采矿专业岩石力学课程教学改革研究

李擎+郝长胜+郑文翔+王超+郭灵飞

摘要：岩石力学是采矿工程专业本科生的专业基础课程，理论性、实践性强且教学内容繁杂。通过分析岩石力学教学的现状，指出课程教学中存在的问题，探讨了岩石力学课程建设及教学改革的必要性，从教学手段、教学内容和考核方式方面提出教学改革思路与方案。研究成果对岩石力学课程的教学改革具有指导与借鉴意义。

关键词：岩石力学；教学改革；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）51-0091-02

一、引言

岩石力学是主要研究岩石的力学性质和岩石对各种物理环境的力场产生效应的一门理论学科。对于具体的岩土工程，也涉及岩体在力场作用下的强度、变形与破坏以及岩体稳定性问题[1]。岩石力学是矿业学科的理论基础，是一门涉及地质和力学两学科的交叉学科。

岩石力学是内蒙古科技大学采矿工程的核心专业基础课，在《内蒙古科技大学2012版采矿工程专业人才培养方案》中占有重要地位，为我校培养采矿工程本科生和研究生奠定坚实的理论知识基础。岩石力学是反映采矿工程特色的标志性课程，通过本课程学习，采矿工程专业学生能够运用岩石力学知识解决采矿工程中的常见岩石力学问题，为后续进一步学习矿山地压与岩层控制、露天矿边坡、煤矿地下开采、金属矿开采等专业课程打下理论基础。部分矿业类高校将其列为考研专业课，重要性略见一斑。

二、课程存在的问题

采矿工程是内蒙古科技大学的传统特色专业，为内蒙古等西部地区矿业领域培养了大量工程技术人才。由于地域因素和经济发展水平的制约，教学基础及师资力量薄弱，普遍存在一些问题。

1.课程教学内容陈旧，矿业特色不明显。当前巖石力学教材内容单一陈旧，新岩石力学问题和实践技术工艺在教材中很少涉及，部分教学内容滞后于现场矿山生产现状。

采矿工程专业目前使用的教材主要是河海大学主编的《岩石力学》，该教材是依据教育部1998年颁布的大土木专业要求编写，与采矿工程专业联系较少、未能充分体现课程的矿业特色[2，3]，需要增加含矿山工程中常见或典型矿山岩石力学问题，如采动应力场、浅埋深采动岩体力学、煤矿采场围岩控制、冲击地压等。这些问题已引起自治区教学工作者和现场工程人员的注意。

2.课堂教学模式落后。课堂教学中以教师讲授为中心、以传授书本知识为主的传统教学模式根深蒂固，其教学方法和教学手段单一，未能充分运用先进的教育理论与手段。在讲授知识时，采用“填鸭式”和“满堂灌”方式，学生逐渐丧失学习的兴趣与动力，学生上课睡觉和作业应付的现象日趋严重，这必然影响学生对专业知识的系统掌握，背离了该课程的教学目标。

岩石力学是一门力学理论与矿山工程实践紧密相结合的课程，知识体系复杂且相对零散。由于受教学场地、经费和工程条件等因素制约，本校岩石力学教学体系与生产实践缺乏必要的结合，教师只能以课堂讲授为主，与实际矿山工程的联系较少，影响了学生解决复杂工程问题的实践能力培养。

3.考核手段单一。考试是反馈学生学习效果的重要途径，也是检测教育目标达成度的重要工具。目前，岩石力学考核成绩是由期末考试成绩和平时成绩简单组成，考查内容主要体现在书本知识的记忆掌握程度，较少反映学生独立思考、分析解决问题能力，也阻碍了学生学习的积极性。同时，僵化单一的考核模式也妨碍了教师的主观能动性。

三、岩石力学教学改革思路

随着矿山开采深度的增加，矿产资源赋存环境不断恶化，如高地压、高地温、高瓦斯等问题，采矿工程领域将涌现许多新的复杂研究课题。在一个较短学期，如何既能强化力学基础，又将这些课题之上的采矿岩体力学新知识加入教材，引入课堂，并且在教学过程中培养学生在以后工作中解决类似复杂工程问题的能力，这是课程教学迫切需要解决的一道难题。因此，“岩石力学”课程教学改革势在必行。

