新工科建設背景下“巖石力學”課程教學改革探索

［摘 要］ 在新工科建設的背景下，工程教育面臨著新的機遇和挑戰，對傳統的教學模式和教學內容提出了更高的要求。巖石力學作為土木工程、礦業工程、石油工程等眾多領域的重要基礎學科，其課程教學改革已成為適應新工科建設需求的必然趨勢。在深入分析“巖石力學”課程特點及現有教學模式存在問題的基礎上，結合新工科建設對人才培養的要求，從教學內容、教學方法、實踐教學和考核方式等方面提出了一系列教學改革措施，并闡述了教學改革實施的保障措施和預期效果，旨在提高“巖石力學”課程的教學質量，培養適應新工科建設要求的高素質專業人才。

［關鍵詞］ 新工科建設；巖石力學；工程實踐；教學改革

［作者簡介］ 王 俊（1991—），男，湖南岳陽人，博士，深圳大學土木與交通工程學院助理教授，主要從事巖石力學與工程研究；劉一飛（1990—），男，河南南陽人，博士，深圳大學土木與交通工程學院助理教授（通信作者），主要從事特殊巖土體、巖土工程數值計算研究。

引言

隨著新工科建設的不斷推進，工程教育面臨著新的機遇和挑戰。巖石力學作為土木工程、采礦工程、石油工程等多個領域的重要基礎學科，其課程教學質量直接關系到工程人才的培養質量［1］。然而，傳統的“巖石力學”課程教學模式存在諸多問題［2］，如教學內容陳舊、教學方法單一、實踐教學薄弱、考核方式不合理等，難以滿足新工科建設對人才培養的要求。因此，對“巖石力學”課程進行教學改革，探索適應新工科建設要求的教學模式，具有重要的現實意義。

一、“巖石力學”課程的特點

（一）學科交叉性突出

巖石力學是一門綜合性很強的學科，涉及固體力學、流體力學、彈塑性理論、工程地質等多個學科領域。這種學科交叉性要求學生具備廣泛的知識基礎，也對教師的專業素養提出了更高的要求。在教學過程中，教師需要引導學生將不同學科的知識有機融合起來，形成系統的知識體系。

（二）理論與實踐結合緊密

“巖石力學”課程的理論知識源于對大量巖石工程實踐問題的研究和總結，又反過來指導工程實踐。學生不僅要掌握扎實的理論知識，還需要具備將理論應用于實踐的能力。在教學過程中，應注重理論教學與實踐教學的結合［3］，通過實驗、實習等實踐教學環節，讓學生深入了解“巖石力學”課程內容的實際應用。

（三）工程應用廣泛

“巖石力學”課程涉及的知識面在建筑工程、道路橋梁工程、水利水電工程、地下工程、礦業工程、油氣工程等眾多工程領域都有廣泛的應用。不同工程領域對“巖石力學”課程知識的應用側重點有所不同，這就要求課程教學要能夠涵蓋不同工程領域的應用實例，拓寬學生的視野，培養學生的工程應用能力。

二、現有“巖石力學”課程教學中存在的問題

（一）選用教材陳舊、教學內容單一

現有“巖石力學”課程教材內容更新速度較慢，不能及時反映學科的最新研究成果和工程實踐中的新問題。隨著新工科建設的推進，工程實踐對“巖石力學”課程知識的需求不斷變化，教材內容的陳舊性日益凸顯。

教學內容往往局限于理論知識的傳授，缺乏與實際工程的緊密聯系［4］。對“巖石力學”課程涉及的多學科知識融合不夠，學生難以形成系統的知識體系，不利于培養學生的綜合應用能力。

（二）教授式教學為主、實驗教學方法滯后

課堂教學以教師的講授為主，學生處于被動接受知識的狀態。這種“填鴨式”教學方法不利于激發學生的學習興趣和主動性，也難以培養學生的創新思維和解決實際問題的能力。

實驗教學是“巖石力學”課程的重要組成部分，但現有實驗教學方法存在諸多問題，如實驗教學設備陳舊，實驗內容多為驗證性實驗，學生親自動手操作的機會較少等，難以通過實驗深入理解理論知識，培養實踐能力。

（三）實踐教學缺乏、工程聯系不緊密

實踐教學在整個課程教學中所占比重較小，且實踐教學形式單一，多為參觀實習，學生缺乏深入參與實際工程的機會，無法將理論知識與實踐真正結合起來。在教學過程中，對實際工程案例的分析不夠深入，學生難以了解工程實踐中的具體問題和解決方法，無法培養學生分析和解決實際工程問題的能力。

（四）考核方式單一、實踐能力評價不足

目前“巖石力學”課程的考核主要以期末考試成績為主，平時成績所占比重較小。期末考試內容多側重于理論知識的考查，無法全面評價學生的學習能力和綜合素質。考核內容中對學生實踐能力的考核不足，導致學生對實踐教學環節不夠重視，不利于培養學生的實踐能力和創新精神。

