新工科與思政教育在巖體力學與工程課程中的融合*

張婷婷 王雨 吳鑫

摘? 要? 巖體力學與工程是安全工程本科生的專業發展必修課，結合專業特點提出課程知識體系建設思路，樹立課程整體目標和章節思政目標，提出拓展課程教學內容、創建課程思政資源庫、結合多元化教學方法等路徑實現新工科與思政教育的融合，并以具體知識點為例進行教學示范。

關鍵詞? 新工科；課程思政；思政教育；巖體力學與工程

中圖分類號：G642.3? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）24-0091-04

0? 引言

新工科是在全球科技發展和產業變革的背景下為適應社會發展需要，增加新興工科專業或者在傳統工科專業上的升級改造[1]。四川師范大學開設的安全工程專業于2004年獲教育部批準，涉及建筑、礦山、消防、?；榷鄠€行業，現以新工科為引領，著力培養適應新時代我國安全與應急管理事業發展需要的高素質復合型人才。巖體力學與工程作為安全工程專業本科生的專業發展必修課，旨在培養學生利用所學知識發現、分析和解決復雜工程問題的能力，課程內容需要緊扣新工科和專業發展的需求進行調整，教學方法需要進行相應改革和創新，實現思政教育與專業知識傳授的協同并進。基于此，針對該門課程進行新工科與思政教育相融合的探索與嘗試。

1? 新工科下的課程建設思路

巖體力學與工程涉及地質學科和力學學科，既需要一定的地質學基礎，也需要一定的力學基礎，該門課程的理論知識同樣適用于礦山、水利水電、土木、鐵路交通等相關專業，是極具實踐指導意義的一門學科。該課程的主要內容包括巖石基本物理力學性質、巖體力學性質、工程巖體分級和初始地應力測量以及巖體力學在洞室、邊坡和巖基工程中的應用。通常開設在安全工程專業本科三年級，課程性質屬于專業發展必修課。

針對專業特點、定位以及新工科建設要求，該門課程在教學過程中引入科技前沿及最新研究成果，激發學生探索精神；增加相關數值軟件的學習，如GeoStudio、FLAC、UDEC、3DEC等，讓學生學會利用現代信息技術手段解決工程問題；鼓勵學生參與教師研究課題、專題實踐、專業競賽等，提升學生科研能力和專業技能，增加學生就業面，以適應國家對新工科人才的需求。新工科背景下的課程知識體系建設思路如圖1所示。

2? 融入思政的課程建設目標

2.1? 整體目標

巖體力學與工程課程知識體系主要分為基礎理論和工程應用兩大部分，共有三個層次的課程目標。

2.1.1? 知識目標

掌握巖體的基本力學特性和變形破壞規律，具備該門課程的基本理論基礎；掌握工程巖體分級方法，具備巖體質量評價的理論基礎；掌握巖體在洞室、邊坡及巖基工程中的失穩機理、特點和防治措施，具備防災減災的理論基礎。

2.1.2? 能力目標

使學生形成發現、分析及解決復雜工程問題的基本思維；培養學生運用所學知識進行工程的風險識別與控制，具備發現問題、分析問題和解決問題的能力。

2.1.3? 思政目標

培養學生認識客觀規律，尊重客觀規律，科學嚴謹、實事求是的治學態度，樹立防災減災的安全意識以及吃苦耐勞、樂于奉獻、追求卓越的大國工匠精神。

2.2? 章節思政目標

根據每個章節的主要教學內容，確定各章節的教學思政目標。

緒論主要介紹巖體力學的形成歷史、發展過程、學科前沿和重大研究成果，激發學生對本課程的興趣，理解課程在專業中的地位，建立課程與專業之間的聯系，增強對專業的熱愛和職業認同感。

第一章：巖石物理力學性質。本章內容除了基本的理論知識以外，還含有大量的試驗內容，主要培養學生科學嚴謹、實事求是的治學態度。

第二章：巖體力學性質。從“巖石”變為“巖體”，在巖體力學的發展史上是一次質的飛躍，通過學習培養學生尊重客觀規律、實踐出真知的世界觀以及不斷探索、勇攀高峰的科研精神。

