岩石力学课程教学中案例教学法的应用与创新

摘要：文章探讨案例教学法在岩石力学课程教学中的应用，剖析传统教学模式的局限，接着阐述初步应用，再从课前、课堂、课后介绍创新应用，最后论述教学内容和手段的创新实践，涵盖引入成果、增加实验等。

关键词：案例教学法；岩石力学；创新应用

一、案例教学法在岩石力学课程中的应用现状

（一）传统教学模式的局限性

1.理论讲授为主，缺乏互动

传统的岩石力学课程教学以理论讲授为主，如在讲解岩石力学性质时，教师大多是阐述公式、原理，很少给学生提问讨论的机会。这种教学方式一方面会使课堂沉闷，学生易疲劳厌倦，难以保持注意力；另一方面教师因缺乏互动，难以了解学生的实际情况，无法有针对性地调整教学，导致学生对关键知识点理解不深，影响教学效果。

2.学生参与度低，学习兴趣不足

在传统教学模式里，学生课堂参与度低，只是被动接受知识，鲜少主动思考与表达。以岩石力学课程中的“岩石破坏机制”为例，学生通常只记定义分类，并不理解原理和应用。低参与度致使学生失去学习兴趣，因岩石力学的学习有难度，若教师的教学无法激发学生的兴趣，学生易生出畏难情绪。

（二）案例教学法在岩石力学课程教学中的初步应用

1.典型案例分析

为了改善传统教学模式的不足，案例教学法在岩石力学课程教学中得到了初步应用。如在讲授“岩石边坡稳定性”时，教师可以引入一个实际山体滑坡案例。首先，教师可以详细介绍边坡的地质条件，包括其所处的地理位置、地质构造特点等。如果位于地震活跃带附近，那么地震对边坡稳定性的潜在影响就需要重点考虑。接着，教师深入讲解岩石类型，如坚硬的花岗岩、易风化的砂岩或是其他类型。每种岩石都有其独特的物理力学性质，这些性质直接关系到边坡的稳定性。然后，教师分析坡体结构，如坡度的大小、高度以及坡面的形态。陡峭的坡度和较高的坡体更容易发生滑坡。同时，教师引导学生探讨坡体内部是否存在软弱夹层等不良结构。通过深入分析这个案例，学生可以直观地了解岩石力学原理在实际工程中的具体应用，从而更好地理解边坡稳定性分析方法，为今后的专业学习打下坚实基础。

2.学生反应与教学效果评估

案例教学法的应用获得了学生的积极反馈。学生认为，通过案例分析，课堂充满对实际问题的探讨，对岩石力学课程的学习兴趣大增。教学效果评估成果显著，学生知识理解和应用能力增强，不仅掌握了理论知识，还能用于解决实际问题，考试成绩和作业完成情况得到改善，知识掌握更扎实。

二、案例教学法在岩石力学课程中的创新应用

（一）课前准备阶段的创新

1.精选案例，结合最新研究成果

在岩石力学课程的案例教学中，课前准备阶段的创新首先体现在案例的精选上。教师应不局限于传统的案例来源，而是积极搜索具有代表性、针对性和启发性的案例。例如，对于岩石的断裂力学部分，教师选择的案例不仅涵盖常见的岩石断裂现象，如矿山开采中的岩爆，还包括一些前沿领域的研究成果，如新型岩石材料在极端条件下的断裂行为。

为了确保案例的质量和有效性，教师会对案例进行深入分析，了解案例发生的背景、涉及的岩石力学原理、可能的解决方案，同时结合最新的研究成果，更新和补充案例，使学生能学习学科的最新发展动态。

