時間：2023-05-06 18:27:56
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇力學論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
力的存在，影響著我們的生活，我們的生活離不開力。力是我們物理學學科中,一個舉足輕重的研究性課題。力是這個世界的基礎。今天我就帶大家走進力的世界，用生活去揭開力學的神秘面紗。
我們可以想象出一個沒有任何力存在的世界。如果沒有了重力，蘋果還會落地嗎？如果沒有了摩擦力，汽車還會停止嗎？如果沒有了力的相互作用，地噴式火箭還會升空嗎？沒有力的世界，我們可想而知。讓我們本著一顆執(zhí)著熱愛科學的心，一雙善于發(fā)現(xiàn)的眼睛，攜手探索力學與固定的關(guān)系。
[摘要]力的條件與固定的關(guān)系；力的大小與固定的關(guān)系；力的存在與固定的關(guān)系；拉力對固定的影響。
[正文]在一個非常偶然的機會里，我發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象：一個竹竿在四個放向都受到力的作用下，竟能保持固定狀態(tài)。于是，我對此產(chǎn)生了一系列的思考，“為什么那個竹竿不會傾倒呢？”“究竟是什么保持了竹竿的固定狀態(tài)呢？”“如果只有三個方向受到了力的作用，竹竿還能保持固定狀態(tài)嗎？”
對于這些問題，我們可以這樣去理解：一步一步去分析竹竿各部分所受到的幾個重要的力，然后去各個擊破。（1）竹竿的底部受到的哪個比較重要的力的作用？在這個現(xiàn)象中，研究的是力和固定的關(guān)系，所以，我們應該排除竹竿嵌在土壤中的這種可能性（在實際現(xiàn)象中也沒有）。如果說有這種可能性，那么我們的探索思路就可以到此結(jié)束了。但是我們今天的“四方受力與固定的關(guān)系”可沒有那么簡單。排除以上“竹竿嵌于土”這種可能性后，我們可以對竹竿的末端進行力學受力分析。我們可以從受力分析中得出一個重要的力———摩擦力。我們可以想象一下，如果人的腳底和地面之間缺少一個阻礙相對運動的力，那么就會產(chǎn)生一個怎么樣的后果呢？是不是我們連走路也走不好啊？一旦走起路來，就會因為沒有摩擦力而滑倒。那么這樣一來，一樣的道理，如果竹竿末端缺少了這個摩擦力，那么竹竿的底部就會滑倒，那么這樣一來，竹竿的底部就無法固定了。由此可得，摩擦力的產(chǎn)生有助于與另一個物體接觸發(fā)生摩擦那個面的那端的固定。（2）在該現(xiàn)象中，竹竿會間接地受到來自四個不同方向的拉力，這四個方向的拉力并不是直接作用在竹竿上的。而是通過四方固定點將拉力作用在四條繩子上。然后，再通過這四條繩子將拉力作用在竹竿的同一個固定點上。那么為什么要作用在同一個固定點上呢？那就讓我來向大家解釋一下這樣做的原因：假設有兩根繩子和一個樣，受力情況與上述基本相同，除了那個固定點，分別為首端和末端的兩個固定點，兩繩分別拴在這兩個固定點上，力的來源方向相反，所以竹竿固定點上的受力方向也是相反的。在這種情況下，在力源的固定點上施加拉力。由于力源的方向是相反的，當施加拉力時，兩端固定點受到來自不同方向的力的作用，就會產(chǎn)生與力相對應的運動,竹竿就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)并且傾斜，最終竹竿與繩子成一條直線。因為將四個不同方向的繩子栓在同一個固定點上，也是至關(guān)重要的。在一定限度內(nèi)，在四個方向的力源上施加拉力，使拉力最終作用在這個固定點上。由于對固定的來自力源的間接拉力是固定在某個位置上的，所以她不會受到力的大小等力的內(nèi)部因素的制約。所以說來自各個方向的拉力的大小是相等的，當然也排除風種外界的因素的影響。那么假設，東邊力源的間接拉力作用在固定點上，且西邊沒有力的作用，竹竿就會向東面偏轉(zhuǎn)，傾斜，由于南北兩面也受到了來自方向力源的間接拉力，所以他的傾斜的角度就要小一點，如果只有受到了一根繩子的拉力，那么竹竿就會直接倒下地去。然而西面也有一個間接拉力作用在那個固定點上，而且它們的力的大小是相等的，那么在東西方向，來自兩個方向的力相互抵消，會使竹竿處在東西方向的靜止狀態(tài)。東面和西面，南面和北面，方向?qū)拈g接拉力相互抵消，則使這根竹竿處于靜止的固定狀態(tài)。由此分析，我們可以得到這樣一個推斷：在沒有任何外界阻礙因素影響下，物體是否處于靜止和固定狀態(tài)，有兩個重要的因素在影響，（1）其底部（末端）所受到的摩擦力。（2）其頂部（首端）受到來自四個方向不同，但是又兩兩對應的方向所作用的間接拉力。所以說拉力對固定的影響是很大的，但是這必須是建立在拉力兩兩對應的基礎上的。同時上述推理也表明了不同方向的拉力對物體固定的影響，如果力作用在同一個方向，就不能實現(xiàn)物體在力的作用狀態(tài)下保持固定。
根據(jù)以上的推理，我們可以得出結(jié)論，我們已經(jīng)對這個結(jié)果做出了最初步的肯定。接下來我們就要進行下一項，更為深入的研究。根據(jù)以上結(jié)論可知：兩個來自對應方向（東西，南北）的力，在二力平衡的條件下，兩向平衡，就能使物體固定下來。接下來我們就來做一個反例推理，來驗證這個結(jié)論。最終的目的就是為了研究力的大小對固定狀態(tài)的影響。如果依照我們生活經(jīng)驗來看，受到力的大小不相等的時候，怎么還可能保持固定狀態(tài)呢？這的確是真的。但是你又是怎么知道的呢？那你有什么證據(jù)嗎？所以我們每下一個結(jié)論，都先要想想，是不是建立在事實的基礎上。我們必須一步步去假設和推理，再需事實的支持。我們在而力平衡的基礎上，做出更深入的判斷。不在使力與固定的關(guān)系的推理論證變得單一。假設在而力平衡的狀態(tài)下，力源作用在固定點上的間接拉力，當然四個方向的拉力的大小是相等的，如果說，這間接拉力為200牛，當他們都是200牛的時候，物體（竹竿）保持了固定狀態(tài)。那么我們?nèi)ジ淖兤渲幸粋€力的大小，那么竹竿將怎么變化呢？假設，西面的那個力源的方向固定點變化，用人力去拉，剛好人對繩子施加的拉力是10牛。那么我們就可以做出一定的判斷了，10牛小于200牛，這就說明西面作用的間接拉力仍然保持在200牛，我們先試著改變一個量。這樣一來，同樣在沒有任何外力的影響下進行，那么物體（竹竿）就會向東面傾倒。如果說，按照上一項推理，依據(jù)平衡原理，二力抵消的話，那就相當于，西面的拉力為0牛，東面的拉力經(jīng)過抵消之后就變成了（200牛-10牛=190牛）了，然而兩邊還有200牛的拉力的支撐，所以竹竿不會完全倒在水平面上。一般人可能認為，東西兩面的間接拉力抵消之后，就變成了190牛的間接拉力，但是他們沒有意識到，抵消之后，西面還有一個0牛的無作用的間接拉力，然后，他們就會錯誤地認為，南北兩邊各有一個200牛的間接拉力，東西面加在一起有190牛的拉力，抵消之后的間接拉力就為（200-190=10牛），他們之間不過相差只有10牛罷了，于是就做出了錯誤的判斷，認為這也將保持固定狀態(tài)。其實他們漏想了一步，200牛的間接拉力是南北兩面各自的間接拉力。但是190牛，單單只是東西兩面抵消后東面的間接拉力，而西面的間接拉力已經(jīng)抵消成0牛了，所以說，無論如何東西兩面都不能保持物體的固定狀態(tài)。如果說，要用抵消間接拉力的方式來保持物體的固定狀態(tài)，那么那個對應方向的間接拉力就必須相等，或者說非常地接近。就拿那個200牛的對應力來說吧，兩個對應方向的間接拉力皆為200牛，抵消之后，間接力就變成了0牛，就好象在固定狀態(tài)下，已經(jīng)沒有了力作用在竹竿上了。反正一點，抵消之后，兩值差越近，他的傾斜角度就會越小。從以上關(guān)于力的大小與固定關(guān)系的推理中，我們得出新目標結(jié)論：兩對應方向，間接拉力值抵消，值差越小，越能保持固定狀態(tài)。
杠桿輕撬，一個世界從此轉(zhuǎn)動；王冠潛底，一條定理浮出水面。蘋果落地，人類飛向太空；蝴蝶振羽，風云為之色變。三棱鏡中折射出七色彩虹；大荒原上升騰起蘑菇煙塵。
[后記]我們應該行動起來，把握住這個契機，揮舞“世界物理年”這面旗幟，肩負起光大物理學的歷史重任，燃燒當代大學生火熱的青春激情，積極地開展形式多樣的宣傳活動，增進公眾對物理學的理解，向公眾展示一個真實、嚴謹而不失美麗的物理世界!堅定對物理學的信念，追尋愛因斯坦的足跡，學習前輩物理學家不畏權(quán)威、堅持真理的科學精神，共同創(chuàng)造物理學光輝的未來!讓我們用青春的激情書寫歷史的奇跡、點燃未來的希望，共同創(chuàng)造物理學的下一個輝煌!
