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基于大工程驱动的“岩体力学”课程英文教学改革—— 以中国矿业大学为例论文

发布时间:2023-08-07 15:11:54 文章来源:SCI论文网 我要评论














SCI论文(www.lunwensci.com)

  摘要:文章以中国矿业大学为例,首先分析了“岩体力学”课程英文教学现状,然后论述了基于大工程驱动 的“岩体力学”课程英文教学改革,包括教学资源建设、课程内容梳理与优化、基于重大工程进行课程思政 建设等。

  随着改革开放的推进及高校国际化步伐的加快, 高校正面临更为艰巨的挑战。当前,许多高校都致力 于培养既具有较高专业素养,又精通外语的综合性多 功能型现代化人才[1-2]。“岩体力学”课程是地质工程专 业的一门重要专业基础课程,也是学生今后参加现场 工作、科研工作的重要理论来源[3] 。在中国矿业大学 (以下简称“我校”)资源与地球科学学院地质工程专 业 2016 版培养方案中,“岩体力学”课程为全英文教 学课程,而在 2020 版培养方案中,已修改为双语教学 课程。
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  从 2016 版培养方案将“岩体力学”课程设定为英 文教学后,经过几届的教学实践发现,尽管教师在备 课时尽心尽力,但教学效果仍不理想。这是因为“岩体 力学”课程的专业性较强,部分内容要求学生具备较 扎实的数学力学基础,学习难度较大;同时,采用英文 教学后,学生理解困难,对该课程的学习产生了厌烦 心理。所以如何在保证教学质量的前提下,让学生在 一个轻松愉快的环境下学习,提高学生的学习兴趣, 使其在学好专业知识的同时,了解国外高校“岩体力 学”教学方法与研究动态,为今后科研与工作过程中 的国际化合作打下基础,是该课程致力解决的难题, 而优化、梳理英文教学知识点,选择难易适中的课程 资源则是保证教学效果的前提。

  一、“岩体力学”课程英文教学现状

  “岩体力学”是我校的优势研究领域,工程力学、 采矿工程、地质工程、土木工程等学科皆对“岩体力 学”有着深入研究,取得了一系列重要成果,而不同学 科研究思维与侧重点不同,反映在相关专著与教材上则表现为有所偏重。从学科特点与历史发展来看,不 同学科也面临同样的问题,就连“岩体力学”这一最基 本的定义都有数十种之多,而“连续介质力学”与“地 质力学”学派的观点、理论、应用等也让刚接触“岩体 力学”课程的大二学生产生了思想混淆。地质工程专 业“岩体力学”课程兼具“地质”和“力学”双重属性,具 有重要的学习意义和研究价值,但是如何在 32 学时 (课程授课 28 学时) 内让学生掌握该门课程知识,融 会贯通力学解析与地质分析的思路,还存在一定的难 度。与此同时,教师采用全英文教学或双语教学更是 增加了课程难度[4-5] 。教师在有限时间内,在“专业”与 “语言”上往往不能兼顾,顾此失彼,甚至“摇摆不定”, 最终导致的结果就是学生既没有掌握专业与课程知 识点,又没有学会专业词汇的英文表达与该领域常用 的英文表述方式[6]。

