理论力学工程案例教学论文

［摘要］结构力学是土木工程学科的一门重要的专业基础课。文章基于应用型本科的培养目标，从教学内容优化、采用工程案例教学、引入教辅软件等方面阐述了结构力学课程教学改革理念与思路，旨在促进学生对结构力学知识的融会贯通，增强学生分析问题、解决问题的能力，有效地提高了学生应用结构力学的方法、手段解决实际工程力学问题的能力。下面是小编整理的《理论力学工程案例教学论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

理论力学工程案例教学论文 篇1：

“岩石力学”课程科研

[摘 要]如何处理好科研与教学的关系是每个高校教师都要面临的问题。利用科研过程中面临的现场工程问题，形成经典教学案例，提高课程教学的生动性和启发性，既培养了学生解决复杂工程问题的能力，又能在教学的过程中加深对基础科学问题的思考。该文基于科研—教学一体化思想，提出了面向石油工程专业学生岩石力学课程的案例教学改革对策，指出经典案例选取和探讨式教学是岩石力学课程案例教学改革需要重点关注的两个方面。油气勘探开发中的井壁稳定、井漏和储层损害等复杂工程问题可作为经典案例选取的对象。

[关键词]科研—教学一体化;岩石力学;案例教学;复杂工程问题;探讨式教学

[基金项目]2018年度西南石油大学石油与天然气工程学院教改项目“提高学生解决石油工程复杂岩石力学问题能力的案例教学探索与实践”;2018年度西南石油大学教改项目“探讨式‘保护储层技术’案例教学探索与实践”（X2018KZ071）;2018年度西南石油大学教改项目“科研成果深度融入工科专业课程教学的研究与实践”（X2018JGZDI002）

[作者简介]许成元（1988—），男，河北沧州人，工学博士，西南石油大学石油与天然气工程学院副教授，主要从事储层保护理论与技术、工作液漏失控制、颗粒物质力学与颗粒流领域的教学与研究;佘继平（1986—），男，四川通江人，工学博士，成都理工大学能源学院副教授，硕士生导师，主要从事油气储层保护技术研究;张 浩（1976—），男（土家族），湖南永顺人，工学博士，成都理工大学能源学院石油工程系副主任，教授，博士生导师，主要从事油气储层保护技术研究。

一、引言

绝大多数的高校教师在科研和教学实践过程中具有双重身份，一是以产出科研成果为标志的学者，二是以教书育人、传道授业解惑为特征的师者[1]。但目前高校普遍出现了重科研、轻教学的现象，如何处理好这两个身份之间的关系，是每个教师都要面临的问题[2]。科研—教学一体化思想为解决这一问题提供了很好的思路。利用科研过程中面临的现场工程问题，形成经典教学案例，提高课程教学的生动性和启发性，既培养了学生解决复杂工程问题的能力，又能在教学过程中使学生加深对基础科学问题的思考[3]。基于科研—教学一体化的思想，提出了面向石油工程专业学生岩石力学课程的案例教学改革对策。

二、岩石力学课程案例教学改革对策

岩石力学是石油工程专业的一门应用基础课程。随着油气工业面向对象越来越复杂（由浅层、中深层逐渐走向深层，从常规油气资源到非常规油气资源），地层的岩石力学特性已成为安全高效开发油气资源必须考虑的重要方面，成为井眼轨迹优化、钻井方式优选、钻井井壁稳定技术、完井方式及完井管柱优化、储层压裂改造等工程技术建立的基础及复杂油气藏开发方案编制的重要依据，其应用贯穿油气田开发的全部过程。同时，对石油工程专业学生来说，岩石力学知识是其学习后继钻井与完井工程、采油工程、油藏工程、气藏工程等专业主干课程必须具备的基础知识。

