巖土工程專業(yè)教學(xué)方式改革

時間:2022-04-19 08:59:00

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巖土工程專業(yè)教學(xué)方式改革

巖土實驗技術(shù)是隨著工程實際迫切需要而產(chǎn)生的,巖土實驗技術(shù)與方法的產(chǎn)生和運用,徹底改變了地質(zhì)工程和巖土工程被學(xué)者稱為“經(jīng)驗學(xué)科”的觀點。特別是近二三十年以來,巖土實驗技術(shù)日趨成熟和完善,而且不斷成功地用于解決復(fù)雜的工程地質(zhì)問題,例如我國雅礱江上裝機規(guī)模最大的巨型水電站~錦屏二級水電站,最深的巖體實驗是在地下2525米處開展,這對實驗技術(shù)的要求非??量?,對實驗儀器的精度要求非常精確。這些大型水利水電工程和一些深埋工程不僅有力地推動了地質(zhì)工程和巖土工程的發(fā)展進程,而且有力地促進了巖土實驗技術(shù)教學(xué)發(fā)展。巖土實驗技術(shù)與方法已成為地質(zhì)工程和巖土工程專業(yè)教學(xué)結(jié)構(gòu)體系中一門新興且十分重要的專業(yè)課,在培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)綜合分析能力和提高動手實踐能力方面具有積極的作用,其最重要的任務(wù)就是重視工程技術(shù),理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)應(yīng)用型、技能型的工程設(shè)計、施工、評價、管理、監(jiān)理復(fù)合型人才。新世紀巖土實驗在新技術(shù)、新方法的應(yīng)用方面呈現(xiàn)出鮮明的時代特色,即實驗范圍的擴大與實驗?zāi)芰Φ脑鰪?_。目前,以培養(yǎng)具有高素質(zhì)和創(chuàng)新能力人才為目標的高等教育改革,正如火如荼地進行著,地質(zhì)教育面臨著高等教育大發(fā)展和地質(zhì)工作大發(fā)展的雙重機遇,如何在新起點上推進地質(zhì)教育科學(xué)發(fā)展,是我們廣大地質(zhì)教育工作者應(yīng)當思考的戰(zhàn)略性命題…。促使高校老師擺脫陳舊的教學(xué)模式,改革教學(xué)內(nèi)容,改變教學(xué)手段,提高教學(xué)質(zhì)量,以滿足時代的需要和工程實踐的需要。

1巖土實驗技術(shù)的教學(xué)特點

巖土實驗技術(shù)是中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院土木工程,特別是巖土工程專業(yè)的一門專業(yè)課。它是建立在專業(yè)基礎(chǔ)課《巖體力學(xué)》和《土質(zhì)土力學(xué)》的基礎(chǔ)上,并為基礎(chǔ)工程學(xué)》和《工程勘察等專業(yè)課奠定基礎(chǔ)。巖土實驗技術(shù)主要包括巖體力學(xué)實驗和土質(zhì)學(xué)土力學(xué)實驗,其中巖石室內(nèi)實驗包括巖石礦物成分測定實驗、巖石孔隙實驗、巖石水理性質(zhì)實驗、巖石聲波測試、巖石強度實驗、巖石變形實驗和巖石滲透性實驗等。土質(zhì)學(xué)土力學(xué)室內(nèi)實驗主要包括土的物理性質(zhì)實驗、土的密度實驗、土的變形實驗、土的強度實驗、土的流變實驗、土的動力特性實驗、土工離心模型實驗、土的礦化分析實驗。除了這些室內(nèi)實驗,還有原位測試,如載荷實驗、靜力觸探實驗、圓錐動力觸探實驗、標準貫入實驗、十字板剪切實驗、旁壓實驗、扁鏟側(cè)脹實驗、現(xiàn)場剪切實驗和巖體原位變形和應(yīng)力實驗等。由此可見,巖土實驗技術(shù)課程的特點是實驗豐富,大約有上百種實驗;實驗所涉及的學(xué)科非常多,如物理、力學(xué)、化學(xué)、光學(xué)等。巖土實驗技術(shù)課程的特點是與工程實際問題緊密結(jié)合,這就決定了該課程的教學(xué)必需要采取理論聯(lián)系實踐的做法,強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力結(jié)合國內(nèi)外典型的工程實例,強化實踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,不要怕儀器損壞,不要怕學(xué)生受傷。但是由于課時的限制,儀器的限制和實驗場地的限制,學(xué)生普遍反映,實踐的機會較少,掌握的方法不多,對巖土實驗技術(shù)的原理在工程實踐中的應(yīng)用缺乏鍛煉。針對巖土實驗技術(shù)與方法課程的這些不足,我們在教學(xué)方面進行了以下幾個方面的改革,兩年,四個學(xué)期的的實驗表明,效果很好,不僅較好地完成了教學(xué)任務(wù),而且達到了提高學(xué)生動手實踐的能力。

