《礦山巖石力學(xué)》實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式的探索

1、礦山巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)模式的探索【摘要】分析了礦山巖石力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題,研究了產(chǎn)生的原因,結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,提出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思路和方法,并對(duì)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的探索進(jìn)行了介紹。【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)課礦山巖石力學(xué)模式【中圖分類號(hào)】G642【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1009-9646(2009)02(a)-0018-02在教育部開(kāi)展的“高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”中將實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革放到了重要的位置,實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量是高校本科教學(xué)評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容之一。開(kāi)展了全國(guó)高校課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)室評(píng)估,促進(jìn)了高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的改善和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革,提高了實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量。理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校教學(xué)工作的主要內(nèi)容而

2、學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)則是現(xiàn)代高校實(shí)施教學(xué)的重要環(huán)節(jié),也是高校學(xué)生培養(yǎng)的重要任務(wù)。過(guò)去教師和學(xué)生往往把過(guò)多的精力和時(shí)間放在理論課的學(xué)習(xí)上把實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)作理論課的附屬品被放到次要的地位,導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求。目前,實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)引起了教育部和各高等院校的重視,實(shí)驗(yàn)教學(xué)已作為高等學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分,是培養(yǎng)合格人才的基本教學(xué)環(huán)節(jié),在學(xué)生能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高方面有其獨(dú)特的作用,通過(guò)實(shí)驗(yàn),可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析和解決問(wèn)題的能力、正確的思維方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)。礦山巖石力學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的課程,也是采礦工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。采用什么樣的教學(xué)方法講授這門課

3、特別是開(kāi)展好是實(shí)驗(yàn)課教學(xué)工作,才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情,收到良好的教學(xué)效果,總結(jié)多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),就以下幾個(gè)方面談幾點(diǎn)見(jiàn)解。1 礦山巖石力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題巖石力學(xué)是近代發(fā)展起來(lái)的一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的新興學(xué)科和邊緣學(xué)科,它的應(yīng)用范圍涉及采礦、土木建筑、水利水電、鐵道、公路、地質(zhì)、地震石油、地下工程、海洋工程等眾多的與巖石工程相關(guān)的工程領(lǐng)域。一方面,巖石力學(xué)是上述工程領(lǐng)域的理論基礎(chǔ);另一方面,正是上述工程領(lǐng)域的實(shí)踐促使了巖石力學(xué)的誕生和發(fā)展。礦山巖石力學(xué)是使采礦從工藝向科學(xué)轉(zhuǎn)變的一座橋梁,由于其理論較為復(fù)雜,并受到客觀條件的限制,很多的理論很難在實(shí)踐中得以廣泛應(yīng)用,必須借助相關(guān)

4、實(shí)驗(yàn)得以補(bǔ)充和完善,這就是的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性,但是在礦山巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中還存在很多的問(wèn)題,主要表現(xiàn)在:1.1 實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)偏少這也是大多數(shù)專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的常見(jiàn)問(wèn)題。近年來(lái)隨著教學(xué)體系的改革,大大壓縮了專業(yè)課學(xué)時(shí)數(shù),而專業(yè)方向的新知識(shí)、新概念的不斷增加和發(fā)展又使得專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容有增無(wú)減。由于專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直從屬于課堂理論教學(xué),因此,首先壓縮的是實(shí)驗(yàn)課的學(xué)時(shí)數(shù)。如我校采礦工程專業(yè)的“礦山巖石力學(xué)”的學(xué)時(shí)數(shù)由原來(lái)的48學(xué)時(shí),壓縮為30學(xué)時(shí),其中實(shí)驗(yàn)課的學(xué)時(shí)數(shù)由原來(lái)的8學(xué)時(shí)壓減為4學(xué)時(shí),僅占總學(xué)時(shí)數(shù)的13.3%。如果沒(méi)有一定學(xué)時(shí)數(shù)的保證,專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革就等于一句空話。1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

5、造價(jià)高,套數(shù)少我校對(duì)于價(jià)值較高的實(shí)驗(yàn)設(shè)備基本上都是單臺(tái)套實(shí)驗(yàn)設(shè)備少。比如巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的剛性巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)RMT每臺(tái)的價(jià)格都近百萬(wàn)元，很難購(gòu)買多套用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)。另外,由于這幾年的招生規(guī)模的擴(kuò)大,采礦工程專業(yè)原來(lái)只招收1個(gè)班,現(xiàn)在每年都招收5個(gè)班,這樣就造成學(xué)生多、指導(dǎo)教師少、實(shí)驗(yàn)設(shè)備少的局面,為了解決這些問(wèn)題,只有對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分組和演示,這樣難保證讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。另一方面,由于部分現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)具有時(shí)代性和先進(jìn)性,引入了一些較大型的高層次的設(shè)備,這些設(shè)備不可能讓每個(gè)學(xué)生都得到充分的操作訓(xùn)練,由于先進(jìn)設(shè)備操作規(guī)程比較規(guī)范,自動(dòng)化程度高,學(xué)生反而覺(jué)得沒(méi)有得到充分的鍛煉,束縛了學(xué)生的思維。