由于岩石力学研究对象、研究内容的复杂性，作为石油工程专业本科生培养体系中的一门专业基础课程，根据课堂教学时数要求，本课程教学将紧密结合后继课程的教学内容需要及油气工业岩石力学的特殊性，以岩石力学的基本概念、基本理论、基本方法和基本原理为讲授重点，以直井井眼稳定性等石油工程岩石力学的典型应用为依托，深入浅出地系统介绍岩石力学理论、原理、方法及基本参数等在石油工程中的应用。理论与应用相结合，逐步培养学生应用石油工程岩石力学知识分析问题和解决问题的能力，以及以此为基础进行自主学习获取新知识的能力。通过本课程的教学，使学生达到以下课程目标：系统地掌握石油工程岩石力学涉及的重要基本概念、基本理论、基本方法和基本原理，具备石油工程专业所需的岩石力学基础理论知识;能够进行深部地层不同岩石的变形、破坏特征的评价和分析，并应用岩石力学强度准则、井周应力分析等理论识别、评价深部地应力、井壁稳定等岩石力学相关的复杂石油工程问题;能够应用岩石力学专业知识、原理对石油工程复杂问题开展专业研究，包括实验设计、数据分析、理论计算。经典案例选取和探讨式教学是岩石力学课程案例教学改革需要重要关注的两个方面。

根据科研过程中面对的实际工程问题，岩石力学课程案例可以从以下几个方面选取经典案例。

（一）经典案例选取

1.井壁失稳问题。约90%的井壁失稳发生在深部硬脆性泥页岩地层，在钻井过程中极易发生掉块、井塌等井下复杂情况，导致卡钻、掩埋钻具、井径扩大等，是影响高效钻井的重要因素。深部泥页岩地层具有高地应力、强水敏、裂隙发育及地层压力系统复杂等特征。2006—2009年，塔里木盆地某地区的统计数据显示，因为井筒复杂引起的钻井复杂情况占75%，其中因泥页岩井壁失稳而发生的掉块、卡钻事故频率达到38%，造成了难以估量的经济损失。井壁失稳问题是一个典型的石油工程岩石力学问题，是岩石剪切破坏在井壁地层的体现。通过井壁失稳工程案例，既能进一步提高学生对岩石强度、破坏准则、地应力等基本概念的掌握程度，又能提高学生对坍塌压力、安全钻井液密度窗口等工程概念的理解。

2.井漏问题。井漏问题一直是困扰国内外石油勘探、开发的重大工程技术难题。井漏的危害包括：增加非生产时间，延长建井周期，严重影响勘探开发进程;消耗大量堵漏和钻井液材料，造成重大经济损失;引发卡钻和井喷等严重安全事故，严重影响安全生产。罗家2井喷、漏同层，漏失13000m3钻井液并与邻井发生窜流，导致井下井喷和地表地层破裂，距井口4.5km内出现多处气/液窜出地面，并出现滑坡迹象。井漏在中國各油气产区普遍存在，尤其是川渝页岩气、塔里木库车山前、准噶尔南缘及海外中东中亚等主力增储上产区域，裂缝性地层发育，恶性漏失频发，国内外技术均难以解决。井漏问题也是一个典型的岩石力学问题，井漏按成因类型可分为诱导破裂型漏失、裂缝扩展延伸型漏失和大中裂缝型漏失，其中诱导破裂型漏失是岩石张性破坏在井壁地层的体现。根据井漏问题工程案例，可进一步提高学生对岩石强度、破坏准则、应力强度因子、地应力等基本概念的掌握程度，又能加深学生对破裂压力、钻井液密度、地层压力等工程概念的理解。

3.储层损害问题。储层保护是保障油气资源被及时发现、准确评价和高效开发的重要技术之一。在不同钻井作业条件下，会涉及不同的损害方式。氮气钻开条件下：应力敏感损害、岩爆损害、油相圈闭损害，干湿交替（钻遇水层、压井、转换完井液）致液相圈闭损害，压井及完井液转换漏失损害，酸敏损害、液相圈闭损害。水基液钻开条件下：水相圈闭损害、流体敏感性损害，完井液漏失損害，压裂水相圈闭损害。油基液钻开条件下：油相圈闭损害，油基完井液漏失损害，压裂水相圈闭损害。通过储层损害问题的经典案例，可加强学生对粘土矿物、岩石水理性、蠕变等基本概念的掌握。