2.利用多媒体与网络技术丰富案例展示形式

课前准备的另一个重要创新是充分利用多媒体与网络技术来丰富案例的展示形式。教师不再依靠文字描述来呈现案例，而是借助图像、视频、动画等手段，让案例更加生动直观。

如在岩石滑坡案例中，首先，教师可以搜集高分辨率的高清卫星图像，在课堂上向学生展示滑坡发生区域在滑坡前后的地形变化。在展示过程中，教师可以进行详细的对比讲解。比如，在滑坡前，该区域可能呈现出较为稳定的山体形态，山坡上有郁郁葱葱的植被覆盖，山谷间或许有清澈的小溪流淌。而在滑坡发生后，原本的山体出现巨大的缺口，大量的岩石和泥土倾泻而下，植被被掩埋，溪流被阻断或改道。通过这样的对比，学生能清晰地看到岩石滑坡对地形地貌造成的巨大破坏。

其次，教师可以利用精心挑选的视频来展现滑坡的瞬间过程。视频可以从不同的角度拍摄，包括远处的全景视角，让学生看到整个山体滑坡的规模和气势；也可以有近处的特写视角，捕捉岩石滚落、泥土飞溅的细节。在播放视频时，教师可以适时暂停，对关键的画面进行分析讲解。

（二）课堂实施阶段的创新

1.分组讨论与角色扮演，增强互动性

在课堂实施阶段，分组讨论和角色扮演成为增强互动性的重要创新手段。教师可以将学生分成若干小组，每个小组深入讨论本组的案例。小组成员之间需要充分交流各自的观点和想法，共同分析案例中的问题，并尝试提出解决方案。

2.引入数值模拟软件，直观展示岩石力学过程

为了让学生更直观地理解岩石力学中的复杂过程，教师可以引入数值模拟软件。在模拟过程中，教师可以调整参数，让学生观察不同因素对岩石力学行为的影响。比如改变岩石的物理性质、边界条件、加载方式等，观察岩石的响应变化。这种直观的展示方式能够帮助学生建立起从理论到实际的联系，加深对岩石力学原理的理解。

3.实时反馈与即时指导，提高教学效率

在课堂教学中，实时反馈和即时指导是提高教学效率的关键。对于学生在讨论中提出的正确观点和创新性想法，教师应给予肯定和鼓励，增强学生的自信心。对于存在的错误或不足之处，教师应当场指出，并给予即时的指导和纠正。实时反馈还包括对学生课堂表现的评价。教师可以根据学生的发言质量、团队合作能力、问题解决能力等进行综合评价，并将评价结果及时反馈给学生。

（三）课后评价阶段的创新

1.建立多元化评价体系，全面评估学生表现

课后评价阶段的创新体现在建立多元化的评价体系上。教师不再仅依靠传统的考试成绩来评价学生的学习效果，而是综合考虑学生在整个学习过程中的表现。评价内容包括学生在课堂讨论中的参与度、发言质量、团队合作能力，以及在课后作业、项目报告、实践操作中的表现等。

2.跟踪反馈，持续改进教学方法

课后评价不仅是对学生学习的总结，还是对教学方法的反思和改进。教师深入分析学生的评价结果，总结教学过程中存在的问题和不足之处。教师通过与学生的交流和沟通，了解他们对教学内容、教学方法的意见和建议。例如，学生可能会反映某些案例难度过大，或者对某种教学活动的参与度不高，教师会根据这些反馈及时调整教学策略。

三、案例教学法在岩石力学课程教学中的创新实践

（一）教学内容的创新

1.引入最新科研成果与工程实践案例

在岩石力学课程教学中，为了使学生能够紧跟学科前沿，掌握最新的知识和技术，教师引入最新的科研成果与工程实践案例是一项重要举措。例如，在讲授“岩石的断裂机制”时，教师可以引入最新关于岩石微观结构对断裂行为影响的研究成果，通过展示科研团队利用先进的显微镜技术观察到的岩石微观裂纹扩展过程，让学生了解到岩石断裂的微观机理，从而深化对宏观断裂现象的理解。

