定性以及地下洞室圍巖變形等提供理論指導(dǎo)。

對于工學(xué)類專業(yè)，學(xué)生畢業(yè)后要投身祖國工程建設(shè)，為世界做工程，高校教師不僅要培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能，傳授學(xué)生專業(yè)知識，同時還要注重學(xué)生愛國情懷等思想理論以及工程倫理道德等積極向上精神面貌的培養(yǎng)，以便學(xué)生畢業(yè)后在工程建設(shè)中能夠具有較強(qiáng)的工程倫理決策能力，讓學(xué)生能夠助力于世界一流工程建設(shè)。現(xiàn)階段國內(nèi)高校學(xué)生接受思政教育的途徑大多是通過專門的思政類課程或一些思政類的報告，該類課程或報告的授課教師大多為思政專業(yè)背景，他們的研究背景與一般工程實踐相距較遠(yuǎn)，難以引起學(xué)生的重視。《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》指出，高校要在專業(yè)課程中合理地引入思政元素，發(fā)揮好每門課程的育人作用。高校學(xué)生對專業(yè)課的重視程度普遍高于思政課程，將思政教育引入到專業(yè)基礎(chǔ)課程中，把思政工作貫穿到專業(yè)課教學(xué)全過程中，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并思考專業(yè)課程學(xué)習(xí)中涉及的思政要素，在專業(yè)課授課過程中潛移默化地完成學(xué)生的思政教育工作，有助于更充分地發(fā)揮專業(yè)課程育人作用[2]。

二、巖體力學(xué)課程蘊(yùn)含的思政元素

巖體力學(xué)作為城市地下空間工程等專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，蘊(yùn)含著大量的愛國主義元素、哲學(xué)邏輯思維和科學(xué)精神。在巖體力學(xué)中引入思政元素要求做到二者同頻共振，形成協(xié)同育人效應(yīng)，而不是要求在巖體力學(xué)的每節(jié)課都機(jī)械化地生搬硬套進(jìn)思政內(nèi)容，要在堅持巖體力學(xué)課程性質(zhì)不變、授課目標(biāo)不變的前提下，將思政教育像“鹽”一樣融入巖體力學(xué)專業(yè)課的“湯”之中，潛移默化地完成巖體力學(xué)的協(xié)同育人作用。

巖體力學(xué)課程首先介紹其研究任務(wù)、內(nèi)容與方法，目的是調(diào)動學(xué)生的積極性、加深對課程的理解及對我國巖體工程發(fā)展的認(rèn)知。為了達(dá)到上述目標(biāo)，在教學(xué)過程中采用自主性學(xué)習(xí)和翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)手段，由學(xué)生課前調(diào)研我國重大巖體工程案例，從而進(jìn)一步了解巖體力學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)。在學(xué)生調(diào)研與課堂討論過程中，深刻理解中華民族古代匠人智慧，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、愛國主義精神和使命意識。

巖石的物理力學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí)旨在培養(yǎng)學(xué)生對巖石基本性質(zhì)的理解，掌握巖石性質(zhì)的影響因素和表示方法。在課堂教學(xué)過程中，通過講述巖石性質(zhì)基本原理，幫助學(xué)生認(rèn)識到巖石參數(shù)量值的改變，將會造成宏觀性能質(zhì)的變化。通過室內(nèi)實驗教學(xué)鍛煉學(xué)生的動手能力，同時還可培養(yǎng)學(xué)生在實驗準(zhǔn)備、實驗過程和實驗報告撰寫全過程的細(xì)心與耐心，幫助其了解細(xì)小的操作失誤將可能造成所測得的巖石力學(xué)參數(shù)量值的巨大改變，最終達(dá)到培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的思政目標(biāo)。