（二）采用探讨式教学模式

改进传统“教师讲、学生听”的教学模式，通过与学生沟通、交流、探讨工程案例，增强教师与学生的互动，通过经典案例提高学生兴趣。解决复杂工程问题能力是石油工程专业本科生培养的重要目标之一。岩石力学问题是石油工程专业学生走上工作岗位后所要面临的主要工程问题之一。石油工程岩石力学课程涉及学科广、理论性强，目前该课程面临教学课时减少与教学内容增多的矛盾;教学课件陈旧，缺乏生动性;教学模式单一，学生学习积极性差。工程案例剖析是掌握理论知识最有效的途径，通过引入科研实践中的经典岩石力学案例，增强本科生跨学科解决石油工程问题的能力。采用探讨式教学方式，通过探讨工程案例教学效果，进而在案例的设计和实施方案上不断完善。

三、结语

本文从经典案例选取和探讨式教学两个方面入手，简述了如何在岩石力学这门课程中进行案例教学改革，提高学生学习的主观能动性，培养学生解决复杂工程问题的能力，可以为其他课程教学提供借鉴。

参考文献

[1]魏涛.科研反哺教学，教学也可以反哺科研[J].科技风，2020， （10）：31-32.

[2]刘倩，董爱琴，戴润英，等.构建理论、实践与科研一体化教学模式的措施[J].教育教学论坛，2019，（39）：180-181.

[3]罗平亚，赵敏，张开洪，等.“保护油气层技术”继续工程教育[J].石油教育，1996，50（7）：5-7+39.

Case Teaching Reform of Rock Mechanics Course Based on the Integration of

Scientific Research and Teaching

XU Cheng-yuan1， SHE Ji-ping2， ZHANG Hao2

（1. School of Oil and Natural Gas Engineering， Southwest Petroleum University， Chengdu， Sichuan 610500， China;2.College of Energy， Chengdu University of Technology， Chengdu， Sichuan 610059， China）

Key words： research-teaching integration; Rock Mechanics; case teaching; complex engineering problems; exploratory teaching

作者：许成元 佘继平 张浩

理论力学工程案例教学论文 篇2：

面向应用的结构力学课程教学研究

［摘要］结构力学是土木工程学科的一门重要的专业基础课。文章基于应用型本科的培养目标，从教学内容优化、采用工程案例教学、引入教辅软件等方面阐述了结构力学课程教学改革理念与思路，旨在促进学生对结构力学知识的融会贯通，增强学生分析问题、解决问题的能力，有效地提高了学生应用结构力学的方法、手段解决实际工程力学问题的能力。

［关键词］结构力学 应用型 教学改革

［作者简介］李延强（1973- ），男，山西祁县人，石家庄铁道大学工程力学系，副教授，硕士，主要从事桥梁结构施工力学行为分析和损伤识别研究。（河北 石家庄 050043）

［

应用型本科教育具有鲜明的技术应用型特征，以适应社会需求为目标，培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才。就工程领域而言，应用型人才是指在工程第一线，从事制造、施工、运营、维修和测试等方面的工艺、技术和管理工作的高级专业人才①。根据培养目标，课程教学中应以“应用”为主旨和特征构建课程的教学内容体系。土木工程学科是一门重要的专业基础课，旨在培养学生熟练分析和计算杆系结构的能力。该课程掌握的好坏，不仅直接影响到学生对后续钢筋混凝土、钢结构、桥梁隧道等专业课的领会和贯通，而且会对其今后从事土木工程相关的专业技术工作产生较大影响。且能够熟练应用结构力学的基本原理、方法及相关力学类软件去解决实际工程结构问题，也是现代应用型土木工程技术人员应该具备的一种基本职业技能。面向现代工程应用型教育是现代结构力学改革的一个重要方向，如何使结构力学教学反映现代土木工程技术水平是面向应用的结构力学教学改革的核心。

