岩石力学实验教学和实践,本文是实验教学参考文献格式范文与岩石力学和实验教学和实践类专升本论文范文.
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【摘
要】岩石力学实验是采矿工程、地质工程及相关专业学生重要的基础性实验.目前在岩石力学实验教学中发现学生积极性不高、参与度较低、实验效果较差.针对这些问题进行研究,认为实验仪器设备单一、实验内容陈旧、实验方法简单及实验组织方式落后是造成实验效果差的主要原因.文章从完善实验仪器设备、创新实验内容、改进实验方法、优化实验组织四个方面入手,介绍了中国矿业大学矿业工程国家级实验教学示范中心做出的积极探索及实践,实践表明学生实验效果显著提升.
【关键词】岩石力学；高校实验室；实验教学
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2017）32-0103-02
岩石力学实验是采矿工程、土木工程、水利水电及地质等岩土工程相关专业基础性实验内容之一,对于提高相关专业学生实验及实践动手能力意义重大.岩石力学实验较为经典,各高校岩石力学实验多采用传统实验的教学方法.随着专业的进步及技术的发展,传统实验教学方法已不能满足学生实验、实践的需求,导致实验教学问题突出.为解决出现的问题,亟须对岩石力学实验方法进行改革.本文结合中国矿业大学矿业工程国家级实验教学示范中心多年探索经验,就改进岩石力学实验教学方法进行探索实践.
一、岩石力学实验教学现状
岩石力学实验包含经典的实验内容.传统的岩石力学实验内容包括岩石的单轴抗拉强度测试、单轴抗压强度测试、剪切强度测试、弹性模量泊松比测试,多为验证性实验.传统实验采用实验教师讲解、操作实例,学生学习后再操作的教学方法.传统实验通常以班级为单位,全班学生使用相同的设备进行相同的实验内容.实验学生同实验教师、实验技术人员提前预约实验时间及场地,实验多安排在学生无理论课程的晚上或者周末进行,实验需任课教师、实验技术人员及学生反复沟通,实验管理程序较为复杂烦琐且效果不佳.
二、岩石力学实验教学问题
中国矿业大学矿业工程实验教学中心是矿业工程专业实验教学中心,主要进行采矿工程相关专业实验教学.岩石力学实验是中心经典的实验内容,中心总结多年实验教学经验,对岩石力学实验教学方法进行了探索与实践.经过多年的积累总结,发现岩石力学实验教学存在以下不足：
1. 实验设备单一
实验教学对象多为本科学生,以基本的实验内容及仪器操作为主要目的.受传统实验组织制约,学生以班级为单位进行实验,为满足学生实验需求,需要采购多台相同设备.受资金影响,若购买多台同样设备,则设备种类及完善缺乏资金,最终造成实验室设备单一,更新较慢,实验设备种类缺乏,同时造成实验内容单一,实验方法简单.
2. 实验内容陈旧
传统的岩石力学实验主要是最基本的实验内容,简单地进行岩石的单轴抗拉、抗压、剪切实验.实验只能满足学生基本的实验需求.学生进行试验,只是在一定的时间机械地完成规定好的实验操作,对实验兴趣度不高,更缺乏对于进一步的、自主性的实验的探索热情,创新更是无从谈起.
3. 实验方法简单
传统的岩石力学实验隶属于岩石力学课程的一部分,实验的进行只是进行理论课程中一些知识的呈现.实验方法固定,多为验证性实验.实验过程为同一批学生进行同样的实验内容,不能做到以学生为主体,难以满足不同学生不同层次的实验需求,结果实验只是短时间内动手能力的训练.相同的实验内容易造成学生参与度低,实验积极性不高,实验报告抄袭严重.
4. 实验组织方式滞后
传统的岩石力学实验通常以一个班集体为单位,全部学生进行相同的实验项目.实验之前需实验教师、实验技术人员同实验学生进行反复沟通,确定固定的时间及空间,且中间组织烦琐,组织效率低下.实验时间需避开学生理论课程,实验时间可选余地小,只能定为晚上或周末进行.实验课较多占用学生休息时间,造成学生积极性不高、参与度低、效果差.
