边坡工程教学改革探讨

孙书伟

摘要：边坡工程是一门以边坡为研究对象的专业选修课程，内容涉及土力学、岩石力学、工程地质学、弹塑性力学等多方面知识，具有综合性和实践性强的特点。目前课程教学中存在教材选择困难、授课对象理论基础较弱、实践和试验环节薄弱等问题，建议优化教学内容设置、开放式互动教学、理论性与方法性并重以及在教学过程中启发学生科研思路等，使学生及时掌握有关边坡工程的新理论和新技术，为我国工程领域培养合格的创新型专业人才。

关键词：边坡工程；课程教学；岩石力学；采矿工程；滑坡

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）49-0133-02

一、引言

边坡是指自然或人工形成的斜坡，通常由力学性质不同的岩土材料构成，在漫长的地质构造作用下，逐渐形成了复杂的坡体结构和岩体结构。边坡失稳破坏会诱发滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害，造成铁路公路阻塞、掩埋河道以及矿山停工等，带了较大的生命和财产损失。边坡工程是一门以边坡为研究对象的应用性课程，内容涉及土力学、岩石力学、工程地质学、弹塑性力学等多方面知识，具有综合性和实践性强的特点。岩土工程、采矿工程、工程地质等专业的重要专业课程就是边坡工程，国内大专院校开展课程时间并不长，同时由于教学过程中普遍存在理论与实践脱节的问题，往往存在学生学习兴趣差以及分析解决问题能力较差等问题。如何适应当前社会需要，培养理解基础好、动手能力强以及富有实践精神的复合型人才，是值得我们深入研究和探讨的科学问题。

二、边坡工程的课程特点

1.综合性强。边坡根据物质组成往往可以分为岩质边坡和土质边坡，由于岩土二者的物理力学性质差异较大，所以导致工程所关心的科学问题完全不同，对于土质边坡，其稳定性取决于土的变形和强度问题，这其中涉及了土力学方面的知识；对于岩质边坡，其稳定性取决于岩石的强度和结构面的空间分布等，这其中涉及工程地质和岩石力学方面的知识。边坡根据成因又可分为自然边坡和人工边坡，自然边坡是在复杂的地质作用下历经几百万年甚至几千万年演变而来，这就涉及到地质学等；自然状态下经过漫长地质年代作用的岩体一般处于稳定的自然状态。开挖后的人工边坡其平衡状态会遭到破坏，原因是岩体的开挖、地应力的释放等，这就涉及到材料力学、岩石力学等。此外，我们在分析计算时，往往需要用到弹塑性理论来分析边坡的应力和变形等。总之，一门边坡工程涉及土力学、岩石力学、工程地质学、弹塑性力学等多方面知识，课程综合性强。

2.复杂性强。边坡工程具有系统的复杂性，主要从以下两方面体现：①露采边坡是采矿工程大系统中的一个子系统，具有系统性，它属矿山生产的安全保障系统，矿山安全生产要求边坡保持稳定；②既定的工程地质条件和水文地质条件、地形地貌和新构造运动、人类的工程活动等因素都会影响或控制边坡自身的稳定性，而这些影响因素本身就具有复杂性跟不确定性，边坡的稳定性与这些因素综合作用有关，所以会受各相关因素之间的相互影响。因此，只有对这些因素进行全面的系统的分析，才能使边坡整体性能达到最佳状态。而且各因素对边坡稳定性的影响作用是不同的。所以边坡工程的课程教学也要求教师从系统上进行全面、多方位的教学，从而使课程复杂性增强。

3.理论性强。边坡工程中既涉及岩土的强度问题，又有变形问题和稳定问题，课程内容较多并且理论性强。研究边坡的强度问题时，需理解有效应力原理、达西定律、岩土的强度准则、岩土的本构模型、结构面的力学模型以及常规的室内外试验方法等；研究边坡的变形问题时，需掌握固结理论、分层总和法等内容；研究边坡的稳定问题时，需掌握强度折减法、赤平极射投影以及结构面配套分析方法等。此外，边坡问题不仅涉及静力问题，还包括动力问题，故边坡工程是一门理论性很强的课程。

4.应用性强。边坡工程所研究的问题来自于现场，同时服务于现场。学习的目的是能将实际工程问题进行简化，从而可以用所学的理论知识进行分析，最后达到解决实际工程问题的目的。边坡稳定问题等是工程所关心的热点问题，监测以及预警的手段和方法等直接服务应用于现场。

三、课程教学中存在的问题

1.教材选择困难。作为一门专业选修课，边坡工程方面的科研著作较多，教材偏少。边坡工程的教材普遍存在行业性强、内容体系不统一等问题。

2.授课对象理论基础偏弱。边坡工程课程主要面向已学过专业基础课的理工科大三学生。然而，笔者在授课过程中发现，部分专业的学生对土力学、岩石力学、工程地质学以及弹塑性力学的基本理论理解差，甚至不了解一些基本概念。这一方面与边坡工程自身综合性较强有关，另一方面反映出教学对象理论基础薄弱等问题，这无疑会影响教学质量和教学效果。