一、需要优化教学内容

面向专业基础理论、方法及基础应用教学是专业基础课教学的基本特征，传统上是一种“远离”工程实际偏于“理论化”的课程教学，要使专业基础课面向应用，需要针对专业基础课的特征及当今技术发展现状，对专业基础课的教学内容进行优化。由于专业技术的发展会导致专业基础理论中某些内容的作用和地位发生改变，因此曾经适用、有价值的理论方法、例题或习题，可能会变得不适用，或者其作用或地位变得不那么重要。然而，为了体现专业基础知识的系统性，教材中可能依然保留了这些内容。显然，如果不注重教学内容调整与优化，仅按教材组织教学内容，教学内容不能与时俱进，教师再努力负责，再好的教学艺术素养，也很难达到符合专业要求的教学效果，甚至可能产生误导学生、浪费学生时间之嫌，也容易导致学生感觉到因学习一些“没有用”的知识而产生厌学情绪，导致“学而无用”的现象发生。同时，随着科学技术的不断发展，一些新技术、新方法在工程结构中得到了不同程度的应用，这也需要教师根据科学技术的发展，不断地丰富和完善授课内容，及时补充新的知识，这样才能使学生紧跟时代的发展，掌握科学前沿知识，也才能更好地适应实际工程发展的需要。能够给学生提供合适的教学内容是评价教师教学水平一个重要指标，因此，教师需要在遵守专业课教学目标的前提下，对专业基础课的教材内容作出必要的调整，按照专业技术水平和应用型本科教育要求，精心组织教学内容，对一些已经过时或意义不很重要的经典内容作出必要的压缩或删除，甚至对一些必讲内容还需要赋以更丰富的时代内涵，使教学内容既能反映专业基础课的特色，同时又更加适用，更加有利于后续专业课、课程实习和毕业设计等教学环节的教学。

面向应用的结构力学教学，要求学生熟练掌握静定结构、超静定结构内力和位移计算的基本原理和基本方法，能熟练应用计算机进行杆系结构分析计算，并能对结构的受力进行初步的定性分析等。特别是在当前“大土木”的“厚基础、宽口径”培养目标下，理论课时进一步压缩，因此，夯实结构力学基础知识和基本理论，拓宽专业知识面和应用面，合理调整结构力学教学内容就显得尤为重要。我校使用的结构力学教学教材，属于普通高等教育“十一五”国家级规划教材，虽然不断改版，教材内容不断调整，但还存在一些内容不适用的现象。例如，教材中保留的桁架结构和单跨静定梁的内力分析、虚功原理的证明、力矩分配法等内容，已经被现代工程结构分析技术所淘汰或者很少采用，对这些内容的详细讲解已经不能适应现代面向应用的结构力学教学要求，因此需要对这些内容进行必要的删除或课时压缩，而一些现代工程结构分析技术所必需的经典理论内容如力法、位移法（矩阵位移法）的基本原理、基本方法及基本应用的讲解则需要加强。对教学内容的调整，应注重培养学生依据基本原理、方法对简单的静定或超静定结构的内力、位移的手算能力、力学行为分析能力，同时在教学过程中需要适当融入实际的工程应用案例介绍，适当强化结构力学计算机计算技术，加强学生建模计算能力的培养，而这些均是当今土木工程技术对结构力学教学课程提出的基本要求。

二、需要融入工程案例教学

面向应用的教学前提是学生在教学过程中能够充分体会到课程教学内容与工程应用的关系。在专业基础课教学过程中融入工程案例，是专业基础课教学面向工程应用的一个重要特征。区别于书本资料或例题，工程案例通常是以PPT视频教案形式向学生展示、讲解相关的工程实际图片、视频等资料，它们直观形象生动，内涵丰富， 隐含了复杂多样的相关专业基础知识、工程专业知识及工程经验等。通过对工程案例进行深入剖析、讨论，可以让学生在课堂教学过程中就能够有足够的时间和条件接触丰富多样的实际工程问题，感受到解决实际工程问题时所涉及的相关专业知识及技术手段，进而可有效培养和提高学生运用结构力学知识解决实际工程问题的应用能力。

工程案例教学是目前专业课教学通常采用的一种教学手段，以解决工程应用为目标，需要灵活应用多样化的理论、方法、工程经验、工程专业知识去剖析具体工程应用问题，是专业基础理论、方法与实现技术的具体应用；而在专业基础课中引入案例教学模式，则需要将工程案例内容融合在基础课内容教学的各环节中，这就要求专业基础课教师具有丰富的工程实践经验和较强的工程应用能力，能够在专业基础课的各个教学环节中，实时抽取来自于工程实践中各种相关专业基础知识，以有利于专业基础知识教学为目标，并按专业基础课的课程性质加以融会贯通应用，通过工程案例来更好地讲解专业基础知识，使枯燥的专业基础理论、方法及实现技术的教学显得更加生动、有效，可极大丰富教学内涵，且容易做到深入浅出，并能使后续课程的教学更加方便。

