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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。
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。
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。
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