讓我們共同熱愛的物理照耀宇宙!
關(guān)鍵詞：工程力學；教學改革；教學方法
隨著新世紀高等教育的發(fā)展趨勢和培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的要求，對以往的“填鴨式”“滿堂灌”等教學方式提出新的挑戰(zhàn)，引發(fā)教育界熱烈的討論。《工程力學》作為高等院校各工科非機械類本科專業(yè)和高職高專的一門重要的技術(shù)基礎課和工程技術(shù)人員必備的專業(yè)知識，它具有較強的工程性、實踐性和應用性，是溝通基礎課和專業(yè)課的橋梁，也需要探究新的教學模式，在教學中培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，以及提高學生的創(chuàng)新能力，必須對課程的教學內(nèi)容、教學方法、實踐教學以及考核方式等方面進行教學改革的探索，才能使學生在掌握科學的基礎理論同時，提高解決工程實際問題的能力，才能適應高等教育人才培養(yǎng)方案的要求。
一、目前高校工程力學教學中存在的問題
1.對工程力學課程重要性認識不足
學生對工程力學不夠重視的的有以下幾方面的原因：（1）認為工程力學這門課程和自己所學專業(yè)沒關(guān)系不大。比如汽車專業(yè)的學生就認為對他們最重要的是汽車專業(yè)知識，如汽車構(gòu)造、汽車電器等，工程力學學不好不會影響到他們對專業(yè)知識的學習，更不會影響到就業(yè)。（2）認為工程力學只不過是物理課程中力學部分的延續(xù)，沒有新鮮內(nèi)容，從而就放松了對課程的學習。（3）課程內(nèi)容本身理論性較強，公式繁多，甚至有些內(nèi)容抽象難以理解，導致學生學習起來枯燥無味。
2.教學方式和教學方法落后
目前，工程力學教學中基本采用“滿堂灌“的教學方式，教師為教學活動的主體，教師習慣用“粉筆+黑板”的板書教學形式，課堂教學講得過多、過細,教學內(nèi)容一成不變，缺乏新意,學生只能被動的當聽眾，師生間互動性較差，并且作業(yè)較多，學生學業(yè)負擔過重,也沒有時間思考,因此不能有效地調(diào)動學生學習的積極性，導致學生出現(xiàn)厭學甚至棄學該門課程，授課效果較差。
3.教學學時減少與教學內(nèi)容多的矛盾，學生掌握難度大
近年來，隨著高等院校教學計劃的調(diào)整，工程力學的教學學時減少較多，由原來的100多學時減少到80學時，個別專業(yè)減少到40多學時。但是基本教學內(nèi)容基本不變，包括理論力學和材料力學兩部分，其中理論力學分為靜力學、運動學和動力學，材料力學有四大基本變形、強度理論、組合變形和壓桿穩(wěn)定等，涵蓋的內(nèi)容較多，知識點的前后銜接性強，這就要求學生系統(tǒng)的學習新的知識的同時，需要及時復習前面的知識點。因此就會出現(xiàn)學生缺席一兩次課或者當堂課沒有理解，后面知識的學習更更加困難，久而久之，掌握這門課程就更難。
4.個別學生基礎差，有抵觸心理
有很多學生物理和數(shù)學基礎差，而學習工程力學需要這些基礎，并且很多學生在開課前就側(cè)面了解到該課程難學，且考試通過率低，無形中給學生造成了一定的心理壓力，尤其是基礎差的學生，存在抵觸情緒。
5.考核方法單一
考試是教學中的一個重要環(huán)節(jié)，用來檢驗學生對知識的掌握情況。目前課程采用單一的閉卷考核方式，考試內(nèi)容局限于教材中的基本理論知識。試題題型基本上是例題的翻版，學生機械的套用公式，不能靈活地將課程的知識點和工程實際結(jié)合起來，這種考核方式偏離了對學生的培養(yǎng)目標，不能滿足社會對學生的要求。
二、工程力學教學改革的措施
針對以上工程力學教學中存在的問題，河北農(nóng)業(yè)大學力學教研組結(jié)合多年的力學教學經(jīng)驗，提出以下幾點教學改革建議：
1.加強工程力學的重要性的認識
工程力學是現(xiàn)代工程技術(shù)的重要理論基礎，是工科專業(yè)必修的一門技術(shù)基礎課，不僅機械類和土建類還涉及食品工程和林學等專業(yè)，它直接影響到各個專業(yè)的后續(xù)課程的學習。為了加強學生對工程力學的認識，所以第一堂課很重要，也就是要上好緒論課：首先根據(jù)專業(yè)的不同引入大量的相關(guān)工程實例，例如土建類可以以迪拜塔或者世貿(mào)大廈為例，機械類可以以高速列車為例，還可以列舉一些生活中工程力學的實例，比如利用套筒扳手能夠輕松的拆卸螺栓。也可以列舉一些社會熱點話題中工程力學知識的應用，從而讓學生認識到課程的重要性。其次以專升本和考研為例，工程力學作為考試課程或相關(guān)課程，分值是150分，而基礎課程才100分，讓同學們對課程因此足夠的重視。再次介紹工程力學課程和后續(xù)專業(yè)課程的關(guān)系，它是專業(yè)課程學習的理論基礎。
2.教學內(nèi)容的整合和優(yōu)化
教學改革的首要任務是教學內(nèi)容的改革。工程力學包含理論力學和材料力學兩門課程，它們有各自的體系，因此必須對傳統(tǒng)的課程體系、教學內(nèi)容和課程結(jié)構(gòu)進行重新整合和優(yōu)化。整合后的課程體系分為靜力學和材料力學兩個模塊（理論力學中的運動學和動力學和高中或大學物理有重復和交叉，這里不再重復講解），在教學中要打破靜力學和材料力學的界限，以外力分析和內(nèi)力計算為主線，貫穿分析構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性，其中以強度計算為重點，如圖1所示。以建立力學模型的能力和解題能力為核心，突出工程概念和實踐能力的培養(yǎng)，進一步加強理論教學與工程實際的聯(lián)系，為學生學習后續(xù)課程以及解決工程實際打好基礎。
3.教學方法與手段的多樣化
在教學內(nèi)容改革的同時，教學方法和教學手段的改革也要跟上去，這兩者是相輔相成的。在教學中遵循“教是主導，學是主體”是教學的原則和規(guī)律，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的邏輯思維方法。（1）采用板書和多媒體相結(jié)合的教學手段。目前工程力學教學中主要采用板書教學的模式，這種教學模式能夠使學生明白邏輯推理的每一個步驟,符合人的邏輯思維過程，并且教學重點突出、直觀性強，易于思考和知識點的鞏固記憶梳理。但是卻占用了大量的課堂時間，教學效率低,且教學內(nèi)容有限,尤其是一些視頻動畫和圖片信息不好表達。而多媒體教學恰好能夠彌補這一點，但多媒體教學傳遞的信息量過大，上課節(jié)奏過快，導致學生只能走馬觀花地接觸演示內(nèi)容，沒有充足的思考時間，導致課堂重點不突出，學生根本無法掌握課堂內(nèi)容。結(jié)合板書教學和多媒體教學的優(yōu)缺點，工程力學教學過程中,針對不同章節(jié)內(nèi)容的特點，在教學方式上采用板書教學和多媒體教學相結(jié)合的教學方式，例如在靜力學受力分析時，采用板書為主的教學模式，使學生掌握受力分析的詳細過程，而在講運動學時，先采用多媒體讓學生看直觀機構(gòu)的運動規(guī)律，然后再用板書教學方式進行運動的分析。（2）采用多樣化的教學方式。