结构力学课程所包含的内容主要由概念、原理和方法组成，其中大部分的概念和原理均有其工程背景。面向应用的结构力学教学需要在教学过程中，可精选一些常见的、容易理解和实现的工程案例，如讲解结构位移计算方法时，教师可以结合实际桥梁工程悬臂施工的预拱度设置案例提出问题，进而讲解位移计算的原理和方法。通过这样的案例教学，可以使学生明确该章（节）在工程中的应用背景、学习目的、应解决哪些问题、在学习中应注意哪些问题等。又如在讲解组合结构的受力分析方法时，可以结合实际工程给出一个斜拉桥结构这样的案例，结合工程实际，帮助学生理解组合结构的受力特点，进而引导学生根据已学习的原理、方法去求解这类新的结构。又如在矩阵位移法上机实践的教学过程中，教师可以结合工程实际提供一个较为综合的例题，如一个实际的工民建结构，可以引导学生进行结构、荷载的简化，节点简化，单元划分，进而帮助学生建立有限元的分析思想、处理步骤等，可以有效地加强学生应用计算机技术解决结构力学问题的能力。在问题提出、概念介绍、结构简化、节点处理、荷载布置、约束条件处理、习题布置、教学讨论、上机实践等教学环节中，均可有针对性地融入工程案例教学，从工程案例求解分析过程中抽取出相关结构力学知识的概念、作用和地位，在此基础上，再详细展开结构力学基本原理、方法与求解技术的讲解；这样，既可使学生依据基本原理、方法对简单静定或超静定结构的内力、位移的手算能力、力学行为分析能力、计算建模能力有所认识，同时还能体会到结构力学知识在实际工程结构中的应用思路和方法，有利于提高学生系统掌握结构力学的基本原理，求解实现技术去分析、评价和判断现场工程结构力学问题。学生未出校门便能了解工程结构，掌握工程结构分析的基本方法和基本手段，缩短了理论与实际联系的时间，培养了学生应用结构力学知识解决实际工程问题的能力。

三、需要引入教辅软件

在专业基础课教学过程中，能够对所介绍的问题或习题有一个实时定量评价可有效辅助学生对问题概念、理论或方法的理解。目前结构力学的教学大多采用PPT形式的多媒体教学手段。虽然以PPT组织的教学内容丰富多样，可集图、文、声、象于一体，形象方便地用于基本理论、基本方法及相关工程知识的辅助教学，但其最大的缺陷在于不能有效辅助教师完成工程问题求解实现的教学任务，虽然可以方便地提出问题、讲解问题的基本原理和实现方法，但不能立马看到问题的求解实现结果，即PPT资料的操作和展示不能有效提供能量化了的工程问题求解结果，而这种量化结果又是工程问题处理所必需的必要信息。针对结构力学课程而言，涉及诸多典型例题的讲解，其中包含有较多的计算过程，PPT方式很难把计算过程一一展示，往往只是显示最终计算结果，这样老师很难把教学内容讲透，而学生又没有太多时间做笔记和思考，从而很难达到较好的教学效果。而传统的板书形式，则可以弥补这方面的不足，因此在教学过程中，宜采用PPT与板书相结合的教学手段，对一些重要的知识点，宜采用板书的手段，详细演变公式的推导，具体的计算过程，从而帮助学生轻松掌握相关的知识点。

此外，随着新材料、新技术在工程结构中的不断应用，大量复杂的结构不断涌现，对这些结构的分析必须依赖于计算机技术，因此，对于应用型本科学生，在侧重于应用知识能力的培养的同时，在教学过程中应当有意引入一些比较好的教辅软件，比如结构力学求解器、ANSYS有限元分析软件等。这些教辅软件，一方面可以方便快捷地对结构进行分析计算；另一方面可以采用图形化的方式演示结构力学行为，便于学生直观理解和掌握相关知识。如利用ANSYS软件可以形象的显示不同荷载、不同作用位置时结构的变形情况，还可以直观地显示移动荷载作用下结构的内力变化规律，可以帮助学生很好地理解影响线与内力图的区别与联系，可以激发学生的学习兴趣，拓展学生的思维空间，使学生分析能力和综合素质得到质的提高。同时，这些教辅软件的引入，使学生获得最先进的技术手段的训练计划，分析技能明显提高，更有效地实现学校与工程实际的对接，有效地缩短学生适应现场的时间，极大地实现面向应用的结构力学培养理念。

