工程地質(zhì)學(xué)
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工程地質(zhì)學(xué)范文第1篇
【關(guān)鍵詞】工程地質(zhì)學(xué)；工程實踐；教學(xué)改革
【Abstract】Practical teaching will be reinforced in higher school.And cultivating practical talents will be the key direction.“Engineering geology”is just the course which needs reinforcing the practical teaching.According to the engineering case，this paper has analysed the importance of practical teaching of“Engineering geology”in the modern engineering construction field.And the thinking of practical teaching has been summarized.
【Key words】Engineering geology；Engineering practice；Educational reform
根據(jù)我國2010-2020年中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要，全國高等學(xué)校結(jié)合專業(yè)和人才培養(yǎng)要求，加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，向應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方向轉(zhuǎn)變。應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的目標(biāo)突出表現(xiàn)為培養(yǎng)具備繼續(xù)學(xué)習(xí)能力的高素質(zhì)應(yīng)用型、技術(shù)技能型、復(fù)合型人才。而《工程地質(zhì)學(xué)》正是在這一背景下的需要加強(qiáng)實踐型教學(xué)的課程。在工程建設(shè)領(lǐng)域，無論是建筑工程、道路工程，還是水利水運工程和礦業(yè)工程，大量成功或失敗工程案例都表明只有充分重視建（構(gòu)）筑物所處的地質(zhì)環(huán)境，協(xié)調(diào)人、工程與環(huán)境的關(guān)系，才可能得到自然的尊重，創(chuàng)造人類歷史的文明。正是認(rèn)識到這一點，各大院校中相關(guān)專業(yè)開設(shè)有《工程地質(zhì)學(xué)》這門課程，也足以顯示了該課程的專業(yè)基礎(chǔ)性和重要性。
1 工程地質(zhì)學(xué)在應(yīng)用型本科教學(xué)中的定位
《工程地質(zhì)學(xué)》是研究和解決與工程建設(shè)相關(guān)的地質(zhì)問題，為工程建設(shè)服務(wù)的一門學(xué)科，是工程地質(zhì)專業(yè)的一門重要專業(yè)課，也是巖土工程、礦業(yè)工程等其他非地質(zhì)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課[3]，與工程建設(shè)活動緊密的結(jié)合在一起。各種大型工程活動都在一定的地質(zhì)環(huán)境中才能進(jìn)行，研究工程建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境之間的相互制約、相互影響就是工程地質(zhì)學(xué)的主要內(nèi)容。因此，《工程地質(zhì)學(xué)》運用地質(zhì)學(xué)理論和方法研究地質(zhì)環(huán)境，查明地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)律和防治對策，以確保工程建設(shè)安全、經(jīng)濟(jì)和正常運行。工程地質(zhì)學(xué)的主要內(nèi)容包括多個方面，如巖土體的屬性、地殼的動力地質(zhì)作用、工程穩(wěn)定性等等。工程地質(zhì)學(xué)的研究方法也是多種多樣的，有地質(zhì)學(xué)方法、室內(nèi)實驗和現(xiàn)場測試方法、計算和模擬方法等等。按照以“建設(shè)工程中的工程地質(zhì)問題”為目標(biāo)，課程所構(gòu)建的框架和內(nèi)容如圖1。
2 工程建設(shè)中的地質(zhì)問題
《工程地質(zhì)學(xué)》這門課程實踐性較強(qiáng)[4-5]，涉及到的工程地質(zhì)問題非常廣泛，如與生產(chǎn)建設(shè)緊密相關(guān)的建筑工程、采礦工程、水利水電工程、交通運輸工程等都與工程地質(zhì)問題緊密聯(lián)系（圖2）。
發(fā)生的地質(zhì)問題主要有區(qū)域穩(wěn)定問題，如活斷層、地震、水庫誘發(fā)地震、砂土液化和地面沉降等等。搞清楚這些地質(zhì)問題發(fā)育的規(guī)律性，對于工程建設(shè)選址具有重要意義。另外還有巖土體穩(wěn)定性問題，如斜坡穩(wěn)定、洞室穩(wěn)定、地基巖土體穩(wěn)定的成因、發(fā)展史和力學(xué)機(jī)制的分析等，這些用于具體場地穩(wěn)定性評價具有重要意義。工程地質(zhì)問題還包括與地下滲流有關(guān)的巖溶滲漏分析和滲透變形分析；與侵蝕堆積有關(guān)的河流侵蝕堆積和海湖邊岸磨蝕堆積等等問題。工程建設(shè)過程中工程地質(zhì)問題時刻都在發(fā)生，影響和改變著我們的生活。下面以實例說明工程地質(zhì)問題在生活中的體現(xiàn)。
甘肅舟曲縣于2010年8月突發(fā)特大泥石流災(zāi)害，人員損失慘重。據(jù)地質(zhì)專家分析此次災(zāi)害的發(fā)生與該區(qū)的地理環(huán)境以及該區(qū)的氣候特點相關(guān)。該區(qū)地勢西北高、東南低，垂直高差大，氣候垂直變化顯著，而且災(zāi)害發(fā)生前突降暴雨，正是這些地質(zhì)條件的變化促發(fā)泥石流的發(fā)生。因此工程地質(zhì)問題中斜坡穩(wěn)定性問題的專項研究對于減少或預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害具有指導(dǎo)意義。
日本于2011年3月發(fā)生9級地震，地震引發(fā)了大規(guī)模海嘯，造成重大人員傷亡。據(jù)美國地質(zhì)勘探局分析，此次地震由太平洋板塊和北美板塊的運動所致。太平洋板塊每年相對于北美板塊向西運動數(shù)厘米，太平洋板塊在日本海溝俯沖入日本下方，并向西侵入歐亞板塊，此次大地震正是運動過程中積累的能量突然釋放導(dǎo)致的結(jié)果。因此工程地質(zhì)問題中區(qū)域穩(wěn)定性的活斷層問題的研究對于近些年頻發(fā)的地震問題具有一定的工程意義。
另外北京地區(qū)2012年7月份遭受雨之后，多處路面出現(xiàn)規(guī)模較大的天坑，嚴(yán)重影響到市民的出行，天坑的出現(xiàn)同樣屬于工程地質(zhì)災(zāi)害問題是本課程研究的內(nèi)容之一。所以工程地質(zhì)問題存在于人類建設(shè)的方方面面，當(dāng)今學(xué)好《工程地質(zhì)學(xué)》這門課程是解決此類問題的首要前提。
3 工程地質(zhì)的教學(xué)實踐思路
3.1 工程地質(zhì)教學(xué)中所存在的問題
1）重理論輕實踐方面。
2）按傳統(tǒng)教學(xué)和思路進(jìn)行，過于強(qiáng)調(diào)單一的地質(zhì)學(xué)，未能與工程地質(zhì)相結(jié)合，（換句話就是現(xiàn)在的教學(xué)仍按地質(zhì)學(xué)專業(yè)的要求去教學(xué)，未與工程結(jié)合，這會導(dǎo)致課時不夠，同時學(xué)生學(xué)的無趣）。
