地质类专业《工程力学》教学实践与探索

摘 要：工程力学是地质类专业一门非常重要的专业基础课，针对地质类专业工程力学教学过程中存在的问题，本文探索分析了工程力学在地质工程中的重要性，从工程力学理论联系地质现象，教学内容设计和例题和习题的讲解等方面阐述了地质类专业工程力学的教学思路。这对于提高学生的力学知识运用能力起到积极的作用。

关键词：工程力学 地质现象 教学效果

中图分类号：E221.3文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0167-01

《工程力学》是工科众多专业的重要专业基础课，在基础理论课和专业课之间起着承上启下的桥梁作用。它既具有广泛的通用性和较强的理论性，又具有鲜明的实践性与工程性。随着《国家中长期教育改革和发展规划纲要》的实施，工程力学教学内容不断扩充，而课堂教学时数相对减少。目前《工程力学》教材大多适用于力学等相关专业。教材中几乎没有体现地质类专业的特色。因此，如何提高地质类专业工程力学课程的教学质量，提高学生运用所学知识解决实际地质工程问题的能力，是地质类专业《工程力学》教学中迫切需要解决的问题。基于上面的认识，结合多年教学实践，现对如何提高地质类专业工程力学课程的教学质量加以分析和探讨。

1 了解工程力学在地质类专业中的重要性

《工程力学》是地质类专业一门非常重要的专业基础课，它直接影响着构造地质等后续课程的学习。地质类专业工程力学的教学内容包括静力学和材料力学，无论是鉴定每一种构造形迹的力学性质，辨别构造形迹的序次及等级，还是探讨岩石力学性质和各种类型的构造体系中的应力活动方式，以及建立地质力学模型，追溯地质构造的形成条件及发展过程，都需要工程力学的知识。在教学中，既要使学生充分认识工程力学在地质工程领域的重要性，又要引导学生正确地、辩证地认识学习中遇到的困难。

2 联系地质现象，提高学习兴趣

工程力学与地质现象有着紧密的联系，如在构造的动力学中，需要用到应力分析和变形分析的方法来分析恢复古构造应力-应变场。为了使学生全面了解工程力学在地质专业领域中的应力，笔者与地质工程专业老师多次沟通，并翻阅相关地质力学资料，了解力学在地质类专业中的应用现状。在教学过程中，列举出力学与地质工程中的应用实例：

实例一：运用力不知识解释常见地质现象

绪论中举例运用力学知识解释褶皱、断层、透镜体等一系列的地质构造现象。说明力学与地质专业具有紧密的联系。还进一步地向学生指出地质力学是地质专业的一个重要的研究方向。而地质力学是地质学与力学相结合的一门学科。由于地壳非理想的刚体，而是具有弹性和塑性力学性质，地壳的各个部分在地应力作用下，形成永久变形。学习工程力学的目的就是为了能够根据地壳运动过程中产生的永久变形（塑性变形），运用力学知识来研究地质构造的发生发展过程。

实例二：材料力学性质的应用

地质工程专业中，岩石为其主要研究对象之一。以工程力学材料力学性质为基础，进一步分析岩石的弹性及塑性特征。岩石的弹性特性有冲击地压、地震弹性波及常见的应力解除；岩石的塑性表象有岩层褶皱、第四纪冰川砾石的变形和地震塑性波。利用材料力学性质还可以解释常见的地质现象。以石香肠为例，它是地质构造中常见的地质现象之一。典型的石香肠形成于较薄（通常最厚约1 m）且比围岩较强硬的岩层中。这是因为在大致垂直层面的挤压作用下，使石香肠的围岩沿着层理发生张拉，出现细颈化或破裂，进而形成透镜体现象。

实例三：应力状态的应用

工程力学中的应力状态及强度理论似乎与地质工程无关。然而在地质工程中，当分析岩石断裂时就有其用武之地了。由于地壳是以水平应力场为主，一般情况下，最大压应力和最大张应力是近水平的，中间应力轴是近垂直于地面。在地应力作用下，压性断裂面与最大压应力直交；张性断裂面与最大张应力直交。此外，局部应力状态的三个主应力主轴的空间方位不一定都是与地面完全平等或垂直，这是由于种种边界条件影响，三轴和地面呈斜交状态。这种情况下，出现的压性、张性、扭性破裂面以水平应力场为标准确定，这些断裂面就兼有压扭性质或张扭性质。

3 优化教学内容，提高教学效果

在授课过程中，对教授内容注重讲概念、讲思路、讲方法。注意围绕重点、难点精讲多练。例如在讲授静力学内容时，应以一般力系为主，严格要求解题思路，强调正确的解题方法。在画受力图时学生容易出错，在教学过程中，不断反复强调画受力图应注意的事项，并且增加习题课。

教授过程中，引导学生学会梳理所学知识。比如材料力学中轴力、剪力、扭矩和弯矩均为内力。内力的正负号有各自相应的定义，针对分离体画受力图时，一定要画正的内力，但在列平衡方程时，所有的内力则变为外力。材料力学中，概念多，符号多，公式多，学生不易掌握。教学时，帮助学生从基本概念的定义出发、分析每一种力学模型、采用力学平衡方程推导出应力计算公式。从而明确应力计算公式的适用范围。

4 精解例题、重视习题

教师除了要精心组织授课内容外，教学过程中的每一个例题都需要精心准备，选择典型的例题。解题前，给学生5分钟左右的时间思考解题思路。解题时，采用板书的形式分析解题过程，此时也学生提出下一步需要解决的问题。分析问题时，教会同学对于一个实际问题如何入手分析，如何灵活地运用所学的力学知识来解决问题。

5 结语

经过严格训练，学生才会思路清晰、计算准确、书写工整。学生在每解决一个问题的过程中，老师均应适时引导学生开展互动，踊跃向中心发言的学生或老师提问，及时澄清问题、解除疑惑。

参考文献

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