四、结语

面向应用的结构力学课程教学改革是一个长期的、任重道远的任务。要求教师能够紧密结合时代的发展，采用先进的教学理念和思路，与时俱进，坚持不懈，努力提高自己的工程应用驾驭能力，并能够从教学内容、教学方法、教学手段等多方面进行改革落实，这样既能有效提高学生运用经典结构力学知识分析问题、解决问题能力，又能提高学生应用结构力学的方法、手段解决实际工程力学问题的应用能力，为成为合格的应用型人才打下坚实的基础。

［注释］

①夏江涛.基于应用型本科的结构力学教学体会与思考［J］.攀枝花学院学报，2009（26）：106.

［参考文献］

李廉琨.结构力学［M］.北京：高等教育出版社，2010.

作者：李延强

理论力学工程案例教学论文 篇3：

“岩石力学”试题库与工程案例库建设思路探索

摘要：“岩石力学”课程是高校本科生土木工程专业的核心课程，学习该课程对学生今后的发展具有重要意义。针对当前“岩石力学”课程存在考核机制不健全和与工程实践脱节严重的突出问题，提出了“岩石力学”试题库和工程案例库的建设思路，并详细介绍了实现的相关措施。通过试题库建设，可以改变传统的教学和考试方式，实现教考分离；基于典型工程案例库，可以真正实现“岩石力学”课程的理论与实践相结合。提出的建设思路对于后续基于试题库和案例库的“岩石力学”教学改革具有重要参考价值。

关键词：岩石力学；试题库；工程案例库；教学质量；教学改革

“岩石力学”在中国矿业大学（以下简称“我校”）2012版本科培养方案中被列为土木工程专业的专业主干课程，其研究对象是各类工程岩体，涉及领域广泛，如边坡工程、地基工程、道路与桥梁工程、隧道工程、港口工程、水利工程、深部矿山工程等，贯穿于工程建设全过程。该课程内容设置丰富，包括岩石的基本物理力学性质及其实验方法、岩体的物理力学性质及岩体强度理论、原岩应力及其测量理论和方法，岩石地下工程、边坡工程和岩石地基工程的设计方法和稳定性分析方法等相关内容。其教学目的在于使学生掌握岩石力学的基本概念、基本原理和基本方法，熟悉岩石力学的基本实验内容与方法，学会运用岩石力学的基本原理分析岩石工程问题，增强其解决实际岩石工程问题的能力。它的任务是为后续课程如隧道工程、软岩支护技术、岩土加固技术等专业课程提供岩石力学基本知识，也为从事岩土科学技术的专门研究奠定必要的理论基础。

为了提高“岩石力学”课程的教学质量，国内许多学者对“岩石力学”课程的教学方法、教学手段和教学模式进行了深入研究，取得了可喜的研究成果。将许多新的教学方法引入“岩石力学”课程教学改革中，如案例教学法、[1]研究型教学法、[2]数值仿真试验教学法，[3]提出了许多新的教学模式，如模块式教学模式、[4]创新教学实践模式。[5]但遗憾的是，目前“岩石力学”课程还没有完备的试题库和工程案例库，这方面的研究在国内还处于空白，这不利于授课质量的提高和教学效果的有效考核，因此，科学、客观、正确地建立“岩石力学”课程的试题库和工程案例库是亟待解决的问题。

一、“岩石力学”课程的重要性及意义

我国是世界上最大的发展中国家，改革开放以来，国民经济大约以每年8%～10%的速度递增。随着国民经济的持续稳定发展，我国的大规模基础建设越来越为世人所瞩目。目前，我国已建或在建的三峡水利枢纽、西气东输、南水北调、西电东送、青藏铁路、越江跨海隧道、深部采矿等工程无不令国际同行惊羡不已，这为我国岩石力学的发展创造了前所未有的良好条件，“岩石力学”与工程在我国已经成为名符其实的朝阳产业。另外，我国岩石工程规模从跨度、长度、高度、深度等方面都有大幅度增加，同时工程地质条件也越趋复杂（高地应力、高地温、高孔隙水压或气压），技术难度空前，新理论、新方法、新技术层出不穷。

