《矿山岩体力学》课程教学改革探讨

【摘要】《矿山岩体力学》课程是采矿工程专业本科生的专业基础课，是一门理论与实践紧密结合，且具有明显矿业特色的交叉学科。随着行业技术的不断发展，课程教学过程中慢慢呈现出教材陈旧、内容不全，课时安排不合理，教学手段和方法单一以及缺少实践创新环节等问题，严重影响了教学质量和学生能力培养。根据以上问题，文中提出了具体的教学改革措施：更新完善教材；发展网络教学手段，以多媒体技术为主；采用案例分析法、实验模型法和研讨法等教学方法；联系教师科研课题，增加课程前沿讲座；突出平时表现，注重课程教学中的自主探究性学习，降低期末考试成绩所占比重，完善考核制度。逐步丰富课程教学，注重学生学习兴趣、实践能力和创新能力的培养，进而形成“抓基础、强能力、求创新”的教学模式。

【关键词】教学改革 分区模块化 案例与实践 自主探究 综合考核

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0037-03

“Mine and Rock mechanics”course teaching and reform study

JI Ming1， Zhang Yidong2

（1 School of Mines； Key Laboratory of Deep Coal Resource Mining， Ministry of Education of China； China University of Mining & Technology， Xuzhou， 221116， China）

（2 State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety， School of Mines， China University of Mining & Technology，Xuzhou 221116，China）

【Abstract：】"Mine and Rock mechanics" course is a professional basic course for undergraduate students of mining engineering， and it is also a cross discipline with a closely combination of theory and practice as well as obvious characteristics of mining. With the development of industry technology， the teaching process slowly appear in some problems， such as old-fashioned textbooks， incomplete content， ueasonable class arrangement， the single teaching means and method， little practice and innovation， and so on， which seriously affects the quality of teaching and training of students" ability. According to the above problems， this paper puts forward the measures of teaching reform in detail： updating teaching materials； developing the method of network teaching， and giving priority to with multimedia technology； adopting case analysis， experimental model and research discussion and other teaching methods； contacting with teachers" scientific research， and increasing the lectures on frontier discipline； highlighting ordinary performance， and paying attention to self inquiry learning； reducing the proportion of the final examination， and improving the evaluation system.Gradually riching course teaching and emphasizing to cultivate students" learning interest， practice ability and innovation ability. Then it would forms the teaching mode of "Grasping foundation， strengthening ability and pursuing innovation".

【Key words】 Teaching reform； Partition and modularity； Case and practice； Independent study； Compre hensive evaluation

【摘要】《矿山岩体力学》课程是采矿工程专业本科生的专业基础课，是一门理论与实践紧密结合，且具有明显矿业特色的交叉学科。随着行业技术的不断发展，课程教学过程中慢慢呈现出教材陈旧、内容不全，课时安排不合理，教学手段和方法单一以及缺少实践创新环节等问题，严重影响了教学质量和学生能力培养。根据以上问题，文中提出了具体的教学改革措施：更新完善教材；发展网络教学手段，以多媒体技术为主；采用案例分析法、实验模型法和研讨法等教学方法；联系教师科研课题，增加课程前沿讲座；突出平时表现，注重课程教学中的自主探究性学习，降低期末考试成绩所占比重，完善考核制度。逐步丰富课程教学，注重学生学习兴趣、实践能力和创新能力的培养，进而形成“抓基础、强能力、求创新”的教学模式。

【关键词】教学改革 分区模块化 案例与实践 自主探究 综合考核

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0037-03

“Mine and Rock mechanics”course teaching and reform study

JI Ming1， Zhang Yidong2

（1 School of Mines； Key Laboratory of Deep Coal Resource Mining， Ministry of Education of China； China University of Mining & Technology， Xuzhou， 221116， China）

（2 State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety， School of Mines， China University of Mining & Technology，Xuzhou 221116，China）

【Abstract：】"Mine and Rock mechanics" course is a professional basic course for undergraduate students of mining engineering， and it is also a cross discipline with a closely combination of theory and practice as well as obvious characteristics of mining. With the development of industry technology， the teaching process slowly appear in some problems， such as old-fashioned textbooks， incomplete content， ueasonable class arrangement， the single teaching means and method， little practice and innovation， and so on， which seriously affects the quality of teaching and training of students" ability. According to the above problems， this paper puts forward the measures of teaching reform in detail： updating teaching materials； developing the method of network teaching， and giving priority to with multimedia technology； adopting case analysis， experimental model and research discussion and other teaching methods； contacting with teachers" scientific research， and increasing the lectures on frontier discipline； highlighting ordinary performance， and paying attention to self inquiry learning； reducing the proportion of the final examination， and improving the evaluation system.Gradually riching course teaching and emphasizing to cultivate students" learning interest， practice ability and innovation ability. Then it would forms the teaching mode of "Grasping foundation， strengthening ability and pursuing innovation".