3）于課程的重視不夠，認(rèn)為工程地質(zhì)與專業(yè)關(guān)聯(lián)不大。
3.2 工程地質(zhì)教學(xué)實踐思路
1）輕地質(zhì)重工程地質(zhì)，突出與工程的相關(guān)性。
2）實踐教學(xué)的實施。
針對周邊環(huán)境遭受破壞的影響，目前大多學(xué)校找到典型的地質(zhì)剖面較難。除了常規(guī)的地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象實習(xí)，還應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)的特點，有針對性地進(jìn)行地質(zhì)實習(xí)，如與建設(shè)單位相聯(lián)系，在揭開地表的時候看一些相關(guān)的地質(zhì)現(xiàn)象；另一方面，與勘察單位相聯(lián)系，正確認(rèn)識地質(zhì)體和巖土體。
3.3 教、學(xué)相長
要成為合格的工程地質(zhì)工作者，一方面要具備較強(qiáng)的專業(yè)知識，同時還要有創(chuàng)新的思想和靈活的頭腦[6]，特別是在工程建設(shè)過程中，處理隨機(jī)出現(xiàn)的各種地質(zhì)問題，不僅需要有工程地質(zhì)知識的靈活運用，還要有多學(xué)科理論的融合與提升的能力，因此，在《工程地質(zhì)學(xué)》這門課程的教學(xué)過程中要重點培養(yǎng)學(xué)生做好這樣幾點：首先，做到基礎(chǔ)地質(zhì)知識要扎實；第二，是積累豐富的工程實踐經(jīng)驗；第三，分析工程地質(zhì)問題要思路周密，遇事沉穩(wěn)且果斷。因此要培養(yǎng)出優(yōu)秀的工程地質(zhì)人員應(yīng)該從教與學(xué)兩個方面入手：
1）教
（1）課堂
《工程地質(zhì)學(xué)》是一門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，所以不能脫離實際案例而單純講授抽象的理論知識。如講授巖石的分類、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征時，要結(jié)合實際現(xiàn)場講解當(dāng)其作為建筑材料、地基、邊坡與洞室圍巖時對工程性質(zhì)的不同要求等。在講授滑坡、崩塌、泥石流等現(xiàn)象對工程的影響時，更要結(jié)合實際案例進(jìn)行具體的分析，讓授課不再是抽象而空洞的理論。
（2）實驗環(huán)節(jié)
學(xué)院為方便學(xué)生認(rèn)識和鑒定常見造巖礦物及三大類巖石，投資購買全套的礦物和巖石標(biāo)本，并全面開放實驗室。讓學(xué)生有較多機(jī)會接觸、認(rèn)識、鑒定標(biāo)本，學(xué)生之間相互交流討論實驗體會，對常見造巖礦物及巖石的主要特征熟記于心。
（3）實踐環(huán)節(jié)
工程地質(zhì)實習(xí)地點選擇地層出露比較完全，地質(zhì)現(xiàn)象比較豐富、與課堂內(nèi)容結(jié)合緊密的基礎(chǔ)工程建設(shè)工地。通過實習(xí)使學(xué)生更加深入的理解課堂上講授的抽象理論，并學(xué)會結(jié)合實際分析工程建設(shè)與地質(zhì)條件的關(guān)系，熟悉工程建設(shè)中常見的地質(zhì)條件并給以正確的評價和合理的處理方法。
2）學(xué)
學(xué)生既是教學(xué)的載體，更是學(xué)習(xí)的主人，只有調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，才會培養(yǎng)出優(yōu)秀的工程地質(zhì)工作者。
（1）培養(yǎng)一名優(yōu)秀工程地質(zhì)工作者是一個長期的過程，所以在學(xué)習(xí)過程中要有耐心和信心。每一個人的成功都是從點點滴滴累積的。
（2）大腦中知識的增長是累進(jìn)的過程，工程地質(zhì)學(xué)是一門綜合學(xué)科，因此與地質(zhì)學(xué)科相關(guān)聯(lián)的以及與工程建設(shè)相關(guān)的學(xué)科都應(yīng)該打好基礎(chǔ)，作為工程地質(zhì)學(xué)課程的鋪墊。
（3）不能忽略實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生們在實踐中加深對理論知識的理解。要意識到地質(zhì)工作的復(fù)雜性和靈活多變性。
3）考核
本課程強(qiáng)調(diào)理論與實踐的結(jié)合，教師結(jié)合實際的工程地質(zhì)問題，強(qiáng)調(diào)互動性和問題實質(zhì)的理解。每位同學(xué)的成績由三部分綜合構(gòu)成，即：
（1）期末考試卷面成績（50%）；
（2）課堂討論及考勤（20%）；
（3）案例分析作業(yè)成績（30%）。
成績分為五個等級：優(yōu)秀（90分以上）、良好（80-89分）、中等（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（60分以下）。
4 結(jié)語
《工程地質(zhì)學(xué)》是非地質(zhì)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程學(xué)時不多，但課程內(nèi)容涵蓋廣、教學(xué)內(nèi)容比較抽象，所以教學(xué)過程是一個不斷完成挑戰(zhàn)的過程。在教學(xué)過程中， 教師首先要培養(yǎng)學(xué)生具備工程地質(zhì)的思維和創(chuàng)新的能力， 使學(xué)生學(xué)會工程地質(zhì)思維方法， 讓學(xué)生們的創(chuàng)新能力得到充分的發(fā)展。同時也要保證足夠的工程地質(zhì)實踐課時，參觀現(xiàn)場并搜集相關(guān)的工程地質(zhì)案例，從而培養(yǎng)出具有綜合素質(zhì)的高級工程技術(shù)人才。
【參考文獻(xiàn)】
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工程地質(zhì)學(xué)范文第2篇
【關(guān)鍵詞】：工程地質(zhì)學(xué)；隧道圍巖；穩(wěn)定性；數(shù)值分析法
【 abstract 】 : the underground tunnel project the stability of surrounding rocks affects the normal operation of the project. The rock mass structure and the structure, the nature of the rock, rock stress state of natural, groundwater, geological structure of rock mass factors such as the stability of will produce certain effect. Combining with the practice of a tunnel with numerical analysis the stability of surrounding rock of the judge, think that in making these the stability of surrounding rocks when deciding, establish the typical elastoplastic numerical model, choose specific construction stage, should consider to different fault state of surrounding rocks under different control function.