第三章：工程巖體分級。通過對比學習國內外的工程巖體分級方法，提升學生的民族自豪感，增強愛國主義情懷。

第四章：初始地應力測量。初始地應力是工程布置、優化設計的主要依據，使學生認識到遵循客觀規律是實現人類工程活動與地質環境相協調、人與自然和諧相處的基本原則。

第五章：巖體力學在洞室、邊坡及巖基工程中的應用。通過學習洞室圍巖的失穩破壞機理、巖石邊坡的變形破壞特征、巖基的破壞形式等，幫助學生建立防災減災的安全意識，增強對專業的熱愛。

3? 新工科與思政教育融合的實施路徑

要實現新工科與思政教育的融合，除了要求教師具備較硬的專業素質實現新工科，還需要具備敏銳的思政覺悟提煉和挖掘思政元素并以恰當的方式融入專業知識的傳授當中。為此，以新工科為背景，對思政教育的實施路徑進行概念設計，如圖2所示。

3.1? 多元化課程思政教學方法

3.1.1? 啟發式教學

比如講解三向壓應力作用下的巖石變形特性，首先讓學生觀察一組曲線，如圖3所示，觀察后讓學生思考以下問題：

問題1：請根據曲線的形態將這幾條曲線進行分組。

問題2：分組的依據是什么？每一組的曲線具有什么樣的特征？

問題3：同一種巖石為什么會表現出不同的變形特征？影響它的因素是什么？

其次，在學生思考的基礎上繼續引導，既然大理巖在不同圍壓下的應力應變曲線有明顯差異，那么它們破壞時的形態也一定不同，從而引入新知識。

最后，當講解完相關知識點后，適時地融入該知識點所包含的思政元素。如引導學生思考大理巖在不同的圍壓作用下會表現出脆性和延性兩種截然不同的力學特征，說明外因對巖石力學特性有重要影響；但若將研究對象換成花崗巖，又可以發現兩者的轉化壓力相差甚遠，說明內因起決定作用，讓學生辯證地理解外因與內因對事物發展的影響。

3.1.2? 發現式教學

比如講解巖石的流變模型，首先介紹最基本的力學元件——彈簧、摩擦片和牛頓壺，分別代表巖體的彈性、塑性和黏性變形。

其次，將彈性元件和黏性元件串聯可得到馬克斯威爾體力學模型，將兩者并聯可得到凱爾文體力學模型，如圖4所示。讓學生思考以下問題：

問題1：請根據這兩個組合模型的應力應變曲線，總結元件串聯和并聯的基本規律。

問題2：請根據元件的串并聯規律，將其他力學元件進行兩兩組合，并做出其蠕變曲線。

問題3：請根據以上規律嘗試進行三個或三個以上的更多組合，得出不同組合下的蠕變曲線。

最后，在學生探索和發現過程中融入認識事物的一般規律，鼓勵大家多嘗試、多創新。此外，還要及時引入相關工程實例，強調理論與實踐的聯系。

3.1.3? 案例式教學

比如邊坡穩定對國民經濟的意義，以露天采礦為例，采礦開挖的目的是開采有用礦石，但為了保證邊坡的穩定性，需要超挖大量的廢石，如圖5所示。如果坡角增加1°，對于100 m深的礦坑，可減少挖方量0.26×106 m3，節約成本上億元。因此，隨著坡高的增加，加陡邊坡成為減少廢石開挖和運輸量、提高礦山經濟效益的一個關鍵問題。