1.明确大纲，整合优化教学内容。根据自治区采矿工程专业综合改革试点要求和新版人才培养方案，围绕矿业精英教育教学体系建设目标，认真修订岩石力学教学大纲，体现矿业学科特色。新版的教学大纲应具有科学性、系统性和可操作性，更加适应培养目标和教学计划要求，并能反映学科最新前沿研究成果。在新版岩石力学教学大纲指导下，有利于学生对课程内容的掌握和理解，重新编排教学内容，突出教学重点。

先将岩石力学课程内容分为基础篇和特色篇两部分。第一部分基础篇包含岩石的物理力学性质、岩体力学性质和地应力三章基础内容，基础篇重在强化力学基础。第二部分特色篇体现矿业特色，调整增加矿山工程与岩石力学相关知识内容，如露天矿边坡的稳定、采场与巷道围岩控制等。在特色篇的编排中，首先给出岩石力学问题的常见解决方法，如力学理论分析、数值模拟计算和力学试验等，然后结合分析矿山工程实例，把相近的矿山工程问题建模分析，最后提出解决方案。

2.知识案例化，丰富教学手段。岩石力学部分知识内容抽象难理解，因此可以根据课程重难点部分，采用详细讲解的方式，通过一个或若干个设计实例或工程案例，引导学生对问题的思考和分析，有利于调动学生的主动性。课前，学生应该研读工程案例并认真分析案例材料，围绕案例进行相关力学方面思考，找出其中的关键性问题，弄清案例的关键问题和隐含问题，进而产生新的设想。例如在讲授高地应力内容时，可以引入当前煤矿深井开采所涉及到的巷道围岩控制等案例。

灵活运用现代教学技术工具来增加课堂信息量，增强教学效果。对于必须掌握的基本力学理论和公式推导，仍采用传统“板书”的教学手段，让学生理清思路、掌握推导过程；对于大量的实物图形、三维空间概念、操作规程等较难口述的信息，尤其是结合矿山工程的案例，可充分运用多媒体、互联网等先进教学技术，通过图片、视频和动画等多种表现手段，增加传授信息量[4]。例如在讲解非圆形巷道围岩应力分布规律时，利用FLAC数值模拟软件建立非圆形巷道断面模型，然后在课堂上演绎此数值计算模型。

3.改善考查方式，培养学生综合能力素质。调整增加考试内容，由过去的两部分增加调整为4部分：平时出勤、分阶段性小测验、专题讲演和期末测试，其中平时出勤及作业完成情况占10%，分阶段性小测验成绩占总成绩的10%，自主选择的专题讲演成绩占总成绩的15%，期末考试及大论文作业成绩占总成绩的65%。采用这种考核方式能更加公平合理地评价学生学习成绩，调动学生学习兴趣，培养学生自学能力，加深对本课程的理解，开阔视野。学生缺课严重的情况得到根本改善，考核效果更加真实地反映学生学习情况。

四、结语

岩石力学最早源于采矿实践活动，作为采矿工程专业的一门专业基础课，其行业特色鲜明，必须改革传统教学模式，加强理论与矿山工程实践的联系。需要结合自身教学实践活动，通过开展课程教学改革研究，不断提高采矿专业岩石力学课程的教学质量和教学效果。

参考文献：

[1]赵文.岩石力学[M].长沙：中南大学出版社，2010：1-2.

[2]王炳文.采矿专业巖土工程课程教学方法探讨[J].中国校外教育，2011，（8）：61-62.

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

[4]王述红，唐春安，朱万成，刘泰强.数值试验在岩石力学实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2003，（6）：140-143.

Research on Teaching Reform of Rock Mechanics Course for Mining Engineering

LI Qing，HAO Chang-sheng，ZHENG Wen-xiang，WANG Chao，GUO Ling-fei

（College of Mining Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，

Baotou，Inner Mongolia 014010，China）

Abstract：Rock mechanics is a major course of mining engineering undergraduate，which has a theoretical and practical content. The present situation and characteristics of rock mechanics is analyzed. The problems of classroom teaching are pointed out.It is necessary to discuss the course construction and teaching reform of rock mechanics. Therefore a teaching reform scheme and concrete ideas are put forward based on teaching method，teaching contents and evaluation mode. The research is of certain guiding significance for rock mechanics teaching reform.

Key words：rock mechanic；teaching reform；teaching method