【 key words 】 : engineering geology; The surrounding rock; Stability; Numerical analysis method
中圖分類號：K826.16文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
地下隧道工程圍巖的穩(wěn)定性影響著隧道的正常運營。巖體的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造、巖石的性質(zhì)、巖體的天然應(yīng)力狀態(tài)、地下水、地質(zhì)構(gòu)造等因素都會對圍巖的穩(wěn)定性均會產(chǎn)生一定的影響，此外，開挖方式、支護(hù)形式等因素也會影響到巖體的穩(wěn)定性。本文結(jié)合實際，結(jié)合影響隧道工程圍巖穩(wěn)定性的因素談?wù)勊淼绹鷰r穩(wěn)定性的判定。
1 影響圍巖穩(wěn)定性的因素
1.1 巖體結(jié)構(gòu)及巖石性質(zhì)
圍巖的巖石性質(zhì)及巖體結(jié)構(gòu)對于圍巖的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要的影響。按照巖體結(jié)構(gòu)可將巖石分為整體塊狀結(jié)構(gòu)、三體結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定性最差的是破碎結(jié)構(gòu)和松散結(jié)構(gòu)，最好的是厚層狀結(jié)構(gòu)，薄層狀結(jié)構(gòu)巖體處于二者中間。脆性塊狀巖體和厚層狀巖體的強(qiáng)度，主要受較弱夾層的物質(zhì)成分和軟弱結(jié)構(gòu)面的分布特點控制。軟弱夾層對圍巖穩(wěn)定性的影響主要取決于它的性狀和分布。結(jié)構(gòu)面對圍巖的影響不僅取決于結(jié)構(gòu)面的本身特征，還與結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系及這種組合與臨空面的交切關(guān)系密切相關(guān)；按照巖石的性質(zhì)可將圍巖分為脆性圍巖和塑性圍巖兩種，脆性圍巖主要指各類堅硬體，巖石本身的強(qiáng)度高于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，所以脆性圍巖的強(qiáng)度取決于巖體的結(jié)構(gòu)；塑性圍巖主要包括各類黏土質(zhì)巖石、吸水易膨脹的巖石以及破碎松散巖石，一般風(fēng)化的速度較快，遇水易軟化、膨脹、崩解，力學(xué)強(qiáng)度較低，不利于圍巖的穩(wěn)定。
1.2 巖體的天然應(yīng)力狀態(tài)
存在于巖層中未受工程擾動的天然應(yīng)力由巖體的構(gòu)造應(yīng)力和自重應(yīng)力構(gòu)成。這種天然應(yīng)力是引起圍巖破壞、變形的根本原因，影響著坑道開挖后圍巖的應(yīng)力分布、變形和破壞。巖體天然應(yīng)力的大小和方向不同，對于隧道的作用力也不相同，對圍巖的應(yīng)力產(chǎn)生直接的影響。通常，隧道的軸向與水平主應(yīng)力垂直，能夠有效改善隧道周邊的應(yīng)力狀態(tài)。巖石天然應(yīng)力對隧道的影響取決于與隧道軸向應(yīng)力垂直的水平應(yīng)力的大小和天然應(yīng)力的比值。
1.3 地下水
大量實踐證明，地下水是隧道施工中造成塌方和造成圍巖失穩(wěn)的重要原因。圍巖中的地下水可分為干燥、滲水和潮濕三種狀態(tài)。只要圍巖隧道處于干燥狀態(tài)，施工時即使通過破碎或軟弱的巖層，對圍巖的穩(wěn)定性影響也會比較小。當(dāng)隧道的圍巖透水性較強(qiáng)或?qū)儆诤畬又袝r，圍巖的穩(wěn)定性受地下水的影響會較明顯，靜水和動水的壓力作用、溶解作用和軟化作用可造成可溶巖體的溶蝕以及促進(jìn)滑動面的。
1.4 地質(zhì)構(gòu)造
巖層的完整性受到褶曲和斷裂破壞，且?guī)r體的力學(xué)強(qiáng)度降低，巖體經(jīng)受越多的構(gòu)造變動，巖層的節(jié)理裂隙越發(fā)育，巖體的穩(wěn)定性越差。所以，應(yīng)避免將隧道設(shè)置在軟弱與堅硬巖層之間的巖層褶皺或斷層帶以及巖層破碎帶。如果無法避免，應(yīng)盡量將隧道設(shè)在堅硬巖層中，或以堅硬巖層為頂層巖層。圍巖的穩(wěn)定性隨褶皺的形式、軸向與隧道軸線的交角、疏密程度等的不同而不同。另外，圍巖的穩(wěn)定性還受到斷層破碎帶物質(zhì)的碎塊性質(zhì)和膠結(jié)情況影響。
2 運用工程地質(zhì)學(xué)判定隧道圍巖穩(wěn)定性的方法
本文對某隧道的圍巖穩(wěn)定性用數(shù)值分析法進(jìn)行判定。隧道設(shè)為左右兩條路線，由緩和曲線和直線組成洞身平面，經(jīng)工程地質(zhì)鉆孔表明，隧道所在地區(qū)有6曾斷層通過，為凝灰質(zhì)流紋巖和侏羅系流紋巖出露區(qū)，無其他影響圍巖穩(wěn)定的不良地質(zhì)作用。根據(jù)分析，選取具有代表性的B1斷層進(jìn)行隧道仿真模擬。該工程在K18+600左右位置有明顯斷層，斷層面產(chǎn)狀225°＜75°，巖體呈強(qiáng)風(fēng)化碎塊狀，隧道圍巖破碎，穩(wěn)定性比較差。
2.1 計算模型和計算參數(shù)
根據(jù)工程地質(zhì)特點，采用基于有限元分析法（MIDAS/GTS）對隧道開挖過程進(jìn)行分析，在施工階段采用累加模型。GTS彈塑性模擬模型的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖如下（圖一）。
圖一 巖體彈性——完全塑性應(yīng)力應(yīng)變曲線
根據(jù)斷層和隧道特點，采用Drucher-Prager進(jìn)行三維有限元計算，采用的屈服函數(shù)為
式子中， 表示洛德角， 表示應(yīng)力偏量的第一不變量， 表示應(yīng)力偏量的第二不變量。模擬時通過工程類比選取法支護(hù)參數(shù)進(jìn)行，結(jié)合工程后期施工的洞周收斂量測，取得一個以上斷面的完整數(shù)據(jù)進(jìn)行位移反分析得出與出示地應(yīng)力側(cè)壓系數(shù)和工程實際綜合彈性模量接近的數(shù)值，然后再利用反分析得出的數(shù)值進(jìn)行二次修正，使其最終接近實際的分析結(jié)果。
2.2 數(shù)值模擬及分析