巖體是由結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面構(gòu)成，在巖體力學(xué)性質(zhì)部分，通過課程專業(yè)知識講解讓學(xué)生理解結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)面性質(zhì)變化會造成巖體性質(zhì)的變化，并在這個過程中挖掘其蘊(yùn)含的內(nèi)在思政要素。我們每個人都是社會的一個個體，每個人都有著各自的性格，像結(jié)構(gòu)體具有著不同的力學(xué)性質(zhì)；每個人在與別人交往時都有著一套自己的相處法則，類似于結(jié)構(gòu)面一樣存在；而一個集體是由很多個個體組成，這個集體就像是巖體。當(dāng)巖體內(nèi)部存在著過多的結(jié)構(gòu)面時，那這個巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性就會變?nèi)酰砣绻诩w中每個人都保持著各自的性格，那么這個集體將會十分脆弱且沒有任何戰(zhàn)斗力。通過這樣的啟發(fā)式教學(xué)，讓學(xué)生能夠正確理解和處理個體與社會、國家的關(guān)系。

地應(yīng)力測量是工程師進(jìn)行巖體工程設(shè)計所必須的一手資料，一手資料的可靠性關(guān)乎著整個工程的安全。本節(jié)內(nèi)容蘊(yùn)含著執(zhí)業(yè)者的職業(yè)素養(yǎng)與道德修養(yǎng)這一重要思政內(nèi)涵，通過視頻和數(shù)據(jù)直觀地向?qū)W生介紹因數(shù)據(jù)不可靠所造成的重大工程事故，課程中加入現(xiàn)行的工程事故相關(guān)政策法規(guī)，加強(qiáng)學(xué)生對工程事故的敬畏心，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任意識，提升學(xué)生的社會責(zé)任感。

井巷地壓在理論課程中主要講解初始地應(yīng)力和二次地應(yīng)力的產(chǎn)生與計算方法。本節(jié)在課程安排中可以采取學(xué)生自主性學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，課前讓學(xué)生查閱文獻(xiàn)了解二次應(yīng)力的概念、產(chǎn)生原因以及計算方法。二次應(yīng)力是由于人類工程活動所造成的巖體內(nèi)部初始應(yīng)力發(fā)生改變后的應(yīng)力。人類工程活動相當(dāng)于改變了巖體內(nèi)部的初始平衡，使得巖體內(nèi)部發(fā)生應(yīng)力的重分布。結(jié)合初始應(yīng)力與二次應(yīng)力的關(guān)系，分析其蘊(yùn)含的內(nèi)在思政元素。初始應(yīng)力對應(yīng)于大自然的初始狀態(tài)，二次應(yīng)力受人類工程活動影響，而同樣由于人類的活動造成了森林、土體和水資源的破壞，通過該知識點學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生對生態(tài)文明建設(shè)理念的理解。

巖體力學(xué)的學(xué)習(xí)是為了更好地實現(xiàn)巖體工程施工，包括三峽工程在內(nèi)的我國多個巖體工程的建成都離不開眾多從業(yè)者的辛勤與努力，尤其是那些多年如一日把自己的一生都奉獻(xiàn)在一項重大工程項目上的老一輩從業(yè)者，他們身上有著太多的優(yōu)秀品質(zhì)精神和專業(yè)技術(shù)能力值得我們學(xué)習(xí)。在本節(jié)教學(xué)過程中，采取參與式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂的模式，發(fā)揮學(xué)生自主能動性，廣泛調(diào)研重大巖體工程案例，在講述工程建設(shè)重難點及巖體力學(xué)知識外，仍需深入挖掘工程背后的人文故事和人文情懷。通過課堂討論，培養(yǎng)學(xué)生持續(xù)專注、精益求精的大國工匠精神，提高學(xué)生的工程倫理道德修養(yǎng)，幫助學(xué)生樹立以大國工匠為榜樣的遠(yuǎn)大志向。

通過深入分析和挖掘巖體力學(xué)課程中重要知識點所蘊(yùn)含的思政元素，找出各知識點的思政映射與融入點，介紹如何在課程教學(xué)中采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)手段更好地實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，并制定各部分教學(xué)應(yīng)實現(xiàn)的預(yù)期成果。通過總結(jié)得到巖體力學(xué)課程中所蘊(yùn)含的思政元素，如下表所示。