3.实践和试验环节薄弱。大部分授课老师缺乏实践经验，从理论到理论，现场经验严重缺乏，很难向学生传授具体的边坡工程实践常识，而学生通常很反感概念性的东西，空洞无物的讲解只会让学生兴致缺失，甚至产生厌学、抵触心理，不但达不到理想的教学效果，还会适得其反。

4.授课对象创新思维不足。现今，创新思维能力强弱已成为影响学生就业竞争力和科研能力的重要因素。但是，我们的学生长期处于中国传统模式教育下，学生的自主创新能力明显不足，这在社会生活和工作实践中已明显地表现了出来。

四、关于边坡工程教学的建议

1.丰富教材种类。由于在边坡工程教学中，边坡工程方面的科研著作较多，教材偏少，且教材普遍存在行业性强、内容体系不统一等问题。所以授课教师应在教学中总结经验，发现问题，以致能够探索、丰富并编辑出更多适合边坡工程课程教学类的教材。从而解决教材选择困难的问题。

2.优化教学内容设置。针对不同的专业方向，边坡工程的教学内容设置应有所不同，其侧重点应有所差异。比如水利工程方向，教学内容应侧重于高陡岩石边坡的地震响应、渗流变形以及坝坡稳定方面；公路和铁路工程方向，教学内容应侧重于边坡静力稳定、边坡加固以及滑坡防治等方面；工程地质方向，教学内容应侧重于边坡成因分析、坡体裂隙构造分析等的方面；而采矿工程方向，则应以边坡爆破、深部岩体力学、三维地质建模以及灾害预警方法为重点。同时，教学内容的设置应考虑授课对象的知识结构，避免课程内容与相关内容的交叉重复。

3.加强基础课程教学。针对学生对土力学、岩石力学、工程地质学以及弹塑性力学的基本理论理解差，甚至不了解一些基本概念的问题，课程教学中应加强基础理论的授予，增强学生的理论基础。

4.开放式互动教学。对于边坡工程课程的讲解，应以工程实例、工程实物、工程照片为主，采用开放式互动的教学方式，结合工程实例，将施工现场搬到教室，使抽象的理论概念具体化，让教学更加生动形象，将课堂知识与现场实际紧密联系起来针对具体问题进行讨论，激发学生的学习兴趣，改善教学效果。

5.理论性与方法性并重。边坡工程具有应用性强的特点，在讲授理论的同时，应重视对方法性的讲解。以边坡稳定性分析的讲授为例，首先向学生介绍各种边坡稳定性的计算方法，特别是讲解某些复杂方法的计算分析步骤，能让学生充分地理解理论的原理。同时，应强调边坡稳定性分析的方法是“定性分析，定量计算”，使学生懂得在边坡工程的详细勘察，室内外试验的基础上进行边坡稳定性的评价，深入认识边坡的变形机制和破坏模式才是边坡稳定性评价的根本。

6.课程教学与实践教学结合。边坡工程是应用型课程，培养学生应用能力和创新意识，开展素质教育的重要途径就是实践教学，通过实际工程的边坡勘察及试验资料，让学生应用所学的知识，对实际边坡进行稳定性评价并提出治理设计建议，使他们能深入理解和掌握边坡工程理论。在一些实际工程中，很多通过商业软件来计算分析边坡工程的稳定性评价，这样学生容易忽视各种分析方法的基础理论应用，只是单纯地成为软件操作员，对自己的计算结果盲目不能确定，这就成了从事岩土工程专业毕业生的危险因素。在这里我们要强调基本理论的重要性，同时要使课堂知识与实际工程紧密联系起来，激发学生的学习兴趣，提高学生探索和解决问题的综合能力。改善教学效果，满足高校人才培养注重服务社会的需求。

7.启发科研思路。边坡工程是工程建设中一个古老而常新的问题，边坡工程实践结果表明，边坡是一个复杂的物理系统，目前的理论水平较低。仍以边坡稳定性分析评价为例，边坡稳定的标准究竟是什么？是安全系数，还是边坡的变形量？大量的科学问题等待我们去挖掘。在教学过程中，建议授课教师将科研成果和最新研究动态与学生进行交流，以具体问题为例对学生进行科研思路的启发，使他们不仅掌握基础知识，还能了解学科的方向，形成独立的科研思路，培养其创新能力。

8.促进成果互享，增强创新能力。由于当代社会越来越注重对知识产权的保护，这给我们带来了知识利益保护，但也使学生不能像过去一样实现知识的共享。所以，我们应在课程教学注重研究成果的互享，共同拓展学生的创新能力。

五、结语

边坡工程的教学改革与工程实践的不断发展密切相关，是一个长期持续的过程。通过边坡工程教学工作者的不断努力，学生能够及时掌握有关边坡工程的理论和新方法。我们相信一定能够为工程领域培养出合格的创新型专业人才。

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