2教學(xué)方法改革

2.1調(diào)整課時設(shè)置

21世紀的地質(zhì)工程和巖土工程行業(yè)要求從業(yè)者具有扎實的理論基礎(chǔ),寬厚的知識面,較強的綜合分析能力和實際動手能力,特別是對巖土實驗技術(shù)的掌握,即可以節(jié)省成本,又能獲得可靠的第一手資料,還可以為后來的三維數(shù)值仿真提供準確的計算參數(shù)。巖土實驗技術(shù)作為一門既是專業(yè)基礎(chǔ)實驗方法,又直接服務(wù)于工程生產(chǎn)實際的課程,對于巖土、水利、土木、地質(zhì)等類專業(yè)的學(xué)生來講,是一門十分重要的課程。巖土實驗技術(shù)課程的特點是:內(nèi)容豐富,涉及面廣,強調(diào)工程應(yīng)用,實踐性強,要求對實驗原理相當熟悉。該課程主要包括以下四個模塊。

(1)巖土實驗基礎(chǔ)知識:包括巖體力學(xué)、土力學(xué)、土質(zhì)學(xué)等課程。

(2)巖土實驗的基本原理:包括應(yīng)力的測量原理、應(yīng)變的測量原理和強度的理論。

(3)巖土實驗儀器的基本操作:任何一種儀器都有簡單的操作和復(fù)雜的機械圖,只有完全理解并掌握機械原理才能發(fā)現(xiàn)測量問題。

(4)結(jié)果分析:主要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力,一個工程師和技術(shù)員的區(qū)別就是工程師不但知道測量結(jié)果,而且知道為什么數(shù)值高低,為什么有偏差。根據(jù)該課程的教學(xué)特點,我們在課時安排上作了適當調(diào)整。減小課堂理論知識的授課時間,增加學(xué)生到實驗室操作的時間,使學(xué)生在有限的時間內(nèi),盡可能地熟悉儀器的基本操作,到工作崗位上也會觸類旁通。

2.2精心組織教學(xué)內(nèi)容

精心組織教學(xué)內(nèi)容的主要目的是:精選和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。巖土實驗技術(shù)是專業(yè)基本課,教學(xué)內(nèi)容和形式主要由上課老師決定,因此,精選教學(xué)內(nèi)容是十分必要的,而且必須針對課程特點,根據(jù)市場需求進行,原來最先進的儀器在高校,現(xiàn)在最先進的儀器在生產(chǎn)單位,那么就需要學(xué)生掌握基本的技術(shù)原理才能更快的適應(yīng)工作崗位。具體的教學(xué)內(nèi)容改革包括以下幾個方面。

(1)教學(xué)內(nèi)容的代表性和更新。教學(xué)內(nèi)容更新的目的,是使講授內(nèi)容具有時代性、先進性,即內(nèi)容應(yīng)反映與該課程有關(guān)的最新科技動態(tài)。其代表性是指所選內(nèi)容應(yīng)是該課程基礎(chǔ)性及典型性的知識。

(2)避免知識點的重復(fù)學(xué)習(xí)。巖土實驗技術(shù)與方法課程存在一個重要問題是,該課程所涉及的內(nèi)容與許多課程重復(fù),如巖石測試強度和變形在巖石力學(xué)中已介紹過;土的基本性質(zhì)、強度和變形性質(zhì)在土力學(xué)中介紹過,而在巖土實驗技術(shù)中,又一次重復(fù)出現(xiàn),這不僅導(dǎo)致學(xué)時浪費,而且使學(xué)生感到乏味。根據(jù)這種情況,我們將這部分內(nèi)容主要留給學(xué)生自學(xué),只在課堂上用少量的時間進行總結(jié),將講課的重點放在新知識的學(xué)習(xí)上。這樣既可避免不必要的重復(fù),節(jié)約有限的課時,又可大大地提高教學(xué)效率。

(3)注重學(xué)科前緣的介紹。針對學(xué)生求知欲、好奇心強的特點。為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性和積極性,在授課過程中,應(yīng)注意介紹該課程的發(fā)展動態(tài),以及相關(guān)知識領(lǐng)域的前緣技術(shù),如如何模擬軟件ANsYS、FLAC3D等模擬巖土實驗,使學(xué)生常學(xué)常新。同時,更應(yīng)該注意向?qū)W生介紹覺得的前緣發(fā)展點、不足點,培養(yǎng)學(xué)生勇于提出問題,向問題挑戰(zhàn)的創(chuàng)新精神。

