巖體力學課程思政要素及其實踐路徑探析

孟素云，趙國慶，侯世偉

(沈陽建筑大學 土木工程學院，遼寧 沈陽 110168)

一、引言

巖體力學是20世紀五十年代逐步開始興起的一門基礎學科，巖體力學的研究內容主要包括巖體在外力作用下的變形與破壞特征、巖體的地應力及其測量方法、井巷地壓以及地下硐室圍巖穩定性等，巖土工程、土木工程等多個工科類專業均有開設。近年來我國工程建設進入高速發展時期，巖體力學的學習不僅為學生后續學習其他專業課程提供必要的基礎[1]，而且為學生畢業以后解決各類巖體工程問題如巖質邊坡穩定性、高層建筑地基巖體穩定性以及地下洞室圍巖變形等提供理論指導。

對于工學類專業，學生畢業后要投身祖國工程建設，為世界做工程，高校教師不僅要培養學生的專業技能，傳授學生專業知識，同時還要注重學生愛國情懷等思想理論以及工程倫理道德等積極向上精神面貌的培養，以便學生畢業后在工程建設中能夠具有較強的工程倫理決策能力，讓學生能夠助力于世界一流工程建設。現階段國內高校學生接受思政教育的途徑大多是通過專門的思政類課程或一些思政類的報告，該類課程或報告的授課教師大多為思政專業背景，他們的研究背景與一般工程實踐相距較遠，難以引起學生的重視。《高等學校課程思政建設指導綱要》指出，高校要在專業課程中合理地引入思政元素，發揮好每門課程的育人作用。高校學生對專業課的重視程度普遍高于思政課程，將思政教育引入到專業基礎課程中，把思政工作貫穿到專業課教學全過程中，引導學生發現并思考專業課程學習中涉及的思政要素，在專業課授課過程中潛移默化地完成學生的思政教育工作，有助于更充分地發揮專業課程育人作用[2]。

二、巖體力學課程蘊含的思政元素

巖體力學作為城市地下空間工程等專業的學科基礎課，蘊含著大量的愛國主義元素、哲學邏輯思維和科學精神。在巖體力學中引入思政元素要求做到二者同頻共振，形成協同育人效應，而不是要求在巖體力學的每節課都機械化地生搬硬套進思政內容，要在堅持巖體力學課程性質不變、授課目標不變的前提下，將思政教育像“鹽”一樣融入巖體力學專業課的“湯”之中，潛移默化地完成巖體力學的協同育人作用。

巖體力學課程首先介紹其研究任務、內容與方法，目的是調動學生的積極性、加深對課程的理解及對我國巖體工程發展的認知。為了達到上述目標，在教學過程中采用自主性學習和翻轉課堂的教學手段，由學生課前調研我國重大巖體工程案例，從而進一步了解巖體力學學習任務。在學生調研與課堂討論過程中，深刻理解中華民族古代匠人智慧，培養學生的家國情懷、愛國主義精神和使命意識。

巖石的物理力學性質學習旨在培養學生對巖石基本性質的理解，掌握巖石性質的影響因素和表示方法。在課堂教學過程中，通過講述巖石性質基本原理，幫助學生認識到巖石參數量值的改變，將會造成宏觀性能質的變化。通過室內實驗教學鍛煉學生的動手能力，同時還可培養學生在實驗準備、實驗過程和實驗報告撰寫全過程的細心與耐心，幫助其了解細小的操作失誤將可能造成所測得的巖石力學參數量值的巨大改變，最終達到培養其嚴謹科學態度的思政目標。

巖體是由結構體和結構面構成，在巖體力學性質部分，通過課程專業知識講解讓學生理解結構體和結構面性質變化會造成巖體性質的變化，并在這個過程中挖掘其蘊含的內在思政要素。我們每個人都是社會的一個個體，每個人都有著各自的性格，像結構體具有著不同的力學性質；每個人在與別人交往時都有著一套自己的相處法則，類似于結構面一樣存在；而一個集體是由很多個個體組成，這個集體就像是巖體。當巖體內部存在著過多的結構面時，那這個巖體的強度和穩定性就會變弱，同理如果在集體中每個人都保持著各自的性格，那么這個集體將會十分脆弱且沒有任何戰斗力。通過這樣的啟發式教學，讓學生能夠正確理解和處理個體與社會、國家的關系。