由于本課程內(nèi)容多,知識面廣,難度不一，可以根據(jù)章節(jié)內(nèi)容的不同采用課堂講授法、問題教學法、自學討論法和引導歸納法等多種形式的教學方式,例如受力分析適宜采用課堂講授法，讓學生掌握受力分析的步驟；而平面匯交力系由于內(nèi)容簡單適合用自學討論法，讓學生自己分析掌握重要的知識點。而像平面彎曲就適合用問題教學法或引導歸納法，可以用引導歸納法逐步推導出彎曲應力和彎曲變形的理論公式，也可以用問題教學法列舉“武警單手拍磚”為例，分析磚沿根部斷裂的原因，從而掌握彎曲應力的公式。總之這些不同的教學方法能夠激發(fā)學生主動學習知識的積極性。（3）減少理論講授學時，增加習題課的學時，采用多樣化的師生交流方式。在授課過程中注意圍繞重點、難點精講多練。對授課內(nèi)容注重講概念、講關(guān)鍵、講方法、講思路。為了讓學生扎實地掌握一些重要知識點，減少課堂講授學時，增加習題課，把學生容易出錯的和綜合性強的例題拿出來，采用一題多解或者逆推的方法解題。通過這樣的訓練，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題清晰的思路，避免碰到習題無從下手。對于學生作業(yè)每次批改一半，并及時發(fā)現(xiàn)的問題，并糾正一些常見的錯誤，對作業(yè)完成質(zhì)量好的同學提出表揚，較差的同學也給予鼓勵。每兩周安排一次習題課，每周安排一次課上10分鐘的答疑，讓學生學習中的疑問得到即時解答。建立QQ群和微信群，對學生的問題進行在線答疑或同學之間的討論學習。（4）建立工程力學教學網(wǎng)站和試題庫。建立工程力學課程網(wǎng)站，上傳工程力學的一些重點內(nèi)容的動畫或者視頻，幫助學生更清楚直觀的理解知識點。例如一些約束的動畫就能幫助學生很好地理解約束的性質(zhì)，確定約束反力；運動學的動畫就能夠很好地理解各個構(gòu)件的運動。建立試題庫并配以詳細的分析過程，使學生通過增加練習更好的掌握各個知識點。
4.加強實驗教學，提高學生的動手能力
實驗教學環(huán)節(jié)非常重要，它能夠把理論和實踐結(jié)合起來，不僅能加深學生對理論知識的理解，而且還提高了學生的動手能力和創(chuàng)新能力。因此可以在實驗中改變以往死板的模式，例如在測量材料彈性模量E或彎曲應力實驗中，讓學生自己選擇增量載荷，實驗中出現(xiàn)問題讓學生自己分析出現(xiàn)這些問題的可能原因，實驗失敗也要分析原因，這樣使學生積極主動的參與到實驗中，體現(xiàn)實驗的樂趣，還可以根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件，去驗證和解釋生活中的現(xiàn)象，找到出現(xiàn)這種現(xiàn)象的理論根據(jù)。
5.改革傳統(tǒng)的考試方法，采用多樣化的考核方式
長期以來，高校工程力學課程的考核方式絕大部分都是閉卷考試形式，考題就是例題或者習題的翻版，這種規(guī)范化的試題導致學生只要考試前突擊做題，考試通過甚至考高分沒有問題，考試成績不能代表學生的實際水平，因此必須對現(xiàn)行的考試方式進行改革。（1）考試內(nèi)容的改革，也有助于培養(yǎng)學生解決工程實際的能力。因此在保證基本知識和基本理論的基礎上，增加應用型和能力型試題的比例，注重考核學生的綜合素質(zhì)，多出一些靈活性的綜合題型，既考查了基本知識點，又激發(fā)了學生對知識的靈活運用能力，避免了學生死記硬背和考試抄襲的不良習慣。（2）考核方式的改革。針對不同的專業(yè)采用閉卷、半開卷考試和開卷考試的方式，代替以往單一的閉卷考試的方法，并且增加平時成績和實驗成績比重，減少期末考試比重。例如半開卷考試允許學生期末考試（占50%）帶一張A4紙張，可以寫上自己認為重要的知識點，再結(jié)合學生的平時出勤情況、課堂提問和平時測驗（這部分為平時成績，占總成績的30%），以及實驗操作的實驗成績（占20%），這種考核方法更能全面的反應學生的真實水平，有利于培養(yǎng)學生的自學能力。
三、結(jié)束語
工程力學作為工科專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎課,對于提高學生的邏輯思維能力和分析解決實際問題能力的至關(guān)重要。目前，高校工程力學教學存在很多問題，對工程力學的教學改革也勢在必行，但是改革是一項長期而艱巨的任務，要循序漸進地進行。由于工程力學課程涉及面廣，不同專業(yè)對工程力學的教學要求不盡相同，所以教學改革應該分層次、分階段地進行，為此河北農(nóng)業(yè)大學力學教研組結(jié)合多年的教學經(jīng)驗，從教學內(nèi)容的整合和優(yōu)化、教學方法和手段的多樣化、加強實踐教學環(huán)節(jié)和考核方式等方面進行改革，不斷總結(jié)經(jīng)驗，逐步完善，對工程力學課程的教學改革進行了有益的探索。
作者:李新領(lǐng) 張世芳 李紀剛 桑永英 周志男 單位:河北農(nóng)業(yè)大學機電工程學院
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一、水力學課程考核和教學方式改革的具體實踐
(一)隨堂測驗考核為了隨時檢驗課堂教學效果，并鞏固之前所學的知識，教學中筆者采取了多種方式的隨堂測驗考核形式。首先，在每一章結(jié)束之后，尤其是學習水力學理論知識后，專門安排一堂課的時間進行筆試。為防止學生之間的相互抄襲，考題形式因?qū)W號不同而不同。考試內(nèi)容則多種多樣，有概念題、繪圖題、計算題等。學生當堂完成并上交，考核結(jié)果作為平時成績的一部分。其次，水力學中有需要手繪的內(nèi)容，例如靜力學中靜水壓強分布圖以及壓力體圖的繪制，壓管流部分有總水頭線以及測壓管水頭線的繪制，明渠水流中的水面線的繪制等等。講解這些繪圖知識后，采取在黑板上出題，要求部分學生在黑板上現(xiàn)場繪制，之后再提問其他學生繪制結(jié)果正確與否，并讓發(fā)現(xiàn)錯誤的學生現(xiàn)場改錯。這樣做的結(jié)果不僅可以考核學生是否掌握繪制方法，還可以幫助學生了解容易出現(xiàn)錯誤的知識點，并學習如何避免犯錯誤。第三，每堂課上課之前，教師就上一堂課的講授內(nèi)容進行提問。提問的內(nèi)容可以是基本概念，也可以是教材上的思考題。這樣不僅可以幫助學生鞏固溫習學過的內(nèi)容，還可以了解學生對上一堂課內(nèi)容的掌握程度，同時也增強了學生學習的自覺性，提高了學生的課堂聽課質(zhì)量。本科水利水電工程及農(nóng)田水利專業(yè)課程考核的試點改革，其結(jié)果表明，上述隨堂測驗的考核方式效果總的來說比較理想。雖然剛開始學生普遍不太適應，測驗成績不甚理想，但學生慢慢適應這種平時不斷復習課堂內(nèi)容的方式后，測驗成績逐漸好轉(zhuǎn)。實踐表明，隨堂測驗的考核方式，改變了學生過去不重視平時學習的積累，只在學期末考試前突擊復習、臨陣磨槍以應付考試的不良學習習慣，現(xiàn)在學生更注重日常的學習，做到課堂知識當堂消化吸收，這樣有利于知識的掌握和鞏固。
