采矿专业岩土工程课程教学方法探讨

[摘要] 针对高校采矿工程专业岩土工程课程教学改革面临的困难与挑战，探讨了目前岩土工程课程教学过程中存在的问题，分析了岩土工程课程教学方法改革的思路。

[关键词] 岩土工程 教学方法 改革 采矿工程

岩土工程是中国矿业大学（北京）采矿工程专业一门重要的本科专业基础课程。通过岩土工程课程的学习，使采矿工程专业的学生能够掌握岩土工程的基本知识和基础理论，分析岩土体的应力、应变、渗流变形和强度破坏的规律与特征，并能够运用岩土力学知识解决采矿工程中的一般岩土工程问题，为后续进一步学习矿山压力及其控制、井巷工程、露天边坡稳定等专业课程奠定基础。然而，在我校构建能源工业精英教育教学体系过程中，岩土工程课程传统的教学模式、授课内容和教学方法已不能适应新的形势要求。笔者结合该课程的特点和多年的教学实践，探讨了目前岩土工程课程教学过程中存在的问题，分析了岩土工程课程教学方法改革的思路。

一、岩土工程课程的特点

岩土工程是以岩（土）体为研究和工作对象，涉及岩体和土体的利用、整治和改造的一门综合性技术科学，广泛应用于市政、能源、水利、交通、航运、矿山、国防等领域。我校采矿工程专业开设的岩土工程课程横跨两大专业体系，内容涉及岩石力学、土力学及其相关学科领域，具有鲜明的专业特色，是采矿工程专业一门重要的本科专业基础课程。

1.岩石力学学科特点

岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石（体）的力学行为以及与力学有关现象的一门科学，亦即研究岩石或岩体在各种力场作用下变形和破坏规律的理论及其实际应用的科学。作为一种经历漫长地壳运动和地层演化进程而形成的地质体，岩体是一种被大量节理、裂隙切割包围而形成的极端不连续、高度各向异性的材料，具有非常复杂的力学性态。岩体中还存在地应力，岩体工程的开挖将引起地应力以变形能的形式释放，而这种“释放荷载”正是造成岩石工程变形和破坏的作用力。因此，岩体无论是自身结构，还是其赋存状况、赋存条件均存在大量的不确定性，在一定程度上不应被视为一种结构材料或荷载，而应将其看作一种能够承担荷载的结构，从“系统”的角度采用不确定性方法进行研究。

由于岩石力学研究的对象是工程环境下的复杂系统，目前还很难像其他学科那样，为学生提供一个完整的理论框架和思想来解决今后遇到的岩石工程问题。因此，在教学过程中，不仅要讲授岩石力学的基本原理，更重要的是要让学生利用这些基本原理去解决实际工程中的各种岩石力学问题，为培养具有创新意识和创新能力的高技能人才奠定良好基础。

2.土力学学科特点

土力学的研究对象是土体，是应用材料力学、流体力学、弹性力学等基础理论知识研究土的工程性质和解决相关工程问题的技术学科。学习土力学的基本理论，宜从研究土的物理力学特性着手。

土是漫长地质历史的产物，是多孔、多相的不连续介质，碎散性、多相性和地质历史形成的自然变异性是土体区别于其他一切介质的三个特性。土的三大特性决定了土力学的理论体系特征及其研究内容，即强度问题、变形问题和渗流问题。这些问题相互独立又相互影响，使得土力学的研究内容零散，各研究问题之间联系不紧密。为解决上述三大工程问题，形成了土力学的三大重要理论——强度理论、固结理论和渗流理论。这三大基础理论构成了土力学的学科骨架，是目前解决土工问题的理论基础，也是土力学的教学重点。

3.岩土工程课程特点

岩土工程课程涉及岩石力学、土力学及其相关学科领域，其研究对象和研究方法较其它课程相比，具有课程内容广泛、理论性和综合性较强、知识点多而杂、与工程实践联系紧密等特点，许多重要理论和定理公式多来源于实验和实践经验，缺乏严格的理论推导。大多数学生认为岩土工程课程比较抽象、难以理解，是一门比较难以掌握的课程。因此，为了提高岩土工程教学质量和教学效率，应研究这门课程的特点，采取科学有效的教学方法，引导学生尽快适应教学特点并更好地掌握课程要求的知识技能。