地應力測量是工程師進行巖體工程設計所必須的一手資料，一手資料的可靠性關乎著整個工程的安全。本節內容蘊含著執業者的職業素養與道德修養這一重要思政內涵，通過視頻和數據直觀地向學生介紹因數據不可靠所造成的重大工程事故，課程中加入現行的工程事故相關政策法規，加強學生對工程事故的敬畏心，進一步培養學生的責任意識，提升學生的社會責任感。

井巷地壓在理論課程中主要講解初始地應力和二次地應力的產生與計算方法。本節在課程安排中可以采取學生自主性學習的教學方法，課前讓學生查閱文獻了解二次應力的概念、產生原因以及計算方法。二次應力是由于人類工程活動所造成的巖體內部初始應力發生改變后的應力。人類工程活動相當于改變了巖體內部的初始平衡，使得巖體內部發生應力的重分布。結合初始應力與二次應力的關系，分析其蘊含的內在思政元素。初始應力對應于大自然的初始狀態，二次應力受人類工程活動影響，而同樣由于人類的活動造成了森林、土體和水資源的破壞，通過該知識點學習培養學生對生態文明建設理念的理解。

巖體力學的學習是為了更好地實現巖體工程施工，包括三峽工程在內的我國多個巖體工程的建成都離不開眾多從業者的辛勤與努力，尤其是那些多年如一日把自己的一生都奉獻在一項重大工程項目上的老一輩從業者，他們身上有著太多的優秀品質精神和專業技術能力值得我們學習。在本節教學過程中，采取參與式教學和翻轉課堂的模式，發揮學生自主能動性，廣泛調研重大巖體工程案例，在講述工程建設重難點及巖體力學知識外，仍需深入挖掘工程背后的人文故事和人文情懷。通過課堂討論，培養學生持續專注、精益求精的大國工匠精神，提高學生的工程倫理道德修養，幫助學生樹立以大國工匠為榜樣的遠大志向。

通過深入分析和挖掘巖體力學課程中重要知識點所蘊含的思政元素，找出各知識點的思政映射與融入點，介紹如何在課程教學中采用恰當的教學手段更好地實現教學目標，并制定各部分教學應實現的預期成果。通過總結得到巖體力學課程中所蘊含的思政元素，如下表所示。

表 巖體力學中的思政映射與融入點

三、巖體力學課程滲透思政元素的實踐路徑

(一)結合巖體力學的發展歷史和現狀，增強學生的民族自豪感和愛國情懷

巖體力學學科起源于工程實踐，在中華民族的發展歷程中，出現過許多與巖體力學相關的宏偉工程。褒斜道是修建于戰國時期的古隧道，距今約兩千多年的歷史，在科學技術不發達的古代，褒斜隧道主要靠人工火燒水激的方法開山破石鑿成，在我國古代交通史上有著舉足輕重的地位。趙州橋是隋代匠師李春設計建造的大石橋，在當時沒有力學及工程知識支撐的年代，李春通過自己多年經驗和實地考察，將橋址選在粗砂層上，選用硬度較大的砂石作為建橋石料，采用單孔坦弧敞肩式結構設計，趙州橋這一結構設計較歐洲領先一千多年，合理的橋基選址、合理的選材以及優越的橋梁結構設計等使得趙州橋在多次經歷洪水和地震災害后歷經千年仍屹立不倒，對全世界橋梁建筑有著深遠的影響。課堂上通過講到這些凝結古代匠師智慧的經典古建筑和古隧道，讓學生能夠切身體會到我國古代匠師對世界的杰出貢獻，有助于培養學生的民族自豪感和愛國主義情懷，同時還可以利用這些工程來引出巖體力學的研究內容。