根據(jù)規(guī)范規(guī)定，參閱類似工程經(jīng)驗，對各級圍巖物理力學(xué)參數(shù)和隧道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行確定。根據(jù)開挖掌子面的距離斷層位置的不同，選取CS15段進(jìn)行分析。數(shù)值分析結(jié)果表明支護(hù)的施加直接影響隧道整體的發(fā)展趨勢，有效控制并約束了掌子面產(chǎn)生的塑性影響區(qū)域。改善了斷層給圍巖穩(wěn)定性帶來的影響，改善了圍巖的性質(zhì)，并提高了施工的安全性，提高了前方未施挖的圍巖自穩(wěn)能力。
3、小結(jié)
地下隧道工程圍巖的穩(wěn)定性比較復(fù)雜，在施工中受到很多因素影響。圍巖穩(wěn)定性的檢測手段和方法很多，但大多以經(jīng)驗為主，將圍巖穩(wěn)定情況和監(jiān)測數(shù)據(jù)聯(lián)系起來進(jìn)行定量分析是比較好的辦法。本文簡單分析了影響隧道圍巖穩(wěn)定性的因素，并對某隧道的圍巖穩(wěn)定性用數(shù)值分析法進(jìn)行了判定，認(rèn)為在判定這類圍巖的穩(wěn)定性判定時建立典型的彈塑性數(shù)值模型，選取特定施工階段，應(yīng)考慮到不同斷層不同狀態(tài)下對圍巖的控制作用。
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工程地質(zhì)學(xué)范文第3篇
【關(guān)鍵詞】：研究生教育 精英教育 小班授課 教學(xué)改革。
0 引言
中國礦業(yè)大學(xué)（北京）作為教育部直屬全國重點高校，是首批具有博士和碩士學(xué)位授予權(quán)的高校之一，具有百年辦學(xué)歷史，行業(yè)特色鮮明，在人才培養(yǎng)和課程設(shè)置上積累了豐富的經(jīng)驗[1]。但隨著研究生招生規(guī)模日益增加，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）倡導(dǎo)的研究生精英教育模式也受到?jīng)_擊，研究生教學(xué)方式發(fā)生了顯著變革：小班變大班、交互式變傳授式、閉卷變開卷。這些變革從廣義上講適應(yīng)了大規(guī)模研究生培養(yǎng)的需求，但在一定程度上影響了研究生精英教育的培養(yǎng)宗旨。
為此，學(xué)校選擇了一批重點專業(yè)，針對課程選擇人數(shù)少于10人的課程專門開設(shè)了小班授課試點，目的是通過1個學(xué)期的教學(xué)實踐，評價小班授課的優(yōu)劣，并總結(jié)出小班授課方式和經(jīng)驗，為研究生小班授課教學(xué)模式推廣奠定基礎(chǔ)。本文針對礦業(yè)類高校的學(xué)科特點，結(jié)合工程實踐，重點探討《水文地質(zhì)與工程地質(zhì)學(xué)》教學(xué)改革的方向和內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的地質(zhì)學(xué)思維和實踐靈活運用技能[2-3]，為更好的培養(yǎng)相關(guān)方面的專業(yè)人才提供基礎(chǔ)。
1 小班授課人數(shù)優(yōu)化
重點強(qiáng)調(diào)將小班授課試點作為一個嘗試，不能夠影響到正常的教學(xué)安排或計劃。要根據(jù)研一學(xué)生提交的選課統(tǒng)計表，選擇報名人數(shù)較少，專業(yè)課在本行業(yè)較重要的課程作為試點選擇課程，集中起來開展小班授課。一般小班授課要求學(xué)生上限為10人，下限為3人。
2上課地點靈活安排
小班授課不參加研究生院的教室統(tǒng)籌安排，可以根據(jù)情況靈活選擇教學(xué)樓、實驗室、工作室、標(biāo)本室或報告廳等場所進(jìn)行授課，方便同學(xué)們更好地把課堂知識與實驗相結(jié)合，用理論指導(dǎo)實驗，用實驗驗證理論。
3教學(xué)方法改革
為了適應(yīng)小班授課的特點，一些傳統(tǒng)教學(xué)方法需要進(jìn)行改革。工程地質(zhì)學(xué)是一門強(qiáng)調(diào)實踐性的自然科學(xué)，因此在講授工程地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象過程中，借助電子教學(xué)并結(jié)合作者所從事的巖質(zhì)邊坡工程災(zāi)害控制研究方面的最新成果，介紹典型山體滑坡災(zāi)害，分析產(chǎn)生山體滑坡變形現(xiàn)象的工程地質(zhì)原因，介紹對滑坡牛頓力監(jiān)測的必要性。由于小班教學(xué)人數(shù)較少，便于管理，可以通過考察“深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點實驗”，了解滑坡災(zāi)害的研究前沿，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的科研活動的創(chuàng)新性思維，為學(xué)生今后從事相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)。
3.1 優(yōu)化教學(xué)大綱，深化教學(xué)內(nèi)容
為了有效把握課程主要重點內(nèi)容、提高效率，一些不主要的內(nèi)容以學(xué)生自學(xué)為主，不再進(jìn)行講解，但是與所學(xué)專業(yè)相關(guān)的重點講解，且要比課本知識更加深化，例如：當(dāng)講到地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和控制方面，常規(guī)監(jiān)測如降雨量、地下水水位等內(nèi)容不再重點講解，而是引入國際前沿，將滑坡牛頓力監(jiān)測重點引入。
3.2 結(jié)合現(xiàn)場實例，引入各章知識點
《水文地質(zhì)與工程地質(zhì)學(xué)》具有較強(qiáng)的實踐應(yīng)用特點，有的學(xué)校為了突出水文地質(zhì)與工程地質(zhì)學(xué)的應(yīng)用行業(yè)，還專門開設(shè)了“煤礦水文地質(zhì)與工程地質(zhì)”課程[4]。鑒于此，本課程將現(xiàn)場工程實例作為切入點，如在講述“邊坡暮Α輩糠幟諶菔保以平莊西露天煤礦邊坡所發(fā)生的一次滑坡災(zāi)害為例（圖1），來分析滑坡類的特點和后果。這樣既提高了學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣，又便于引入各章知識點，做到了帶著問題學(xué)習(xí)、學(xué)以致用的良好目的。
3.3 理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
只有將理論和實際相結(jié)合，才能更有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。以南芬露天鐵礦滑坡災(zāi)害為例（圖2），分析了滑坡發(fā)生的成因，提出了滑坡治理的對策（圖3），并在工程現(xiàn)場得以驗證對策的正確性。
