新工科与思政教育在岩体力学与工程课程中的融合*

张婷婷 王雨 吴鑫

摘  要  岩体力学与工程是安全工程本科生的专业发展必修课，结合专业特点提出课程知识体系建设思路，树立课程整体目标和章节思政目标，提出拓展课程教学内容、创建课程思政资源库、结合多元化教学方法等路径实现新工科与思政教育的融合，并以具体知识点为例进行教学示范。

关键词  新工科；课程思政；思政教育；岩体力学与工程

中图分类号：G642.3    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）24-0091-04

0  引言

新工科是在全球科技发展和产业变革的背景下为适应社会发展需要，增加新兴工科专业或者在传统工科专业上的升级改造[1]。四川师范大学开设的安全工程专业于2004年获教育部批准，涉及建筑、矿山、消防、危化等多个行业，现以新工科为引领，着力培养适应新时代我国安全与应急管理事业发展需要的高素质复合型人才。岩体力学与工程作为安全工程专业本科生的专业发展必修课，旨在培养学生利用所学知识发现、分析和解决复杂工程问题的能力，课程内容需要紧扣新工科和专业发展的需求进行调整，教学方法需要进行相应改革和创新，实现思政教育与专业知识传授的协同并进。基于此，针对该门课程进行新工科与思政教育相融合的探索与尝试。

1  新工科下的课程建设思路

岩体力学与工程涉及地质学科和力学学科，既需要一定的地质学基础，也需要一定的力学基础，该门课程的理论知识同样适用于矿山、水利水电、土木、铁路交通等相关专业，是极具实践指导意义的一门学科。该课程的主要内容包括岩石基本物理力学性质、岩体力学性质、工程岩体分级和初始地应力测量以及岩体力学在洞室、边坡和岩基工程中的应用。通常开设在安全工程专业本科三年级，课程性质属于专业发展必修课。

针对专业特点、定位以及新工科建设要求，该门课程在教学过程中引入科技前沿及最新研究成果，激发学生探索精神；增加相关数值软件的学习，如GeoStudio、FLAC、UDEC、3DEC等，让学生学会利用现代信息技术手段解决工程问题；鼓励学生参与教师研究课题、专题实践、专业竞赛等，提升学生科研能力和专业技能，增加学生就业面，以适应国家对新工科人才的需求。新工科背景下的课程知识体系建设思路如图1所示。

2  融入思政的课程建设目标

2.1  整体目标

岩体力学与工程课程知识体系主要分为基础理论和工程应用两大部分，共有三个层次的课程目标。

2.1.1  知识目标

掌握岩体的基本力学特性和变形破坏规律，具备该门课程的基本理论基础；掌握工程岩体分级方法，具备岩体质量评价的理论基础；掌握岩体在洞室、边坡及岩基工程中的失稳机理、特点和防治措施，具备防灾减灾的理论基础。

2.1.2  能力目标

使学生形成发现、分析及解决复杂工程问题的基本思维；培养学生运用所学知识进行工程的风险识别与控制，具备发现问题、分析问题和解决问题的能力。

2.1.3  思政目标

培养学生认识客观规律，尊重客观规律，科学严谨、实事求是的治学态度，树立防灾减灾的安全意识以及吃苦耐劳、乐于奉献、追求卓越的大国工匠精神。

2.2  章节思政目标

根据每个章节的主要教学内容，确定各章节的教学思政目标。

绪论主要介绍岩体力学的形成历史、发展过程、学科前沿和重大研究成果，激发学生对本课程的兴趣，理解课程在专业中的地位，建立课程与专业之间的联系，增强对专业的热爱和职业认同感。

第一章：岩石物理力学性质。本章内容除了基本的理论知识以外，还含有大量的试验内容，主要培养学生科学严谨、实事求是的治学态度。

第二章：岩体力学性质。从“岩石”变为“岩体”，在岩体力学的发展史上是一次质的飞跃，通过学习培养学生尊重客观规律、实践出真知的世界观以及不断探索、勇攀高峰的科研精神。

第三章：工程岩体分级。通过对比学习国内外的工程岩体分级方法，提升学生的民族自豪感，增强爱国主义情怀。

第四章：初始地应力测量。初始地应力是工程布置、优化设计的主要依据，使学生认识到遵循客观规律是实现人类工程活动与地质环境相协调、人与自然和谐相处的基本原则。

第五章：岩体力学在洞室、边坡及岩基工程中的应用。通过学习洞室围岩的失稳破坏机理、岩石边坡的变形破坏特征、岩基的破坏形式等，帮助学生建立防灾减灾的安全意识，增强对专业的热爱。

3  新工科与思政教育融合的实施路径

要实现新工科与思政教育的融合，除了要求教师具备较硬的专业素质实现新工科，还需要具备敏锐的思政觉悟提炼和挖掘思政元素并以恰当的方式融入专业知识的传授当中。为此，以新工科为背景，对思政教育的实施路径进行概念设计，如图2所示。

3.1  多元化课程思政教学方法

3.1.1  启发式教学

比如讲解三向压应力作用下的岩石变形特性，首先让学生观察一组曲线，如图3所示，观察后让学生思考以下问题：

问题1：请根据曲线的形态将这几条曲线进行分组。

问题2：分组的依据是什么？每一组的曲线具有什么样的特征？

问题3：同一种岩石为什么会表现出不同的变形特征？影响它的因素是什么？

其次，在学生思考的基础上继续引导，既然大理岩在不同围压下的应力应变曲线有明显差异，那么它们破坏时的形态也一定不同，从而引入新知识。

最后，当讲解完相关知识点后，适时地融入该知识点所包含的思政元素。如引导学生思考大理岩在不同的围压作用下会表现出脆性和延性两种截然不同的力学特征，说明外因对岩石力学特性有重要影响；但若将研究对象换成花岗岩，又可以发现两者的转化压力相差甚远，说明内因起决定作用，让学生辩证地理解外因与内因对事物发展的影响。