讓學生思考以下問題：

問題1：若一味追求節約經濟成本而加陡邊坡，將會帶來什么樣的后果？

問題2：如何尋求安全穩定與經濟成本之間的平衡？

讓學生理解工程成本與邊坡穩定是一對矛盾，安全工程專業的學生一定要將人的安危放在第一位，不能只追求經濟利益。

3.1.4? 實踐式教學

巖體力學與工程是一門實踐性較強的課程，通常含有12個課時的課內試驗，通過試驗加強和鞏固理論知識，增強動手能力，培養學生實事求是、科學嚴謹的治學態度。此外，鼓勵學生積極參與教師科研項目、大學生創新創業項目、專題實踐和專業競賽等，做到學以致用、知行并進。實踐中的思政教育對學生而言更加深刻、更有體會，例如：試驗的失敗或試驗結果的差異，會促使學生學會發現問題、分析問題并想辦法解決問題；創新創業訓練能讓學生打破常規思路，發揮能動性，在原有的知識基礎上進行再加工、再創造，促進創新思維的形成；學科競賽能夠提升學生專業技能，培養學生的團隊意識、良好的心理素質和集體榮譽感。

3.2? 課程思政資源庫建設

課程思政資源庫是指音頻、圖片、視頻、微視頻、微課、圖文、問答、公開課、文檔等形式的融媒體思政教學資源數據庫。資源庫可為課程思政提供思政元素查詢和教學設計指南，為教師提供權威、及時的教輔資源，為學生提供豐富、權威、生動的學習內容，為學校打造課程思政的信息樞紐。目前已有一些高校的專業課程建立了自己的課程思政資源庫[2]并實現校內資源共享[3]，巖體力學與工程課程的思政教學資源庫建設也勢在必行。此外，四川師范大學擬建設覆蓋全校所有專業的課程思政資源庫，將為全校教師搭建交流平臺，這無疑是一個踐行思政教育的良好途徑。

4? 課程及思政教育成效評價

新工科與課程思政的融合效果評價包括課程效果評價與思政效果評價，評價結果可以為課程改革和思政教育的改進指明方向。巖體力學與工程課程可以借鑒文獻[4]中的評價體系對課程目標、課程內容、課程設計與實施、思政效果和教師素養五個方面進行課程及思政教育成效評價，根據評價結果反饋的信息不斷進行改進。

5? 結束語

以巖體力學與工程課程為例，結合安全工程專業的特點，探討新工科背景下的課程體系建設思路，并提出融合思政教育的實施路徑，旨在培養新工科背景下德才兼備的安全工程專業人才。思政教育是一個系統的過程，牽涉各個方面的因素。對于專業教師，一方面需要具備較高的政治素養，另一方面需要具備較強的教學技能，將思政元素內化到專業知識傳授過程中。對于學生，需要重視思政教育并將教育轉化為自身行為，樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。思政教育是一個長期過程，需要教育工作者同心協力為立德樹人目標而不懈努力。

參考文獻

[1] 林健.面向未來的中國新工科建設[J].清華大學教育研究，2017，38（2）：26-35.

[2] 蔡佳佳，鄒琳江，楊筱靜，等.能源與動力工程專業課程思政元素教學資源庫建設的思考：以安徽工業大學能源與動力工程專業思政教學為例[J].教育觀察，2021，10（44）：108-110.

[3] 楊德武，王俊瑩，姜俊茹，等.課程思政資源共建模式在專業群課程建設中的應用研究：以醫學免疫與影像技術課程為例[J].中國免疫學雜志，2021，37（14）：1764-1767.

[4] 吳海中，田曉四，張樂勤.新時代思政教育融入地質學課程體系建設[J/OL].西華師范大學學報（自然科學版）.（2021-11-24）[2021-12-13].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/51.1699.N.20211123.1604.006.html.

*項目來源：四川省教育廳省級重點項目2018年高等教育人才培養質量和教學改革項目“新工科背景下安全工程專業人才培養模式研究與實踐”（JG2018-644）。

作者：張婷婷，四川師范大學工學院，講師，研究方向為巖土體穩定性及工程防災減災；王雨，四川師范大學工學院，副教授，研究方向為行為安全與安全管理；吳鑫，四川師范大學工學院，副教授，研究方向為安全行為與可靠性（610101）。