3.4 加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性，安排學(xué)生輪流上臺授課
傳統(tǒng)的灌輸式授課方式不足以調(diào)動學(xué)生課堂參與積極性，缺乏自主學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力。為了促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，課堂上抽出一定時間來安排學(xué)生輪流上講臺授課，這樣，學(xué)生會對知識理解更加深刻。
3.5 取消點名機(jī)制，加強(qiáng)隨堂測試
課堂點名，一定程度上可以起到督促學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，但這屬于依靠外在力量約束，而且還浪費課堂寶貴的時間。而隨堂測試的方法調(diào)動了學(xué)生的參與熱情，學(xué)生置身其中進(jìn)行思考解決問題的方法，由于授課學(xué)生人數(shù)較少，也方便了教師對每一位學(xué)生的重點指導(dǎo)，及時得發(fā)現(xiàn)不足，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維。
4小班授課優(yōu)缺點評價
通過1個學(xué)期的教學(xué)實踐，分別在大班授課和小班授課中隨機(jī)選取5人，采用筆試和面試方式，對10個人所掌握的知識點及其靈活運用技能進(jìn)行考核，最終發(fā)現(xiàn)，小班授課5人平均成績96分（百分制），大班授課5人平均成績84分。通過對大班授課和小班授課學(xué)生考核成績的對比，發(fā)現(xiàn)小班授課平均成績高于大班授課平均成績，表明新型小班授課方式明顯優(yōu)于傳統(tǒng)大班授課方式。
5、結(jié)論
本文以水文地質(zhì)與工程地質(zhì)學(xué)課程為例，通過對研究生進(jìn)行大班和小班兩種不同授課模式的教學(xué)探索，著重在以下五個方面進(jìn)行了嘗試：①優(yōu)化教學(xué)大綱、深化教學(xué)內(nèi)容；②結(jié)合現(xiàn)場實例、引入各章知識點；③理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力；④加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性、學(xué)生上臺授課；⑤取消點名制度、加強(qiáng)課堂測試，對比發(fā)現(xiàn)小班授課效果明顯優(yōu)于大班授課，是研究生精英教育模式的一次有益探索。
參考文獻(xiàn)：
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工程地質(zhì)學(xué)范文第4篇
通過互聯(lián)網(wǎng)以及信函咨詢的方式，對國內(nèi)同濟(jì)大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中南大學(xué)和湖南大學(xué)6所高校的土木工程地質(zhì)教學(xué)課程內(nèi)容設(shè)置進(jìn)行了調(diào)查，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，以上學(xué)校主要存在以下幾個共同點：
1、強(qiáng)調(diào)對工程地質(zhì)基本概念的學(xué)習(xí)。在課堂學(xué)習(xí)過程中，主要課時都集中于學(xué)習(xí)在工程實踐中經(jīng)常用到的專業(yè)術(shù)語，強(qiáng)調(diào)概念的厘清。課堂學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容主要包括以下幾個方面：(a)地質(zhì)作用與地質(zhì)構(gòu)造的基本知識，包括地質(zhì)年代的識別、地質(zhì)圖的識圖、常見地質(zhì)結(jié)構(gòu)的概念（褶皺、節(jié)理、斷層等）；(b)三大巖石（巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖）的成因、歸類和鑒別；(c)第四紀(jì)地質(zhì)的基本知識，包括殘積土、沉積土、沖積土、坡積土等概念、成因及對工程的影響；(d)地下水的基本知識，包括地下水的分類、運動基本規(guī)律、補(bǔ)給與排泄方式、對工程的影響等；(e)工程地質(zhì)勘察與分析在具體工程的應(yīng)用，包括在隧道工程、邊坡工程等方面的應(yīng)用。
2、強(qiáng)調(diào)室內(nèi)實驗是課堂書本學(xué)習(xí)的延伸。室內(nèi)實驗主要目的是為野外地質(zhì)實習(xí)做準(zhǔn)備，學(xué)習(xí)地質(zhì)羅盤等地質(zhì)考察工具的使用，同時亦學(xué)習(xí)通過巖石標(biāo)本來鑒別各類巖石，還要學(xué)習(xí)地質(zhì)圖的填圖和閱讀等。
3、強(qiáng)調(diào)課堂學(xué)習(xí)與室外地質(zhì)調(diào)查相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式。從書本上學(xué)習(xí)到的知識僅僅停留在理論階段，書本上對地質(zhì)相關(guān)概念的描述仍比較抽象，因此，各所高校皆強(qiáng)調(diào)野外地質(zhì)實習(xí)對學(xué)習(xí)該門課程的重要性，把課堂上學(xué)習(xí)到的基本概念與現(xiàn)實工程中的真實地質(zhì)條件一一對應(yīng)起來，加深對基本知識的理解和掌握。一般而言，野外地質(zhì)實習(xí)內(nèi)容常包括野外巖石的識別、地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)年代的識別、巖層、節(jié)理等產(chǎn)狀的測定和描述等。各所大學(xué)對以上工程地質(zhì)基本知識的學(xué)同小異，其目的是對工程地質(zhì)這門課程有一個基礎(chǔ)的認(rèn)識和感知，但是，同時，各所高校之間在這門課程內(nèi)容設(shè)置方面有各有所側(cè)重。清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)增加了現(xiàn)代先進(jìn)的地質(zhì)勘查技術(shù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，介紹了地質(zhì)超前預(yù)報的相關(guān)方法、原理及應(yīng)用，比如介紹了地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水、TSP等先進(jìn)手段在隧道工程建設(shè)的應(yīng)用。