6、1.3 實(shí)驗(yàn)耗材貴,實(shí)驗(yàn)成本相對(duì)較高一般而言,學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)耗材投入都不是很充足,如果按照標(biāo)準(zhǔn)要求,每次實(shí)驗(yàn)課的耗材都是巨大的。巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)基本上都需要制作試件,對(duì)巖石進(jìn)行切割、成型,這其中需要用到機(jī)械設(shè)備非常多,而且也需要消耗大量的一次性用品,無(wú)疑增加了很多的實(shí)驗(yàn)成本,學(xué)校也很難承受。1.4 實(shí)驗(yàn)課考核方式不合理由于實(shí)驗(yàn)課都是圍繞課堂教學(xué)展開(kāi)的,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的從屬地位,考核時(shí)注重課堂內(nèi)容的學(xué)習(xí),造成學(xué)生重理論輕實(shí)驗(yàn)的傾向,表現(xiàn)在上課前不預(yù)習(xí),實(shí)驗(yàn)課時(shí)不積極,實(shí)驗(yàn)報(bào)告也是照抄別人的,實(shí)驗(yàn)成績(jī)大家都一樣,分不出真正的優(yōu)劣,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課不重視,抱著無(wú)所謂的態(tài)度,學(xué)生的主動(dòng)性得不到充分調(diào)動(dòng)。1.5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

7、效果差由于上述原因,專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的效果,專業(yè)實(shí)驗(yàn)室在本科生培養(yǎng)中的作用沒(méi)有得到充分發(fā)揮。2 礦山巖石力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)探索2.1 重視理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在人才培養(yǎng)中的作用建立“理論課教師參與綜合型、研究型”實(shí)驗(yàn)課教學(xué)制度,既要認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的決定性,也要認(rèn)識(shí)到缺乏理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的盲目性,形成“用理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn),借實(shí)驗(yàn)深化理論”的良性循環(huán)。建立與礦山巖石力學(xué)理論課與實(shí)驗(yàn)課一體化的制度,尊重教學(xué)內(nèi)在規(guī)律,杜絕實(shí)驗(yàn)課與理論課在時(shí)空上脫節(jié)的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)課在內(nèi)容和進(jìn)度的安排上要確保與理論課相匹配,使二者成為有機(jī)的整體,要在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的興趣和能力,多接觸些工程問(wèn)

8、題,以便掌握工程測(cè)試技術(shù)和方法,拓展學(xué)生的思維空間,深入理解課堂教學(xué)內(nèi)容。2.2 將科研方法訓(xùn)練融入礦山巖石力學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)礦山巖石力學(xué)課程在采礦工程課程學(xué)習(xí)中,是一門極其重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,實(shí)驗(yàn)課不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和對(duì)相關(guān)理論的深層次領(lǐng)悟力。本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)創(chuàng)造條件使學(xué)生在理論教學(xué)過(guò)程中連續(xù)不斷地受到科學(xué)研究的啟發(fā)和教育,提早參與到專業(yè)課教師的科研活動(dòng),得到充分的科學(xué)研究訓(xùn)練。我們本著科學(xué)研究意識(shí)和能力訓(xùn)練相結(jié)合,理論科研思維與培養(yǎng)科研能力相結(jié)合,從多方面入手強(qiáng)化學(xué)生的科研素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。目前科研中會(huì)經(jīng)常遇到一些巖石力學(xué)方面的研究,老師可

9、以組織引導(dǎo)成績(jī)優(yōu)良、學(xué)有余力的學(xué)生在課余時(shí)間參加教師的科研工作,給予學(xué)生更多的接觸實(shí)際科研工作的機(jī)會(huì),也從一定程度上緩解實(shí)驗(yàn)課程的壓力,也能將所學(xué)知識(shí)與試件緊密結(jié)合起來(lái);為了強(qiáng)化學(xué)生科研能力培養(yǎng),在上專業(yè)課時(shí),向?qū)W生開(kāi)放教師科研室。學(xué)生根據(jù)自己的興趣、志向、特長(zhǎng),參與教師的科研工作。這種個(gè)性化的早期科研能力訓(xùn)練,學(xué)生提早接觸實(shí)際科研工作,萌發(fā)科研興趣,非常有利于創(chuàng)新型人才的發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng);根據(jù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的更高要求,學(xué)生在完成綜合性實(shí)驗(yàn)后寫出科研論文,并對(duì)優(yōu)秀論文推薦在?？⑹】皣?guó)家刊物發(fā)表。近幾年,我校采礦工程專業(yè)已有8名學(xué)生在通過(guò)參與教師科研項(xiàng)目,完成礦山巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,在巖石本構(gòu)、地應(yīng)力