【Key words】 Teaching reform； Partition and modularity； Case and practice； Independent study； Compre hensive evaluation

一、引言

随着国民经济迅速发展，大量的岩土与地下工程广泛兴起，然而岩体力学仍然存在很多研究盲区。由于各类工程不断深入，所遇问题各具特点，因此对专业人才的要求也随之提高。同时，培养人才的主要基地之一——高校，其传统的教学模式和授课内容受到严峻挑战，已不能满足工程界对岩体力学知识的需求，探索并改革岩体力学教学，培养厚基础、强能力、高素质的创新型人才已迫在眉睫。

矿山岩体力学作为岩体力学的一个分支学科，是采矿工程教学中非常重要的一门专业基础课，是专业主干课（如“采矿学”、“矿山压力与岩层控制”和“岩层控制的实验方法与实测技术”等）的学习基础[1]。希望通过本课程的学习，使学生掌握岩石、岩体的基本力学性质和动力学特性，了解岩体所处环境的应力状态和初始应力测定方法，能够应用不同的强度理论评价岩体稳定性，并熟练掌握矿山岩体力学在实际工程中的应用[2]。为了实现该课程的教学初衷与目的，认真分析了当前教学所存在的问题，针对不同问题采取相应措施，进行实质性改革并应用于教学实践。

二、矿山岩体力学教学存在问题

1.矿山岩体力学的特点

矿山岩体力学以服务矿山工程和矿山生产为主要特点区别于岩体力学，是岩体力学的一部分。矿山岩体力学是采矿学、地质学和应用力学相结合的具有行业特色的交叉学科，其特点有：（1）相比许多土建结构设计，自重往往可以不计，但矿山岩体力学中自重不能忽略；（2）与构造地质力学有非常密切的关系，且矿山范围越大，地质构造影响越明显（构造地质力学是研究矿山岩体力学的基础）；（3）水对岩体的化学物理性质影响很大；（4）研究内容都是与时间、空间有关的四维问题，岩体的流变、蠕变等问题必须考虑；（5）缺少动态岩体力学研究成果，等等[3]。因此，理论学习、试验论证和工程实践同样重要，缺一不可。

2.目前矿山岩体力学教学存在的问题

（1）教学内容不全面[1，4-5]。目前学生使用教程以蔡美峰院士主编的《岩石力学与工程》为主，其内容包括绪论、岩石物理力学性质、岩体力学性质、地应力及其测量、岩体本构关系与强度理论、岩石力学数值分析方法、岩石地下工程、岩石边坡工程、岩石地基工程和岩石力学研究新进展等，但由于矿山岩体力学仅局限于矿山工程服务，相比之下缺少实验操作、现场实践和阶段性前言讲座等，很难从真正意义上认识或掌握矿山岩体力学的特点、问题及研究现状。

（2）教学模式滞后。从古至今，“教学”或“教与学”都没有质的变化，基本上都以教师传授，学生学习，即“传授——接受”为主要教学模式。这种教学模式无疑以教师为主导，某种程度上大大较少了学生产生质疑的可能性与创新性，甚至使学生产生厌学情绪，严重偏离了该课程的教学宗旨。

（3）教学内容与授课学时不协调。课程结构涉及采矿学、地质学和应用力学，内容丰富广泛。学生所用教材计绪论共十章，以40学时完成理论上不能完成的教学内容，只能压缩章节或删减部分次重要内容，使知识结构不完整，影响学生对知识的掌握和应用。

（4）理论与实践结合少。一方面，教材没有实验或实习章节，另一方面，课程授课学时较少，不合理分配学时导致理论与实践无法平衡。为了完成教学任务，实践内容往往被忽略。

（5）教学方法和手段单一。矿山岩石力学是一门理论紧密结合工程实践的课程，且知识结构庞杂。然而课程教学以多媒体替代传统板书进行一对多，即大堂传授式讲解，忽略了数值模拟、网络、实验室和工程现场等可视化教学平台，影响学生对部分基本原理、公式演化及研究思想的理解和掌握，影响学生实践能力、创新能力的培养。

