乾增珍　徐能雄

摘 要：工程力學(xué)是地質(zhì)類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，針對(duì)地質(zhì)類專業(yè)工程力學(xué)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，本文探索分析了工程力學(xué)在地質(zhì)工程中的重要性，從工程力學(xué)理論聯(lián)系地質(zhì)現(xiàn)象，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和例題和習(xí)題的講解等方面闡述了地質(zhì)類專業(yè)工程力學(xué)的教學(xué)思路。這對(duì)于提高學(xué)生的力學(xué)知識(shí)運(yùn)用能力起到積極的作用。

關(guān)鍵詞：工程力學(xué) 地質(zhì)現(xiàn)象 教學(xué)效果

中圖分類號(hào)：E221.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（a）-0167-01

《工程力學(xué)》是工科眾多專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，在基礎(chǔ)理論課和專業(yè)課之間起著承上啟下的橋梁作用。它既具有廣泛的通用性和較強(qiáng)的理論性，又具有鮮明的實(shí)踐性與工程性。隨著《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》的實(shí)施，工程力學(xué)教學(xué)內(nèi)容不斷擴(kuò)充，而課堂教學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)減少。目前《工程力學(xué)》教材大多適用于力學(xué)等相關(guān)專業(yè)。教材中幾乎沒(méi)有體現(xiàn)地質(zhì)類專業(yè)的特色。因此，如何提高地質(zhì)類專業(yè)工程力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際地質(zhì)工程問(wèn)題的能力，是地質(zhì)類專業(yè)《工程力學(xué)》教學(xué)中迫切需要解決的問(wèn)題。基于上面的認(rèn)識(shí)，結(jié)合多年教學(xué)實(shí)踐，現(xiàn)對(duì)如何提高地質(zhì)類專業(yè)工程力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量加以分析和探討。

1 了解工程力學(xué)在地質(zhì)類專業(yè)中的重要性

《工程力學(xué)》是地質(zhì)類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它直接影響著構(gòu)造地質(zhì)等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。地質(zhì)類專業(yè)工程力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容包括靜力學(xué)和材料力學(xué)，無(wú)論是鑒定每一種構(gòu)造形跡的力學(xué)性質(zhì)，辨別構(gòu)造形跡的序次及等級(jí)，還是探討巖石力學(xué)性質(zhì)和各種類型的構(gòu)造體系中的應(yīng)力活動(dòng)方式，以及建立地質(zhì)力學(xué)模型，追溯地質(zhì)構(gòu)造的形成條件及發(fā)展過(guò)程，都需要工程力學(xué)的知識(shí)。在教學(xué)中，既要使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)工程力學(xué)在地質(zhì)工程領(lǐng)域的重要性，又要引導(dǎo)學(xué)生正確地、辯證地認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)中遇到的困難。

2 聯(lián)系地質(zhì)現(xiàn)象，提高學(xué)習(xí)興趣

工程力學(xué)與地質(zhì)現(xiàn)象有著緊密的聯(lián)系，如在構(gòu)造的動(dòng)力學(xué)中，需要用到應(yīng)力分析和變形分析的方法來(lái)分析恢復(fù)古構(gòu)造應(yīng)力-應(yīng)變場(chǎng)。為了使學(xué)生全面了解工程力學(xué)在地質(zhì)專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)力，筆者與地質(zhì)工程專業(yè)老師多次溝通，并翻閱相關(guān)地質(zhì)力學(xué)資料，了解力學(xué)在地質(zhì)類專業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。在教學(xué)過(guò)程中，列舉出力學(xué)與地質(zhì)工程中的應(yīng)用實(shí)例：

實(shí)例一：運(yùn)用力不知識(shí)解釋常見(jiàn)地質(zhì)現(xiàn)象

緒論中舉例運(yùn)用力學(xué)知識(shí)解釋褶皺、斷層、透鏡體等一系列的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象。說(shuō)明力學(xué)與地質(zhì)專業(yè)具有緊密的聯(lián)系。還進(jìn)一步地向?qū)W生指出地質(zhì)力學(xué)是地質(zhì)專業(yè)的一個(gè)重要的研究方向。而地質(zhì)力學(xué)是地質(zhì)學(xué)與力學(xué)相結(jié)合的一門學(xué)科。由于地殼非理想的剛體，而是具有彈性和塑性力學(xué)性質(zhì)，地殼的各個(gè)部分在地應(yīng)力作用下，形成永久變形。學(xué)習(xí)工程力學(xué)的目的就是為了能夠根據(jù)地殼運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的永久變形（塑性變形），運(yùn)用力學(xué)知識(shí)來(lái)研究地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。

