地质工程数值法教改思索

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工程地质的研究对象是大尺度的工程岩体。在漫长的地质历史过程中，工程岩土体经受了地质建造和构造运动的改造作用，层面、断层和节理、裂隙等结构面渐趋发育，工程岩土体损伤程度累积加强，非均质、非连续和各向异性强化。工程地质数值法不能等同于数值法，它是以工程地质分析为主导，以地质工程数值法、力学为理论为基础，以计算机技术为手段的工程地质的数值分析方法，它不仅能模拟工程岩土体复杂的力学与结构特性，还可方便地分析各种边值问题和施工过程，并对工程岩土体稳定性问题进行预测预报。它拓展了传统的工程地质领域，而且为成功地解决许多重大工程地质问题奠定基础，从而使工程地质分析在定量评价和预测的方面跨越了一大步。

地质工程数值法是工科院校学生地质工程专业重要的基础理论课之一，对学生专业素质、能力的培养起着举足轻重的作用。没有地质工程数值法做支撑，专业的很多计算理论、软件开发、工程分析等工作都将一筹莫展，只能拿别人的现成经验做事，永远没有创新可能。但长期以来，地质工程数值法的教学效果总是难以令人满意。很多学生认为地质工程数值法是最伤脑筋的一门课程，学生反映学习难度大，教学效果难以提高。一方面是因为地质工程数值法的课程特点内容抽象，覆盖知识面广，学习难度大。地质工程数值法的主要内容包括有限单元法、有限差分法、离散元法、DDA法等，要想学好数值法必须具备力学、地质工程、计算机等方面的知识。

1地质工程数值法教学现状

笔者是基于岩土工程专业开设的《地质工程数值法》课程来进行分析的。地质工程数值法与其他专业课有很大的不同，在教学形式方面：由于课时有限，理论课22课时，上机课10课时，要在这样短的时间内完成教学任务，教师总觉得有很多知识需要讲解。教课进度快，对学生自学能力要求很高，如果中间某个环节没有理解，后续的课程就很难理解了，因此学生产生了畏难情绪，无论老师怎么讲解，也只能一知半解，总有一些不清楚或遗漏的地方，逐渐产生了畏难和厌学情绪，失去了学习的兴趣和思想动力，就对地质工程数值法缺乏学习兴趣。学生学习的自主性和积极性没有调动起来，所以无法受到良好的教学效果。在教学内容方面：现有课程体系的教学内容过于注重系统性、完整性，与高等应用型本科教育所突出的“应用型”要求存在一定的差距。地质工程数值法是一门综合性的课程，这门课对学生的动手操作能力要求比较高，学生对上机这部分教学实践环节不够重视，加上对老师讲解的内容没有完全掌握，所以学生在上机操作时不会融会贯通，缺乏独立解决问题的能力。

2课程教学内容改革

教材内容主要包括工程地质问题的数值分析方法，如有限元法、边界元法、离散元法、流行元法、不连续变形法(DDA)、界面元法及工程地质问题反分析法。结合课时及学生的实际情况，在原有教学内容的基础上进行了相应的改革。介绍目前地质工程数值法应用最广泛的计算工具，例如FLAC、ANSYS、GEOSLOPE、PLAXIS等，增加大量的工程实例教学，使教学理论和实际工程应用相结合，适当增加上机课课时，培养学生的动手操作能力。

3课程教学方法改革

授课方式方法对每一门课程都很重要，对教学难度大的地质工程数值法尤其如此。在地质工程数值法的教学过程中，会出现大量的抽象乏味的数学方程式，这些复杂的方程会影响学生认识和理解课程内容。教师对板书、教学课件、专业录像片、等多种教学方法进行有效组合，充分发挥各种教学方法的优点，提高教学效果和质量。调整教学的方式方法主要有以下几个方面：首先，增进师生互动，发挥教师在授课过程中的启发引导作用，把握教学节奏，促进学生积极主动思考。课堂上，地质工程数值法教师应放弃为完成“教学任务”的“一气呵成”，不妨根据学生的实际情况停下来，听学生讲、评学生所讲。通过训练学生敢想象、敢说的教学活动，让学生充分体验和尝试成功的喜悦，满足学生表现自我的情感需求，引导他们积极的、快乐的情感体验，提高其学习兴趣和信心，从而驱使学生将内在的欲求转化为主动的积极的行为。其次，教学过程密切联系工程实践。教师应加强地质工程数值法知识的应用性教学，使学生真切地认识到学好地质工程数值法的必要性和迫切性，明确学习目的，产生应学感。最后，应引入相关课外知识，调节课堂气氛。在课堂上还应该拓展知识面，调节课堂气氛。可据不同的教学内容与环节，适时方便地添加或引入课外知识，开拓学生的知识面。

4教师队伍建设

本专业地质工程数值法课程教师队伍现有副教授、讲师、助教各一名，其中2人具有博士学位，1人为在读博士。他们均为40岁以下教师，师资队伍结构相对合理。通过与相关水利水电、电力、交通、土木等领域的科研设计单位合作，任课教师进入到生产一线进行调研、科研与实践工作，积累工程实践经验，提高教师水平，从而丰富课堂教学内容。此外还邀请生产单位中具有丰富实践经验和理论基础的工程技术人员讲授地质工程数值法在实际工程中遇到的问题，可以使相关教师得到培训，同时也会进一步增强学生的学习兴趣。

针对地质工程数值法教学过程中存在的不足，结合本校地质工程专业改革和学生就业方向，对“地质工程数值法”课程进行了改革。通过教学内容、教学方法的改革及教师队伍建设，全方位地调动起学生学习的积极性和提高课堂学习的注意力，取得了良好的效果。