从上面的分析可以看出，随着我国能源、交通、环保、国防等事业的发展，复杂而巨大的岩石工程日益增多，这为岩石力学服务的相关学科人才的培养提供了前所未有的机遇与挑战。在工程建设过程中，如果对岩石力学缺乏足够的研究与认识，将造成巨大工程事故，甚至造成灾难性的后果。如最为著名的法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝（导致 421人死亡，财产损失达 300 亿法郎）及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡（摧毁一个小镇与邻近几个村庄，造成约 2500 人死亡）。

中国矿业大学属于国内外知名煤炭高校，面向的对象为深部地下工程。目前我国煤炭开采深度已突破1300m，随着开采深度的加大，工程地质条件越来越复杂，各种工程灾害不断涌现，如岩爆、突水突泥、塌方、大变形等，严重影响了工程的正常建设。实践证明，能否安全经济地进行工程建设，很大程度上取决于人们是否能够运用近代岩石力学的原理和方法去解决工程问题。由此可见，通过“岩石力学”课程的学习，掌握岩石力学基本理论和原理，并利用所学知识去解决实际工程问题，对预防工程灾害，减少经济损失和人员伤亡，保障岩石工程的安全建设具有重要现实意义。“岩石力学”课程对于土木工程专业的本科生以后走上工作岗位进行工程设计与施工，具有重要现实意义。因此，必须找到当前课程教学中存在的主要问题，并提出有效的解决思路，才能达到“教好、学好、用好”的目的。

二、“岩石力学”教学中存在的主要问题

“岩石力学”课程具有内容繁杂、理论性强的特点，对于力学功底不是很好的学生较难掌握，容易使学生产生畏难和厌学情绪，致使学生上课睡觉、作业应付的现象严重。根据笔者自己在这门课程授课中的感受和对这门课的理解，并结合学生对这门课的反应，认为目前该课程教学中存在的突出问题主要有以下两点：

1.考核机制不健全

目前“岩石力学”课程采用期末闭卷考试的方式进行考核，但历年考题重复现象严重，缺乏合理的试题库。教师出题主要是通过网络下载很多相同内容的试题，或是局限于几本教学参考书或资料，这样组成的试卷所包含的知识点的分布和比例往往有缺陷，而且所用的时间比较多。有些学得不好的学生甚至能通过网络和搜集历年考试题最终取得较高的考试成绩。另外每年考题变化不大，灵活性差。因此，当前由于缺乏科学合理的试题库，不能有效评价学生掌握知识的能力，无法体现公平性。

2.与工程实践脱节严重

“岩石力学”是一门工程实践性很强的课程，然而受场地、资金和工程条件等因素制约，现在的教学模式主要以书本知识传授为主，缺乏与工程实践的有机结合。学习岩石力学的最终目的是为工程服务，而对于与工程应用紧密结合的章节，如地应力及其测量方法、地下工程维护原则与支护技术等内容，学生在课堂上只能靠课本想象，与工程实践严重脱节，这不符合“岩石力学”理论与实践兼备的课程特点，因此难以激发学生学习的积极性和主动性，更不用提培养学生的创造性。因此，迫切需要建设科学合理的工程案例库，在课堂教学中引入工程案例教学模块，通过最新的工程案例讲解和讨论，提高学生的兴趣，激发其自主学习的热情。

通过建立完备的习题库和典型的工程案例库，一方面，在原有教学基础上，可以增加习题教学和案例教学环节，丰富课堂教学模式，实现启发式教学，从而改变目前教学模式单一的现状，激发学生的兴趣，提高学生主动学习的积极性；另一方面，可以规范课程管理，促进教学改革，实现考教分离，理论与实践紧密结合。

三、“岩石力学”试题库与工程案例库的建设思路

通过建设“岩石力学”课程的精要试题库和典型工程案例库，可以改善当前的教学方法，提高教学质量，有利于不断提升教师的教学水平，提高学生学习的主动性和自觉性。

1.“岩石力学”试题库的建设思路

（1）搜集和整理“岩石力学”习题和试题：对目前国内所使用的“岩石力学”教材，完成课后思考题的解答。搜索、查阅其他院校（如山东科技大学、西南交通大学等）的“岩石力学”试题，特别是对具有代表性、典型性的试题进行收集、整理，并制订标准答案。然后，根据不同的知识点进行分类，形成精要习题集。