表 巖體力學(xué)中的思政映射與融入點

三、巖體力學(xué)課程滲透思政元素的實踐路徑

(一)結(jié)合巖體力學(xué)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和愛國情懷

巖體力學(xué)學(xué)科起源于工程實踐，在中華民族的發(fā)展歷程中，出現(xiàn)過許多與巖體力學(xué)相關(guān)的宏偉工程。褒斜道是修建于戰(zhàn)國時期的古隧道，距今約兩千多年的歷史，在科學(xué)技術(shù)不發(fā)達(dá)的古代，褒斜隧道主要靠人工火燒水激的方法開山破石鑿成，在我國古代交通史上有著舉足輕重的地位。趙州橋是隋代匠師李春設(shè)計建造的大石橋，在當(dāng)時沒有力學(xué)及工程知識支撐的年代，李春通過自己多年經(jīng)驗和實地考察，將橋址選在粗砂層上，選用硬度較大的砂石作為建橋石料，采用單孔坦弧敞肩式結(jié)構(gòu)設(shè)計，趙州橋這一結(jié)構(gòu)設(shè)計較歐洲領(lǐng)先一千多年，合理的橋基選址、合理的選材以及優(yōu)越的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計等使得趙州橋在多次經(jīng)歷洪水和地震災(zāi)害后歷經(jīng)千年仍屹立不倒，對全世界橋梁建筑有著深遠(yuǎn)的影響。課堂上通過講到這些凝結(jié)古代匠師智慧的經(jīng)典古建筑和古隧道，讓學(xué)生能夠切身體會到我國古代匠師對世界的杰出貢獻(xiàn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和愛國主義情懷，同時還可以利用這些工程來引出巖體力學(xué)的研究內(nèi)容。

(二)巖體力學(xué)與工程緊密結(jié)合，圍繞“大國工匠”，培養(yǎng)學(xué)生的持續(xù)專注、精益求精的工匠精神

在講述巖石工程支護(hù)及治理相關(guān)部分的內(nèi)容時，結(jié)合巖體力學(xué)領(lǐng)域的先輩科學(xué)家為科學(xué)研究傾注大量心血的事例向?qū)W生弘揚(yáng)“大國工匠”的精神。例如，三峽大壩的建造就是一個很好的工程案例，三峽工程壩址的巖體條件較為復(fù)雜，但是在大壩設(shè)計之初的20世紀(jì)五十年代，世界范圍內(nèi)巖體力學(xué)還是剛剛開創(chuàng)的新學(xué)科，且世界范圍內(nèi)還沒有較為成熟的工程經(jīng)驗可供借鑒，而國內(nèi)巖體力學(xué)的發(fā)展更是落后于法國、奧地利等國家，復(fù)雜的施工條件和匱乏的科技資源給當(dāng)時大壩的建造帶來了一系列難題。1958年，為解決工程中遇到的一系列巖體力學(xué)難題，以陳宗基院士為首的近百名科技工作者開始以三峽工程中遇到的工程問題為對象，逐步開始學(xué)習(xí)國外巖體力學(xué)的相關(guān)理論和方法，逐步吸收國外新進(jìn)展，開創(chuàng)了我國自己的巖體力學(xué)。回顧三峽工程的建造歷史可以發(fā)現(xiàn)，工程籌建之初我國科研條件極其匱乏，我國先輩科學(xué)家們殫精竭慮，密切關(guān)注并逐漸學(xué)習(xí)國際巖體力學(xué)前沿理論，為開創(chuàng)并發(fā)展我國自己的巖體力學(xué)學(xué)科打下牢固的基礎(chǔ)。因此，我們不僅要教會學(xué)生課程專業(yè)知識，更要將先輩科學(xué)家們持續(xù)專注、精益求精的大國工匠精神引入專業(yè)課程學(xué)習(xí)中，在學(xué)生心中埋下開拓創(chuàng)新、執(zhí)著堅定的種子。

(三)巖體力學(xué)是闡述力學(xué)概念與規(guī)律的學(xué)科，圍繞求真務(wù)實作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度

