牛雙建 楊大方

河南理工大學(xué) 河南焦作 454000

采礦工程專業(yè)教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)具備固體(煤、金屬及非金屬)礦床開采的基本理論和方法，具備采礦工程師的基本能力，能在采礦領(lǐng)域等方面從事礦區(qū)開發(fā)規(guī)劃、礦山(露天、井下)設(shè)計、礦山安全技術(shù)及工程設(shè)計、監(jiān)察、生產(chǎn)技術(shù)管理科學(xué)研究的高等工程技術(shù)人才[1]。巖體工程力學(xué)是采礦工程專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，是關(guān)于彈性理論、巖石物理、力學(xué)性質(zhì)及其實驗方法的一門課程。開設(shè)該課程的主要目的是通過課堂教學(xué)，使學(xué)生掌握有關(guān)彈性力學(xué)的基本理論、巖石力學(xué)的基本知識(基本原理和基本方法)；結(jié)合采礦工程專業(yè)特點，使學(xué)生獲得進(jìn)行礦山開采和巖層控制的基本理論和實驗技能，從而具有從事礦山生產(chǎn)和管理的基本能力，為從事礦山開采和設(shè)計奠定專業(yè)理論基礎(chǔ)。

1 課程教學(xué)中存在的問題

1.1 內(nèi)容多課時少

結(jié)合采礦工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，各開設(shè)該專業(yè)的高校制定的課程教學(xué)內(nèi)容通常包括彈性力學(xué)與巖體力學(xué)兩部分，其中彈性力學(xué)主要包括緒論、平面問題的基本理論、直角坐標(biāo)及極坐標(biāo)解答等內(nèi)容；巖體力學(xué)課堂教學(xué)主要包括緒論、巖石物理力學(xué)性質(zhì)、巖體力學(xué)性質(zhì)、地應(yīng)力及其測量、巖體本構(gòu)關(guān)系與強度理論、巖石力學(xué)數(shù)值分析方法、巖石地下工程等內(nèi)容，實驗主要包括巖石密度的測定、巖石單軸壓縮、巖石抗拉、抗剪強度測定等內(nèi)容。通常該課程安排64課時，課堂教學(xué)58課時，實驗6課時，其中彈性力學(xué)22課時，巖體力學(xué)36課時；筆者在該課程的實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，以現(xiàn)有課時量完成教學(xué)大綱中要求的內(nèi)容存在較大困難。通常情況是為了保證教學(xué)質(zhì)量，課程前半程教學(xué)已占據(jù)大部分課時，到后半程為了完成大綱要求只能“提速”。

1.2 教學(xué)方法陳舊，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較低

同其他課程一樣，巖體工程力學(xué)課程多采用傳統(tǒng)的“填鴨式”教育，即教師以教材為中心“講授”，學(xué)生以教材內(nèi)容為中心“接受”，學(xué)生處于被動的境地，忽略了學(xué)生作為教育主體所具有的自主性和創(chuàng)新性，致使學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中始終處于被動的“接受”，加之該課程首先講授的彈性力學(xué)部分理論性、專業(yè)性較強，對學(xué)生力學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識要求較高等特點，導(dǎo)致大多數(shù)學(xué)生一開始接觸就十分頭痛，逐漸喪失對該課程學(xué)習(xí)的積極性及主動性，最后稀里糊涂完成課程的學(xué)習(xí)，教學(xué)效果及質(zhì)量大打折扣。

1.3 實踐教學(xué)(實驗)環(huán)節(jié)重視不夠

實驗是自然科學(xué)最基本的研究手段，在巖體力學(xué)教學(xué)與研究中起著至關(guān)重要的作用[2]，但是由于種種原因，實驗教學(xué)效果并不盡如人意，特別是現(xiàn)場原位測試實驗在課程教學(xué)安排中幾乎為空白。原因主要有3個方面：(1)實驗教學(xué)內(nèi)容多，課時量安排不足。該課程實驗內(nèi)容包括巖石塊體密度測定實驗、單軸抗壓強度及變形、抗拉強度、三軸壓縮強度及變形、直剪實驗等，而通常實驗課僅安排6個課時，顯然課時量不夠。(2)巖體力學(xué)實驗儀器通常比較貴重，如普通國產(chǎn)三軸伺服試驗機售價都在100萬元以上，這是許多地方高校無法承擔(dān)的。(3)實驗室實驗人員配備不足，大部分教師不愿意從事實驗教學(xué)崗位，致使學(xué)生實驗課程缺乏管理。

1.4 課程教學(xué)內(nèi)容有待改進(jìn)

多數(shù)高校使用的教材內(nèi)容陳舊，主要側(cè)重于對巖體力學(xué)基本、經(jīng)典理論及方法的介紹，忽略了巖體力學(xué)的最新發(fā)展，致使所講授的內(nèi)容嚴(yán)重滯后于實際工程的現(xiàn)場需要，造成一定程度上教學(xué)與實際工程應(yīng)用的脫節(jié)，背離了學(xué)以致用的學(xué)習(xí)出發(fā)點及本質(zhì)要求。另外，大多數(shù)教材具有普適性，即可以使用于所有開設(shè)該課程的工科類專業(yè)，致使其專業(yè)針對性不強、適用性有待商榷，造成學(xué)生對本專業(yè)實際工程所需要的、聯(lián)系緊密的內(nèi)容學(xué)習(xí)深度不夠，理解不到位，掌握不牢固。