(二)重視實際動手能力的考核課堂教學的目的在于給學生講解理論原理、描述實驗現(xiàn)象、枚舉工程實例，以幫助學生更好地掌握書本知識。對于水力學來說，實驗課是非常重要的基礎環(huán)節(jié)，實驗的目的是讓學生通過實際動手操作，切身領(lǐng)會理論知識和實驗現(xiàn)象。此外，通過實驗不僅能檢驗學生對理論知識的掌握程度和融會貫通的運用能力，而且還能增加學生對水力學課程的興趣。因此，課堂講授與實驗操作二者是相輔相成缺一不可的。結(jié)合學校水力學開放實驗室條件，筆者隨機抽取一個學生小組，單獨進行全程提問討論的水力學實驗考核。例如，在管道突然擴大局部水頭損失系數(shù)測定實驗中，實驗管路系統(tǒng)上安置了多根測壓管，實驗過程中隨機提問學生，應該讀取哪些測壓管的讀數(shù)才能正確計算出對應的水頭損失，并說明原因;在雷諾試驗中結(jié)合紊流形成的原因，提問學生水箱中的水如果靜置一段時間和不靜置立即進行雷諾試驗，結(jié)果會有什么區(qū)別并加以解釋;在實用堰流實驗中，結(jié)合下游尾門的調(diào)節(jié)，提問學生水躍的移動與下游渠道水深的關(guān)系，等等。除此之外，實驗指導書中每一個水力學實驗之后都有若干相關(guān)思考題，有的思考題需要學生實際動手操作才能給出答案。因此在實驗過程中，教師應通過與學生的互動，引導學生自己通過實驗給出思考題的答案，這樣既可以考查他們的課堂理解能力，也可以考核其動手能力。通過上述方法，使學生不再僅僅是機械重復實驗指導書中的實驗步驟，而是真正理解實驗所蘊含的水力學原理，并且能結(jié)合之前學過的水力學知識，讓課本中的知識點不再孤立，從而達到將前后知識相聯(lián)系并靈活運用的目的。
(三)專題學習及查閱文獻能力的考核針對水力學課程的理論應用部分，有針對性地引導學生自行查閱包括期刊在內(nèi)的各類專業(yè)文獻。例如下游建筑物的消能與銜接這一章，主要介紹的是水利工程中主要的消能方式及其計算。目前在工程中實際應用的消能銜接方式遠不止教材介紹的那幾種，而且隨著時間的推移和研究的深入，還會出現(xiàn)新型消能工，例如孔板式、寬尾墩、階梯式、豎井旋流消能等等。針對不同的專題引導學生進行廣泛的課外閱讀并撰寫報告，然后隨機抽取若干學生進行PPT匯報和共同討論。實踐表明，這樣做不僅可以加深學生對這一章知識的理解和學習，還能開拓學生思維，使其不受書本的禁錮，培養(yǎng)學生自我學習新知識、新技術(shù)的能力。同時，在匯報和討論過程中，還能培養(yǎng)學生的語言組織與表達能力，為今后的畢業(yè)答辯甚至工作打下基礎。
(四)結(jié)合生產(chǎn)項目進行案例式教學水力學是一門實踐性很強的學科，很多理論都來源于物理實驗，尤其是重要的水利工程大多數(shù)都需要進行物理模型試驗。教師們除教學工作外，一般還承擔多項實際工程的物理模型試驗工作。因此，可結(jié)合各類水工及水力學模型試驗開展案例式教學，為學生真正接觸水力學實際問題提供機會。例如結(jié)合倒虹吸管水工模型試驗，可以讓學生分辨正虹吸與倒虹吸的區(qū)別，了解實際工程中有壓管道的計算和模擬等;通過引水樞紐模型試驗，可以讓學生了解彎道水流現(xiàn)象、工程泥沙的初步知識以及閘孔出流的計算等;通過泄水陡坡模型試驗，可以讓學生了解明渠水流的特征、泄水建筑物下游的消能銜接與計算。在案例式教學中，書本上抽象的專業(yè)術(shù)語和概念變得形象和生動，學生更容易學習和掌握。教學與實際工程的有機結(jié)合，有利于培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)，也為后續(xù)專業(yè)課程的學習奠定基礎。
二、水力學課程考核及教學方式改革的成效
課程考核方式的改革，使學生從過去的被動學習變?yōu)橹鲃訉W習。對學生來說，每一章的知識點可以在短時間內(nèi)得到鞏固和強化，而對教師來說，則可以通過這種方式檢驗教學效果，及時發(fā)現(xiàn)課堂講授的疏忽，或者學生容易困惑和出錯的知識點，并及時糾正，因此，課程考核方式的改革對學生和教師都是有益的。教學改革之初，學生課堂測驗和隨堂提問考核的及格率只有30%—40%，到第二學期，及格率已升至80%左右。案例式教學和組織學生課外撰寫小論文等教學方式的改革，學生學習積極性和求知欲明顯提高，以往學生在進行水力學實驗時，基本上是按照教師布置的實驗任務來操作，學生就完成什么，學習上很被動;而現(xiàn)在學生對實驗室內(nèi)的各種水工模型，以及教師正在進行的水利工程方面的科研工作都表現(xiàn)出相當?shù)呐d趣，并愿意動手去做，這充分說明授課形式的改革是成功的。
三、結(jié)語
近年來，針對少數(shù)民族地區(qū)農(nóng)科院校學生的特點，筆者所在學校不斷探索教學方法的改革，在教學實踐中積累了一定的經(jīng)驗，取得了一定的效果。實踐表明，教學方法的改革，不僅有利于學生對水力學知識的掌握，而且有利于學生改進學習方法，激發(fā)學生學習水力學的興趣。這一教學改革探索不僅對學生而且對教師都有促進作用。近年來學校多位水力學課程的教師獲得教學競賽優(yōu)秀獎，學生在考研選擇專業(yè)課考試科目時，有98%的學生選擇了水力學課程。事實證明，只有立足現(xiàn)實，打好專業(yè)基礎，提高適應性，建筑學專業(yè)才能走出一條既有高水平的教育質(zhì)量，又有鮮明民族特色的發(fā)展之路。
作者：趙濤李琳牧振偉譚義海邱秀云單位：新疆農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院
大規(guī)模的水壩建設使得水庫對河川徑流的調(diào)節(jié)能力日益加大，有些流域的水庫調(diào)節(jié)庫容接近或超過河川的多年平均徑流量，以至造成水壩下游河流水量的減少，甚至干枯。這將造成下游河床的萎縮，對河流生態(tài)系統(tǒng)造成毀滅性的災害。同時，水壩的建設造成水流連續(xù)性、河床連續(xù)性、生態(tài)連續(xù)性的破壞，并在上游造成大面積的淹沒，大量移民又要造成許多新的環(huán)境問題。
河流的防洪標準不斷提高，河流兩岸的堤防越來越高，使得河流兩岸的洪泛區(qū)域與河流的水循環(huán)分離，河流兩岸的濕地消失，地下水得不到河流的補充，使得兩岸廣闊洪泛平原的生態(tài)狀況日益惡化。
大量興建的水資源開發(fā)工程造成流域水資源的過度開發(fā)利用，結(jié)果是流域地下水位下降、地表河流和湖泊萎縮、植枯，生態(tài)環(huán)境惡化。在近海地區(qū)由于地下水的降低，海水入侵地下水，造成地下水的污染。
概括來說，大量水利工程的建設對流域水循環(huán)的影響最大，主要表現(xiàn)是：
流域水循環(huán)的短路化，流域水循環(huán)的速度加快，降雨產(chǎn)匯流的速度加快，流域降雨很快匯入河道，泄入大海。
流域水循環(huán)的絕緣化，洪水只在大堤的范圍內(nèi)流動，不再泛濫。河流兩岸的廣大洪泛區(qū)不再受到洪水的侵擾，但是也失去了洪水對地下水的補充和清洗。流域的水循環(huán)與河流的水循環(huán)絕緣化。
流域生態(tài)系統(tǒng)的孤立化，流域的水綠生態(tài)網(wǎng)絡被切斷、阻隔，流域內(nèi)的生物群落被局限在某一固定區(qū)域，不能自由移動，捕食和不能正常進行，造成生物群落的退化和滅絕。