  二、基于大工程驱动的“岩体力学”课程英文教学 改革

  (一) 教学资源建设

  英语/双语课程必须具有难易适中的教材或讲义 资源。选取双语教学教材时一般有以下形式:直接引 进国外原版教材;使用中文教材;自行编著双语教材。

  如果直接选用国外原版教材,这一点有利也有弊。有 利的方面是可以从一开始就为学生奠定学习专业英 语的好环境,使其掌握地道的英文专业表述;不利的 方面则是国外的原版教材与专著有些内容晦涩难懂, 学生英语水平有限,理解起来较为困难。针对目前校 内尚无“岩体力学”英语/双语教材/讲义的现状,本项 目课题组研究决定结合我校地质工程专业培养要求与特点,在通识教育的基础上,立足体现地质工程特 色,突出学科特点与优势,通过自编适合本课程的英 文/双语教材,及时跟踪国际前沿, 反映最新科研成果, 注重对国际会议、知名杂志最新文章和动态的研究, 培养学生的思维拓展能力和创新能力。 同时,项目组 基于各自课题的最新研究成果,对具有工程地质特色的“岩体力学”课程教学内容进行了梳理与整合;从勘 探阶段、建设阶段、开采阶段探求工程地质关键岩石 力学问题,既包含传统的基础内容,又充分体现学科 的发展,形成了包括教材讲义、课件、辅助教材、专业 杂志、标准规范等在内的较为系统的教学资源,如表 1 所示,进而在此基础上形成了全英文教案与课件。

  (二) 课程内容梳理与优化

  “岩体力学”课程以岩体在应力场作用下变形与破 坏规律理论及应用为主线,以影响岩体工程稳定性的 条件为主要内容,结合典型地质工程中的岩体力学问 题,使学生对该门课程有更深入的了解。在传统多媒 体授课的基础上,遴选了适合演讲、辩论的专题与内 容,鼓励学生采用全英文完成专题内容及录制小视 频,以此增加教学的趣味性。按照知识体系与递进关 系,以重视基础知识掌握、突出重点与难点、密切地质 工程特色为原则,构建了课程知识体系,主要内容如 下。①岩体力学简介(Introduction to Rock Mass Mechan- ics) ,重点讲解岩石、岩体的基本概念,岩体力学的内 容与学科特点。 旨在结合地质工程专业培养方案,引 导学生思考地质工程专业的内涵,使学生进一步明确 地质工程、土木工程、岩土工程等领域的主要侧重点与 优势;通过讲解岩石力学发展历史,引导学生思考“连 续介质力学”与“地质力学”学派的主要异同点、特色与贡献,并展开辩论。②岩体地质与结构特征(Geolog- ical and Structural Characteristics of Rock Mass) 。重点 讲解岩体力学与工程实践之间的关系;使学生熟悉岩 石/岩体的物质组成、结构与构造特点,熟悉结构面的 成因类型、规模、分级及其对岩体性质的影响;使学生掌握岩体结构特征及结构控制论;使学生了解结构面 的统计方法;重点引导学生深刻理解“岩体结构控制 论”的内涵。为了提高学生的学习兴趣,本章节应多采 用典型音频、视频、图片资料构成课件主体。在本章内 容中,可引申出工程建设与实践的认识论、价值论和方法论的讨论内容。③岩石的工程性质特征(Physicaland Mechanical Characteristics of Rocks) 。本章节主要 结合实验教学内容,对岩石的物理、力学、水理性质、 动力学性质、热力学性质、水力学性质等内容进行介 绍。课题组教师应强调现场取样方法、试样制备方法、 测试方法、数据处理方法、奇异与离散数据的解释、结 果的分析与探讨等内容,以期有效培养学生的实验全 过程设计能力。该章节内容将向学生介绍国际协会推 荐方法、国家标准、行业标准、企业标准的区别与联 系,从而逐步向其“灌输”从业与职业标准的概念。④岩石本构关系与强度理论(Constitutive Law and StrengthTheory of Rocks) 。本章节是该课程的重点与难点。教 师要向学生阐述岩石变形、破坏与稳定性的联系与 区别,使学生掌握莫尔强度理论,熟悉格里菲斯强度 理论,熟悉岩石的经验强度判据;了解岩石的屈服准 则;熟悉岩体的变形及本构关系,对基本的流变模型 主要内容进行理解,掌握岩体的破坏机制与破坏判据

