工程教育背景下“巖石力學(xué)實驗”教學(xué)改進

韓森 吳姜 劉萍 鄒義懷 吳桂義

[摘 要] “巖石力學(xué)實驗”是采礦工程專業(yè)為配合“巖石力學(xué)與工程”理論課程而開設(shè)的一門實踐性教學(xué)課程。在工程教育背景下，“巖石力學(xué)實驗”課程應(yīng)以培養(yǎng)全體學(xué)生實踐能力和實驗素養(yǎng)為重要目標，通過提升實驗教師專業(yè)能力和學(xué)科素養(yǎng)，從課程教學(xué)大綱、實驗教學(xué)方法和實驗成績評定等方面對學(xué)生進行引導(dǎo)，督促學(xué)生積極參與實驗操作、數(shù)據(jù)記錄與處理、實驗結(jié)果分析等實驗全過程，以更好地達成培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，保證實驗教學(xué)取得良好效果。

[關(guān)鍵詞] 工程教育;巖石力學(xué)實驗;教學(xué)大綱;教學(xué)過程;成績評定

[基金項目] 2020年度第二批新工科研究與實踐項目“新工科人才學(xué)習(xí)質(zhì)量評價制度研究與實踐——以采礦工程專業(yè)為例”（E-KYDZCH 20201822）

[作者簡介] 韓 森（1986—），男，陜西渭南人，工學(xué)碩士，貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院實驗師，主要從事巖石力學(xué)與巖層控制研究。

[中圖分類號] G642.41? ? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）32-0112-04? ? [收稿日期] 2021-04-26

一、引言

實驗教學(xué)是高校教學(xué)非常重要的組成部分。通過實驗課程，可以幫助學(xué)生將理論與專業(yè)實踐結(jié)合起來，使學(xué)生更加深入和感性地認識、理解所學(xué)理論內(nèi)容。實驗教學(xué)還可以培養(yǎng)學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。學(xué)生在實驗過程中要經(jīng)歷儀器調(diào)試、設(shè)備操作、實驗觀察、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析、報告書寫等一系列實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，可以鍛煉學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作的精神和嚴肅認真、實事求是的科學(xué)作風(fēng)，在提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面，有著不可替代的重要作用[1-3]。

工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，也是實現(xiàn)教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)。工程教育專業(yè)認證要求“以學(xué)生為中心”，就是評價的核心是對學(xué)生的表現(xiàn)以及學(xué)生是否獲取相應(yīng)的素質(zhì)能力進行評價，而且必須是全體學(xué)生;“以結(jié)果為導(dǎo)向”，就是說課程體系的安排、師資隊伍和支持條件的配備，要以是否有利于學(xué)生達到培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為導(dǎo)向[4，5]。在工程教育背景下，本文基于貴州大學(xué)采礦工程專業(yè)培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，對課程體系中的“巖石力學(xué)實驗”教學(xué)方法進行改進。

二、實驗教師素質(zhì)提升

實驗教師是實驗教學(xué)的具體實施者，實驗教師的學(xué)科素養(yǎng)和知識能力是確保實驗課程良好效果的先決條件。要改進實驗教學(xué)，最根本的是提高實驗教師自身素質(zhì)。實驗教師要不斷加強專業(yè)理論知識的學(xué)習(xí)，接觸專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域前沿研究內(nèi)容，了解國內(nèi)外先進實驗方法和儀器設(shè)備，做到與時俱進、不斷進步。首先，應(yīng)該多申報和參與科研項目，把實驗室實驗和前沿的科學(xué)研究結(jié)合起來，通過實驗研究解決部分科研實際問題，使實驗教師在參與過程中從專業(yè)理論、科學(xué)研究以及綜合素質(zhì)等方面得到提高和鍛煉。其次，通過校內(nèi)訪學(xué)，可以選派實驗教師去國內(nèi)學(xué)科名校交流，學(xué)習(xí)同類實驗課程先進的教學(xué)方法和理念[6]，對比所開設(shè)的實驗項目在教學(xué)方法上的異同，對本課程的教學(xué)方法進行改進，從而提高實驗教學(xué)效果。另外，實驗教師要摒棄“教學(xué)輔助”的思想，從教書育人的角度端正教學(xué)態(tài)度，在教與學(xué)過程中，把學(xué)生放在第一位，把學(xué)生學(xué)到知識、得到鍛煉作為教學(xué)的基本目標，不斷提升自己的教學(xué)水平和業(yè)務(wù)能力，對學(xué)生做好引領(lǐng)和示范作用。