3.1.2  发现式教学

比如讲解岩石的流变模型，首先介绍最基本的力学元件——弹簧、摩擦片和牛顿壶，分别代表岩体的弹性、塑性和黏性变形。

其次，将弹性元件和黏性元件串联可得到马克斯威尔体力学模型，将两者并联可得到凯尔文体力学模型，如图4所示。让学生思考以下问题：

问题1：请根据这两个组合模型的应力应变曲线，总结元件串联和并联的基本规律。

问题2：请根据元件的串并联规律，将其他力学元件进行两两组合，并做出其蠕变曲线。

问题3：请根据以上规律尝试进行三个或三个以上的更多组合，得出不同组合下的蠕变曲线。

最后，在学生探索和发现过程中融入认识事物的一般规律，鼓励大家多尝试、多创新。此外，还要及时引入相关工程实例，强调理论与实践的联系。

3.1.3  案例式教学

比如边坡稳定对国民经济的意义，以露天采矿为例，采矿开挖的目的是开采有用矿石，但为了保证边坡的稳定性，需要超挖大量的废石，如图5所示。如果坡角增加1°，对于100 m深的矿坑，可减少挖方量0.26×106 m3，节约成本上亿元。因此，随着坡高的增加，加陡边坡成为减少废石开挖和运输量、提高矿山经济效益的一个关键问题。

让学生思考以下问题：

问题1：若一味追求节约经济成本而加陡边坡，将会带来什么样的后果？

问题2：如何寻求安全稳定与经济成本之间的平衡？

让学生理解工程成本与边坡稳定是一对矛盾，安全工程专业的学生一定要将人的安危放在第一位，不能只追求经济利益。

3.1.4  实践式教学

岩体力学与工程是一门实践性较强的课程，通常含有12个课时的课内试验，通过试验加强和巩固理论知识，增强动手能力，培养学生实事求是、科学严谨的治学态度。此外，鼓励学生积极参与教师科研项目、大学生创新创业项目、专题实践和专业竞赛等，做到学以致用、知行并进。实践中的思政教育对学生而言更加深刻、更有体会，例如：试验的失败或试验结果的差异，会促使学生学会发现问题、分析问题并想办法解决问题；创新创业训练能让学生打破常规思路，发挥能动性，在原有的知识基础上进行再加工、再创造，促进创新思维的形成；学科竞赛能够提升学生专业技能，培养学生的团队意识、良好的心理素质和集体荣誉感。

3.2  课程思政资源库建设

课程思政资源库是指音频、图片、视频、微视频、微课、图文、问答、公开课、文档等形式的融媒体思政教学资源数据库。资源库可为课程思政提供思政元素查询和教学设计指南，为教师提供权威、及时的教辅资源，为学生提供丰富、权威、生动的学习内容，为学校打造课程思政的信息枢纽。目前已有一些高校的专业课程建立了自己的课程思政资源库[2]并实现校内资源共享[3]，岩体力学与工程课程的思政教学资源库建设也势在必行。此外，四川师范大学拟建设覆盖全校所有专业的课程思政资源库，将为全校教师搭建交流平台，这无疑是一个践行思政教育的良好途径。

4  课程及思政教育成效评价

新工科与课程思政的融合效果评价包括课程效果评价与思政效果评价，评价结果可以为课程改革和思政教育的改进指明方向。岩体力学与工程课程可以借鉴文献[4]中的评价体系对课程目标、课程内容、课程设计与实施、思政效果和教师素养五个方面进行课程及思政教育成效评价，根据评价结果反馈的信息不断进行改进。

5  结束语

以岩体力学与工程课程为例，结合安全工程专业的特点，探讨新工科背景下的课程体系建设思路，并提出融合思政教育的实施路径，旨在培养新工科背景下德才兼备的安全工程专业人才。思政教育是一个系统的过程，牵涉各个方面的因素。对于专业教师，一方面需要具备较高的政治素养，另一方面需要具备较强的教学技能，将思政元素内化到专业知识传授过程中。对于学生，需要重视思政教育并将教育转化为自身行为，树立正确的世界观、人生观和价值观。思政教育是一个长期过程，需要教育工作者同心协力为立德树人目标而不懈努力。

参考文献

[1] 林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017，38（2）：26-35.

[2] 蔡佳佳，邹琳江，杨筱静，等.能源与动力工程专业课程思政元素教学资源库建设的思考：以安徽工业大学能源与动力工程专业思政教学为例[J].教育观察，2021，10（44）：108-110.

[3] 杨德武，王俊莹，姜俊茹，等.课程思政资源共建模式在专业群课程建设中的应用研究：以医学免疫与影像技术课程为例[J].中国免疫学杂志，2021，37（14）：1764-1767.

[4] 吴海中，田晓四，张乐勤.新时代思政教育融入地质学课程体系建设[J/OL].西华师范大学学报（自然科学版）.（2021-11-24）[2021-12-13].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/51.1699.N.20211123.1604.006.html.

*项目来源：四川省教育厅省级重点项目2018年高等教育人才培养质量和教学改革项目“新工科背景下安全工程专业人才培养模式研究与实践”（JG2018-644）。

作者：张婷婷，四川师范大学工学院，讲师，研究方向为岩土体稳定性及工程防灾减灾；王雨，四川师范大学工学院，副教授，研究方向为行为安全与安全管理；吴鑫，四川师范大学工学院，副教授，研究方向为安全行为与可靠性（610101）。