又如，在讲授“岩石边坡稳定性分析”时，教师可以结合某大型露天矿山边坡加固工程的实际案例进行深入讲解。首先，教师可以详细介绍该工程中采用的勘察手段，包括地质雷达探测、钻孔取样分析等，让学生了解如何全面准确地掌握边坡的地质情况。接着，教师阐述稳定性计算方法，分析各种方法的优点、缺点及适用场景，介绍所采取的加固措施，并解释这些措施的原理和作用。最后，教师深入分析其中的成功经验，如勘察的全面性为后续设计提供了可靠依据等，以及不足之处，如某些加固措施在实施过程中遇到的困难等。

2.增加虚拟实验与数字模拟内容

教师可以通过计算机软件创建一个模拟的实验环境，让学生进行各种岩石力学实验。例如，模拟不同加载条件下岩石的变形和破坏过程，学生观察岩石内部应力和应变的分布情况。这种虚拟实验不受时间、空间和实验设备的限制，学生可以反复操作，深入探究实验参数对实验结果的影响。

数字模拟则利用专业的数值分析软件，对岩石力学中的复杂问题进行建模和分析。比如，模拟地下隧道开挖过程中围岩的稳定性，预测可能出现的变形和破坏区域，并据此优化支护设计方案。通过数字模拟，学生能够直观地看到岩石力学原理在实际工程中的应用，提高运用理论知识解决实际问题的能力。

（二）教学手段的创新

1.多媒体与虚拟现实技术的应用

多媒体资源，如精美的图片、生动的动画和清晰的视频，被广泛用于教学中。在讲授“岩石的分类和特征”时，教师可以展示各种岩石的高清图片，让学生直观地观察岩石的颜色、纹理和结构；在讲授“岩石的受力变形过程”时，教师可以利用动画演示岩石内部颗粒的位移和应力的传递，使抽象的概念变得形象易懂。

虚拟现实技术可以让学生仿佛置身于真实的岩石力学场景中。例如，通过虚拟现实设备，学生可以“走进”一个正在进行岩石爆破的矿山，感受爆破过程中岩石的破碎和飞散，以及周围环境的变化，极大地激发学习兴趣。

2.线上线下混合式教学模式

在线上教学部分，教师利用在线课程平台上传教学视频、课件、练习题等学习资源，学生可以根据时间和节奏进行自主学习。例如，在课前，学生可以通过观看教学视频预习课程内容，了解重点和难点；在课后，学生可以回顾教学视频，巩固所学知识，完成在线作业和测试。

线下教学则注重面对面的交流和实践操作。在课堂上，教师通过讲解、演示、案例分析等方式，深化学生对知识的理解；在实验课上，学生动手进行实验操作，提高实践能力。

四、结语

在岩石力学课程教学中，案例教学法的应用与创新能提高教学效果。分析其现状，可见传统模式的不足和初步应用的成效。创新实践应用于课前、课中、课后，优化了教学各方面，为学生提供了更好的体验。但教学改革仍需不断完善，以适应社会需求，不断培养合适的人才。

参考文献：

[1]郭延辉.“岩石力学”课程思政教学探索[J].西部素质教育，2024（11）.

[2]吴博文，常聚才.“双碳”背景下仿真模拟技术在矿山岩石力学教学中的应用[J].创新创业理论研究与实践，2024（9）.

[3]王正义，朱建群，李鹏波.地方应用型高校岩石力学与工程课程教学改革实践与效果评价[J].创新创业理论研究与实践，2023（20）.

[4]敖翔，向祖平，苏堪华，等.新工科背景下石油工程岩石力学课带实验虚拟仿真项目建设研究[J].教育信息化论坛，2023（3）.

[5]陈祥胜.“岩石力学”课程思政建设与教育教学改革探析[J].教育教学论坛，2022（6）.

基金项目：安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金资助“基于粘聚力模型和3D打印的层状岩石力学特性及破坏机理研究”，项目编号：2023yjrc77。

（作者单位：安徽理工大学）