新工科建设背景下“岩石力学”课程教学改革探索

［摘 要］ 在新工科建设的背景下，工程教育面临着新的机遇和挑战，对传统的教学模式和教学内容提出了更高的要求。岩石力学作为土木工程、矿业工程、石油工程等众多领域的重要基础学科，其课程教学改革已成为适应新工科建设需求的必然趋势。在深入分析“岩石力学”课程特点及现有教学模式存在问题的基础上，结合新工科建设对人才培养的要求，从教学内容、教学方法、实践教学和考核方式等方面提出了一系列教学改革措施，并阐述了教学改革实施的保障措施和预期效果，旨在提高“岩石力学”课程的教学质量，培养适应新工科建设要求的高素质专业人才。

［关键词］ 新工科建设；岩石力学；工程实践；教学改革

［作者简介］ 王 俊（1991—），男，湖南岳阳人，博士，深圳大学土木与交通工程学院助理教授，主要从事岩石力学与工程研究；刘一飞（1990—），男，河南南阳人，博士，深圳大学土木与交通工程学院助理教授（通信作者），主要从事特殊岩土体、岩土工程数值计算研究。

引言

随着新工科建设的不断推进，工程教育面临着新的机遇和挑战。岩石力学作为土木工程、采矿工程、石油工程等多个领域的重要基础学科，其课程教学质量直接关系到工程人才的培养质量［1］。然而，传统的“岩石力学”课程教学模式存在诸多问题［2］，如教学内容陈旧、教学方法单一、实践教学薄弱、考核方式不合理等，难以满足新工科建设对人才培养的要求。因此，对“岩石力学”课程进行教学改革，探索适应新工科建设要求的教学模式，具有重要的现实意义。

一、“岩石力学”课程的特点

（一）学科交叉性突出

岩石力学是一门综合性很强的学科，涉及固体力学、流体力学、弹塑性理论、工程地质等多个学科领域。这种学科交叉性要求学生具备广泛的知识基础，也对教师的专业素养提出了更高的要求。在教学过程中，教师需要引导学生将不同学科的知识有机融合起来，形成系统的知识体系。

（二）理论与实践结合紧密

“岩石力学”课程的理论知识源于对大量岩石工程实践问题的研究和总结，又反过来指导工程实践。学生不仅要掌握扎实的理论知识，还需要具备将理论应用于实践的能力。在教学过程中，应注重理论教学与实践教学的结合［3］，通过实验、实习等实践教学环节，让学生深入了解“岩石力学”课程内容的实际应用。

（三）工程应用广泛

“岩石力学”课程涉及的知识面在建筑工程、道路桥梁工程、水利水电工程、地下工程、矿业工程、油气工程等众多工程领域都有广泛的应用。不同工程领域对“岩石力学”课程知识的应用侧重点有所不同，这就要求课程教学要能够涵盖不同工程领域的应用实例，拓宽学生的视野，培养学生的工程应用能力。

二、现有“岩石力学”课程教学中存在的问题

（一）选用教材陈旧、教学内容单一

现有“岩石力学”课程教材内容更新速度较慢，不能及时反映学科的最新研究成果和工程实践中的新问题。随着新工科建设的推进，工程实践对“岩石力学”课程知识的需求不断变化，教材内容的陈旧性日益凸显。

教学内容往往局限于理论知识的传授，缺乏与实际工程的紧密联系［4］。对“岩石力学”课程涉及的多学科知识融合不够，学生难以形成系统的知识体系，不利于培养学生的综合应用能力。

（二）教授式教学为主、实验教学方法滞后

课堂教学以教师的讲授为主，学生处于被动接受知识的状态。这种“填鸭式”教学方法不利于激发学生的学习兴趣和主动性，也难以培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。

实验教学是“岩石力学”课程的重要组成部分，但现有实验教学方法存在诸多问题，如实验教学设备陈旧，实验内容多为验证性实验，学生亲自动手操作的机会较少等，难以通过实验深入理解理论知识，培养实践能力。