三、新工科建設對“巖石力學”課程教學的要求

（一）培養學生的實踐能力和創新精神

新工科建設強調培養學生的實踐能力和創新精神，要求“巖石力學”課程教學注重理論與實踐相結合，通過實踐教學環節和創新項目，培養學生的實際操作能力和創新思維。

（二）強化多學科交叉融合

新工科建設要求打破學科界限，強化多學科交叉融合。“巖石力學”課程教學應整合固體力學、流體力學、工程地質等相關學科知識，培養學生的綜合應用能力。

（三）全面提升學生的綜合素質

新工科建設注重培養學生的綜合素質，包括專業知識水平、實踐能力、創新精神、團隊協作能力等。“巖石力學”課程教學應通過多樣化的教學方法和考核方式，全面提升學生的綜合素質。

四、“巖石力學”課程教學改革措施

（一）教學內容改革

1.更新教材內容。及時關注學科的最新研究成果和工程實踐中的新問題，定期更新教材內容，如圖1所示。增加“巖石力學”“巖石動力學”“智能巖石力學”等前沿領域的知識［5］，使教材能夠反映學科的前沿發展動態。

2.優化教學內容體系。整合“巖石力學”課程涉及的多學科知識，構建系統的教學內容體系。將固體力學、流體力學、工程地質等相關知識有機融入“巖石力學”課程教學中，通過案例分析和項目驅動教學，幫助學生形成全面的知識結構。同時，加強教學內容與實際工程的聯系，引入更多實際工程案例，讓學生了解理論知識在實際工程中的應用。

（二）教學方法改革

1.采用多樣化教學方法。摒棄傳統的單一講授式教學方法，采用多樣化的教學方法，如案例教學法、問題導向教學法、小組討論法、混合式教學法、項目驅動教學法等。通過混合式案例教學，如圖2所示，讓學生分析實際工程案例中涉及的“巖石力學”課程上的問題，培養學生的分析和解決問題的能力；通過問題導向教學，引導學生主動思考和探索問題，激發學生的學習興趣和創新思維；通過小組討論，促進學生之間的交流與合作，培養學生的團隊協作能力；通過項目驅動教學，讓學生在實際項目中應用“巖石力學”知識，培養學生的實踐能力和創新精神。

2.加強實驗教學改革。更新實驗教學設備，增加實驗教學內容的創新性和綜合性。除了傳統的驗證性實驗外，增加設計性實驗和綜合性實驗，讓學生在實驗過程中能夠自主設計實驗方案，培養學生的實踐能力和創新能力［6］。同時，加強實驗教學與理論教學的結合，通過實驗項目引導學生深入理解理論知識。

（三）實踐教學改革

1.增加實踐教學比重。提高實踐教學在整個課程教學中的比重，為學生提供更多的實踐機會。除了參觀實習外，增加課程設計、畢業設計、創新創業實踐等實踐教學環節，讓學生能夠深入參與實際工程的設計和實施過程，將理論知識應用于實踐。

2.開展產學研合作實踐教學。加強與企業和科研機構的合作，開展產學研合作實踐教學。通過與企業合作，讓學生參與實際工程項目，了解工程實踐中的具體問題和解決方法，培養學生的工程實踐能力和職業素養［7］；通過與科研機構合作，讓學生參與科研項目，了解學科前沿動態，培養學生的科研能力和創新精神。

（四）考核方式改革

1.建立多元化考核體系。建立多元化的考核體系，綜合評價學生的學習能力和綜合素質。考核內容包括平時成績、實驗成績、課程設計成績、畢業設計成績、創新創業實踐成績、期末考試成績等。平時成績主要考查學生的課堂表現、作業完成情況、小組討論參與度等；實驗成績主要考查學生的實驗操作能力、實驗報告撰寫質量等；課程設計成績主要考查學生的工程設計能力和實踐應用能力；畢業設計成績主要考查學生的綜合應用能力和創新能力；創新創業實踐成績主要考查學生的創新精神和實踐能力；期末考試成績主要考查學生對理論知識的掌握程度。

2.加強對實踐能力的考核。在考核內容中增加對學生實踐能力的考核比重，如在期末考試中增加實際工程案例分析題，考查學生分析和解決實際工程問題的能力；在課程設計和畢業設計中，重點考查學生的實踐應用能力和創新能力；在創新創業實踐中，考查學生的創新精神和實踐能力。

五、教學改革實施的保障措施

（一）高水平師資隊伍建設

加強師資隊伍建設是教學改革實施的關鍵。教師應具備扎實的專業知識和豐富的工程實踐經驗，能夠將理論知識與工程實踐有機結合起來。學校應鼓勵教師參加相關的培訓和進修，提高教師的教學水平和專業素養。同時，學校應積極引進具有工程實踐經驗的教師，充實師資隊伍。