二、岩土工程课程教学存在的问题

1.课堂教学方法陈旧落后

岩土工程的知识体系相对比较零散，理论教学过程中容易感觉枯燥无味。由于受到各种条件限制，岩土工程课程教学大都以课堂讲授为主，忽视了学生创新能力的培养，致使教学效果大打折扣。

2.课程教学手段单一

一些教师在课堂教学中仍采用单一传统的黑板加粉笔的教学方式。虽然部分教师采用先进的多媒体教学手段，但没有合理地选择和利用，一味地追求用多媒体教学替代传统黑板式的教学方法，造成一些需具体讲解的基本原理和公式的推导过程被忽略，影响学生理解和掌握，教学效果也很不理想。

3.与专业的实践性脱节

岩土工程是一门必须密切结合工程实践的学科。然而，受资金、场地和工程条件等因素制约，岩土工程教学体系与生产实践缺乏必要的结合，将大部分时间放在岩土力学的理论教学上，忽视了与实际工程的联系，造成教学与专业的实践性脱节。

三、岩土工程课程教学方法改革思路

1.精心准备教案，充实课堂内容

教材是体现教学内容和教学方法的知识载体，而教案则是教师的教学设计和设想，教案编排和组织质量的好坏直接影响学生对教材内容的理解和把握程度。为了满足课程教学的需要，在充分掌握教材内容之后，要精心组织教学内容，编写教案，组织教学。教案应对每个教学环节进行精心设计，一份优秀教案应包括教学目标、教学重点、教学难点、教学过程、教学方法、板书设计、教具准备等内容，在每个教学环节设立创新点，让学生积极主动地学习。

兴趣是创造性思维发展的永恒动力，当代大学生对未知事物都怀有强烈的求知欲望，当面对一门新课程，他们会怀着好奇心聆听第一次课。教师在上绪论课时应巧妙设计教案，吸引学生注意力，进而激发他们的学习兴趣。在岩土工程绪论课的教学过程中，首先应阐明课程的任务和内容，在讲述课程内容的同时，列举一些近代或现代岩土工程中一些失败的和成功的案例，或是学生身边熟悉的工程实例，激发学生学习兴趣，甚至引发热烈讨论，让学生感觉到不是一些枯燥的理论介绍，而是与实际生产和生活紧密的联系。例如，通过介绍著名的法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝和意大利瓦依昂（Vajont）工程大滑坡事故，阐述若对岩土力学缺乏足够的研究和认识，将会造成巨大的工程事故。

教学是一门艺术，如何在课堂上把精心准备的教案展示出来，这不仅取决于教案设计的好坏，还取决于教师的语言表达能力。岩土工程课程中有些内容比较枯燥、有些内容则难以理解，如何将这些内容讲的具有艺术性和趣味性是一个难题。教师在授课过程中要脱稿讲授，自信演绎；做到胸有成竹，思维敏捷；得心应手，运用自如；要充满激情，富有感染力；语速语调适当，抑扬顿挫；语言精练，通俗易懂。总而言之，课堂上采用生动的比喻和幽默风趣的教学语言，可以增加讲课的趣味性，活跃课堂气氛，并能调动学生的积极性，加深对知识的理解和记忆。

2.改进教学方法，培养创新思维

创新是知识经济的灵魂，在教学改革中应探索如何将创造性教育与创新能力培养充分纳入日常教学活动之中，通过教学体系和教学方法的改革与完善，实施启发式教学，培养学生创新思维和创造能力。

岩土工程是一门专业性较强的课程，作为采矿工程专业的专业基础课，又需要有一定的深度和广度。在以往的岩土工程教学模式中，课堂教学主要以教师讲授为主，学生被动接受知识，遏制了学生学习的主动性。为了改变这种状态，真正形成学生主动学习的气氛，就应改革原先的教学方法，根据课程的特点和教学内容的难易程度，采用启发式、讨论式、研究式等多种教学方法，培养学生进行创造性思维。例如，对课程的重点、难点部分，采取详细讲解的方式，通过一个或若干个设计实例或工程案例进行引入，引导学生对问题的思考和分析，有利于调动学生的主动性；在授课过程中适当引入讨论课的教学形式，通过让学生课前查阅资料、课上各抒己见、课后归纳总结，在争鸣中解决问题，调动学生学习的兴趣和热情，培养学生自主学习的能力。

