地質工程數值法教改思索

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工程地質的研究對象是大尺度的工程巖體。在漫長的地質歷史過程中，工程巖土體經受了地質建造和構造運動的改造作用，層面、斷層和節理、裂隙等結構面漸趨發育，工程巖土體損傷程度累積加強，非均質、非連續和各向異性強化。工程地質數值法不能等同于數值法，它是以工程地質分析為主導，以地質工程數值法、力學為理論為基礎，以計算機技術為手段的工程地質的數值分析方法，它不僅能模擬工程巖土體復雜的力學與結構特性，還可方便地分析各種邊值問題和施工過程，并對工程巖土體穩定性問題進行預測預報。它拓展了傳統的工程地質領域，而且為成功地解決許多重大工程地質問題奠定基礎，從而使工程地質分析在定量評價和預測的方面跨越了一大步。

地質工程數值法是工科院校學生地質工程專業重要的基礎理論課之一，對學生專業素質、能力的培養起著舉足輕重的作用。沒有地質工程數值法做支撐，專業的很多計算理論、軟件開發、工程分析等工作都將一籌莫展，只能拿別人的現成經驗做事，永遠沒有創新可能。但長期以來，地質工程數值法的教學效果總是難以令人滿意。很多學生認為地質工程數值法是最傷腦筋的一門課程，學生反映學習難度大，教學效果難以提高。一方面是因為地質工程數值法的課程特點內容抽象，覆蓋知識面廣，學習難度大。地質工程數值法的主要內容包括有限單元法、有限差分法、離散元法、DDA法等，要想學好數值法必須具備力學、地質工程、計算機等方面的知識。

1地質工程數值法教學現狀

筆者是基于巖土工程專業開設的《地質工程數值法》課程來進行分析的。地質工程數值法與其他專業課有很大的不同，在教學形式方面：由于課時有限，理論課22課時，上機課10課時，要在這樣短的時間內完成教學任務，教師總覺得有很多知識需要講解。教課進度快，對學生自學能力要求很高，如果中間某個環節沒有理解，后續的課程就很難理解了，因此學生產生了畏難情緒，無論老師怎么講解，也只能一知半解，總有一些不清楚或遺漏的地方，逐漸產生了畏難和厭學情緒，失去了學習的興趣和思想動力，就對地質工程數值法缺乏學習興趣。學生學習的自主性和積極性沒有調動起來，所以無法受到良好的教學效果。在教學內容方面：現有課程體系的教學內容過于注重系統性、完整性，與高等應用型本科教育所突出的“應用型”要求存在一定的差距。地質工程數值法是一門綜合性的課程，這門課對學生的動手操作能力要求比較高，學生對上機這部分教學實踐環節不夠重視，加上對老師講解的內容沒有完全掌握，所以學生在上機操作時不會融會貫通，缺乏獨立解決問題的能力。

2課程教學內容改革

教材內容主要包括工程地質問題的數值分析方法，如有限元法、邊界元法、離散元法、流行元法、不連續變形法(DDA)、界面元法及工程地質問題反分析法。結合課時及學生的實際情況，在原有教學內容的基礎上進行了相應的改革。介紹目前地質工程數值法應用最廣泛的計算工具，例如FLAC、ANSYS、GEOSLOPE、PLAXIS等，增加大量的工程實例教學，使教學理論和實際工程應用相結合，適當增加上機課課時，培養學生的動手操作能力。

3課程教學方法改革

授課方式方法對每一門課程都很重要，對教學難度大的地質工程數值法尤其如此。在地質工程數值法的教學過程中，會出現大量的抽象乏味的數學方程式，這些復雜的方程會影響學生認識和理解課程內容。教師對板書、教學課件、專業錄像片、等多種教學方法進行有效組合，充分發揮各種教學方法的優點，提高教學效果和質量。調整教學的方式方法主要有以下幾個方面：首先，增進師生互動，發揮教師在授課過程中的啟發引導作用，把握教學節奏，促進學生積極主動思考。課堂上，地質工程數值法教師應放棄為完成“教學任務”的“一氣呵成”，不妨根據學生的實際情況停下來，聽學生講、評學生所講。通過訓練學生敢想象、敢說的教學活動，讓學生充分體驗和嘗試成功的喜悅，滿足學生表現自我的情感需求，引導他們積極的、快樂的情感體驗，提高其學習興趣和信心，從而驅使學生將內在的欲求轉化為主動的積極的行為。其次，教學過程密切聯系工程實踐。教師應加強地質工程數值法知識的應用性教學，使學生真切地認識到學好地質工程數值法的必要性和迫切性，明確學習目的，產生應學感。最后，應引入相關課外知識，調節課堂氣氛。在課堂上還應該拓展知識面，調節課堂氣氛。可據不同的教學內容與環節，適時方便地添加或引入課外知識，開拓學生的知識面。

4教師隊伍建設

本專業地質工程數值法課程教師隊伍現有副教授、講師、助教各一名，其中2人具有博士學位，1人為在讀博士。他們均為40歲以下教師，師資隊伍結構相對合理。通過與相關水利水電、電力、交通、土木等領域的科研設計單位合作，任課教師進入到生產一線進行調研、科研與實踐工作，積累工程實踐經驗，提高教師水平，從而豐富課堂教學內容。此外還邀請生產單位中具有豐富實踐經驗和理論基礎的工程技術人員講授地質工程數值法在實際工程中遇到的問題，可以使相關教師得到培訓，同時也會進一步增強學生的學習興趣。

針對地質工程數值法教學過程中存在的不足，結合本校地質工程專業改革和學生就業方向，對“地質工程數值法”課程進行了改革。通過教學內容、教學方法的改革及教師隊伍建設，全方位地調動起學生學習的積極性和提高課堂學習的注意力，取得了良好的效果。