中南大學(xué)、湖南大學(xué)對野外地質(zhì)實習(xí)極為注重，實習(xí)內(nèi)容包括地質(zhì)認(rèn)識實習(xí)和工程實踐實習(xí)兩個階段，實習(xí)實踐時間長達(dá)20~30天，考察湖南西部地區(qū)在建或已建項目所處較為復(fù)雜的地質(zhì)條件，以一個工程建設(shè)者的角度參與到實際項目的建設(shè)中去認(rèn)識地質(zhì)現(xiàn)象。石家莊鐵道大學(xué)地質(zhì)教研室現(xiàn)有8名教師，教授2名，副教授3名，講師3名，其中具有博士學(xué)位的4人，碩士學(xué)位的4名。獲得的獎項包括校級講課比賽特等獎1名，二等獎1名，校級優(yōu)秀教師1人，今年主持或參研的省部級及以上科研項目10余項，并承擔(dān)省級精品課程1項。雖然教研室在老師們的努力下取得了不錯的教學(xué)和研究成果，但是，和兄弟院校的工程地質(zhì)教研相比，我們?nèi)匀淮嬖谥T多不足之處。首先就是教師隊伍建設(shè)的不足，工程地質(zhì)是一門經(jīng)驗型極強(qiáng)的專業(yè)，需要足夠豐富的現(xiàn)場工程經(jīng)驗，因此需要老中青傳幫帶，讓青年老師盡快熟悉和掌握工程地質(zhì)教學(xué)的技巧和方法。其次，對工程地質(zhì)教學(xué)的重視程度不夠，課時設(shè)置偏少。最后，教學(xué)內(nèi)容更新不夠及時，工程地質(zhì)中先進(jìn)的技術(shù)方法在教學(xué)中介紹的內(nèi)容不夠多。因此，為了跟上國內(nèi)兄弟院校土木工程地質(zhì)教學(xué)的步伐，教學(xué)改革刻不容緩。
二、當(dāng)前土木工程地質(zhì)教學(xué)存在的問題
通過以上詳細(xì)的調(diào)查和對比分析，目前土木工程地質(zhì)教學(xué)仍存在以下問題：
1、土木工程地質(zhì)教材的使用各自為政。目前各個高校使用的教材基本上是各自高校的老師根據(jù)自己的講義編排而成，缺乏一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因而導(dǎo)致經(jīng)典精品教材較少。單從教材的題目上足可看出目前教材缺乏統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性。例如中南大學(xué)所用的教材為《土木工程地質(zhì)概論》，浙江大學(xué)的教材題名為《土力學(xué)與工程地質(zhì)》，石家莊鐵道大學(xué)所用教材題名為《工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》等。
2、在教學(xué)內(nèi)容上與其它課程交叉重復(fù)，無法突出本門課程的特色。工程地質(zhì)是一門基礎(chǔ)課程，是巖土工程、隧道工程等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，因此，由于與其它學(xué)科老師交流不夠充分，往往存在重復(fù)講授的情況。比如，以有效應(yīng)力這個概念為例，在工程地質(zhì)、土力學(xué)、基礎(chǔ)工程等課程都涉及到，由于這個概念的重要性，各科老師為了追求各門學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性，都會著重講解這個概念，雖然在一定程度可以加深學(xué)生對這個知識點的理解，但是從側(cè)面也可說明知識的重復(fù)交叉導(dǎo)致學(xué)業(yè)內(nèi)容的累贅。
3、課時安排過少。目前各所高校對土木工程地質(zhì)這門課的重視程度，課堂課設(shè)課時大多是32~48個學(xué)時，因此，老師在安排教學(xué)進(jìn)度時顯得極為緊張而緊湊。從實際教學(xué)安排來看，基本上講解完三大巖石、地下水、地質(zhì)構(gòu)造基本概念后，沒有足夠的時間深入來探討地質(zhì)條件對工程的影響，往往后面工程應(yīng)用的章節(jié)皆為學(xué)生自學(xué)。
4、知識學(xué)習(xí)與工程案例結(jié)合程度不夠。由于部分老師本身參與的工程項目不多，同時又由于課時的不夠，這兩部分原因?qū)е聦W(xué)習(xí)的主要內(nèi)容集中在枯燥的理論知識部分，學(xué)生容易產(chǎn)生枯燥情緒。
三、土木工程地質(zhì)教學(xué)改革措施
為了很好地解決當(dāng)前土木工程地質(zhì)教學(xué)中存在的問題，讓學(xué)生從這門課程中更多地學(xué)習(xí)到有助于工程實踐的知識，必須有針對性對當(dāng)前教學(xué)實踐中存在的問題進(jìn)行改革，具體改革措施如下所述：
1、建立和完善土木工地質(zhì)程精品課程精品課程建設(shè)既是壓力，又是動力。通過精品課程建設(shè)，可以找出當(dāng)前教學(xué)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，精簡重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容，突出本門課程的特色，使土木工程地質(zhì)這門課的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)更加明確。精品課程建設(shè)首先就是教材建設(shè)，因此，有必要根據(jù)新時期土木工程培養(yǎng)目標(biāo)，并結(jié)合當(dāng)前土木工程建設(shè)中出現(xiàn)的新問題、新方法、新技術(shù)，編寫一本深入淺出的教材，教材中不僅包含傳統(tǒng)的知識要點和概念，還應(yīng)包含當(dāng)前新的地質(zhì)知識觀點、新的地質(zhì)勘查手段等，同時還應(yīng)包含工程實例，讓學(xué)生盡可能地更深入地建立起工程地質(zhì)與工程項目的聯(lián)系。精品課程建設(shè)中重要的一條就是教師隊伍的建設(shè)，因此，有必要加大對教師隊伍的培養(yǎng)力度，引進(jìn)和培養(yǎng)一批有新視野、新知識的老師，以此給課堂注入新的氣象。
2、注重教學(xué)手段和教學(xué)方法的革新注意授課的科學(xué)性與藝術(shù)性，在教學(xué)過程中，善于發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)地位，采用“討論試”、“啟發(fā)式”教學(xué)模式。同時，要注重課前的準(zhǔn)備，精心備好每一節(jié)課，善于總結(jié)歸納每節(jié)課的重點，以“主線法”講授課程知識。
