以应用型为主的采矿工程论文

2022-04-21

[摘要]基于CDIO教育理念,以社会发展对人才的要求为背景,以培养大学生的创新实践能力为目标,太原科技大学构建了基于能力培养的实践教学体系。其具体表现为:以注重理论基础、强化综合训练、培养创新能力为原则,通过培养学生的实验动手能力、工程设计能力、专业实践能力、科学研究能力,锻炼学生的创新思维、团队合作,提升大学生的工程应用能力。今天小编给大家找来了《以应用型为主的采矿工程论文(精选3篇)》,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助!

以应用型为主的采矿工程论文 篇1:

岩石力学基础课的案例教学法探讨与实践

摘    要:案例教学是基于工程实践、以问题为导向的教学模式,文章分析了目前岩石力学基础课程所存在的普遍问题,重点介绍了案例教学在教学方法上的理念优势,分析了案例教学在提高学生学习积极性、培养学生创新思维和锻炼学生解决工程实际问题能力方面的具体作用,给出了案例教学方法在岩石力学基础课程教学中的三个主要阶段和具体实施流程。通过案例教学可以提高学生综合素质,提升教学效果,培养岩石力学应用型世纪创新人才。

关键词:案例教学;理念优势;主要阶段;实施流程

岩石力学是一门多学科交叉的新兴学科,是采矿工程、石油工程、安全工程、水利水电工程、岩土工程、地下工程等众多学科的专业基础课,也是一门认识和控制岩石系统力学行为和工程功能的科学[1],具有很强的通识性和实用性。尽管岩石力学直到20世纪60年代才被确定为一门专业学科在高校课堂上进行讲授[2],但是岩石力学的专业知识对于工程师的现场设计和施工来说是极为重要的。因此,该课程的教学具有内容复杂、理论性强、涉及面广以及与工程实践联系紧密的特点。对于安全工程的本科生而言,掌握岩石力学的专业知识和基本原理对今后的实践工作将大有裨益。但是目前岩石力学授课中普遍存在着教学模式单一、脱离工程实践严重、学生学习积极性差等诸多矛盾[3]。本文以岩石力学教学中存在的矛盾为着眼点,将案例教学方法与岩石力学鲜明的工程应用特征相结合,构建出一个较为系统的授课流程,并引入实际教学环节中,达到既让学生掌握好理论分析知识,又能夯实工程实践分析能力的目的。

一、案例教学的理念优势

1880年美国哈佛大学开发了案例教学[4],20世纪80年代引入中国。与传统的“填鸭式”和“满堂灌”教学方式有所不同,案例教学法是教师根据具体教学内容和教学目标,对现实生活中的经典案例进行分析讨论,启发学生分析问题和解决问题的能力,加深学生对所學知识的理解和记忆,从而有效提升教学效果。案例教学中的典型案例源自于鲜活的现实生活和工程实践,这是案例教学区别于其他教学模式和策略的关键所在[5]。案例教学的理念优势具体体现在以下几个方面。

(一)知识性原则

案例本身蕴含着人类认识世界的方法,是集体智慧的结晶。比如,在对煤矿井下巷道进行稳定性分析时所用到的弹性理论和塑性力学方法就是岩石力学基础课程中的理论部分教学内容,也是人类认识世界的智慧总结,这部分内容就具有很强的知识性,如果缺乏这些基本知识的掌握就无法完成对具体巷道稳定性分析的任务。学生只有掌握了基本知识,才能把人类的智慧结晶内化为自我的能力,才能更好地服务于工程实践。

(二)趣味性原则

每一个案例都是一个真实的事例、动人的故事,具有从开始到结束的完整情节[6]。因此,案例具有故事性,它抛弃了教科书的抽象、刻板和乏味,通过引导,学生和教师一起去还原一个完整的故事,创造了一个魅力十足的生动世界,从而很好地吸引了学生的注意力。

(三)问题性原则

案例不是纯粹的故事,它里面还包含了一个个需要学生去分析和解答的各种问题,这些问题没有固定的分析思路,也没有固定的标准答案,不同的人有不同的方法,不同的人有不同的答案。在案例的分析和讨论过程中,学生们的各种思路和方法在课堂上相遇、碰撞,不断交织,形成思维的一种共振局面,最后形成大家都能普遍认可的“分析思路”和“标准答案”。这正是案例教学的精髓所在,既让学生解决了问题,又让学生消化了理论知识,而且整个过程生动有趣,毫无枯燥乏味之处。

(四)实践性原则

案例来源于生活实践,每一个案例都在每时每刻地反映着人们的真实生活,这一切学生都是可以切身体会和领悟的。所以,案例的实践性原则,可以引导学生把实际生活与案例联系起来,案例又与课堂知识联系起来,把知识的本原通过案例的形式生动地表述出来,在这种双重功效的作用下,学生对知识的掌握会更牢固、更持久。

理念优势赋予了案例教学在教学内容和教学方式上表现出了与传统教学模式不同的独特性和新颖性。在教学内容上,案例教学法以具体问题为中心,引导学生根据具体工程问题,学习研究如何运用理论知识分析和解决工程实际中的具体问题。在教学方式上,案例教学主要以互动交流为主,让学生积极参与案例的分析和讨论,促使学生获得分析问题的方法和能力。