2 課程教學(xué)改革的探討

針對存在的主要問題，結(jié)合自身從事該課程教學(xué)及科研工作的切身體會，筆者從3個方面開展采礦工程專業(yè)課程教學(xué)改革：

2.1 及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)增加課時量

結(jié)合巖體力學(xué)工程實際需要及該學(xué)科的發(fā)展前沿，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，有針對性地增添和刪減部分內(nèi)容。以深部煤炭資源開采為例，隨著淺部煤炭資源的枯竭，深部開采勢必實行，由于深部“三高一擾動”的復(fù)雜力學(xué)環(huán)境，致使巖體表現(xiàn)出與淺部不一樣的力學(xué)特性，在教學(xué)內(nèi)容中增添并側(cè)重有關(guān)深部復(fù)雜力學(xué)環(huán)境中巖體(石)力學(xué)特性方面的教學(xué)內(nèi)容迫在眉睫。另外，應(yīng)結(jié)合采礦工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)編制具有針對性、適用性的巖體力學(xué)教材，側(cè)重有關(guān)井巷工程巖體力學(xué)與工程方面的教學(xué)內(nèi)容。課時方面，應(yīng)適當(dāng)增加課時。以筆者教學(xué)體會，該課程教學(xué)課時在彈性力學(xué)部分應(yīng)安排28～30課時，巖體力學(xué)部分課堂教學(xué)應(yīng)安排40～42課時，教學(xué)實踐(實驗)應(yīng)安排12課時，課程總課時量應(yīng)安排80～84課時。

2.2 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生興趣

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教師“講授”，學(xué)生被動“接受”的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。可從以下2個方面探索：(1)充分借助現(xiàn)代化教學(xué)手段的優(yōu)勢，如方便快捷的互聯(lián)網(wǎng)信息檢索、多媒體教學(xué)技術(shù)等。目前互聯(lián)網(wǎng)早已進(jìn)入廣大普通民眾的生活，成為生活、學(xué)習(xí)、工作必不可缺的一部分，網(wǎng)絡(luò)信息豐富，且獲取方式方便快捷；同時，多媒體教學(xué)技術(shù)也已成為輔助教學(xué)的重要手段之一[3]。教師可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的文字、視頻等內(nèi)容搜集，結(jié)合課程特點及教學(xué)內(nèi)容將其精心加工編入電子教案，使教案圖文并茂，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動其主動學(xué)習(xí)的積極性。(2)采用一些比較新的、先進(jìn)的教學(xué)方法，如案例教學(xué)法[4]，即以案例為基本教學(xué)材料，將學(xué)生帶入特定事件的情境中，通過師生之間、生生之間的多向互動、平等對話和積極探討等形式，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

2.3 加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，確保學(xué)以致用

在室內(nèi)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，可從以下2個方面加以：改進(jìn)：(1)盡可能高效、經(jīng)濟(jì)地利用現(xiàn)有的教學(xué)科研儀器設(shè)備，開展多種形式的科研開放實驗，而不僅僅局限于課程教學(xué)實驗。如按照實驗內(nèi)容之間的聯(lián)系進(jìn)行實驗分類，按照成組實驗的原則安排實驗教學(xué)；使學(xué)生利用課余時間充分參與到實驗室承擔(dān)的科研項目中，在各類開放實驗中進(jìn)行學(xué)習(xí)鍛煉。(2)在室內(nèi)實驗儀器配置有限的情況下，任課教師和實驗指導(dǎo)教師可以充分利用現(xiàn)有的數(shù)值模擬軟件(FLAC3D，RFPA2D/3D，PFC2D/3D，PFC2D/3D等)以及一些三維仿真模擬軟件高效、經(jīng)濟(jì)、可重復(fù)操作的優(yōu)點，對一些室內(nèi)無法進(jìn)行的實驗在課堂教學(xué)中演示，再現(xiàn)其實驗全過程。在現(xiàn)場原位測試實驗方面，應(yīng)從研究型教學(xué)方式入手[5]，使學(xué)生充分參與到教師承擔(dān)的縱橫向課題研究中，到現(xiàn)場一線參與實驗，具體可通過研究生指導(dǎo)本科生的方式實施。

3 結(jié)束語

巖體工程力學(xué)是采礦工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。根據(jù)采礦工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及課程教學(xué)現(xiàn)狀，總結(jié)了目前教學(xué)中存在的突出問題，根據(jù)筆者承擔(dān)該課程教學(xué)工作的親身體會，對課程教學(xué)改革展開了探討，為提高采礦工程專業(yè)巖體工程力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量提供借鑒。

[1] 秦忠誠,蔣國安.采礦工程專業(yè)課程體系整體優(yōu)化與實踐[J].煤炭高等教育,2008,26(1):116-118.

[2] 吳姜.巖石力學(xué)實驗教學(xué)改革探討[J].長春教育學(xué)院學(xué)報,2012,28(8):102-103.

[3] 胡斌,唐輝明,王偉.提高巖體力學(xué)教學(xué)水平的幾點思考[J].科技信息,2012,29(32):122-123.

[4] 王亮清,梁燁.案例教學(xué)在巖體力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].今日科苑,2006,10(6):24.

[5] 胡斌,易鳴,唐輝明.研究型教學(xué)方法在巖體力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與思考[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012,2(29):286.