  在实际岩石工程中的应用。对于本章节内容,教师要 安排学生学会利用图书馆资源查阅中英文文献,能够 对岩土体的本构关系、强度准则进行总结,并形成英 文汇报与演讲材料;同时,安排其他组学生重点总结 我国学者对岩石强度理论的贡献,这样既能够促使学 生了解国内外研究动态,同时也能使其了解国内学 者在该领域的研究方法与重点,为有志于将来从事 相关科研工作的学生打下基础。⑤结构面与岩体力学性质 (Mechanical Properties of Discontinuities andRock Mass) 。该部分内容重点向学生阐述岩体变形与 破坏的特点及与岩块变形破坏的异同点,并以“岩体 结构控制论”为核心,系统讲解了岩体结构面与岩体 的变形与强度性质、岩体变形本构关系、岩体破坏机 制与破坏判据;同时结合后续的实习实践,采用三维 地质模型的方法,对结构面特性获取方法进行讲授, 使学生对结构面调查形成直观印象。期间,教师可安 排学生以“结构面对岩体工程稳定性影响实例分析” 为题(注意要为学生提供国内外几期中的典型岩体工 程失稳案例) ,分组讨论,分析原因,总结规律。⑥地 应力与工程岩体分类(In Situ Stress in Rock Mass and Rock Mass Classification) 。该部分内容重点讲述岩体 赋存的地质环境及影响稳定性的因素。教师要引导 学生从宏观与微观、区域与局部、历史与发展的角度 分析地应力规律,熟悉地应力定性分析与定量测试 方法;掌握熟悉工程岩体分类方法;了解我国工程岩 体分类标准。针对该部分内容,教师要安排学生总结 出国内外流行的工程岩体分类方法,如 RMR、Q、GSI , 同时从中选择一种形成全英文的汇报材料,并对学 校周边裸露边坡岩体进行拍照并利用不同岩体分类系统进行分类。⑦典型岩体工程稳定性分析(Stability Analysis of Typical Rock Engineering) 。该部分内容以 工程案例为驱动,选择了“地下硐室”“边坡”“地基”

  3 项工程案例,对这三类岩石工程稳定性分析原理 与方法进行了讲述。本章节在简明讲授力学计算方 法的同时,重点关注实际岩体工程中“岩体”及其“结 构”对工程稳定性的影响规律,该部分内容同样也要 求学生进行全英文专题汇报。

  (三) 基于重大工程进行课程思政建设

  重大工程是课程思政建设的重要载体与素材[7]。 “中国基建”已经成为国家名片,不仅具有实际品牌效 应, 同时蕴含着中国地质与岩土工作者勇于创新、团结协作、吃苦耐劳的精神内涵,有着丰富的思政素材。 因此,教师可将具有国际影响力的重大工程作为每章 课程的引导内容,尤其是重大岩土(基建工程) 的英文 对外宣传片,如利用该宣传片引出本章的课程内容及 本章所用教学案例的工程背景,同时让学生熟悉专业 的英文表述方式,培养学生的语感,从而为教师开展 英文教学提供范例。英文宣传片中有不少国际人士对 中国工程的看法,此时教师应配合国际环境、文化差 异、民族自信等方面的内容,重点引导学生建立国家 民族荣誉感与自信心,并体会掌握话语权、掌握英文 表达、勇敢参与国际交流与竞争的重要性[8]。如表 2 所 示,这是遴选出的典型重大工程专题研讨与演讲课 题。 以“三峡大坝”为例,具体教学方法如下。首先以 “三峡”不同时期的纪录片为基础资料,在每次上课之 前播放,并分析三峡工程的历史背景、地质与技术背 景[9],以此展开爱国主义、工匠精神、生态文明三个方 面的课程思政建设。三峡工程反映了中国特色社会主 义制度的一系列强大优势,是中国特色社会主义制 度自信的集中体现,对此,教师可设置课程思政内 容:“为什么三峡工程只有在新中国能够实现?为什 么三峡工程能够创造出如此多的奇迹?”以此引导学 生展开思考,并由教师讲解评述中国共产党领导社 会主义制度决策的民主性及效率性;在介绍三峡工 程建设时,教师要讲述搬迁及建设的典型事迹,讲述 参与三峡工程的人员达数十万人的规模,强调社会 主义国家集中力量办大事的优越性等,最终引导学 生得出结论:没有中国共产党的坚强领导,没有中国 特色社会主义制度,没有改革开放,没有社会主义市 场经济体制,没有强大的综合国力,没有举国同心的 民族凝聚力,就没有今天的三峡工程。