二、案例教学在岩石力学基础教学中的作用

随着我国科学理论和工程技术的不断发展,采矿工程、水利水电、地下工程等工程设计与岩石力学的结合日趋紧密。岩石力学的发展遵循着人类认识自然的基本规律,从实践到理论,从理论再到实践,案例教学一直是岩石力学基础教学中的重要教学模式之一[7-8]。其在课堂教学上的积极作用主要有以下几点。

(一)改变学习方式,吸引学生注意力

具体案例来自人类实践,本身具有切实的工程生活背景,在好奇心理的驱动下,学生的注意力很快被吸引过来,并随教师的引导进入一种良好的学习状态。例如在讲授岩石的破坏准则和强度理论部分时,可以先不讲理论部分,而是先把井下巷道失稳破坏、隧道崩塌、边坡滑坡、水库溃坝等工程事例以视频或图片的方式呈现给学生,通过讨论发言让学生自己去寻找事故发生原因和发生条件,这样就很顺利地将工程事例与理论知识联系到了一起。学生在学习过程中不会觉得理论知识枯燥无味继而能够保持持久的学习热情,良好的教学效果自然水到渠成。

(二)开发学习潜能,发挥学生主体地位

在以往的传统教学模式中,教师一直都是教学中的主体,教师讲授部分占课堂教学的绝对优势,学生讲得很少甚至没机会表达自己的个人观点和看法。因此传统教学模式经常会遇到“教师讲课累坏了,教学效果还不好,学生也不喜欢”的尴尬局面。在案例教学中,教师选取典型的工程案例,以解决工程问题为目标,通过师生间的互动,让学生自己通过工程实例提炼出丰富的案例信息、理论知识和经验教训,变被动学习为主动学习,让学生成为教学中的主体。如此一来,岩石力学基础教学中的主体对象变了,不但学生学习的积极性和主动性提高了,而且还有效开发了学生的学习潜能,提升了教学效果。

(三)激发创新意识,培养学生综合能力

在以工程问题为先导的案例教学中,对于所要分析的问题既没有现成的套用公式,也没有固定的研究模式和研究思路。为了寻求合理答案,学生事先必须要查阅大量文献和资料,必须要深入分析和积极思考,长此以往,一方面培养了学生问题意识和思考习惯,另一方面锻炼强化了学生的创新意识。同时,工程案例中所涉及的问题错综复杂,需要学生持久深入的观察分析,归纳总结和理论计算,这种训练过程,既提升了学生的理论知识应用水平,又锻炼了学生解决工程实际问题的综合能力[9]。

案例教学不再停留在理论公式和准则的简单套用上,而是激发了学生通过分析加工将实际工程问题抽象为力学模型的兴趣,重点强调在实践中抓住主要矛盾、忽略次要矛盾的思想,作为原有课堂教学内容的补充,很好地弥补了专业教材的不足。同时,合理案例的选择也服务于专业发展,从而可以取得一举多得的良好效果。

三、岩石力学基础案例教学的组织与实施

一个完整的案例教学可分为三个阶段:课前准备阶段、课堂实施阶段和课后评价阶段[10]。三个阶段相辅相成,互相支撑,只有这三个阶段都准备好了,案例教学才能彰显出它的独特魅力。

(一)课前准备阶段

案例教学的课前准备包括教师的课前准备和学生的课前准备,师生做好课前准备是案例教学成功的第一步。在案例教学中,学生是教学的主体,为了达到教学目的,任课教师应从选择合适案例、组织教学内容、确定教学重点难点和安排教学过程四个方面做好案例教学的准备,具体过程如下。

1.充分了解和熟悉岩石力学基础课程的教学大纲和教材内容,充分了解学生课程学习的背景资料,确定教学重点和难点,明确教学思路,制定详尽合理的教学方案。

2.利用网络搜索查询与国内外岩石力学基础相关的最新研究和文献,了解岩石力学学科的发展现状,根据岩石力学教学大纲收集整理具有代表性的典型岩石工程案例,例如隧道塌方、煤矿井下巷道破坏失稳、煤与瓦斯突出、冲击地压、钻井失稳等,并对之进行知识点归类。

3.对收集到的各种工程案例进行教学设计,根据岩石力学教学内容和知识点,选取合适的工程案例,运用岩石力学基本理论和基本原理对具体工程案例进行深入剖析,设置案例思考题,并提出一系列解决方案和思路。

4.根据教学大纲的教学内容,合理安排教学过程,循序渐进地选择相关的岩石工程案例,对学生进行分组,列出较为详细的讨论提纲,并提前将相关资料发给学生。

学生在案例教学中需要做两个方面的课前准备,一是背景知识准备,学生根据任课教师布置的案例分析作业,通过温习课堂教学内容、阅读教材、查阅参考书和相关文献等方式来做好相关背景知识准备。二是独立分析案例,在案例分析过程中,学生通过分析产生岩石工程灾害的具体原因,提炼出主要矛盾和次要矛盾运用背景知识进行具体分析和计算,并制定解决方案。