實(shí)例二：材料力學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用

地質(zhì)工程專業(yè)中，巖石為其主要研究對(duì)象之一。以工程力學(xué)材料力學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步分析巖石的彈性及塑性特征。巖石的彈性特性有沖擊地壓、地震彈性波及常見(jiàn)的應(yīng)力解除；巖石的塑性表象有巖層褶皺、第四紀(jì)冰川礫石的變形和地震塑性波。利用材料力學(xué)性質(zhì)還可以解釋常見(jiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象。以石香腸為例，它是地質(zhì)構(gòu)造中常見(jiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象之一。典型的石香腸形成于較?。ㄍǔＷ詈窦s1 m）且比圍巖較強(qiáng)硬的巖層中。這是因?yàn)樵诖笾麓怪睂用娴臄D壓作用下，使石香腸的圍巖沿著層理發(fā)生張拉，出現(xiàn)細(xì)頸化或破裂，進(jìn)而形成透鏡體現(xiàn)象。

實(shí)例三：應(yīng)力狀態(tài)的應(yīng)用

工程力學(xué)中的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)度理論似乎與地質(zhì)工程無(wú)關(guān)。然而在地質(zhì)工程中，當(dāng)分析巖石斷裂時(shí)就有其用武之地了。由于地殼是以水平應(yīng)力場(chǎng)為主，一般情況下，最大壓應(yīng)力和最大張應(yīng)力是近水平的，中間應(yīng)力軸是近垂直于地面。在地應(yīng)力作用下，壓性斷裂面與最大壓應(yīng)力直交；張性斷裂面與最大張應(yīng)力直交。此外，局部應(yīng)力狀態(tài)的三個(gè)主應(yīng)力主軸的空間方位不一定都是與地面完全平等或垂直，這是由于種種邊界條件影響，三軸和地面呈斜交狀態(tài)。這種情況下，出現(xiàn)的壓性、張性、扭性破裂面以水平應(yīng)力場(chǎng)為標(biāo)準(zhǔn)確定，這些斷裂面就兼有壓扭性質(zhì)或張扭性質(zhì)。

3 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果

在授課過(guò)程中，對(duì)教授內(nèi)容注重講概念、講思路、講方法。注意圍繞重點(diǎn)、難點(diǎn)精講多練。例如在講授靜力學(xué)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)以一般力系為主，嚴(yán)格要求解題思路，強(qiáng)調(diào)正確的解題方法。在畫受力圖時(shí)學(xué)生容易出錯(cuò)，在教學(xué)過(guò)程中，不斷反復(fù)強(qiáng)調(diào)畫受力圖應(yīng)注意的事項(xiàng)，并且增加習(xí)題課。

教授過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)梳理所學(xué)知識(shí)。比如材料力學(xué)中軸力、剪力、扭矩和彎矩均為內(nèi)力。內(nèi)力的正負(fù)號(hào)有各自相應(yīng)的定義，針對(duì)分離體畫受力圖時(shí)，一定要畫正的內(nèi)力，但在列平衡方程時(shí)，所有的內(nèi)力則變?yōu)橥饬?。材料力學(xué)中，概念多，符號(hào)多，公式多，學(xué)生不易掌握。教學(xué)時(shí)，幫助學(xué)生從基本概念的定義出發(fā)、分析每一種力學(xué)模型、采用力學(xué)平衡方程推導(dǎo)出應(yīng)力計(jì)算公式。從而明確應(yīng)力計(jì)算公式的適用范圍。

4 精解例題、重視習(xí)題

教師除了要精心組織授課內(nèi)容外，教學(xué)過(guò)程中的每一個(gè)例題都需要精心準(zhǔn)備，選擇典型的例題。解題前，給學(xué)生5分鐘左右的時(shí)間思考解題思路。解題時(shí)，采用板書的形式分析解題過(guò)程，此時(shí)也學(xué)生提出下一步需要解決的問(wèn)題。分析問(wèn)題時(shí)，教會(huì)同學(xué)對(duì)于一個(gè)實(shí)際問(wèn)題如何入手分析，如何靈活地運(yùn)用所學(xué)的力學(xué)知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)嚴(yán)格訓(xùn)練，學(xué)生才會(huì)思路清晰、計(jì)算準(zhǔn)確、書寫工整。學(xué)生在每解決一個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中，老師均應(yīng)適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展互動(dòng)，踴躍向中心發(fā)言的學(xué)生或老師提問(wèn)，及時(shí)澄清問(wèn)題、解除疑惑。

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