工程教育認證下巖石力學綜合實驗教學改革探討

溫彥良　張治強　常帥

摘 要：國家工程教育改革突出強調培養學生的動手實踐和復雜工程下的知識應用能力。結合巖石力學課程教學，優化了實驗項目，提高了綜合設計性實驗項目比重，構建了“必做+選做”的教學模式，推行組長輪換負責制，為學生具備初步的工程素養和工程師能力提供保證。

關鍵詞：工程教育認證 巖石力學 能力培養

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（c）-0184-02

工程教育認證制度遵循產出導向、以學生為中心和持續改進的基本理念，對推動工程專業的發展，提高工程教育人才的培養質量至關重要[1]。目前，被普遍認可的《華盛頓協議》為工程教育標準和工程師職業能力制定了具體、權威的要求。2013年我國成為了該協議的簽約成員國；2016年我國成為該協議的正式成員國[2]，且已建立了與該協議要求基本一致的認證體系[3-4]。遼寧科技大學的采礦工程專業是教育部“卓越工程教育培訓計劃”試點專業，目前正在開展工程教育專業認證的申報工作。

工程教育認證重視學生工程應用能力的培養，對專業實踐教學體系的建設和實踐教學效果提出了新的要求[5]。本文從遼寧科技大學采礦工程專業申請認證的現實出發，對巖石力學綜合實驗的實驗教學體系進行一系列改革。

1 巖石力學實驗教學現狀

巖石力學課程與物理、工程力學有很強的關聯性，理論性較強，是采礦工程專業主干課程的先修課程，實驗是該課程教學的重要組成部分。巖石力學實驗可以驗證課程理論，更能培養學生動手實踐和工程思維能力。

巖石力學課程的理論教學和實驗教學采用各自獨立設課的方式同時安排在一個學期。先進行課程的理論教學（48學時），隨后集中安排1周綜合實驗（12學時），實驗講義為內部自編。

傳統巖石力學實驗的課程目標目的主要有兩個：一是熟悉實驗裝置的原理與操作，二是理解巖石的密度、孔隙度、強度、彈性模量和泊松比等物理和力學性質參數的含義；實驗內容較為程序化，實驗類型基本以驗證和演示性為主，主要側重巖石受力破壞的理論驗證，基本可以達到鞏固課堂教學理論知識的目的；實驗課程的組織中一般為實驗教師進行講解演示，學生按照步驟重新操作一遍，得出所需實驗結果。實驗項目的設計和綜合性不強，實驗過程中難以凸顯學生的主體地位，學生無法體會到應有的成就感。

不難發現，傳統教學內容和模式難以體現學生為中心，以產出為導向和持續改進的工程認證理念。

2 巖石力學實驗教學改革

為了適應工程教育認證對實驗教學的要求，本文在傳統實驗教學模式的基礎上，著力推進了如下三個方面的改革。

2.1 重構教學模式與內容

實驗項目設置由以往的全部“必做”改為“必做+選做”；同時將實驗內容劃分為基礎性模塊和創新實驗模塊和數值實驗模塊等三部分。

實施過程中，砍掉了巖石密度、孔隙率測定等一些過程原理簡單的實驗，保留經典實驗，將以往基礎性實驗由12學時精簡為8學時，組成基礎實驗模塊，這部分內容為學生的必做環節；同時，增設創新實驗模塊和數值實驗模塊，這兩個模塊各開設兩個4學時的綜合設計性實驗，這部分為選做環節，學生根據自身愛好和興趣任選一個4學時實驗，教學模式及內容如圖1所示。

這樣，既滿足了巖石力學常規實驗的基本要求，又實現了結合學生興趣愛好的差異化實驗教學，實驗中充分體現了學生自主學習的設計性和創造性，有力地凸顯了學生為中心的工程教育理念。

2.2 科學規范實驗選課

教學改革中，基礎實驗模塊為必做環節，由實驗老師直接制定實驗執行計劃并實施；創新實驗和數值實驗為選做環節，該環節必須要在實驗教學實施前進行安排，以便于實驗教師根據學生選課情況來確定實驗時間和分組，從而保證實驗的順利開展。目前選課結果見圖2，選擇巖石力學三軸實驗的學生比例為20.3%，選擇數值模擬實驗的學生比例為69.4%；結果顯示，學生選課比例出現了明顯分化，大多數學生傾向于數值模擬實驗，這一結果與巖石力學課程的知識晦澀難懂、理論性較強有著直接關系，同時也為下一步教學改革的指明了方向。

2.3 實施實驗組長輪換負責制

以往實驗教學中，由于實驗儀器數量的限制，同一個實驗首先需要進行學生分組，各組學生排隊、按順序依次完成實驗。分組過程中，老師一般不予干預，組內員由學生自由組合確定。這種分組形式組織簡單實施容易，但也存在很大弊端，實驗中往往出現第一組實驗學生的積極性較高且實驗效果好，而安排實驗時間相對靠后學生的積極性和實驗教學效果都較差，甚至實驗過程中存在學生手機拍照，復制前組實驗結果的現象。因此，科學規范的實驗分組是保證實驗效果的前提與基礎。

鑒于上述原因，在安排實驗執行計劃時實施實驗組長輪換負責制。組長輪換負責制，要求實驗中每組學生4～5人，且為固定搭配，實驗預習、實驗操作、實驗數據處理采用組長負責制；且實驗組長采用組內輪換制，每個同學都要做一次組長，完整組織一次實驗全過程。這樣促使學生實驗過程中動手動腦，積極地參與實踐教學，從而避免部分學生實驗過程中消極對待，抄襲同組實驗結果的情況。同時為了鼓勵實驗組長，每個實驗的成績評定時，對實驗組長的成績給與一定傾斜。

這樣，在實驗過程中就做到了學生起主導作用，實驗老師起輔助指導作用，實驗的主動權完全地交給了學生。

3 結語

通過上述措施，重構了實驗教學內容，優化了實驗組織模式，提升了實驗中學生的主體地位；實驗組織上，引入實驗選課環節，綜合考慮了設備利用、教師科研項目和學生興趣三個方面，為學生的個性化發展提供助力；實驗實施中，實施實驗組長輪換制，達到了鍛煉學生組織性、提高學生主觀能動性的目的，極大地改善了實驗教學效果。

參考文獻

[1] 姜理英，陳浚.工程教育專業認證背景下環境工程專業教學改革探析[J].浙江工業大學學報：社會科學版，2014，13（3）：256-260.

[2] 顧曉薇，王青，邱景平，等.基于工程教育專業認證的采礦工程專業培養目標建設[J].教育教學論壇，2015（48）：62-64.

[3] 王猛，陳鎣，湯國水，等.國際工程教育專業認證視域下采礦專業實踐教學改革[J].科技創新導報，2017（19）：231-232.

[4] 李花，劉曉東，王楓，等.基于工程教育專業認證理念的專業應用能力實踐教學研究[J].教育教學論壇，2017（1）：174-175.

[5] 王燕，孫偉博，邵小平.工程教育專業認證背景下采礦工程專業教學改革探析[J].教育教學論壇，2016（13）：86-87.