3、增強(qiáng)對工程地質(zhì)教學(xué)的重視對工程地質(zhì)教學(xué)的重視首先就體現(xiàn)在教學(xué)和學(xué)習(xí)的時間上。盡量安排更多的課時，讓老師有足夠充分的時間去講解基礎(chǔ)概念和工程實例。同時，老師也可以通過其它方式來增加學(xué)生們的學(xué)習(xí)時間，比如規(guī)定某個主題，要求學(xué)生自主獨立進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，完成該主題相關(guān)文獻(xiàn)的歸納總結(jié)，并加大平時學(xué)習(xí)報告在總成績中的比例。另外，強(qiáng)化考試試題庫建設(shè)，完善考試規(guī)范和制度，強(qiáng)化對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)知識訓(xùn)練。最后，要重視工程地質(zhì)實習(xí)在教學(xué)中的作用，因為該門課程的實踐性很強(qiáng)，需要從大自然中去認(rèn)識和掌握工程地質(zhì)現(xiàn)象，使學(xué)生鞏固在書本上學(xué)到的知識，有感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，同時在野外地質(zhì)實習(xí)過程中，亦可鍛煉學(xué)生們的體魄和吃苦耐勞的能力。
4、緊密聯(lián)系工程實踐學(xué)習(xí)的目的最終是為解決實際工程的問題，在教學(xué)的過程中融入工程實例有助于學(xué)生在正式進(jìn)入工作崗位之前對其有初步的認(rèn)識和了解，因此，工程實例教學(xué)是一個非常重要的手段。比如，老師可以把自身主持或參與的工程項目作為案例，結(jié)合書本知識講解如何解決工程問題，分享在解決工程問題過程中的心得體會，這樣寓教于樂的方式既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能讓他們積累相應(yīng)的工程經(jīng)驗知識。
工程地質(zhì)學(xué)范文第5篇
關(guān)鍵詞：實例 提綱挈領(lǐng) 由淺入深 溫故知新 聯(lián)系實際
引言
近十多年來，隨著計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，工程地質(zhì)問題的數(shù)值模擬理論和方法迅速發(fā)展，有限單元法、有限差分法、邊界單元法、離散單元法及非連續(xù)變形分析法等工程地質(zhì)常用的數(shù)值模擬方法不斷成熟和完善，被廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)學(xué)科的各個領(lǐng)域，如工程地質(zhì)的結(jié)構(gòu)計算、邊坡（滑坡）穩(wěn)定性及加固、隧道的開挖及加固、地基基礎(chǔ)的變形分析、大壩穩(wěn)定性分析、路基沉降及變形及基坑支護(hù)工程等等。這也對從事工程地質(zhì)專業(yè)的技術(shù)人員提出了更高的要求。因此，掌握常用工程地質(zhì)數(shù)值方法的基本原理、應(yīng)用條件與使用方法是非常重要的。
一、課程的特點
《工程地質(zhì)數(shù)值模擬的理論與方法》是我校工程地質(zhì)專業(yè)高年級本科生的一門專業(yè)選修課，該課程把專業(yè)理論、力學(xué)計算和計算機(jī)應(yīng)用結(jié)合起來，以解決冗繁的數(shù)值運算問題，以彈塑性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、線性代數(shù)及數(shù)值分析等課程的基本內(nèi)容為基礎(chǔ)，以計算機(jī)程序設(shè)計語言為手段，以計算機(jī)為解題工具，來求解處于一定地質(zhì)環(huán)境條件下的地質(zhì)體的應(yīng)力、應(yīng)變及位移的分布規(guī)律。就有限單元方法來講，其主要內(nèi)容包括形函數(shù)矩陣的建立、應(yīng)變函數(shù)矩陣和應(yīng)力函數(shù)矩陣的建立、單元剛度矩陣的建立、總體剛度矩陣的形成與修正、等效節(jié)點荷載移置、矩陣的計算機(jī)存儲、大型線性代數(shù)方程組的解法、高斯求積公式等。
本課程有三個特點。一是公式及矩陣計算冗長，特別是單元剛度矩陣、總體剛度矩陣的形成以及大型線性代數(shù)方程組的求解需要大量的推導(dǎo)過程；二是涉及到的內(nèi)容不容易理解，如單元剛度矩陣形成過程中的虛功原理及高斯求積公式；三是選修課學(xué)時少，內(nèi)容較多，每節(jié)課都在講新內(nèi)容，學(xué)生則經(jīng)常處于被動學(xué)習(xí)的地位，學(xué)習(xí)的積極性、創(chuàng)造性、主動性及靈活性得不到充分發(fā)揮，容易產(chǎn)生思維上的疲勞。
二、教學(xué)方法與技巧探討
為了提高教學(xué)效果，在教學(xué)過程中，從教學(xué)方法、技巧與形式等方面作了一系列的改進(jìn)，取得了較好的效果。
1. 豐富實例，提高興趣
在本科教學(xué)及實踐階段，學(xué)生很少接觸工程地質(zhì)數(shù)值模擬的理論與方法，根本不知道數(shù)值模擬的作用及其在工程地質(zhì)中的應(yīng)用情況，大部分同學(xué)僅僅是因為課程名稱比較新穎才選這門課。但是實際情況是這門課對于本科生而言是比較難學(xué)的，要面臨很多復(fù)雜公式的推導(dǎo)。為了避免“乘興而來，敗興而歸”的局面，更好地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，在緒論的講解中就運用大量的實例進(jìn)行教學(xué)，如在講解數(shù)值模擬常用方法時，以離散單元法模擬地下洞室垮塌的過程為實例，以快速拉格朗日分析法模擬隧道加固效果為實例，以非連續(xù)變形分析法模擬滑坡失穩(wěn)及運動的全過程為實例，尤其是講解有限單元法時，分別列舉了該方法在滑坡穩(wěn)定性分析、基坑位移分析、地基的沉降分析、大壩穩(wěn)定性分析及隧道開挖過程中應(yīng)力應(yīng)變分析的實例，使學(xué)生首次清楚地了解數(shù)值模擬在工程地質(zhì)領(lǐng)域中所起的重大作用，首次從數(shù)值模擬結(jié)果中分析出對工程實踐有用的信息，首次認(rèn)識到今后所從事的科研生產(chǎn)工作與數(shù)值模擬方法的密切聯(lián)系。這些實例以其多樣化的信息作用于學(xué)生的頭腦，在吸引學(xué)生注意，激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)，提高學(xué)習(xí)積極性方面起到了至關(guān)重要的作用。
2. 提綱挈領(lǐng)，把握全局