(二)课堂实施阶段

课堂实施是案例教学非常重要的部分,课堂实施的效果好坏直接关系到案例教学的成功与否。课堂教学可以从以下几个方面来设计安排。

1.设置疑问,引入案例。根据教学大纲内容,将需要讲授的内容用视频、图片、动画等媒体形成展示出来,利用学生的好奇心理,通过设置疑问,把学生的注意力集中到学习任务中来。在讲授岩石物理力学性质和强度的相关内容时,可以设置这样的问题:有一条隧道要穿山而过,隧道的开挖位置位于山体的哪一个岩层内才能使隧道保持最佳的稳定性?学生虽讨论热烈,但仍感到比较茫然。这个时候教师可以给出答案:隧道的布置位置跟岩层厚度、物理力学性质和强度相关,根据山体岩层的具体分布、厚度情况、破碎情况、力学性质和强度特征情况,最终要选择厚度较大且分布稳定、遇水不膨胀、力学性质好、岩石强度大的岩层作为隧道的布置层位。通过案例引入,把讲授内容生动自然地引入课堂,学生对所讲内容感兴趣,教学效果自然就事半功倍。

2.案例分析與讨论。为了让学生深入理解所学知识,案例分析和讨论就显得非常重要。案例分析和讨论中所用到的案例可以是课前准备阶段教师给学生布置的作业,也可以是教师在课堂上直接引入的案例,比如上面说到的隧道开挖层位选择案例。在案例分析讨论过程中,教师可以将学生分成若干小组,每个小组通过事前的分析和准备,在课堂上分别陈述案例的具体分析思路、计算结果和解决方案,供大家讨论。任课教师要根据各个小组的分析结果,做好详细记录,并充分调动学生的积极性和主动性,为后续的案例总结做好准备。如果是教师在课堂上引入的案例,在进行分析和讨论时,要注意控制好时间,尽量让全班学生都参与进来,而且在选择这种案例时要尽量简单,学生可以根据课堂所学知识进行直接分析和判断,避免分析讨论时间过长,影响教学效果。

3.案例总结。好的案例总结能够起到提纲挈领的作用,在教学中能够达到让学生举一反三、触类旁通的效果,因此,案例分析和讨论结束之后,任课教师一定要进行案例总结。每个小组在案例分析和讨论结束之后,教师一定要对小组的发言和分析结果进行评价,充分肯定学生分析到位之处,对于不太合理的结果要点出原因,给出建议。在全班所有小组的讨论发言结束之后,任课教师要对这次的案例分析进行总体评价,结合各个小组的具体情况,充分肯定做得不错的地方,尤其要表扬那些具有创新思维的学生,鼓励他们所提出的创造性方法和思路。同时一定要总结归纳出学生在案例分析中的共性问题,这一过程可以很直观地发现学生对知识点的掌握情况,对于岩石力学的重点和难点还有相当比例的学生没有吃透的情况,则需要任课教师进行必要的后续补充,让学生对知识点的掌握更加牢固。

(三)课后评价阶段

案例教学结束后,任课教师针对学生的讨论情况和存在的问题进行总结发言,得出共同结论。对于学生所发表的错误意见要持保留态度,切忌冷嘲热讽、打击挖苦,应鼓励他们敢于发表不同见解,并正确引导他们利用所学岩石力学基本理论、原理和方法解决实际问题。对于有异议的问题,鼓励学生在课后进行深入思考,探求新知。教师根据学生对知识点的掌握情况,总结出哪些知识点学生已经掌握,哪些知识点还需要进一步巩固,哪些知识点学生还没掌握,依此来及时调整自己的教学方法和教学内容。同时,案例课堂教学结束后,教师可以让学生谈谈个人的学习体会,或者对教师的案例教学方式提出完善意见。最后,任课教师可以根据自己总结出的共性问题和学生的具体建议进行反思,不断完善案例教学方法,提高教学效果。

岩石力学基础的案例教学组织与实施流程如图1所示。

四、结语

1.岩石力学基础来自于工程实践,又服务于工程实践,是一门多学科交叉的专业基础学科。目前岩石力学教学中普遍存在教学模式单一、与工程实践脱节严重、学生主动学习积极性差的主要问题,将与工程实践紧密结合的案例教学融入岩石力学基础课堂教学,可以增强学生的学习兴趣,提升教学效果。

2.案例教学主要立足于工程实例,以问题导向为中心,使学生在对工程问题进行分析的过程中掌握岩石力学基础的相关分析方法和理论知识,培养了学生的工程意识和应用素养,提高了学生解决实际岩石工程问题的能力。

3.岩石力学基础课程的案例教学和实施过程可以分为课前准备、课堂实施和课后评价三个主要阶段,每个阶段的侧重内容均不相同,三者相辅相成。通過实施案例教学,可以将抽象的岩石力学知识具体化、形象化,引导和推动学生进行主动学习,锻炼自身综合能力,从而促进岩石力学应用型创新人才的培养。

参考文献:

[1]张咸恭.工程地质学:上册[M].北京:地质出版社,1979:20-27.

[2][美] R.E.古德曼.岩石力学原理及其应用[M].王鸿儒,王宏硕,等译.北京:水利电力出版社,1990:1-2.

[3][7]王迎超,耿凡,张成林.岩石力学课程的现状与案例教改思路探讨[J].高等建筑教育,2013,(6).

[4]刘刚.哈佛商学院案例教学作用机制及其启示[J].中国高教研究,2008,(5).

[5][6]唐世刚.论案例教学的基本理念[J].哈尔滨学院学报,2007,(7).