(二)巖體力學與工程緊密結合，圍繞“大國工匠”，培養學生的持續專注、精益求精的工匠精神

在講述巖石工程支護及治理相關部分的內容時，結合巖體力學領域的先輩科學家為科學研究傾注大量心血的事例向學生弘揚“大國工匠”的精神。例如，三峽大壩的建造就是一個很好的工程案例，三峽工程壩址的巖體條件較為復雜，但是在大壩設計之初的20世紀五十年代，世界范圍內巖體力學還是剛剛開創的新學科，且世界范圍內還沒有較為成熟的工程經驗可供借鑒，而國內巖體力學的發展更是落后于法國、奧地利等國家，復雜的施工條件和匱乏的科技資源給當時大壩的建造帶來了一系列難題。1958年，為解決工程中遇到的一系列巖體力學難題，以陳宗基院士為首的近百名科技工作者開始以三峽工程中遇到的工程問題為對象，逐步開始學習國外巖體力學的相關理論和方法，逐步吸收國外新進展，開創了我國自己的巖體力學。回顧三峽工程的建造歷史可以發現，工程籌建之初我國科研條件極其匱乏，我國先輩科學家們殫精竭慮，密切關注并逐漸學習國際巖體力學前沿理論，為開創并發展我國自己的巖體力學學科打下牢固的基礎。因此，我們不僅要教會學生課程專業知識，更要將先輩科學家們持續專注、精益求精的大國工匠精神引入專業課程學習中，在學生心中埋下開拓創新、執著堅定的種子。

(三)巖體力學是闡述力學概念與規律的學科，圍繞求真務實作風，培養學生嚴謹的科學態度

巖體力學是應用于實際工程的基礎性學科，巖體力學的理論知識與工程實踐緊密結合，在工程中由于勘查不足或施工不當導致的工程事故屢見不鮮。例如，1959年法國Malpasset拱壩左壩頭沿絹云母頁巖發生滑動導致壩體發生破裂，事故發生后調研失事原因，主要是由于壩體施工之前地質調查工作不充分誘發。1963年意大利的Vajont大壩岸坡發生大型滑坡，滑坡碎石將水庫完全摧毀，而壩體本身卻承受住了巨大的沖擊力，事后調查事故原因，除施工前地質調查工作不充分之外，大壩投入運行后沒有及時監測邊坡巖體的位移和地下水位的變化情況也是導致事故發生的主要原因。Vajont大壩其實在事故發生之前1960年的時候巖層就已經有滲水的跡象，當時的小事故并沒有足夠引起人們的重視，才逐漸引發了后來的大災難。通過現有案例分析，促使即將從事工程設計人員的學生們，在今后的學習、科研及工作中要從細微處著手，不放過任何一個小問題，讓學生能夠認識到認真嚴謹的科學態度在工程中的重要性。

(四)注重學生的工程倫理道德修養，培養學生的職業道德判斷能力

工科類學生畢業后要投身到祖國工程建設中，工程倫理道德的培養至關重要。在巖體工程施工授課環節中，采用翻轉課堂的教學模式讓學生自己調研工程師在巖體工程施工中需要開展哪些調研工作，引導學生除了要勘察施工場地的地質條件、巖體條件以及工程環境等因素外，還需要調研施工場地周邊現有的建筑分布、管線布設、交通狀況、人員流動以及施工可能產生的環境影響等因素。要讓學生體會到任何一項工程最終的目的都是服務于社會，任何一項工程的實施都要以最大限度地滿足社會需求為導向，工程師在整個勘察調研工作中，要全面地考慮到社會各方的需求，同時在整個調研工作中還需要始終保持嚴謹的工作狀態和對社會高度負責的態度。巖體力學設置有8學時的實驗環節，學生在實驗過程中會遇到設備問題、操作問題，在學生遇到問題的時候，首先要鼓勵學生自己找出問題的根源并嘗試自己解決問題，或通過與同學討論齊心協力解決問題，培養學生自我解決問題的能力和團結協作能力。此外，學生可能會遇到實驗結果與理論結果之間的誤差問題，要鼓勵學生自己分析產生誤差的原因，協助學生通過規范實驗來減小誤差，要讓學生意識到實際工程中的實驗也是會產生誤差的，但實驗是獲得工程數據的主要手段，實驗數據的第一手資料直接關系到后續工程實施的可靠性，我們只能通過規范化的操作來盡可能地減小誤差，而不能隨意更改實驗結果，在實驗過程中培養學生的職業道德判斷能力，增強學生的社會責任感。

四、結語

巖體力學起源于工程且與工程實際緊密結合，其中，巖體相關工程設計、巖體力學性質測量等內容對從業者的職業道德都提出了較高要求。在巖體力學課程中融入思政教育具有重要意義。通過深入挖掘巖體力學課程中內涵的思政要素，緊密圍繞巖體力學教學目標，將思政元素真正融入到巖體力學大綱課程教學當中，做到教書與育人的有機統一。最終實現學生的民族自豪感、愛國情懷和社會責任感以及嚴謹的科學態度的培養，加強學生對工匠精神的認同感。