（2）根据“岩石力学”教学大纲，明确课程定位，根据教学过程中发现学生学习中的难点，结合课程重点，加强相应习题内容的建设。针对每一章的重点难点，构建相应题型，通过课题提问形式进行课堂讲授，并有针对性地布置习题进行课后复习和预习，实现学生对重点难点的及时掌握和有效巩固。

（3）编题与征题：题目来源初步定为以几个下方面：1）网络收集，查阅一些知名网站进行下载。2）搜集有“岩石力学”丰富教学经验老师的历年考试命题。3）从注册岩土工程师习题集和历年真题中选取。4）从各种教材、习题集中精选试题。5）根据自身授课体会和学生反映的重难点自己编制试题。

（4）命题题型：根据“岩石力学”课程的特点，“岩石力学”试题库的题型主要有以下几种：选择题、判断题、填空题、简答题、计算题、论述题；试题难易程度要适中。

（5）采用相关计算机软件，开发“岩石力学”习题库系统，便于学生网上学习和答题，以引导学生自主学习，进行有效的课前预习和课后复习。同时建立“岩石力学”试题库系统，确保以后出题的过程中能够基本覆盖所有知识点。

2.“岩石力学”工程案例库的建设思路

（1）通过文献、书籍阅读及网络浏览，搜集国内外大型岩石工程案例和典型工程灾害资料，如大型水利工程、长大隧道工程、深部煤矿工程的现场图片及相关资料，并运用岩石力学原理对具体工程及灾害进行深入剖析，形成工程案例库。结合构建的案例库，增设课程案例教学模块，激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习和独立思考的能力。

（2）进入工程现场，从现场搜集大量第一手资料，进行归类整理和深入剖析。一方面，通过在平时带领学生实习的过程中或者利用互联网的丰富资源来搜集各种工程图片，增强学生的感官认识；另一方面，结合当前的煤矿工程热点问题，如巷道失稳、冲击地压、突水等问题进行专题讨论和案例讲解分析，实现案例教学和启发式教学，提高学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力。

（3）结合构建的“岩石力学”课程习题库和工程案例库，对目前的“岩石力学”课件进行改进完善。对各章节进行相应习题和案例补充，并对当前几种典型“岩石力学”教材（如贺永年编著、张永兴主编、沈明荣编著等）进行详细阅读，科学编辑，根据学科发展对课程内容进行部分更新和调整，优化课程内容，并充分发挥多媒体的优势，形成一套图文并茂的课件，从而调动学生学习“岩石力学”课程的积极性与主动性，提升课堂教学效果。

四、结语

对于土木类专业的本科生来说，“岩石力学”课程无论对他们的考试、毕业设计和其他专业课学习，还是以后走上工作岗位，进行工程设计与施工，都具有重要意义。进行“岩石力学”课程的试题库和工程案例库建设，对课程考核、教学模式改革和提高课堂授课质量以及实施素质教育等都具有十分重要的现实意义和参考价值。但需要指出的是，对“岩石力学”试题库和工程案例库的建设与维护是一项长期而艰巨的任务，试题库的建设决非是一个简单的试题堆积过程，而是一个艰苦的近乎枯燥的过程；工程案例库也绝不是简单将工程资料拼凑的过程，而需要结合课程教学大纲，进行深入的案例剖析。因此，试题库和案例库的建设需要一个长期的过程，应遵循循序渐进、逐步完善的原则。相信随着计算机技术的不断发展，教学改革的不断深入，将会探索出许多新的更适用的教学模式与教学方法。

参考文献：

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[2]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.

[3]王述红，梁成，杨勇，等.应用真三维岩体建模仿真技术推动岩石力学教学改革[J].力学与实践，2011，33（1）：89-91.

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[5]张孟喜，秦爱芳，孙德安，等.岩土力学课程群的创新教学实践[J].高等建筑教育，2011，20（5）：132-135.

（责任编辑：王意琴）

作者：王迎超?靖洪文?耿凡