[8]赵娜.基于工程案例的岩石力学知识模块教学法初探[J].教育教学论坛,2017,(12).

[9]严跃成,申继红.力学课程案例教学方法探讨[J].高等建筑教育,2011,(5).

[10]闫冰洁.案例教学在材料力学教学中的应用[J].科技情报开发与经济,2007,(7).

作者:王登科 李文睿 左伟芹

以应用型为主的采矿工程论文 篇2:

基于CDIO教育理念的应用型本科大学实践教学体系的构建

[摘 要]基于CDIO教育理念,以社会发展对人才的要求为背景,以培养大学生的创新实践能力为目标,太原科技大学构建了基于能力培养的实践教学体系。其具体表现为:以注重理论基础、强化综合训练、培养创新能力为原则,通过培养学生的实验动手能力、工程设计能力、专业实践能力、科学研究能力,锻炼学生的创新思维、团队合作,提升大学生的工程应用能力。

[关键词]CDIO教育理念;实践教学;工程应用

中国发展正面临着动力转换、方式转换、结构调整的繁重任务,建设创新型国家和世界科技强国,是中国发展的迫切要求和必由之路。培养具有创新能力和实践能力的高素质工程技术人才是高校人才培养的主要目标。创新意识、创新精神与创新能力是高等教育质量的核心要素。而实践教学是应用型人才培养的基础,是理论联系实际的主要教学环节,是高等教育中不可缺少和重要的教学环节和教学手段。实践教学不仅能够使学生更好地掌握知识,更重要的是能培养学生创新和实践能力,因此,要尽快培养出能够适应时代发展的高科技和高技术人才,应该先从实践教学入手,转变教学理念,深化、强化实践教学。

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。它不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念,更重要的是它还系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。因此实施CDIO教育模式成为当前教学改革的重要方向之一。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它是让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式来学习的系统工程。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标。因此构建基于CDIO教育理念下的实践教学培养方式是至关重要的。基于这种理念,我院在培养方案上充分体现了21世纪对创新人才的培养,并在实践教学上进行了一些研究与实践。

一、实践教学的现状及改革的意义

目前虽然CDIO的教育理念已经深入大部分高校,实践教学在CDIO 教育理念的指导下已进行了大力变革,而且在教学环节和培养方案上已充分体现出来,并且也显现出了改革的效果,但是受长期观念的影响、实践教学师资力量的缺乏、实践教学环境和经费等的影响,实践教学的质量并没有达到预期的效果。实践教学内容和体系虽然已经改革更新,但长期以来,实践教学的内容还是流于形式,大多数高校的实践教学项目仍附属于理论教学,课程设置和教学内容滞后于科技发展的前沿,尽管近几年来课程设计上有所改观,但实际效果还是受传统教育的影响。

实践教学的模式还有待于我们进一步研究,例如学生对实验课的目的不明确,对将来从事的职业的帮助以及实验课要达到什么水平都存在盲目性,只是盲目地听从教师的安排,完成教师要求的实验报告就算结束,这样会使一部分学生失去实验的兴趣。因此我们在实验教学模式上需要探讨,让实验教学起到真正的效果。其次目前我们虽然增加了实践教学的内容,但受传统教育观念和考核方法的影响,实践教学仍主要采用验证演示性教学方法,学生的创新思维以及主观能动性并没有开发,虽然已经加大了非智力因素的考核范围,但对于大部分的学生来说,还是未能真正发挥其作用。

深入分析学生的就业情况以及用人单位的人才需求,我们会发现我们的教学与实际是脱节的,知识是落后的,学生毕业之后还需要用人单位做短期培训才能上岗。因此,我们在人才培养理念上要做到真正的改变,明确我们的人才培养目标,要和生产实际接轨,和社会接轨,把大学办学变得更开放。大学是培养和输送人才的地方,不会有应试教育的弊端,因此只要我们能真正改变教育理念,更深刻地思考实践教学体系,更新和加大实践训练内容,强化工程教育理念,以“项目实现”为教育载体,坚持走产、学、研、用相结合的发展之路,才能真正实现培养具有“创新、创业、创造”能力的高素质人才的培养目标。

二、基于CDIO教育理念的实践教学体系的构建

按照CDIO工程教育理念,教育过程要以学生为主体,以项目为载体,强调学生能力的培养。实践教学应融合教学演示、实验、实训、实习、科研及技术服务等功能于一体,引导学生主动学习,以培养学生的实践和创新能力为目标。为此我院从校内实验发展到校外实习,从单一实习扩大到多样实习,从认知实习到就业实习,形成实验教学、课程设计、认知实习、生产实习、毕业实习、毕业设计的实践教学链,并且重新修改培养方案。以化工实践教学为例,在原来以实验教学为主的基础上,增加了实训和创新教育的内容,其内容主要包括化工实训、化工仿真、化工原理实验、化工实习、课程设计、专业综合实验、毕业设计、设立大学生导师制、大学生创新、创业项目以及创新大赛。在此基础上构建了课程教学演示、基础实验、综合实践、科研创新及项目研发5个层次的化工实践教学体系平台。为了实践教学的有效开展,我院近几年大力扩大实验室规模,引进先进的实验设备,开放实验时间,引进了化工仿真教学和一些教学演示软件,这些软硬件设备的配置是实践教学的基础保障。为了确保实践教学的大力开展,我院根据实践教学模式的选择将实践教学体系分为基础教学型、综合实训实践型、创新研究型,并请具有丰富经验的企业专家和高校教师一起制定课程体系、教学内容和具体实施方案,以大力培养学生的实践能力、应用能力和创新能力。