（三）实践教学缺乏、工程联系不紧密

实践教学在整个课程教学中所占比重较小，且实践教学形式单一，多为参观实习，学生缺乏深入参与实际工程的机会，无法将理论知识与实践真正结合起来。在教学过程中，对实际工程案例的分析不够深入，学生难以了解工程实践中的具体问题和解决方法，无法培养学生分析和解决实际工程问题的能力。

（四）考核方式单一、实践能力评价不足

目前“岩石力学”课程的考核主要以期末考试成绩为主，平时成绩所占比重较小。期末考试内容多侧重于理论知识的考查，无法全面评价学生的学习能力和综合素质。考核内容中对学生实践能力的考核不足，导致学生对实践教学环节不够重视，不利于培养学生的实践能力和创新精神。

三、新工科建设对“岩石力学”课程教学的要求

（一）培养学生的实践能力和创新精神

新工科建设强调培养学生的实践能力和创新精神，要求“岩石力学”课程教学注重理论与实践相结合，通过实践教学环节和创新项目，培养学生的实际操作能力和创新思维。

（二）强化多学科交叉融合

新工科建设要求打破学科界限，强化多学科交叉融合。“岩石力学”课程教学应整合固体力学、流体力学、工程地质等相关学科知识，培养学生的综合应用能力。

（三）全面提升学生的综合素质

新工科建设注重培养学生的综合素质，包括专业知识水平、实践能力、创新精神、团队协作能力等。“岩石力学”课程教学应通过多样化的教学方法和考核方式，全面提升学生的综合素质。

四、“岩石力学”课程教学改革措施

（一）教学内容改革

1.更新教材内容。及时关注学科的最新研究成果和工程实践中的新问题，定期更新教材内容，如图1所示。增加“岩石力学”“岩石动力学”“智能岩石力学”等前沿领域的知识［5］，使教材能够反映学科的前沿发展动态。

2.优化教学内容体系。整合“岩石力学”课程涉及的多学科知识，构建系统的教学内容体系。将固体力学、流体力学、工程地质等相关知识有机融入“岩石力学”课程教学中，通过案例分析和项目驱动教学，帮助学生形成全面的知识结构。同时，加强教学内容与实际工程的联系，引入更多实际工程案例，让学生了解理论知识在实际工程中的应用。

（二）教学方法改革

1.采用多样化教学方法。摒弃传统的单一讲授式教学方法，采用多样化的教学方法，如案例教学法、问题导向教学法、小组讨论法、混合式教学法、项目驱动教学法等。通过混合式案例教学，如图2所示，让学生分析实际工程案例中涉及的“岩石力学”课程上的问题，培养学生的分析和解决问题的能力；通过问题导向教学，引导学生主动思考和探索问题，激发学生的学习兴趣和创新思维；通过小组讨论，促进学生之间的交流与合作，培养学生的团队协作能力；通过项目驱动教学，让学生在实际项目中应用“岩石力学”知识，培养学生的实践能力和创新精神。

2.加强实验教学改革。更新实验教学设备，增加实验教学内容的创新性和综合性。除了传统的验证性实验外，增加设计性实验和综合性实验，让学生在实验过程中能够自主设计实验方案，培养学生的实践能力和创新能力［6］。同时，加强实验教学与理论教学的结合，通过实验项目引导学生深入理解理论知识。

（三）实践教学改革

1.增加实践教学比重。提高实践教学在整个课程教学中的比重，为学生提供更多的实践机会。除了参观实习外，增加课程设计、毕业设计、创新创业实践等实践教学环节，让学生能够深入参与实际工程的设计和实施过程，将理论知识应用于实践。

2.开展产学研合作实践教学。加强与企业和科研机构的合作，开展产学研合作实践教学。通过与企业合作，让学生参与实际工程项目，了解工程实践中的具体问题和解决方法，培养学生的工程实践能力和职业素养［7］；通过与科研机构合作，让学生参与科研项目，了解学科前沿动态，培养学生的科研能力和创新精神。