近年來，對于保護生物多樣性和流域社會可持續(xù)發(fā)展的認識不斷被接受，提出了對遭受破壞的生態(tài)系統(tǒng)進行修復的新課題，許多國家提出恢復流域的自然特征，恢復多自然特征的河流，我國的一些流域也先后提出了生態(tài)修復的目標，在這樣的大潮流的推動下，出現(xiàn)了許多生態(tài)水力學的研究課題，比較引人注目的成果有：
湖泊水生態(tài)系統(tǒng)的修復。目前我國人口密集區(qū)的大多數(shù)湖泊出現(xiàn)了由于污染造成的湖泊富營養(yǎng)化現(xiàn)象，即由于磷、氮類營養(yǎng)鹽大量進入湖泊造成湖泊內(nèi)藻類的異常增殖，水體生產(chǎn)力提高，水質(zhì)惡化。對湖泊的治理除了控制污染源之外，最有效而可行的措施就是修復湖泊的生態(tài)系統(tǒng)。在我國的洱海、滇池、太湖都在開展生態(tài)修復的試點工程。如湖濱帶的生態(tài)修復、湖周濕地的生態(tài)修復等。湖流對營養(yǎng)鹽的輸送、湖流對湖泊內(nèi)泥沙的輸移、湖流對底泥污染物釋放量的影響、以及綜合各類研究成果建立的水域富營養(yǎng)化模型等都成為生態(tài)水力學中的熱門課題。中國水利水電科學研究院、中國環(huán)境科學研究院率先開展了這一領(lǐng)域的研究，目前類似的課題已經(jīng)有很多。已有三維的富營養(yǎng)化模型，包括流場、溫度、太陽輻射、光合作用、營養(yǎng)鹽、浮游植物、浮游動物、大型水生動植物在內(nèi)的諸多物理、化學和生態(tài)參數(shù)。
恢復河流自然特征的研究。傳統(tǒng)水力學的研究，比較注重河流輸水的經(jīng)濟性，結(jié)果造成河流斷面的均一化、河流渠道化，河流自然特征逐漸消失，河流生物多樣性減少。目前，在恢復河流自然特征的研究中，創(chuàng)造河床的灘——潭交互結(jié)構(gòu)、近岸的洄流結(jié)構(gòu)、創(chuàng)造適合特種生物生存和繁殖的流場等方面的研究也方興未艾。
以河流生態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化為目標的水利工程調(diào)度研究。以往的水利工程調(diào)度大多只考慮水資源優(yōu)化、水能經(jīng)濟優(yōu)化等目標，沒有將下游的水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境優(yōu)化作為調(diào)度目標，結(jié)果往往是達到了經(jīng)濟優(yōu)化的目標，損壞了下游的生態(tài)環(huán)境。近年來結(jié)合下游河流環(huán)境、生態(tài)需水量的研究，提出了以下游生態(tài)環(huán)境優(yōu)化為目標的水庫調(diào)度研究，增加了水庫的生態(tài)環(huán)境調(diào)度功能，有條件的地方將水庫的改善生態(tài)環(huán)境放在首位，被稱為生態(tài)型水庫。
洪水資源化的研究。傳統(tǒng)水利認為洪水只是一種災害，近來逐漸認識到洪水不僅是災害，還是一個生態(tài)過程，通過洪水泛濫補充地下水、恢復濕地、清洗河流、改良土壤等，因此不能完全消滅洪水。這方面的研究有，有控制的人工洪水調(diào)度、與溢流堰結(jié)合的堤防設計、利用洪水的地下水回灌等。
濕地修復技術(shù)研究。濕地的恢復需要適當?shù)乃鳁l件，不同的濕地植物群落，需要相應的水深、流速、水溫等。在濕地恢復過程中要注意流場的控制，以滿足濕地生態(tài)修復的要求。
植物群落對水中營養(yǎng)鹽降解的機理研究。水中的營養(yǎng)鹽在進入水生植物系統(tǒng)后，經(jīng)過沉降、微生物分解、根系吸收等環(huán)節(jié)，使水體內(nèi)營養(yǎng)鹽的濃度降低，達到凈化目的。上述過程，與流場關(guān)系密切，如水深、流速、水體滯留時間等。目前多是通過現(xiàn)場的實地實驗確定各種參數(shù)，試圖建立數(shù)學模型。
1.調(diào)整學綱，減少對理論性研究性內(nèi)容的學習
現(xiàn)行工程力學教程大多要求學生在完成靜力學、動力學的基礎上完成材料力學相關(guān)內(nèi)容的學習，從課程設置來講這些屬于必須要求掌握的內(nèi)容，但是對于工業(yè)設計專業(yè)的學生而言，部分內(nèi)容是多余的。工業(yè)設計主要是培養(yǎng)一部分產(chǎn)品設計人員，產(chǎn)品設計人員大多指產(chǎn)品的方案設計，而具體結(jié)構(gòu)設計將交付給結(jié)構(gòu)設計人員進行具體設計。產(chǎn)品設計人員只需要在對產(chǎn)品整體功能和人體工程學很好地把握的基礎上進行產(chǎn)品功能設計和產(chǎn)品材料選擇即可。對材料力學部分的強度理論、能量法等研究性內(nèi)容的學習進行簡單地講解即可，重點強化拉伸壓縮彎曲扭轉(zhuǎn)和壓桿穩(wěn)定的內(nèi)容學習。
2.強化概念的理解和掌握，適當減少計算作業(yè)量
工業(yè)設計大多選擇理科學生作為招生對象。在實際教學中，都有以前學習高中物理的底子，在教學中有針對性地講解能使學生很好地理解相關(guān)概念。而對力學概念的灌輸和強化是本門課程設置的關(guān)鍵。一個工業(yè)設計師在設計產(chǎn)品的過程中始終把握力學概念，設計出既有美學效果又符合力學原理的產(chǎn)品將會是一個成功的作品。在教學中注重對力學基本概念的強化和灌輸，樹立力學基本概念，這樣將會在設計中加以體現(xiàn)。由于工業(yè)設計專業(yè)的特殊性，使其對力學的要求遠遠低于其他工科專業(yè)，作業(yè)要求較工科專業(yè)低，不需要過多的計算技巧，而是明確一些力學概念和力學計算方法即可。
3.針對工業(yè)設計專業(yè)《工程力學》教學內(nèi)容的調(diào)整
由于工業(yè)設計專業(yè)的特殊性，《工程力學》課程教學內(nèi)容可以按照專業(yè)特色進行調(diào)整。主要包含剛體靜力學（受力分析、力系簡化、平衡方程、摩擦）、材料力學中的拉壓彎剪扭及組合變性條件下的內(nèi)力計算及強度校核的方法、一般內(nèi)力圖的繪制、穩(wěn)定分析即可。因為在掌握這些基本知識的條件下即可進行常規(guī)設計，并且在學習理論知識的同時，需要增強學生的動手實踐能力。在學校課程設置合理的前提下，可以適當介紹一些和工業(yè)設計相關(guān)的力學計算軟件，盡管軟件學習增加了學習難度，但是學好這些軟件對于加深對課程的理解及今后產(chǎn)品設計都將是一種助力。
4.結(jié)語
從教學大綱角度給出了修改意見，為以后工業(yè)工程專業(yè)的教材選擇、教學大綱調(diào)整做出指導。本文是筆者在完成工業(yè)設計專業(yè)《工程力學》課程教學、與學生深入交流后總結(jié)出的思考。基于應用型本科教育情況下工業(yè)工程專業(yè)《工程力學》課程的教學改革是一項任重而道遠的事情，并非一人之力可以完成，筆者和同事一直在積極努力研究適合工業(yè)設計專業(yè)學生學習的教學方法和教學互動過程。
作者：徐桂中 單位：鹽城工學院
一、認真審題、明確對象、聯(lián)想圖景、啟動思維。