(一)基础实践教学型

基础实践教学型包括课堂教学演示、仿真操作、实验教学。

教学演示是使用多媒体素材库以及实验仿真以真实直观的仿真界面和丰富的资料展示实际过程,通过演示能加深学生对概念的理解和巩固知识,教师能够向学生提供详尽、丰富、直观、准确的数据资料,演示的有效性和灵活性也有助于加强演示的说服力,让学生顺利理解所学知识,提高学生的学习兴趣。但是教學演示的实际效果归根结底还是取决于教师的素质,同样的教学内容、同样的演示软件,不同的教师来演示就会有不同的效果,因此教师的因素还是主要的,教学设备和软件只是起到辅助作用。在教学演示过程中,学生是主体,教师起主导作用。演示之前要让学生明确演示的目的,演示过程节奏要慢,中间可以引入讨论环节,围绕项目展开讨论,并通过教学演示验证学生预测的结果,这样不仅能够加深学生对知识的理解,更重要的是让学生能真正体会到自己的主体地位,培养和锻炼学生的分析能力、综合能力、团结协作能力及创新能力,以及鼓励学生自主创新,积极参加创新与设计竞赛,培养学生的科研意识。

3D虚拟现实仿真教学可以在计算机上真实地再现生产过程,仿真操作是在学生掌握基础知识、工艺流程、操作步骤的基础上,模拟生产过程的流程,亲自操作实践,以弥补传统实习无法亲自操作的不足。教师还可以通过互联网修改和观摩学生仿真操作情况。因此学院引进这些高端的设备和软件为开拓学生的视野,增加学生的知识面和培养学生的实践和创新能力,提供了充分的条件。

CDIO的工程教育理念是“做中学”。专业课程实验是培养学生的基本技能,掌握基本知识以及发现创新的主要实践教学环节。它是为了培养学生的动手能力和工程应用能力,从而形成从基础到专业,再到综合设计,最后到工程的递进模式。因此,我院申请成立了省级的实验教学示范中心,增加实验课时,实验课程严格按照教学计划执行,实验过程中教师从辅导的角色转化为引导的角色,引导学生独立思考和设计实验过程,以提高学生的开发创造能力。同时,还整合实验内容,将实验教学模块化,制定教学目标,全面开放实验室,并以竞赛为载体,加强理论与实践相结合,指定大学生的专业导师,让学生参与教师的科研项目,激发学生实验的积极性和强化实验教学的目的性。将实验教学层次化,将实验课分为基础知识实验、专业技能实验和创新研究设计实验,并且采用开放灵活、自主选题的实验课教学模式,以确保不同层次、不同兴趣的学生都能得到最佳的技能训练;在此基础上,还修改了考核内容和评价体系,课程评价分几个模块和层次考核,这样可以充分调动学生的专业学习积极性,全面客观地评价学生的专业知识掌握水平以及学生的工程应用能力,从而更能提高学生的主观能动性。

(二)综合实训实践型

综合实训型包括实习、建立综合实训项目、建立实验基地等。CDIO以培养学生的工程实践能力为目的,为此我院改变传统实习单纯参观或简单操作的实习内容,增加了设计、测试和答辩等项目,这样能够更有效地帮助学生掌握基本理论,树立工程实践概念,提高学习的兴趣。学院除在校内开展实践外,同时还要依靠社会资源充实办学内容,充分利用高校与企业、科研单位等在人才培养方面的各自优势,把学校教育与生产、科研实践有机地结合起来。与设计院、企业等单位广泛开展协作关系,为学生提供实习、实践、认知等工程实践的机会,使学生在自主、动手、综合、实验和创新能力等方面得到了一定的锻炼。例如我院与山西新天源有限公司、山西晋煤集团公司、山西太化集团公司、山西太原化工研究所等几个大中型企业建立了校企联合培养实训基地。校企合作及企业的参与是真正实现CDIO工程教育模式的关键途径,学校可以给企业解决一些理论上的问题,企业可以为学校提供开展实践教学和科研生产项目,为学校提供实践实训的平台,同时还可以为学校解决就业问题,而学校可以为企业培养和输送人才。在互利互惠的基础上,加大企业与高校人才培养合作的步伐,可以促进企业工程技术人员和教师相互交流学习,共同制定可行的实践计划和指导学生完成项目案例,保障实践教学的实施。

(三)创新研究型

大学应鼓励创新,一方面通过创新取得研究突破,另一方面在创新和研究活动中培养具有创新精神的人才。CDIO倡导“基于项目的研究与学习”,以“项目完成”为载体。创新研究型主要包括课程设计、大学生创新大赛、大学生创新项目以及参与教师科研等。毕业设计或毕业论文选题要尽可能紧密结合本专业的工程实际问题,使学生能够在解决实际问题的过程中学会应用所学知识,同时考虑经济、环境、伦理等各种制约因素,在学生的毕业设计或毕业论文过程中突出设计和综合训练;还要注意培养学生的工程意识、独立解决问题能力和协作精神,尤其要培养学生的创新意识和能力,鼓励新思想、新改进、新发现。对毕业设计或毕业论文的考核应有企业专家参与,同时还引入了产学研的实践教学环节。例如我院与山西新天源有限公司有限公司签署了产学研合作协议,学校可以为企业提供技术咨询和优质服务,并且将科技成果、专利、知识产权优先转让给企业,企业尽可能地帮助学校培训年轻教师,为学生提供实习机会,或为学生安排参加企业科研、设计、生产等实践活动,以培养学生综合运用书本知识解决实际问题的能力。因为有这些基础,该公司每年接收很多大学生来就业。