10、、巖石斷裂等方面發(fā)表了相關(guān)學(xué)術(shù)論文。2.3 運(yùn)用現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù),提高實(shí)驗(yàn)水平在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)的現(xiàn)代化水平,使之與工程實(shí)際應(yīng)用相適應(yīng),這樣有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,開(kāi)闊其知識(shí)面,促進(jìn)學(xué)生積極思維,為培養(yǎng)學(xué)生興趣和創(chuàng)新精神創(chuàng)造良好的條件。實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段的現(xiàn)代化不僅擺脫了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的機(jī)械性、枯燥性和簡(jiǎn)單化,還可增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性、綜合性和研究性,也有利于學(xué)生掌握各種現(xiàn)代測(cè)試方法,并了解各種方法的特性、優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍,提高了學(xué)生的工程素質(zhì)及工程應(yīng)用能力,為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維奠定基礎(chǔ)。礦山巖石力學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)也在不斷的提高,如我校購(gòu)置的RMT巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，操作智能化，改變傳統(tǒng)落后

11、的操作方式,增加了很多新的巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)功能。2.4 應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)值實(shí)驗(yàn)技術(shù)開(kāi)展巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,礦山與巖土工程企業(yè)對(duì)所需人才的質(zhì)量也相應(yīng)提高,特別是隨著數(shù)字化技術(shù)的廣泛應(yīng)用,以及現(xiàn)代采礦與巖體工程科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展與進(jìn)步,對(duì)采礦與巖土工程的大學(xué)生的數(shù)字化分析及其軟件應(yīng)用能力提出了新的要求,這也是巖石力學(xué)發(fā)展的一個(gè)新的領(lǐng)域,因此,在礦山巖石力學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中必須充分體現(xiàn)和調(diào)整相關(guān)教學(xué)內(nèi)容,積極探討采礦與巖土工程專業(yè)的數(shù)字化分析及其軟件應(yīng)用能力的培養(yǎng)教學(xué)與實(shí)踐,提升大學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。由于數(shù)值方法以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,用成熟的數(shù)值方法以及計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行巖石

12、等材料變形與破裂過(guò)程的數(shù)值試驗(yàn)已經(jīng)成為可能。在證明數(shù)值模擬方法及其計(jì)算機(jī)程序正確性的基礎(chǔ)上,用該程序進(jìn)行巖石變形與破裂過(guò)程的數(shù)值試驗(yàn),必將為巖石力學(xué)的研究和教學(xué)起到重要的推動(dòng)作用.數(shù)值試驗(yàn)與數(shù)值模擬都是利用數(shù)值計(jì)算方法研究力學(xué)的各種問(wèn)題,但數(shù)值模擬主要是指通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法再現(xiàn)已知的現(xiàn)象,強(qiáng)調(diào)運(yùn)用數(shù)值模擬的結(jié)果加深對(duì)實(shí)際試驗(yàn)中觀測(cè)到的已知現(xiàn)象的解釋。而數(shù)值試驗(yàn)則更注重于通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法,對(duì)一些由于經(jīng)費(fèi)、時(shí)間等因素的制約而在實(shí)驗(yàn)室難以再現(xiàn)的未知現(xiàn)象進(jìn)行虛擬顯現(xiàn),更強(qiáng)調(diào)運(yùn)用數(shù)值試驗(yàn)的結(jié)果加深對(duì)未知現(xiàn)象的探索。在礦山巖石力學(xué)課程中采用數(shù)值試驗(yàn),一方面可以替代部分的實(shí)驗(yàn)室物理試驗(yàn),另一方面還可以觀察到許

13、多物理試驗(yàn)所不能觀察到的力學(xué)現(xiàn)象（例如巖石破裂過(guò)程中應(yīng)力場(chǎng)）,從而使學(xué)生能夠?qū)τ趲r石的變形與破壞過(guò)程有更加清晰的認(rèn)識(shí),促進(jìn)巖石力學(xué)的教學(xué)工作。但是,數(shù)值試驗(yàn)的應(yīng)用并不能完全取代實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),這是因?yàn)閿?shù)值試驗(yàn)時(shí)我們?nèi)匀恍枰峁r石的細(xì)觀力學(xué)參數(shù)等信息,而且只有在證明數(shù)值試驗(yàn)方法正確的基礎(chǔ)上才能使用它進(jìn)行巖石力學(xué)的數(shù)值試驗(yàn)。3 結(jié)語(yǔ)采礦工程專業(yè)的學(xué)生教育,應(yīng)該適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,極大的培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐技能,我們?cè)诘V山巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革上的進(jìn)行了一些探索,取得了良好的教學(xué)效果。要全面提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和科研能力,思想上要重視專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程在學(xué)生培養(yǎng)中的作用,以創(chuàng)新的思路去不斷改革專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué),在人才培養(yǎng)上的潛力必將得到有效發(fā)揮。參考文獻(xiàn)1 王運(yùn)敏.冶金礦山采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及科技發(fā)展戰(zhàn)略J.金屬礦