三、岩石力学综合实验教学方法探索
中国矿业大学矿业工程实验教学中心针对岩石力学实验教学存在的问题,结合多年实验教学经验,对岩石力学实验教学新方法进行探索,主要内容有以下几个方面：
1. 实验设备的完善
中心针对岩石力学实验配置系统化实验设备,主要有300kN微机控制电子万能试验机、600kN液压式万能试验机、1000kN电液伺服三轴试验机、30/300kN微机控制恒应力抗折抗压试验机,试验机种类齐全,还配备有岩石直剪仪、应变仪、弹性模量泊松比装置、引伸计等,配套实验仪器齐全.实验仪器的购置增加了中心硬件设施,实验仪器的有效利用才能将设备价值最大化.实验室开放是解决问题的有效方法,中心经过长时间探索,致力于积极推进中心的开放共享,其中仪器设备的开放共享是实验室开放共享的主要内容,中心建设有自己的仪器设备开放共享系统,最大限度地服务学生实验.
2. 实验内容的创新
实验教学的改进与创新本质上是要有实验内容的更新与进步.只有不断创新增加实验内容,才能吸引学生进入实验室,激发学生的实验热情.为增加实验内容,中心教师积极探寻实验教学方法,设计新的实验项目,不断增加实验内容.中心积极探索结合学生需求及学生兴趣点增加实验内容的方法,建立采矿工程岩石力学实验项目库.
中国矿业大学为提高本科生科研创新实践能力,开设有大学生科研创新训练计划,为提高实验室开放,设有实验室开放基金项目,并大力鼓励采矿工程专业学生参加采矿工程实践作品大赛.中心为提高学生实验创新能力,在原有基础实验基础上,将大学生科研创新训练计划项目、采矿实践作品大赛项目、实验室开放基金项目及研究生科研实验中学生创新实验项目纳入岩石力学实验项目库,在学生创新项目基础上,经实验中心教师改造设计成学生实验项目.中心学生根据自身实验需求,选择感兴趣实验项目.学生实验过程中有创新新想法后,再通过参加创新训练计划、实践作品大赛及开放实验进行创新想法的实践,如此在锻炼学生创新实践的同时,不断推进实验项目的创新发展.
3. 实验方法的改进
学生是实验教学的主体,不同的学生有不同的主观需求,要想最大限度地提高实验效果,就要最大限度地激发学生参与实验的热情,发挥学生的主观能动性.针对不同学生的实验需求以及实验教学的总体要求,实验中心将采矿工程岩石力学实验项目库各实验内容分层次划分,在达到实验要求的前提下,最大限度地提供给学生实验的自主权.在保障实验要求的前提下,最大限度地激发学生的实验积极性.
4. 实验组织的优化
实验中心建设有采矿工程国家级虚拟仿真实验中心,利用实验中心虚拟仿真资源开放共享平台,学生实验前通过虚拟仿真资源共享平台进行岩石力学实验在线学习.在线学习内容主要包括试验机操作视频、岩石力学虚拟仿真实验、实验室安全教育等.
依托中国矿业大学教务部实验教学综合系统,进行实验学生实验课、开放实验、大学生创新训练计划中的实验室及仪器设备的预约.学生结合自身学习时间,根据自身实验需要,在线申请实验室及实验,实验指导教师及实验室管理人员进行实验的审核及指导工作.
中心网站包括实验课件资源、实验视频资源、虚拟仿真资源,学生进行实验前,首先登录实验中心网站进行虚拟仿真资源的学习,进行实验视频资源、仪器设备操作、实验安全的学习.通过各实验室安全监控系统,实验教师及实验工作人员全程进行实验过程监控及在线指导.学生实验后,在线提交实验报告,实验教师在线评阅后反馈给学生,变最终的考核为再一次的学习.
利用实验中心信息化成果,以目前学生更适应方式进行实验的组织、实施及完成.虚实结合,促进学生学习的自主化,提高实验学习适应性,提高学生实验参与度.减少实验教师及实验技术人员简单、重复性工作.增加学生同教师的交流,为学生创新提供窗口.
实验安排在线完成,解决了实验组织中学生、教师、实验技术人员之间难协调的问题,大大提升了实验的组织效率.学生自主选择实验,实验教师有针对性进行实验指导,尊重学生个性,因材施教.
学生同教师在线交流,增加了交流时间.通过实验课程的学习,学生更加了解实验室,掌握实验中心资源学习的方法和实验室开放的途径,参与实验室开放、科研训练、创新训练的学生数量明显增加.
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（编辑：秦俊嫄）
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