  (四) 鼓励全英文演讲, 活跃课堂气氛

  “岩体力学”课程的开课时间为第 4 学期,该时期 为本科生考取大学英文四六级证书的时期,从时间安 排上看,有利于全英文或双语教学的开展。此时,学生 英语基础较好,并且大学英语课程还在进行,学生有学 习英语的环境与动力。而演讲能够极大激发学生学习 的主观能动性,且演讲过程是充分表达观点与张扬个性 的过程,尤其是采用英语演讲时,学生往往更加重视, 准备得更加充分,对问题的理解会更加深刻,听众的 参与度也更高,这就有效避免了“冷场”情况的出现, 而 适当的错误还会活跃课堂气氛,精彩程度往往高于中文演讲。因此,在“岩体力学”课程英文教学中,教师应 该注重从以下方面入手,引导学生进行全英文演讲,以 活跃课堂氛围。其一,利用课本上的课文主题,组织英 文主题演讲。即要求学生围绕“岩体力学”课程当节的 主题自选角度进行英文演讲,可利用表 2 所列专题或 由学生自由选题,每次演讲由一个人负责,采用轮流 制。其二,利用“岩体力学”课堂上涉及的话题, 组织英 文即兴演讲,具体而言,教师可以在每次课程结束前,利用雨课堂随机选出代表,对课程内容进行英文总结 性演讲,其他学生则发弹幕对其进行点评,如此使学 生在轻松的即兴演讲氛围中既加强了对学科知识的 掌握,又练习了英语听力。其三,联系与“岩体力学”课 程相关的内容,在课前与课间设置竞争演讲活动,激 发学生参与英文演讲的热情。竞争演讲应以小组形式 展开,确保人人参与。如此,可有效鼓励学生积极参与 不同形式的全英文演讲活动,活跃课堂氛围。

  三、结语

  “岩体力学”课程是地质工程、土木工程、采矿工 程等重点学科最重要基础课程之一,也是这些专业学 生今后从事岩土工程勘察、设计、试验、施工、监测等 工作必须具备的理论基础与技能来源,在城市地下空 间、深部资源开发、大型水利水电工程、桥梁隧道交 通、国防建设、地质灾害防治等领域均具有重要应用。 “岩体力学”课程特点决定了其内容多、难度大,故实 施英语教学后如何提高教学效果是教师与学生面临 的共同挑战。本文在教学实践的基础上,以我校地质 工程专业为例,系统总结了岩体力学英文教学过程中 存在的问题,在广泛参阅资料的基础上整理了具有地 质工程专业特色的全英文教学资源,对课程内容进行 了梳理与优化,同时开展了基于重大工程的课程思政 建设,通过将重大工程中的岩石力学问题、我国古代 岩石力学工程、我国学者对岩石力学研究的贡献等作 为专题,引导学生进行英文演讲的教学方法,取得了 令人满意的教学效果。
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  国际化是挑战也是机遇,课程教学形式、内容、语 言都将要向着国际一流迈进。同时这也迫使教师与学 生必须做出适应形势的改变,以逐步提高教学与学习 效果。具体而言, 在教学资源、教学理念、课程体系、教 学内容、教学方法等方面均需要进行更新与相互配 合,以提升学生对“岩体力学”课程的完整性和系统性的认知[10] 。另外,教师要借助课程思政,激发学生的爱 国情怀与为国贡献的决心,继而引导其将此转化为作 为地质工程师的责任心与自信心, 同时将“语言”与 “专业”的矛盾转化为优势,提升学生听说读写专业英 文的能力,从而培养出高素质、适应国际化发展方向 的人才。

  参考文献:

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  [9] 卢纯.百年三峡 治水楷模 工程典范 大国重器:三峡工程的百年 历程、伟大成就、巨大效益和经验启示[J].人民长江,2019(11):1- 17. [10] 隋旺华,张改玲,杨伟峰,等.基于研究型教学理念的课程设计及 实践:以国家级一流本科课程“土质学与土力学”为例[J]. 中国地质 教育,2021.30(2):49-52.
 
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