（四）考核方式改革

1.建立多元化考核体系。建立多元化的考核体系，综合评价学生的学习能力和综合素质。考核内容包括平时成绩、实验成绩、课程设计成绩、毕业设计成绩、创新创业实践成绩、期末考试成绩等。平时成绩主要考查学生的课堂表现、作业完成情况、小组讨论参与度等；实验成绩主要考查学生的实验操作能力、实验报告撰写质量等；课程设计成绩主要考查学生的工程设计能力和实践应用能力；毕业设计成绩主要考查学生的综合应用能力和创新能力；创新创业实践成绩主要考查学生的创新精神和实践能力；期末考试成绩主要考查学生对理论知识的掌握程度。

2.加强对实践能力的考核。在考核内容中增加对学生实践能力的考核比重，如在期末考试中增加实际工程案例分析题，考查学生分析和解决实际工程问题的能力；在课程设计和毕业设计中，重点考查学生的实践应用能力和创新能力；在创新创业实践中，考查学生的创新精神和实践能力。

五、教学改革实施的保障措施

（一）高水平师资队伍建设

加强师资队伍建设是教学改革实施的关键。教师应具备扎实的专业知识和丰富的工程实践经验，能够将理论知识与工程实践有机结合起来。学校应鼓励教师参加相关的培训和进修，提高教师的教学水平和专业素养。同时，学校应积极引进具有工程实践经验的教师，充实师资队伍。

定期组织教师参加岩石力学相关的学术会议、培训课程和研讨会，了解学科的最新发展动态，学习先进的教学方法和教学理念。鼓励教师到企业和科研机构进行挂职锻炼，积累工程实践经验，提高教师的实践教学能力。积极引进具有工程实践经验的教师和高层次人才，充实师资队伍。为引进的教师提供良好的工作环境和发展空间，激发他们的教学和科研热情。

（二）现代化教学资源保障

提供充足的教学资源是教学改革实施的基础。学校应加大对“岩石力学”课程教学的投入，更新实验教学设备，建设实践教学基地，购买相关的教学软件和图书资料。同时，学校应加强网络教学资源的建设，开发在线课程，为学生提供丰富的学习资源［8］。

投入资金更新实验教学设备，购置先进的“岩石力学”课程需配备的实验仪器和设备，如岩石三轴试验机、岩石流变试验机、岩石声发射监测系统等，提高实验教学的质量和水平。加强与企业和科研机构的合作，建设一批稳定的实践教学基地。实践教学基地应涵盖不同工程领域，如采矿工程、土木工程、水利水电工程等，为学生提供多样化的实践教学环境。开发在线课程，建设“岩石力学”课程教学网站，提供丰富的教学资源，如教学课件、教学视频、实验指导书、习题集等。学生可以通过网络教学资源进行自主学习，提高学习效率。

（三）多元化教学管理支持

教学管理部门应积极支持“岩石力学”课程教学改革，为教学改革提供政策支持和制度保障。例如，在教学计划调整、课程考核方式改革等方面给予支持和指导，确保教学改革能够顺利实施。

根据教学改革的要求，调整“岩石力学”课程的教学计划。增加实践教学环节的比重，优化课程设置，合理安排教学内容和教学进度；制定科学合理的课程考核方式，加大对实践能力和创新能力的考核比重；建立多元化的考核体系，综合评价学生的学习能力和综合素质。

结语

新时代新工科建设背景下，“岩石力学”课程的教学改革需要不断创新和发展，需要从教学内容、教学方法、实践教学和考核方式等多个方面进行全面改革。未来可以进一步探索人工智能、大数据等新技术在“岩石力学”教学中的应用，提升教学的智能化和个性化水平。同时，可以加强国际交流与合作，借鉴国外先进的教学经验和方法，提升课程的国际化水平。通过“岩石力学”教学改革方面的不断创新和努力，培养学生的实践能力和创新思维，为培养高素质的工程人才做出更大的贡献。

参考文献

［1］关凯，朱万成，刘洪磊，等.新工科课程教学设计与实践：以东北大学应用岩石力学课程为例［J］.高教学刊，2022，8（6）：71-75.

［2］李连崇，于庆磊，魏晨慧，等.以工程科学问题为导向的固体力学与岩石力学基础教改实践［J］.高教学刊，2023，9（11）：39-42.