（6）考核方式不全面。目前，矿山岩石力学考核是由平时成绩和终期考试成绩加权得到。一般情况下，平时成绩指课堂作业和点名，而终期考试内容无一超出课堂，即讲什么考什么，一定程度上减少了学生独立思考、创造性回答问题的机会，抑制了学习的积极性和主动性。

三、矿山岩体力学课程教学改革措施

1.更新教材、整合优化教学内容

就国内各大学而言，所用教材内容陈旧，尤以工科教材最为突出。在理论方面，应剔除不适合现代矿山岩体力学特点的内容，增加国内外著名的古典理论和现代理论；在工程实践方面，内容应与实际工程对接，如教程需增加现场案例，新工艺、新技术、新装备以及新问题等。除此之外，我们将教学内容整合优化，提出分区模块化教学概念，即将教材内容划分成基础区、实践区、应用区和创新区四部分，完成内容需48学时，各部分具体内容和要求见表1。

表1 分区模块化教学及学时分配简表

内容、要求 分区模块教学内容建议

学时借助平台或工具课程要求

基础区概念、理论推导、客观规律和结论等28多媒体（板书）、实验模型、实体模型、数值仿真模型等夯实基础、强化理论，掌握矿山岩体力学的基本知识点和结构体系

实践区工程案例分析、基础实验、综合实验8以数值模拟和实验室为主理解并巩固基础知识，提高应用分析和实践操作能力，了解现场基本工艺和常见问题

应用区自主探究性学习（参考研讨法教学）8（建议至少2次）教师资源、图书馆及各种网络资源、数值模拟、实验室等学以致用（理论联系实践），将所学知识初步应用于工程实例，完成至少2次汇报

创新区自主探究性学习、教师科研项目4教师资源、图书馆及各种网络资源、数值模拟、实验室等以探索创新为主，运用矿山岩体力学知识解决实际工程问题，完成1篇创新性研究报告

2.改革教学手段

目前，多媒体技术已经成为辅助教学的重要手段之一，多媒体教学具有信息容量大（包括文字、图片和视频），教学目标明确，教学内容充实，能动态实现（如Flash 动画效果），不但使学生产生浓厚的学习兴趣，还可以把教学问题从理解的角度变难为易，变繁为简，变平面为立体等，即将抽象部分转化成可视化形态展现给学生，这样既突破了教学中的重点和难点问题，也提高了师生效率。

多媒体教学只是网络教学的其中之一，还应发展其他的教学手段，如视频广播、WEB教材、视频会议、BBS论坛、聊天室、e-mail等。从时间和空间上打破传统的教学限制，推广以网络教学作为新时期的主流教学方式。当然，不能完全否定传统的教学手段，应实时择优补充网络教学。

3.丰富教学方法

在学时不断缩减的条件下，如何能够保证教学质量和切实培养学生实践能力已是当今教育的热点话题。“照本宣科的应试教育”方法已逐渐被淘汰，提倡多元化教学，以多媒体、互动式和启发式教学方式为主，并与传统教学方式相融合。从学生为主体的角度出发，尽可能发挥学生的主观能动性，促使他们积极参与、主动学习，培养独立思考和团队协作精神等，介绍以下三种教学方法。

（1）案例分析法[8]

矿山岩体力学概念多、理论复杂、理解困难，但与矿山工程密切相关。在教学过程中，教材理论联系具体工程实例，引导学生从案例中学习归纳知识点。由教师或学生提出合适的较熟悉的现场案例（以图像或视频资料为佳），围绕教学内容的基本概念、疑难问题、解决方案等展开讨论，最后再由老师总结并串讲相应内容，形成系统的知识结构体系。案例分析法的优点是使课堂教学充满活力、更生动有意义，高效学习的同时还了解了矿山岩体力学在工程实践中的应用及如何合理解释常见的工程问题。

（2）实验模型法

传统教学中，主要以课堂讲授为主，很难激发学生的学习积极性和主动性。为了培养学生学习兴趣和提高学习效率，借助实验、数值模拟和实物模型等方法，将抽象事物、现象、性质或规律以实实在在的可见的形式表现出来，再结合课程内容进行讲解，相互对照，易于理解和接受。

（3）研讨法[9]

研讨法教学非常适用于实践性较强的学科，如矿山岩体力学，不仅可以巩固基础知识、提高交流表述能力，更重要的是提高实践和工程问题分析能力、培养创新思维和科研兴趣。一般分四个阶段，分别为启发效仿、选题研究、学以致用和报告讨论。