3.采用先进技术，丰富教学手段

考虑到岩土工程课程的特点，使用传统的课堂教学方式，由于板书速度慢，许多重要的内容、复杂的公式推导、例题的讲解都很不方便，建议课堂教学采用以多媒体电子课件为主、黑板板书为辅的教学方式。精心制作的多媒体课件，图文并茂，表现力丰富，能调动学生课堂情绪，增加授课信息量。但由于多媒体课件授课内容多、信息量大、重点不突出，学生可能疲于抄笔记，影响了听课效果。将传统的“黑板+粉笔”教学方式作为多媒体课件教学的有效补充，可以及时解决课堂教学中出现的新问题，增强了教学的交互式，有效地抓住了学生的思路。

为了改善教学环境、丰富课程教学资源，还可以充分利用网络优势，提高学生的自主学习能力。例如，开发岩土工程课程的BB网络平台，在平台上放置各种教学资源，包括多媒体课件、授课录像、教学大纲、教学日历，自学指导等，还有课后自测题、师生讨论区、答疑区、通知等，形成网络“教”与“学”的集成环境。学生可以通过网络平台进行自学和自测，了解自己对课程的掌握程度，并能实现教学资源的最大程度共享；教师则可以通过网上答疑系统，及时回答学生提问，帮助学生巩固所学知识。

4.理论联系实际，加强实验教学

注重教学内容与科研成果的有机结合，以提高学生的专业素质和科研思维。教师在课堂上除按教学大纲要求讲授有关内容外，还可将自己的科研成果有机结合到具体的教学内容中，理论联系实际，让同学了解相关学科的研究动态和最新进展，以及国家、社会、生产各部门的需要，激发学生的学习热情。例如，将教师所承担的“张矿集团牛西矿立风井回风道破裂分析与防治”项目的研究方法、技术路线、机理分析、治理措施等作为岩土工程课程教学内容的补充，开阔了学生思路。

岩土工程是一门实验性非常强的课程。然而，岩土工程教学普遍存在实验设备短缺、实验场地不足的窘境，这就要求授课教师能统筹安排，做好实验教学工作。实践教学改革的思路是：把培养学生实验技能放在首要位置，虚拟与现实相结合，动手与动脑相结合。一方面，通过鼓励学生参加大学生创新性实验项目或参与教师的科研项目，将岩土工程的知识点融入到项目中，增强学生运用科学知识和方法解决实际问题的能力；另一方面，充分利用计算机仿真技术，采用数值试验的手段来弥补实验场地、仪器设备的不足。例如，利用ANSYS有限元软件或FLAC有限差分软件，在计算机上给学生演示标准岩样在单轴和三轴受压状态下岩石破坏的全应力-应变过程。

四、结语

岩土工程学科的特点，对岩土工程课程建设和教学改革产生深刻影响，不能采用一般力学学科思路和方法进行岩土工程课程教学。应采用多种教学方法和教学手段相结合的方式，激发学生学习的浓厚兴趣，解决岩土工程课程知识点多、概念抽象、内容枯燥的教学难点。注重将工程实际中遇到的问题引入课堂教学中，理论联系实际，丰富教学内容，培养学生分析问题、解决问题、独立思考的能力。

参考文献：

[1]刘开云，乔春生，刘保国.研究生岩石力学课程教学改革探讨[J].高等建筑教育.

[2]蔡美峰，何满潮，刘东燕.岩石力学与工程[M].科学出版社，2002.

[3]孙彩敏.土木专业建筑工程测量课程教学改革探讨[J].矿山测量，2009，(2)：90-92.

[4]刘开云，乔春生，刘保国.研究生岩石力学课程教学改革探讨[J].高等建筑教育.

[5]勾攀峰，宋常胜.岩石力学课程的教学改革与实践[J].高教论坛，2009，(5)：82-83.

基金项目：中国矿业大学（北京）课程建设与教学改革项目（k090103）。

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