2.3注重實踐教學(xué)

實踐教學(xué)是巖土實驗技術(shù)課教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。通過實驗教學(xué),不僅要讓學(xué)生掌握巖土物理、水理、力學(xué)、化學(xué)指標的測試技術(shù),而且更應(yīng)讓學(xué)生理解實驗作為研究巖土性質(zhì)的重要手段之一是怎樣被利用的。要讓學(xué)生掌握這一研究方法,并能運用到實踐中去。在實驗教學(xué)過程中,多方創(chuàng)造條件提高教學(xué)效果。例如:不惜增加老師的工作量,把學(xué)生分為幾個小組,分時分批開展實驗。這樣,學(xué)生較少,有些實驗學(xué)生可以親自動手操作,而不至于只是看前面的人頭,不能動手的缺點。又如,不斷嘗試讓學(xué)生改進測試儀器,把原位實驗儀器或室內(nèi)實驗儀器改成所有的參數(shù)都是由計算機自動采集數(shù)據(jù),整理數(shù)據(jù)??傊?,在現(xiàn)有的條件的基礎(chǔ)上,盡最大努力把實驗開設(shè)全面,即使不能做的實驗,也要想辦法讓學(xué)生參觀儀器或組織學(xué)生看相應(yīng)的視頻。

2.4采取雙向式教學(xué)手段

要培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力,培養(yǎng)他們的創(chuàng)業(yè)精神,就要打破教學(xué)靠課堂上“滿堂灌”的做法,還要只是調(diào)動學(xué)生的“記憶”能力,更為主要的量開發(fā)學(xué)生的思考能力理解能力、動手能力。為此,我們蒞教學(xué)中采用了雙向式教學(xué)手段,做到教學(xué)互動。我們的具體做法如下。

(1)課堂討論。我們在教學(xué)中,經(jīng)常就一些重要的概念、理論等在課堂上抽出幾分鐘的時間進行討論,這樣,不僅可以活躍課堂氣氛,使學(xué)生進入角色,進入到教與學(xué)的過程中去,更能開發(fā)學(xué)生的理解能力、思考能力。如果學(xué)生的發(fā)言不是很積極,尤其是剛開始的時候,我們只好點名請學(xué)生發(fā)言,逐步大家會積極響應(yīng)起來。通過課堂討論,老師還可以及時地得到學(xué)生的反饋信息,了解學(xué)生對這個問題掌握的程度,及時地調(diào)整教學(xué)方案。

(2)課堂小報告??梢赃x擇一些比較容易理解的內(nèi)容讓學(xué)生自學(xué),為了檢查自學(xué)的效果,我們采用課堂進行小報告,一個匯報,大家點評,這樣大家就不會因為是老師講,提問有所顧慮,就會大膽提出自己的想法,這些都記入到學(xué)生平時成績中。

(3)留問題。在課程講完后,適當留一些伏筆,留一些問題,特點是與實踐有關(guān)的,比如某地鐵隧道沉降,應(yīng)該采用什么樣的巖土實驗方法來確定問題,來監(jiān)測問題。從而讓學(xué)生走進圖書館,或到網(wǎng)上去查閱一些參考文獻,自己學(xué)習(xí)。

2.5改進考查方法

教學(xué)的目的是應(yīng)用于實踐,但目前的教學(xué)往往難以達此目的。其主要原因在于:教學(xué)常將內(nèi)容分散,單獨講解,而實際問題的解決則需要綜合應(yīng)用多種知識。特別是對于工程地質(zhì)問題更是如此。為解決這一問題,我們除了加強實驗動手能力,在考查時,出綜合應(yīng)用題,開卷,促使學(xué)生綜合所學(xué)知識解決實際問題。這樣,既免去了學(xué)生“死記硬背”的考試之憂,提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,又達到了提高綜合應(yīng)用知識解決實際問題的能力,收到平時考試難以達到的強化實踐的目的。

3尚需進一步解決的問題

盡管對巖土實驗技術(shù)課程做了以上一些教學(xué)改革的探索,但受各方面的影響,還存在一些亟待解決的問題,主要有以下幾點。

(1)按新修訂的教學(xué)計劃,學(xué)時數(shù)將進一步縮減,這將要求進一步的教改。

(2)一些實驗設(shè)備陳舊,無法滿足教學(xué)需求。

(3)巖土實驗技術(shù)的參考教材比較陳舊,沒有把國際上最先進的實驗手段和儀器設(shè)備寫進來。