1）启发效仿。根据教学内容，教师先提出对相关知识的见解，引导学生科学的思考问题，并针对核心问题进行讨论，随后及时整理自己的观点。

2）选题研究。依据之前讨论结果，以个人或小组形式确定相应课题，如岩石岩体力学测定、影响岩体力学性能的因素、巷道底鼓、软岩支护、岩爆等，并进行深入研究。

3）学以致用。这一过程是研讨法教学最关键的环节，即理论联系实际。结合参与课题，积极思考，主动搜集资料、大胆设想并设计实验或数值模拟，在实验中发现问题、解决问题。需要说明的是，所设计的实验要有科学根据和实际意义，经任课教师同意后才可进行，未征求教师意见直接进行实验视此环节考核无效。

4）报告讨论。总结前期工作，形成报告并汇报交流，分享研究思路和成果。要强调的是，汇报前一定要做充分准备，理清思绪、以简述繁，精益求精。

与实验模型法不同的是，研讨法以自主探究性学习或是专题学习为主，要求更高。

4.教学与科研结合

在研讨法教学的基础上，充分利用教师的科研项目，将研究内容与教材知识相结合，这样可以使学生清楚明确地认识知识点的本质，从而学会科学地思考问题、研究问题以及解决问题。同时，也增加了学生自主学习的机会和兴趣，逐渐培养科研精神和训练科研能力。项目课题的内容愈丰富，愈有利于自主探究性学习在矿山岩体力学教学中的开展，进而形成教学促进科研、科研培养学生和学生改善教学的良性循环。

5.增设专题及前言讲座

专题及前言讲座是课堂教学的拓展和延伸，可以让学生了解或掌握更多有关矿山岩体力学方面的新理论、新方法以及在不同工程中的新应用，形成“紧跟学科动态”的良好氛围。结合矿山特色，以工程实践为主，理论和前景研究为辅进行安排，如理论研究、实验与数值模拟、矿山工程与应用和研究展望等部分。

6.完善考核制度

考试是反应教学效果和实现教育目标的重要途径而不是唯一手段，应更多注重培养学生的实践创新能力。因此，增加考核内容及降低期末考试成绩占最终成绩比重是很有必要的。经研究完善，具体考核内容和要求见表2。

表2 考核内容及所占比重

考核内容平时表现实践与应用创新

环节期末

考试

考勤课堂表现实验自主探究性学习

所占比重/%5510201050

小计/%1030

四、结论

矿山岩体力学工程背景浓厚，研究内容丰富、知识结构复杂，对其教学提出了一定要求，更为课程教学改革创造了条件。因此，寻找科学改革课程教学方法、培养既专又博型人才已变成当务之急。通过本文研究，已对矿山岩体力学课程教学改革作了初步探索并形成方案，但距离“传授知识、激发兴趣、训练能力、启迪创新”的教学理念[11]还有很多工作需要深入研究，任重道远。

参考文献

[1] 徐营，万志军，柏建彪，等.矿山岩体力学课程的教学改革研究[J]. 煤炭高等教育，2013，31（3）：122-125

[2] 胡斌，唐辉明，王伟.提高岩体力学教学水平的几点思考[J].科技信息，2012，32：122-123

[3] 刘宝深.谈矿山岩体力学的特点和方法[J].湖南冶金，1979，3：47-53

[4] 鲍先凯，冯玉芹，王英浩.岩石力学教学改革与研究[J].中国冶金教育，2014，5：27-28

[5] 黄明奎.岩石力学课程教学改革与思考[J].高等建筑教育，2008，17（4）：82-85

[6] 张友谊.《岩石力学》课程教学方法探讨[J].科技信息，2012，34：577

[7] 刘明松.岩体力学课程的教改探索[J].科技信息，2010，31：429，431

[8] 王亮清，梁烨.案例教学在岩体力学教学中的应用[J].教育在线，2006，6：24

[9] 唐海.研究型教学在岩体力学课程教学中的应用[J].当代教育论坛（综合版），2010，3：99-100

[10] 吴姜.岩石力学实验教学改革探讨[J].长春教育学院学报，2012，28（8）：102-103

[11] 王渭明.《岩石力学》教学改革与回顾[J]. 高教研究，2011，14：221，225

[12] 齐伟，代树林.岩体力学教学实习的改革与实践[J].中国地质教育，2005，2：57-59

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