近年来学院还积极鼓励学生参加一些大学生创新大赛和申报一些大学生创新、创业项目,学生通过参加项目设计和竞赛,为后续的专业课程设计和毕业设计等实践环节打下了良好的基础,同时也培养了学生的科研意识和科研习惯,培养了他们的团队合作精神,更重要的是学生竞赛获得的成绩也为自己将来的就业增加了更多的机会。每年我院学生都能获得十余项国家级竞赛奖,如我院学生参加大学生化工设计竞赛,连续几年获得全国一等奖。

我院还引入了科研导师制,从大学三年级开始,让本科生逐步融入教师科研团队中,由不同研究方向的教师,根据自己的科研项目提出科研小课题;学生根据自己的兴趣和特长选择课题,将本科生导师制和创新教育有机结合起来。在整个教学过程中教师一直采用引导的教学方法,让学生独立思考,以提高学生的创造能力。

三、实践教学能够有效实施的保障性建设

(一)实践教学服务平台的构建

学校要强化网络化的实验教学平台,激发学生的实验兴趣,调动学生积极性和主动性,综合评定学生实验成绩,引导学生理论知识、实践能力和科研素质协调发展。全面提升学生实践能力,确保实现本科层次应用型人才培养目标实現的可能性。

要请具有丰富经验的企业专家和高校教师一起制定课程体系、教学内容和具体实施方案,注重理论与实践相结合、学校培养与行业培养相结合、缩短毕业生与社会的“磨合期”,真正实现与社会需求的“零距离”培养。

增加讨论课、仿真操作及项目设计等考核的内容,卷面成绩占50%,闭卷成绩的弱化能够更全面、更准确地考核学生的真正水平,也给学生更多提升成绩的机会,增加学生学习的自信心,避免一次卷面成绩定结论的弊端。

(二)实践教学保障体制的构建

校企合作虽然是一个很好的思路,但是不少企业把接纳学生当作负担,并不希望学生去实习或训练,而学校也难以承受企业的收费和学生的差旅费等,因此笔者认为要解决工程类学生的工程实践和素质教育问题,国家应该对具有一定规模的企业制定相应的法规,使我国的高等工程教育逐渐形成国家、高校、社会、教师、学生五位一体的人才培养体系。实践能力差、创新能力不足、未能与国际接轨是我国当前工程教育面临的三个基本问题,因此培养出来的学生与当前人才的需求有一定的差距,所以毕业后难以适应WTO条件下的市场环境。要解决这些问题,需要国家、社会、高校、教师、学生等各方面的共同努力,需要转变教育思想观念、改革人才培养模式、调整教学内容体系、更新教学方法等。我国高等工程教育要从大国走向强国,必须要尽快解决这些问题,而且人才培养模式应该是我们今后研究和实践的重要核心课题。

(三)实践教学管理体制的完善

为了进一步深化强化实践教学,学院要进一步明确培养目标,逐步形成科学合理的培养方案,在突出素质教育的同时,积极开辟培养学生全面发展的第二课堂,尽可能地为学生提供直接参加科研、设计、生产等实践活动,培养学生综合运用书本知识解决实际问题的能力。在资金和教师配备上要确保实践教学环节、强化工程应用和突出工程设计能力的培养,并且还要尝试建立核心课程考核制度的改革,尝试实践教学管理制度的改革。美国工程与技术鉴定委员会(ABET)认证要求工程领域类专业必须保证学生毕业后具备的能力,同时也给我们的大学教育事业指明了方向,我们高等教育应本着“以学生为中心”和“以创新性人才为培养目标”,不断摸索、不断改进、不断探讨,相信中国的高等教育会很快与国际接轨。

四、结束

CDIO教育理念是让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式来学习的系统工程,本文在CDIO 教育理念的指导下,并结合我院的人才培养和实践教学的实际情况,研究了实践教学的现状及改革的意义,讨论了实践教学体系的构建和实践教学能够有效实施的保障性建设。虽然工程实践教学体系已日益完善并取得了一些成效,但是由于各种原因,实践教学模式的实施并没能有效落实。希望在今后的实践教学过程中不断深化CDIO工程教育理念,努力为学生创建实践教学基地,为学生创造各种实践教学平台和实践机会,注重学生实践技能的培养,提高学生的主动参与性,鼓励学生发明创造,培养学生的创新思维和创新能力。为实现我国高等教育创新型人才的培养目标, 我们还应该在激发大学生创新动力的机制建设方面继续做进一步的探讨和研究。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李建军,张永强.基于CDIO教育理念的化工实践教学体系的构与探讨[J].教学研究,2016(11):97-100.