本門課程講解的重點是有限單元方法，有限單元法的公式推導(dǎo)復(fù)雜，虛功原理及高斯求積公式等理論較為抽象，為了使學(xué)生學(xué)習(xí)思路明確，在講課的過程中，應(yīng)注重通過框圖和提綱的形式展示本門課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容及其相互之間的內(nèi)在聯(lián)系，注重分析局部內(nèi)容和整體內(nèi)容的關(guān)系。
課程教學(xué)的講解包括兩部分內(nèi)容，第一部分是理論教學(xué)，主要講解有限單元方法解題過程中所用到的相關(guān)理論，第二部分是實踐教學(xué)，主要講解有限單元方法前處理和后處理數(shù)據(jù)的輸入及輸出、前處理中網(wǎng)格圖件的可視化及后處理中位移、應(yīng)力及單元狀態(tài)的可視化。這些內(nèi)容的聯(lián)系是非常緊密的，前處理程序生成的網(wǎng)格信息（包括節(jié)點位置和單元與節(jié)點之間的對應(yīng)關(guān)系）是主分析程序計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，后處理程序必須基于主分析程序生成結(jié)果文件（位移應(yīng)力信息）進(jìn)行圖形處理。這些內(nèi)容通過框圖的形式把課程教學(xué)的提綱全部展示出來（圖1），使學(xué)生能夠一目了然地掌握本門課程的學(xué)習(xí)要點、了解有限單元方法解題思路及解題程序之間的數(shù)據(jù)的傳遞關(guān)系。
主分析程序的結(jié)構(gòu)和計算理論是課堂教學(xué)的主要部分，主要包括兩部分內(nèi)容，一部分是單元分析，主要講解節(jié)點位移與單元位移、節(jié)點位移與單元應(yīng)力、節(jié)點位移與單元應(yīng)變及節(jié)點位移與節(jié)點力之間的相互關(guān)系，其間涉及到形態(tài)矩陣、應(yīng)變矩陣、應(yīng)力矩陣和單元剛度矩陣的表達(dá)形式和物理意義；另一部分是整體分析，主要講解單元剛度矩陣升階疊加成總體剛度矩陣。這些內(nèi)容很多，也很復(fù)雜，需要用到彈性力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)及線性代數(shù)等相關(guān)知識。在講解時，把這些內(nèi)容的相關(guān)關(guān)系和求解過程用框圖的形式表示（圖2），使學(xué)生能夠理清思路，清楚地掌握理論學(xué)習(xí)上的關(guān)鍵點，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
3. 由淺入深，各個突破
對于從沒有接觸到數(shù)值模擬方法的本科生來說，有限單元法的基本原理和步驟以及虛功原理是很復(fù)雜，也是最難懂的。直接講解平面問題的有限單元方法時，絕大部分學(xué)生聽不明白，如果連續(xù)幾次課都不明白，學(xué)生就會完全喪失繼續(xù)學(xué)下去的興趣。面對這一困難，在講解平面問題的有限單元方法之前，先從一維桿件有限單元方法入手，選取線性位移模式，詳細(xì)推導(dǎo)形態(tài)矩陣、應(yīng)變矩陣、應(yīng)力矩陣、單元剛度矩陣及總體剛度矩陣的計算過程。通過最簡單最淺顯的一維桿件的例子，讓學(xué)生對有限單元法解題過程有了深刻的認(rèn)識，為以后進(jìn)行復(fù)雜問題的講解奠定了良好的基礎(chǔ)。對于虛功原理，涉及到實際狀態(tài)和虛擬狀態(tài)兩種情況，直接講解變形體的虛功原理，上課效果是非常差的，通過簡單的平衡杠桿這一剛體模式（杠桿中間有支點、杠桿兩端受力保持平衡），從力的平衡和力的作用點位移的關(guān)系兩種絕然不同的狀態(tài)來闡述實際狀態(tài)和虛擬狀態(tài)，從平衡杠桿力矩的平衡和力的作用點位移的關(guān)系來闡述虛功原理，這種采用由淺入深方式的教學(xué)效果是非常明顯的。
4. 溫故知新，深化理解
高年級本科生已經(jīng)學(xué)過彈性力學(xué)、線性代數(shù)及高級程序語言等基礎(chǔ)課程，有限單元法的原理和求解也是基于這些理論，溫習(xí)這些已經(jīng)學(xué)過的知識對于理解有限單元方法是至關(guān)重要的。如在講解單元分析前回顧彈性力學(xué)的應(yīng)力張量理論、變形的幾何理論、本構(gòu)關(guān)系理論等理論，在講解形態(tài)矩陣、應(yīng)變矩陣及應(yīng)力矩陣前溫習(xí)線性代數(shù)矩陣的運算，在求解節(jié)點位移之前溫習(xí)高級程序語言中大型線性方程組的數(shù)值編程解法及矩陣的存儲方式等。通過溫故的方式學(xué)生不斷鞏固了已有知識結(jié)構(gòu)和知識體系，而且還能夠綜合運用已經(jīng)學(xué)過的知識去解決新的問題，對于學(xué)生綜合的素質(zhì)的培養(yǎng)有一定的作用。
5. 聯(lián)系實際，注重應(yīng)用
理論的學(xué)習(xí)固然重要，但將理論用于解決實際工程問題能力的培養(yǎng)也同樣重要，在理論教學(xué)完成后，就進(jìn)入實踐教學(xué)階段。實踐教學(xué)階段分演示和上機(jī)實習(xí)兩個步驟進(jìn)行。演示階段的主要任務(wù)是針對具體工程實例，從單元的離散化、數(shù)據(jù)的輸入、程序的運行、結(jié)果的顯示等方面展示有限單元的基本操作；上機(jī)實習(xí)階段的主要任務(wù)是學(xué)生熟練掌握有限單元方法數(shù)據(jù)輸入和基本操作的基礎(chǔ)上，求解二維的巖石力學(xué)及工程中的巖體穩(wěn)定分析，得出研究區(qū)應(yīng)力和位移的分布規(guī)律，繪制主應(yīng)力等值線圖，并針對研究區(qū)的破壞狀態(tài)對其穩(wěn)定性作出評價。經(jīng)過實踐教學(xué)階段的訓(xùn)練，不斷使學(xué)生鞏固有限單元方法的基本理論，而且引導(dǎo)學(xué)生將理論知識和實踐應(yīng)用結(jié)合起來、為其以后獨立從事科研工作奠定初步的基礎(chǔ)。
結(jié)語
教學(xué)過程是一個在求索中不斷進(jìn)步和完善的過程，教學(xué)需要根據(jù)課程的特點采用一定的教學(xué)方法和手段。在《工程地質(zhì)數(shù)值模擬的理論與方法》課程的教學(xué)中，選取了大量的實例分析以提高學(xué)習(xí)的興趣，在提綱挈領(lǐng)的指引下把握內(nèi)容的全局，采用由淺入深的講解形式解決復(fù)雜的知識點，通過溫故知新的方式輕松地學(xué)習(xí)基本理論，并把理論教學(xué)和實踐教學(xué)結(jié)合起來，使學(xué)生學(xué)有所成，使教師教有所獲。
參考文獻(xiàn)：