巖體力學(xué)是應(yīng)用于實際工程的基礎(chǔ)性學(xué)科，巖體力學(xué)的理論知識與工程實踐緊密結(jié)合，在工程中由于勘查不足或施工不當(dāng)導(dǎo)致的工程事故屢見不鮮。例如，1959年法國Malpasset拱壩左壩頭沿絹云母頁巖發(fā)生滑動導(dǎo)致壩體發(fā)生破裂，事故發(fā)生后調(diào)研失事原因，主要是由于壩體施工之前地質(zhì)調(diào)查工作不充分誘發(fā)。1963年意大利的Vajont大壩岸坡發(fā)生大型滑坡，滑坡碎石將水庫完全摧毀，而壩體本身卻承受住了巨大的沖擊力，事后調(diào)查事故原因，除施工前地質(zhì)調(diào)查工作不充分之外，大壩投入運(yùn)行后沒有及時監(jiān)測邊坡巖體的位移和地下水位的變化情況也是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因。Vajont大壩其實在事故發(fā)生之前1960年的時候巖層就已經(jīng)有滲水的跡象，當(dāng)時的小事故并沒有足夠引起人們的重視，才逐漸引發(fā)了后來的大災(zāi)難。通過現(xiàn)有案例分析，促使即將從事工程設(shè)計人員的學(xué)生們，在今后的學(xué)習(xí)、科研及工作中要從細(xì)微處著手，不放過任何一個小問題，讓學(xué)生能夠認(rèn)識到認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度在工程中的重要性。

(四)注重學(xué)生的工程倫理道德修養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德判斷能力

工科類學(xué)生畢業(yè)后要投身到祖國工程建設(shè)中，工程倫理道德的培養(yǎng)至關(guān)重要。在巖體工程施工授課環(huán)節(jié)中，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式讓學(xué)生自己調(diào)研工程師在巖體工程施工中需要開展哪些調(diào)研工作，引導(dǎo)學(xué)生除了要勘察施工場地的地質(zhì)條件、巖體條件以及工程環(huán)境等因素外，還需要調(diào)研施工場地周邊現(xiàn)有的建筑分布、管線布設(shè)、交通狀況、人員流動以及施工可能產(chǎn)生的環(huán)境影響等因素。要讓學(xué)生體會到任何一項工程最終的目的都是服務(wù)于社會，任何一項工程的實施都要以最大限度地滿足社會需求為導(dǎo)向，工程師在整個勘察調(diào)研工作中，要全面地考慮到社會各方的需求，同時在整個調(diào)研工作中還需要始終保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)和對社會高度負(fù)責(zé)的態(tài)度。巖體力學(xué)設(shè)置有8學(xué)時的實驗環(huán)節(jié)，學(xué)生在實驗過程中會遇到設(shè)備問題、操作問題，在學(xué)生遇到問題的時候，首先要鼓勵學(xué)生自己找出問題的根源并嘗試自己解決問題，或通過與同學(xué)討論齊心協(xié)力解決問題，培養(yǎng)學(xué)生自我解決問題的能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。此外，學(xué)生可能會遇到實驗結(jié)果與理論結(jié)果之間的誤差問題，要鼓勵學(xué)生自己分析產(chǎn)生誤差的原因，協(xié)助學(xué)生通過規(guī)范實驗來減小誤差，要讓學(xué)生意識到實際工程中的實驗也是會產(chǎn)生誤差的，但實驗是獲得工程數(shù)據(jù)的主要手段，實驗數(shù)據(jù)的第一手資料直接關(guān)系到后續(xù)工程實施的可靠性，我們只能通過規(guī)范化的操作來盡可能地減小誤差，而不能隨意更改實驗結(jié)果，在實驗過程中培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德判斷能力，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

四、結(jié)語

巖體力學(xué)起源于工程且與工程實際緊密結(jié)合，其中，巖體相關(guān)工程設(shè)計、巖體力學(xué)性質(zhì)測量等內(nèi)容對從業(yè)者的職業(yè)道德都提出了較高要求。在巖體力學(xué)課程中融入思政教育具有重要意義。通過深入挖掘巖體力學(xué)課程中內(nèi)涵的思政要素，緊密圍繞巖體力學(xué)教學(xué)目標(biāo)，將思政元素真正融入到巖體力學(xué)大綱課程教學(xué)當(dāng)中，做到教書與育人的有機(jī)統(tǒng)一。最終實現(xiàn)學(xué)生的民族自豪感、愛國情懷和社會責(zé)任感以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，加強(qiáng)學(xué)生對工匠精神的認(rèn)同感。