力學習題有的給出一個物體，有的給出兩個或多個相關(guān)聯(lián)的物體。從物理過程看，有的給出部分，有的給出全部。認真審題就是要實現(xiàn)幾個轉(zhuǎn)換：1．由個別向一般轉(zhuǎn)換。
所有的力學解題開始應對研究對象進行受力分析，代入運算時統(tǒng)一用力學的國際單位制（SI制），解題結(jié)束應對結(jié)果的合理性作出判斷。
2．研究對象的實體向物理圖景轉(zhuǎn)換。
宏觀物體（大到天體）；有做勻速運動的，也有做變速運動的；有個體，也否相關(guān)聯(lián)的群體。對題目給定的研究對象進行抽象思維，形成一定條件下的清晰的物理圖景。有趣的物理圖景促進學生的注意轉(zhuǎn)移，情感與圖景貼近，達到情景結(jié)合，有助于學生思維的正常啟動。
3．物理過程向物體的狀態(tài)轉(zhuǎn)化。在力學范疇內(nèi)物體的運動狀態(tài)有平衡狀態(tài)（靜止、勻速直線運動、勻速轉(zhuǎn)動）和非平衡狀態(tài)。物體處于何種狀態(tài)由所受的合力和合力矩決定。學生對物理過程和物體所處狀態(tài)的了解，減少了解題的盲目性。
4．已知條件向解題目標轉(zhuǎn)換。力學解題目標一般包括：畫出研究對象的示意圖。在圖上進行受力分析（不能遺漏所受到的每一個力，也不能憑空增加力），物體在各個時刻的狀態(tài)、位置、運用的物理規(guī)律、公式、要求的物理量等。
5．文字敘述向示意圖形轉(zhuǎn)換。在根據(jù)題意畫出的圖上標明受力情況（按重力、彈力、摩擦力順序思考）。某一時刻或某一位置的運動狀態(tài)，也用符號標出。學生通過畫圖對物理圖景有了直觀了解，觸景生情，增強了解題的信心。
二、弄清概念，策略認知，分配注意，發(fā)散思維。
物理概念是物理知識的重要組成部分。物理概念有嚴格的科學界定。同一物理概念在不同的物理學識水平階段嚴密的程度不同。一些能力較差的學生對物理概念的界定模糊不清，思維混亂，解題注意分配不合理。為了解決這個問題，我引導學生強化以下幾方面意識：1．增強物理概念的物質(zhì)意識。每引入一個力學概念，應充分利用實驗或?qū)W生生活積累的已有經(jīng)驗，把物理概念建立在充實的物質(zhì)基礎上。
2．強化物理概念的界定意識。速度與加速度二者僅一字之差，都是力學中的重要物理量。一些認知策略較差的學生把速度與加速度歸結(jié)在一個“光環(huán)”上，認為速度為零，加速度必為零。在這里描述物體運動快慢與運動狀態(tài)變化快慢是速度與加速度的界定。速度和速率、功和功率、動能和動量、重量和質(zhì)量等也是一字之差，它們的物理意義卻不相同。功和能的單位相同，前者是過程量，后者是狀態(tài)量，它們也有嚴格的界定。
學生樹立界定意識可養(yǎng)成良好的科學素質(zhì)，有利于增強解題思維的自我調(diào)控意識。
3．培養(yǎng)創(chuàng)造思維意識。力學解題時“雙向思維”的設計，給學生創(chuàng)造了發(fā)散思維的條件。
三、運用規(guī)律、感知范圍、網(wǎng)絡信息、邏輯思維
中學學習的力主要有：牛頓運動三定律、萬有引力定律、機械能守恒定律、動能定理、動量定理、動量守恒定律等。一些能力中下的學生把物理規(guī)律成立的條件及適用范圍置于思維盲區(qū)，需要對已建立的解題信息加以選擇。
1．根據(jù)物理過程選擇規(guī)律。
2．從已知條件選擇物理規(guī)律。
3．從解題結(jié)果檢驗物理規(guī)律選擇的合理性。
四、設疑開拓、點撥解惑、觸類旁通、深化思維
課本上的力學習題是教學大綱的最低要求，一些能力較強的學生從中獲取了探求知識的方法，思維敏捷。一些能力較差的學生解題一旦受阻，思維停滯，需要點撥才能展開。通過設疑點撥探究解惑，學生思維進入新的層次。
1．指導語點撥。
2．資料點撥。
3.情境點撥。
4．交流點撥。
一、工程案例教學
伴隨著擴招，生源質(zhì)量也有所下降，顯得參差不齊上同一門課，有些學生學習能力比較強，課堂不能滿足需求，顯得&吃不飽’；另外有些學生又不能跟上課堂教學的進度，學習比較吃力因此，理論力學課堂改革就顯得很有必要學生學習新知識，第一印象"""感性認識是很重要的只有通過感性認識抓住學生的好奇心，才能有興趣把相關(guān)的內(nèi)容學習好，甚至于通過自學來滿足自身對知識的渴望而通過工程案例教學不但可以激發(fā)學習基礎較差的學生的積極性，還可以通過大量工程案例的引入滿足學有余力的學生對課堂外知識的渴求工程案例的教學主要通過以下幾個方面來實現(xiàn)。
1.工程案例的整理及提煉和力學相關(guān)的案例可以說是隨處可見，小到日常生活，大到航空航天怎樣選擇合適的工程案例就顯得比較關(guān)鍵好的工程案例既能引導學生快速理解工程背景，又能提煉工程當中的力學原理，達到實踐和理論有機結(jié)合的效果因此，工程案例的收集整理就很有必要了比如理論力學當中的力矩問題，就可以用常見的吊車起吊重物來舉例說明：某事故現(xiàn)場，吊車起吊出事的卡車，結(jié)果卡車沒吊上來，吊車反而由于起吊位置選擇的不合適而翻倒了這個實例可以很好的說明力矩，通過這個實例學生也能快速的將力矩理論與工程實際結(jié)合起來又比如裂紋和斷裂，這兩個概念相對而言比較抽象只有比較專業(yè)的課程才會談到與裂紋有關(guān)的斷裂問題裂紋和斷裂也可以通過生活當中的實例來說明：乘坐公交車應該是很多人都有過的生活經(jīng)歷，而公交車的安全錘就可以很好的說明裂紋和斷裂公交車上的紅色安全錘是為了在緊急情況下讓乘客逃生用的當公交車出現(xiàn)緊急情況時，乘客只需要用安全錘敲擊鋼化玻璃的四個角由于安全錘錘頭很尖，接觸面積小，手握安全錘大約用兩千克的力就可以砸開玻璃的邊角對鋼化玻璃而言，一點點的開裂就意味著玻璃內(nèi)部的應力分布受到了破壞，從而在瞬間產(chǎn)生無數(shù)蜘蛛網(wǎng)狀裂紋，此時只需用錘子輕輕的再砸?guī)紫戮湍軐⒄娌Ａг议_用這個實例不但可以講清楚裂紋和斷裂，還可以闡明應力和應力集中，可以將學生的理論學習與實踐緊密相連。
2.工程案例的講授有了好的工程案例，還需要有好的教師在合適的章節(jié)恰如其分的引入這就對教師的綜合素質(zhì)提出了較高的要求毋庸諱言，力學尤其是基礎力學，上課教師的數(shù)量偏少，質(zhì)量也略顯不足針對很多二本院校，基礎力學的上課學生比較多，教師的教學任務相對較重，這也使得很多教師沒法精心研究工程案例在教學當中的運用另外，有些高校的基礎力學教師并非科班出身，這也使得教師自身對有些課程的理解還不是特別深刻，當然也就不能更好的促進課堂教學的完善和發(fā)展。
二、工程案例教學的實踐