[2] 赵树恩,李玉玲.基于CDIO教育理念的工程实践教学模式研与探索[J].重庆交通大学学报,2012(10):120-122.

[3] 吕晓兰,左敬龙.基于协同创新的自主递进式实践教学模式研究[J].高教学刊,2017(7):16-18.

[4] 宋建爭,李建军,张永强.化工虚拟仿真实验教学探索与实践[J].教学研究,2014(3):107-109.

[5] 郭兵兵,吴金刚.采矿工程实践教学模式改革与实践[J].中国地质教育,2017(1):61-63.

[责任编辑:刘凤华]

作者:薛永兵 赵风琴 刘振民

以应用型为主的采矿工程论文 篇3:

边坡工程教学改革探讨

摘要:边坡工程是一门以边坡为研究对象的专业选修课程,內容涉及土力学、岩石力学、工程地质学、弹塑性力学等多方面知识,具有综合性和实践性强的特点。目前课程教学中存在教材选择困难、授课对象理论基础较弱、实践和试验环节薄弱等问题,建议优化教学内容设置、开放式互动教学、理论性与方法性并重以及在教学过程中启发学生科研思路等,使学生及时掌握有关边坡工程的新理论和新技术,为我国工程领域培养合格的创新型专业人才。

关键词:边坡工程;课程教学;岩石力学;采矿工程;滑坡

一、引言

边坡是指自然或人工形成的斜坡,通常由力学性质不同的岩土材料构成,在漫长的地质构造作用下,逐渐形成了复杂的坡体结构和岩体结构。边坡失稳破坏会诱发滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害,造成铁路公路阻塞、掩埋河道以及矿山停工等,带了较大的生命和财产损失。边坡工程是一门以边坡为研究对象的应用性课程,内容涉及土力学、岩石力学、工程地质学、弹塑性力学等多方面知识,具有综合性和实践性强的特点。岩土工程、采矿工程、工程地质等专业的重要专业课程就是边坡工程,国内大专院校开展课程时间并不长,同时由于教学过程中普遍存在理论与实践脱节的问题,往往存在学生学习兴趣差以及分析解决问题能力较差等问题。如何适应当前社会需要,培养理解基础好、动手能力强以及富有实践精神的复合型人才,是值得我们深入研究和探讨的科学问题。

二、边坡工程的课程特点

1.综合性强。边坡根据物质组成往往可以分为岩质边坡和土质边坡,由于岩土二者的物理力学性质差异较大,所以导致工程所关心的科学问题完全不同,对于土质边坡,其稳定性取决于土的变形和强度问题,这其中涉及了土力学方面的知识;对于岩质边坡,其稳定性取决于岩石的强度和结构面的空间分布等,这其中涉及工程地质和岩石力学方面的知识。边坡根据成因又可分为自然边坡和人工边坡,自然边坡是在复杂的地质作用下历经几百万年甚至几千万年演变而来,这就涉及到地质学等;自然状态下经过漫长地质年代作用的岩体一般处于稳定的自然状态。开挖后的人工边坡其平衡状态会遭到破坏,原因是岩体的开挖、地应力的释放等,这就涉及到材料力学、岩石力学等。此外,我们在分析计算时,往往需要用到弹塑性理论来分析边坡的应力和变形等。总之,一门边坡工程涉及土力学、岩石力学、工程地质学、弹塑性力学等多方面知识,课程综合性强。

2.复杂性强。边坡工程具有系统的复杂性,主要从以下两方面体现:①露采边坡是采矿工程大系统中的一个子系统,具有系统性,它属矿山生产的安全保障系统,矿山安全生产要求边坡保持稳定;②既定的工程地质条件和水文地质条件、地形地貌和新构造运动、人类的工程活动等因素都会影响或控制边坡自身的稳定性,而这些影响因素本身就具有复杂性跟不确定性,边坡的稳定性与这些因素综合作用有关,所以会受各相关因素之间的相互影响。因此,只有对这些因素进行全面的系统的分析,才能使边坡整体性能达到最佳状态。而且各因素对边坡稳定性的影响作用是不同的。所以边坡工程的课程教学也要求教师从系统上进行全面、多方位的教学,从而使课程复杂性增强。

3.理论性强。边坡工程中既涉及岩土的强度问题,又有变形问题和稳定问题,课程内容较多并且理论性强。研究边坡的强度问题时,需理解有效应力原理、达西定律、岩土的强度准则、岩土的本构模型、结构面的力学模型以及常规的室内外试验方法等;研究边坡的变形问题时,需掌握固结理论、分层总和法等内容;研究边坡的稳定问题时,需掌握强度折减法、赤平极射投影以及结构面配套分析方法等。此外,边坡问题不仅涉及静力问题,还包括动力问题,故边坡工程是一门理论性很强的课程。

4.应用性强。边坡工程所研究的问题来自于现场,同时服务于现场。学习的目的是能将实际工程问题进行简化,从而可以用所学的理论知识进行分析,最后达到解决实际工程问题的目的。边坡稳定问题等是工程所关心的热点问题,监测以及预警的手段和方法等直接服务应用于现场。