三、課程教學(xué)大綱

“巖石力學(xué)實驗”是為了配合“巖石力學(xué)與工程”理論課程而開設(shè)的一門實踐性教學(xué)實驗課程。“巖石力學(xué)與工程”作為高校采礦工程專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，主要研究巖體的力學(xué)性質(zhì)、巖體變形和穩(wěn)定性等問題，是采礦工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)知識。通過本課程的學(xué)習(xí)，可為后續(xù)“礦山壓力控制”“井巷工程”“采礦學(xué)”等課程打下基礎(chǔ)。在巖石力學(xué)的研究方法中，實驗研究是最為重要的一個部分。一方面，通過實驗可以獲得巖體的物理力學(xué)參數(shù)，這些是進行巖石力學(xué)強度分析、變形和穩(wěn)定性研究必需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);另一方面，也可通過一些實驗（原位應(yīng)力測試、地應(yīng)力測試、聲發(fā)射測試、相似模擬試驗等）直接分析巖體的變形和穩(wěn)定性。“巖石力學(xué)實驗”課程的開設(shè)，主要目的是帶領(lǐng)學(xué)生踏入巖石力學(xué)實驗分析的大門，引領(lǐng)學(xué)生掌握基本的實驗研究方法和研究過程，為學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)和以后的科研工作打下良好的基礎(chǔ)。

根據(jù)工程教育認證對實驗課程的要求，對“巖石力學(xué)實驗”課程教學(xué)大綱進行修改，明確了本課程的教學(xué)目標：①掌握所開實驗的原理、方法和技能，鞏固所學(xué)知識;②加深對理論課程的理解，具有比較扎實的實驗知識，掌握更多的實驗方法和實驗技能;③培養(yǎng)實事求是和嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，激勵創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維;④提高綜合分析解決問題的能力。同時，明確本課程教學(xué)目標與采礦工程專業(yè)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系，如表1;明確各具體實驗項目能支撐的課程目標點，具體如表2。通過各具體實驗項目來支撐課程的教學(xué)目標，進一步支撐專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)方案和畢業(yè)要求，從而明確本課程設(shè)置的初衷和使命。

四、實驗課程教學(xué)

實驗課程教學(xué)是把培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱付諸實際的基本途徑，是實驗教學(xué)最重要的部分。怎樣調(diào)動學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)學(xué)生重視實驗課程，積極、主動地參與到實驗課程的學(xué)習(xí)中，通過教學(xué)達成課程目標、完成培養(yǎng)計劃，是每一個教學(xué)改革教師應(yīng)該重點思考的問題。為了更好地符合工程教育認證對實驗教學(xué)的要求，要對實驗課程教學(xué)各環(huán)節(jié)進行改進。在“巖石力學(xué)實驗”第一節(jié)課上，對學(xué)生進行實驗安全教育，要求學(xué)生在實驗課程以及實驗操作過程中必須嚴格按照操作方法正確操作，加強安全意識，時刻把安全放在首要位置。然后，要向?qū)W生強調(diào)實驗課程在專業(yè)培養(yǎng)過程中的重要性，把實驗培養(yǎng)目標詳細、明確地告知學(xué)生，改正學(xué)生對于實驗課程的看法，轉(zhuǎn)變學(xué)生不重視實驗教學(xué)的思想態(tài)度，引導(dǎo)學(xué)生積極地參與到實驗課程的學(xué)習(xí)中。另外，結(jié)合本課程的實驗情況，給學(xué)生解釋“巖石力學(xué)實驗”與“巖石力學(xué)與工程”之間的關(guān)系，以及本實驗課程在專業(yè)培養(yǎng)方案中的地位，從而引導(dǎo)學(xué)生真正地重視本課程的學(xué)習(xí)。最后，向?qū)W生講解工程教育背景下本課程要達成的培養(yǎng)目標以及評分標準，并向?qū)W生說明本課程的教學(xué)方法和模式，使學(xué)生充分了解本實驗課程學(xué)習(xí)的目的和教學(xué)過程，通過評分標準督促學(xué)生積極認真完成各實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。