從工程實踐以及日常生活當中整理提煉了大量典型的工程案例，通過教學經(jīng)驗豐富的教師進行課堂教學，能否達到預期的效果，這也是一個很現(xiàn)實的問題為了驗證工程案例教學的實際教學效果，本文選擇機電一體化及車輛工程兩個專業(yè)進行對比機電一體化4個班進行工程案例教學，而車輛工程3個班采用常規(guī)教學經(jīng)過一個學期的學習，從平時的課堂問答到期末考試都反映出，工程案例教學要優(yōu)于常規(guī)教學采用工程案例教學的機電一體化班最高分比車輛班高出10分，最低分高出15分，平均分高出12分四結(jié)語基礎力學特別是理論力學課程的工程案例教學是一項長期艱巨的任務，需要投入大量的人力物力和時間學生通過案例教學的學習可以快速地掌握理論知識在實際工程中的運用，從而更好的將理論與實踐結(jié)合起來案例教學還可以培養(yǎng)訓練學生從工程實踐中抽象力學模型繼而求解優(yōu)化工程問題的能力，因此從該意義上來說，工程案例教學的作用可以說絲毫不亞于數(shù)學建模的功效再者，工程案例教學還可以培養(yǎng)學生動手和動腦的能力比如講到桁架部分，通過桁架橋梁的案例講解，激發(fā)學生的學習興趣人們常說&興趣是最好的老師’，一旦學生對桁架充滿興趣，就會在課堂外富有興趣的動手制木制桁架，還會通過傳感器等來測量桁架中的桿件是否為二力桿等這樣一來，學生對桁架的理解就會相當深刻另外，工程案例教學還可以促進計算機軟件如MATLABAN-SYS等在教學中的應用通過工程案例教學還可以培養(yǎng)學生的社會責任感，從學習階段開始就以嚴謹?shù)膽B(tài)度對待工程實際最后，工程案例教學也可以提高教師的綜合素質(zhì)，豐富教師的課堂教學素材，使原本相對枯燥的課堂教學一下變得豐富有趣起來工程案例教學使得師生都能很好的將理論與實踐結(jié)合起來，實現(xiàn)課堂教學的最初目的：從實踐中來，到實踐中去。
作者：張應遷 付磊 文華斌 李良 羅云蓉 單位：四川理工學院
關(guān)鍵詞：聽力學習焦慮；原因；應用策略
Abstract：TheEnglishlisteninglearninganxietyhasgainedagrowingattention.ThispaperpresentstheresultofresearchonEnglishlisteninglearninganxiety.TheresultsshowthatEnglishlisteninglearninganxietyisacommonplaceforHigherCollegeStudents.Thewriteranalyzesthecausedoftheanxietyandputsforwardsomeappliedteachingstrategies.
Keywords:listeninglearninganxiety；causes;appliedteachingstrategies
引言
在語言學習的過程中，存在著許多情感因素，比如態(tài)度、動機、個性、自信、移情、焦慮等影響著語言的學習。語言學習焦慮的研究始于20世紀40年代初期。自從Horwitz(1986)等人[1]設計出外語課堂焦慮量表測量學習者焦慮程度以來，外語學習焦慮研究結(jié)果表明外語學習焦慮對外語學習的影響普遍存在，呈中度負相關(guān)關(guān)系，并且研究進一步發(fā)現(xiàn)在語言學習過程中有聽力焦慮、閱讀焦慮和寫作焦慮的存在。本文在已有研究理論的基礎之上，通過實證研究，深入分析了高職學生英語聽力學習焦慮產(chǎn)生的原因，并提出了相關(guān)教學應用策略。
一、英語聽力焦慮
焦慮屬于心理學概念，是指由于逾期不能達到目標或者不能克服障礙的威脅而形成的緊張不安，帶有恐懼的情緒狀態(tài)（Arnold,1999）[2]Horwitz(1986)等人把外語學習焦慮定義為“一個與課堂語言學習有關(guān)的在這門語言的學習過程中產(chǎn)生的顯著的自我知覺信念和情感情結(jié)”。[3]他們認為外語學習焦慮包括交際畏懼、考試焦慮和負評價恐懼三個要素。從對外語學習產(chǎn)生的影響來看，焦慮可分為促進性焦慮(facilitatinganxiety)和妨礙性焦慮(debilitatinganxiety)。英語聽力焦慮和一般的外語學習焦慮既有區(qū)別又有聯(lián)系，被認為是英語學習中的一種特別技能學習即聽力情景中的形成的焦慮，表現(xiàn)為學生對自己聽力能力的過低評價，是在英語聽力學習過程中產(chǎn)生的一種恐懼不安的緊張心理。
二、研究方法
本研究采用了深度訪談與問卷調(diào)查相結(jié)合的方法。通過個案訪談法深入分析大學生英語學習焦慮成因，收集第一手資料，保證資料獲取的有效性和真實性；通過問卷調(diào)查掌握大學生英語學習焦慮概況。
1.個案訪談
訪談案例的選擇以Oxford的研究結(jié)論為基礎，即外語學習焦慮的跡象大體上可分為四類：（1）回避；（2）身體動作；（3）身體不適癥狀；（4）其它跡象（Oxford，1999）。[4]據(jù)此，筆者有目的地在所任課班級選擇符合研究目的的4名訪談對象：學生A、B、C和D
2.問卷調(diào)查
本研究以廣州市某獨立院校的在校大二學生為調(diào)查對象，采取隨機抽樣調(diào)查，選取一至三年級的在校非英語專業(yè)本科生為調(diào)查對象昂。本調(diào)查由研究者本人于2009年5月中旬利用課間時間在班級發(fā)放問卷，每個年級選擇一個班級發(fā)放問卷40分，共發(fā)放問卷120分，回收問卷110分，其中有效問卷105分。此問卷設計參照了Horwitz等人(1986)[5]的外語課堂焦慮量表(FLCAS)及周丹丹(2003)[6]的英語聽力焦慮問卷等相關(guān)內(nèi)容，并適當修改以使其更加真實地反映高職英語學習者在聽力學習中的真實感受。然后對問卷統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行基本分析，以此掌握高職生英語聽力學習焦慮基本情況。
三、調(diào)查結(jié)果分析
（一）、高職學學英語聽力學習焦慮概況
在問卷調(diào)查中，絕大部分學生認為影響其聽力學習的主要因素是詞匯、語音等基礎語言知識，其中41.7％認為是詞匯量，33.3％認為是單詞發(fā)音、拼寫、意義記憶分離，只有部分學生（25％）才認為焦慮等緊張心理因素對其學習有影響。可見，絕大部分學生把語言知識排在影響其聽力學習因素的首位，而焦慮情緒所占比重不大。但在對英語聽力學習焦慮程度的調(diào)查中，8.1%的人認為“很低”，50％的人認為“一般”，23.3%認為“較高”，18.6%認為“非常高”，0％認為“沒有”。這表明焦慮在學生聽力學習中普遍存在。在聽力影響因素中，絕大部分學生認為是語言知識，焦慮情緒排在后位，但在聽力學習焦慮程度的單獨調(diào)查選項中，幾乎全部學生都有人為有聽力焦慮，這可能是因為部分學生平時更多地把聽力水平不高歸因到詞匯、語音等語言知識，卻并未注意到并去思考焦慮情緒對其學習效果的影響。
（二）、高職學生英語聽力學習焦慮成因分析
高職學生英語聽力學習焦慮的原因是多方面的，既有自身語言基礎薄弱的原因，也有來自教師方面的原因，還有聽力策略、考試等方面的原因。根據(jù)問卷和訪談，現(xiàn)把高職學生英語聽力學習焦慮的原因總結(jié)如下：
1．學生自身原因
學習者語言知識，諸如語音、詞匯、語法、語言文化背景知識等直接影響其聽力水平。高職學生因語言知識的缺乏，同時聽力本身是通過聽錄音理解談話的內(nèi)容，稍縱即逝,具有不可重復性，一旦注意力不集中,或有某些障礙,則易緊張,抓不住要點，因此容易在聽力學習中喪失信心，導致焦慮的產(chǎn)生。如一段訪談記錄：
問:您在聽力學習中會感到焦慮嗎?
學生C：一般，不會說很焦慮，但還是會擔心。
問:會擔心哪方面呢?
學生C：詞匯量不夠，平常很少聽，不習慣錄音發(fā)音，速度也跟不上，一些習語。
問:這種擔心對你進一步學習有什么影響嗎?