定期組織教師參加巖石力學相關的學術會議、培訓課程和研討會，了解學科的最新發展動態，學習先進的教學方法和教學理念。鼓勵教師到企業和科研機構進行掛職鍛煉，積累工程實踐經驗，提高教師的實踐教學能力。積極引進具有工程實踐經驗的教師和高層次人才，充實師資隊伍。為引進的教師提供良好的工作環境和發展空間，激發他們的教學和科研熱情。

（二）現代化教學資源保障

提供充足的教學資源是教學改革實施的基礎。學校應加大對“巖石力學”課程教學的投入，更新實驗教學設備，建設實踐教學基地，購買相關的教學軟件和圖書資料。同時，學校應加強網絡教學資源的建設，開發在線課程，為學生提供豐富的學習資源［8］。

投入資金更新實驗教學設備，購置先進的“巖石力學”課程需配備的實驗儀器和設備，如巖石三軸試驗機、巖石流變試驗機、巖石聲發射監測系統等，提高實驗教學的質量和水平。加強與企業和科研機構的合作，建設一批穩定的實踐教學基地。實踐教學基地應涵蓋不同工程領域，如采礦工程、土木工程、水利水電工程等，為學生提供多樣化的實踐教學環境。開發在線課程，建設“巖石力學”課程教學網站，提供豐富的教學資源，如教學課件、教學視頻、實驗指導書、習題集等。學生可以通過網絡教學資源進行自主學習，提高學習效率。

（三）多元化教學管理支持

教學管理部門應積極支持“巖石力學”課程教學改革，為教學改革提供政策支持和制度保障。例如，在教學計劃調整、課程考核方式改革等方面給予支持和指導，確保教學改革能夠順利實施。

根據教學改革的要求，調整“巖石力學”課程的教學計劃。增加實踐教學環節的比重，優化課程設置，合理安排教學內容和教學進度；制定科學合理的課程考核方式，加大對實踐能力和創新能力的考核比重；建立多元化的考核體系，綜合評價學生的學習能力和綜合素質。

結語

新時代新工科建設背景下，“巖石力學”課程的教學改革需要不斷創新和發展，需要從教學內容、教學方法、實踐教學和考核方式等多個方面進行全面改革。未來可以進一步探索人工智能、大數據等新技術在“巖石力學”教學中的應用，提升教學的智能化和個性化水平。同時，可以加強國際交流與合作，借鑒國外先進的教學經驗和方法，提升課程的國際化水平。通過“巖石力學”教學改革方面的不斷創新和努力，培養學生的實踐能力和創新思維，為培養高素質的工程人才做出更大的貢獻。

參考文獻

［1］關凱，朱萬成，劉洪磊，等.新工科課程教學設計與實踐：以東北大學應用巖石力學課程為例［J］.高教學刊，2022，8（6）：71-75.

［2］李連崇，于慶磊，魏晨慧，等.以工程科學問題為導向的固體力學與巖石力學基礎教改實踐［J］.高教學刊，2023，9（11）：39-42.

［3］薛亞東，黃宏偉，李元白，等.以需求為導向的研究生教學改革探索：以高等巖石力學課程為例［J］.高等建筑教育，2022，31（3）：81-88.

［4］劉厚彬，李皋，梁利喜.混合式教學在“巖石力學”課程教學改革與探索［J］.教育教學論壇，2021（36）：109-112.

［5］夏宏泉，梁利喜，么勃衛.石油工程“巖石力學”課程的教學改革研究［J］.教育教學論壇，2019（42）：102-103.

［6］黃倩，潘益鑫，彭巖巖，等.關聯性教學在巖石力學實驗課程改革中的探索［J］.實驗室研究與探索，2021，40（9）：198-201+289.

［7］蔚立元，張強，楊圣奇.面向“卓越計劃”的巖石力學課程教學改革探討［J］.高等建筑教育，2016，25（5）：75-78.

［8］王剛，張雨坤，于俊紅，等.新時代新工科背景下巖石力學課程教學傳承與創新：以山東科技大學巖石力學課程為例［J］.中國多媒體與網絡教學學報（上旬刊），2021（9）：115-117.

Exploration of Teaching Reform for Rock Mechanics Course in the Context of Emerging Engineering Education Construction

WANG Jun， WANG Yu-han， LIU Yi-fei， ZHANG Kai

（College of Civil and Transportation Engineering， Shenzhen University， Shenzhen，

Guangdong 518060， China）

Abstract： The construction of emerging engineering education （3E） puts forward new requirements for engineering education. As a discipline with significant application value in multiple engineering fields， the course teaching reform of rock mechanics is imperative. Based on the in-depth analysis of the characteristics of rock mechanics courses and the existing problems in the current teaching model， combined with the requirements of 3E construction， this paper proposes a series of teaching reform measures from aspects of teaching content， teaching methods， practical teaching， and assessment methods. Moreover， the guarantee measures and expected effects of the implementation of teaching reform are expounded， aiming at improving the teaching quality of rock mechanics courses and cultivating high-quality professionals who adapt to the requirements of 3E construction.

Key words： emerging engineering education; Rock Mechanics; engineering practice; teaching reform