三、课程教学中存在的问题

1.教材选择困难。作为一门专业选修课,边坡工程方面的科研著作较多,教材偏少。边坡工程的教材普遍存在行业性强、内容体系不统一等问题。

2.授课对象理论基础偏弱。边坡工程课程主要面向已学过专业基础课的理工科大三学生。然而,笔者在授课过程中发现,部分专业的学生对土力学、岩石力学、工程地质学以及弹塑性力学的基本理论理解差,甚至不了解一些基本概念。这一方面与边坡工程自身综合性较强有关,另一方面反映出教学对象理论基础薄弱等问题,这无疑会影响教学质量和教学效果。

3.实践和试验环节薄弱。大部分授课老师缺乏实践经验,从理论到理论,现场经验严重缺乏,很难向学生传授具体的边坡工程实践常识,而学生通常很反感概念性的东西,空洞无物的讲解只会让学生兴致缺失,甚至产生厌学、抵触心理,不但达不到理想的教学效果,还会适得其反。

4.授课对象创新思维不足。现今,创新思维能力强弱已成为影响学生就业竞争力和科研能力的重要因素。但是,我们的学生长期处于中国传统模式教育下,学生的自主创新能力明显不足,这在社会生活和工作实践中已明显地表现了出来。

四、关于边坡工程教学的建议

1.丰富教材种类。由于在边坡工程教学中,边坡工程方面的科研著作较多,教材偏少,且教材普遍存在行业性强、内容体系不统一等问题。所以授课教师应在教学中总结经验,发现问题,以致能够探索、丰富并编辑出更多适合边坡工程课程教学类的教材。从而解决教材选择困难的问题。

2.优化教学内容设置。针对不同的专业方向,边坡工程的教学内容设置应有所不同,其侧重点应有所差异。比如水利工程方向,教学内容应侧重于高陡岩石边坡的地震响应、渗流变形以及坝坡稳定方面;公路和铁路工程方向,教学内容应侧重于边坡静力稳定、边坡加固以及滑坡防治等方面;工程地质方向,教学内容应侧重于边坡成因分析、坡体裂隙构造分析等的方面;而采矿工程方向,则应以边坡爆破、深部岩体力学、三维地质建模以及灾害预警方法为重点。同时,教学内容的设置应考虑授课对象的知识结构,避免课程内容与相关内容的交叉重复。

3.加强基础课程教学。针对学生對土力学、岩石力学、工程地质学以及弹塑性力学的基本理论理解差,甚至不了解一些基本概念的问题,课程教学中应加强基础理论的授予,增强学生的理论基础。

4.开放式互动教学。对于边坡工程课程的讲解,应以工程实例、工程实物、工程照片为主,采用开放式互动的教学方式,结合工程实例,将施工现场搬到教室,使抽象的理论概念具体化,让教学更加生动形象,将课堂知识与现场实际紧密联系起来针对具体问题进行讨论,激发学生的学习兴趣,改善教学效果。

5.理论性与方法性并重。边坡工程具有应用性强的特点,在讲授理论的同时,应重视对方法性的讲解。以边坡稳定性分析的讲授为例,首先向学生介绍各种边坡稳定性的计算方法,特别是讲解某些复杂方法的计算分析步骤,能让学生充分地理解理论的原理。同时,应强调边坡稳定性分析的方法是“定性分析,定量计算”,使学生懂得在边坡工程的详细勘察,室内外试验的基础上进行边坡稳定性的评价,深入认识边坡的变形机制和破坏模式才是边坡稳定性评价的根本。

6.课程教学与实践教学结合。边坡工程是应用型课程,培养学生应用能力和创新意识,开展素质教育的重要途径就是实践教学,通过实际工程的边坡勘察及试验资料,让学生应用所学的知识,对实际边坡进行稳定性评价并提出治理设计建议,使他们能深入理解和掌握边坡工程理论。在一些实际工程中,很多通过商业软件来计算分析边坡工程的稳定性评价,这样学生容易忽视各种分析方法的基础理论应用,只是单纯地成为软件操作员,对自己的计算结果盲目不能确定,这就成了从事岩土工程专业毕业生的危险因素。在这里我们要强调基本理论的重要性,同时要使课堂知识与实际工程紧密联系起来,激发学生的学习兴趣,提高学生探索和解决问题的综合能力。改善教学效果,满足高校人才培养注重服务社会的需求。

7.启发科研思路。边坡工程是工程建设中一个古老而常新的问题,边坡工程实践结果表明,边坡是一个复杂的物理系统,目前的理论水平较低。仍以边坡稳定性分析评价为例,边坡稳定的标准究竟是什么?是安全系数,还是边坡的变形量?大量的科学问题等待我们去挖掘。在教学过程中,建议授课教师将科研成果和最新研究动态与学生进行交流,以具体问题为例对学生进行科研思路的启发,使他们不仅掌握基础知识,还能了解学科的方向,形成独立的科研思路,培养其创新能力。

8.促进成果互享,增强创新能力。由于当代社会越来越注重对知识产权的保护,这给我们带来了知识利益保护,但也使学生不能像过去一样实现知识的共享。所以,我们应在课程教学注重研究成果的互享,共同拓展学生的创新能力。

五、结语

边坡工程的教学改革与工程实践的不断发展密切相关,是一个长期持续的过程。通过边坡工程教学工作者的不断努力,学生能够及时掌握有关边坡工程的理论和新方法。我们相信一定能够为工程领域培养出合格的创新型专业人才。

参考文献:

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作者:孙书伟

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