學生C：一到聽力課就會覺得有點頭疼，有點心虛，很怕聽不懂。有時很難集中精力去聽，特別是有時前面一聽不懂就會開始慌，后面的就更加不用說了。
可見，學生在聽力中的這種“擔心”會對其后續(xù)學習有一定的影響。但是這影響可能是積極的，它會促使學生采取進一步的行為完善學習，如學生C說：
“知道自己的聽力是弱項，以后就會經(jīng)常聽多些或者看多些好關(guān)于英語的東西，包括電影音樂之類的。”
這種影響也可能是消極的，它可能會使部分學生陷入焦慮的泥潭不能自拔，停滯不前，如學生A說：
“我覺得上聽力課比較擔心，這也正是英語學不好的原因，問題就出在這，但我自己又不知道怎么去改變，反正就是能力問題，其實我覺得很正常，自己平時也沒多聽。”
高職學生英語語言基礎較薄弱，自然對聽力課程會產(chǎn)生不同程度上的焦慮。部分學生能較正確地認識自己不足，并采取積極措施，能在一定程度上緩解擔心或焦慮；部分學生卻因擔心焦慮過度，選擇維持原狀，甚至放棄學習。這就表明了教師在教學中對學生學習焦慮干預的必要性。
此外，學習者的語言學習觀念也會導致學習焦慮的產(chǎn)生。Young指出學習者的語言學習觀念對語言焦慮的產(chǎn)生起主要作用。[7]當理想和現(xiàn)實不一致時，就會產(chǎn)生焦慮。比如部分學生聽力學習為了過級，如果他們沒能過四級或六級，焦慮就產(chǎn)生了，如學生B說：
“聽力教材上4級考試的聽力考試題型都有，但聽了2年了，上次考四級還是聽不懂，知道自己基礎不好，該怎么辦……”
2．教師方面的原因
教師在課堂中扮演著控制者、評估者、組織者、發(fā)動者和參加者的角色，而在扮演這些角色的過程中可能會易導致學生不同程度的焦慮。
首先，課堂教學活動可能給學生帶來不同程度的焦慮。
部分學生因為擔心不能很好地回答老師的提問從而影響平時成績得分而感到焦慮。如學生B說：
“上聽力課時，會感到緊張。因為聽力不太好，老是怕回答不了老師問的問題，有時候無法集中精神聽課。”
還有部分學生在全班學生面前擔心口語練習而感到焦慮。如學生A說：
“我最緊張的就是聽力課前的口語練習活動了，怕自己表達不好。”
這種緊張、焦慮可能對部分學生的后續(xù)學習帶來一定阻礙，甚至使其逃避學習，如學生A說：“因為緊張，口語練習表演結(jié)束后要過一會兒才能恢復過來；有時候覺得學習比較困難，有逃避心理……”
但是這種影響也可能促進學生自我反省，更清晰地認識到學習上的不足，如一段訪談記錄：
問：老師提問你答不上的問題時,會緊張嗎?
學生D：有一點點，但沒必要太緊張，回答不上很正常嘛。
問：這對你的進一步學習有影響嗎?
學生D：有，在平常的聽力就會更加認真聽，避免每次叫起來都答不上夠糗的，就會增加動力。”
由此可見，課堂教學活動會給學生帶來焦慮，這種焦慮對其學習的影響卻是雙方面的，關(guān)鍵問題是學生怎樣去面對它，而在此之中，教師的引導作用就很必要了。
其次教師的負面評價會影響學生學習焦慮的產(chǎn)生。在問卷調(diào)查中，當問及“在聽力課上，回答問題出現(xiàn)了錯誤，擔心老師對自己評價不高”：過半（55%）的學生贊同這種說法。這表明，教師的負評價會使學生產(chǎn)生焦慮。但是在訪談中，也有學生表現(xiàn)出對老師評價的客觀認識，如學生B說：“哪里不足就提出來，現(xiàn)在大家都差不多是要步入社會的人了，也有一定的判斷能力，自己什么樣的水準自己心里有數(shù)，不過負面評價會擔心，知道自己哪里不足，真的需要去補。”
可見，部分學生能夠正確認識老師的評價，如果老師的評價能恰如其分地反映學生的真實情況，會不會更好地促進其學習呢？
3．聽力材料、技巧方面的原因
在問卷調(diào)查中，72%的人認為會因聽力材料的類型感到不同程度緊張；45%的人認為如果對聽力主題不熟悉，會感到緊張；53.3%的人認為如果不了解背景知識，會擔心聽力效果。因為不熟悉主題、背景知識而產(chǎn)生焦慮，這表明學生知識面的狹窄以及教師教學中需注意拓展其知識面。
在調(diào)查中，45％的人認為在聽力時只聽不看文章會感到緊張；40％的人認為聽力時，如果不按照自己習慣的速度聽會感到緊張；這可能是因為大部分高職學生在英語聽力練習方面過少，不熟悉聽力。另外，82.7%的人認為在聽到重要信息時，會告誡自己集中精力記下。但在實際學習中，很多學生卻沒有做到，他們反而會被個別單詞拌住，停滯不前。過半（51％）的人認為在聽力時，容易被一兩個沒有學過的單詞難住。可見，大多數(shù)學生雖然了解部分聽力技巧，但是真正掌握運用確實另外一回事。
4．考試方面的原因
考試焦慮在學生中是一種非常普遍的現(xiàn)象。在問卷調(diào)查中，62%的人認為對自己的聽力水平?jīng)]有信心，對聽力考試感到焦慮；43.3%的人認為在聽力測試中，聽一遍文章或?qū)υ挄o張；46％的人認為在聽力考試中因為緊張，記不住所聽內(nèi)容。這表明部分學生沒有正確考試心態(tài),把考試看得過重,思想壓力過大,過度緊張，如學生D在描述考試時的緊張這樣說：“平時就聽不懂，在考試的時候，這種緊張更加凸顯出來。正式考試考場氣氛本身就帶有點壓力；我英語太爛了，詞匯量少時，緊張也加劇了。”
通過以上分析可以看出，焦慮情緒在高職學生的聽力學習中普遍存在。這種焦慮產(chǎn)生的原因也是多方面的，焦慮的程度與學生自身語言水平有關(guān)，與教師的教學、評價有關(guān)，也與聽力材料、技巧或是考試有關(guān)，但這種焦慮更多的是源自對自身英語水平的不自信。如果他們能夠正確處理自身學習的不足與緊張等焦慮情緒的矛盾關(guān)系，我們不難看出適當?shù)慕箲]會給他們的學習帶來促進作用。
四、教學應用策略
基于上述對高職學生聽力學習焦慮成因的分析，在結(jié)合相關(guān)理論的基礎上，筆者提出以下教學策略。
（一）夯實語言基礎，提升學習自信
聽力理解是一個極其復雜的過程。它涉及語言、認知、文化、社會知識等各種因素。在調(diào)查中，絕大多數(shù)學生認為詞匯、語音等語言知識的缺乏導致了聽力焦慮的產(chǎn)生，認為自己沒有語言學習的天賦，喪失學習信心。因此，要緩解學生聽力焦慮，首先就需要增強學生學習自信。
Kenneth(1976)認為聽力理解由五個成分構(gòu)成，并且在順序上，后一個成分總是依賴于前一個成分，即辯音（discrimination）、信息感知（perceptionofmessage）、聽覺記憶（auditorymemory）、信息解碼（decodingmessage）、運用所學語言使用或儲存信息（useorstoremessage）。[8]辯音包括辨別各種語音、語調(diào)和音質(zhì)等，這也是聽力理解的第一步。因此，要增強學生聽力自信，其一要加強學生聽力辨音能力培養(yǎng)。教師可選擇適合學生的單詞、句子、篇章的錄音，不斷提高其聽單音的能力，培養(yǎng)其對英語的語音、語調(diào)和語流產(chǎn)生感性認識。其二，加強學生詞匯語法知識教學。學生對詞匯的掌握到了一定程度，能大體聽懂材料了，焦慮自然就會減少。其三，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)部分學生認為某些習語表達或文化知識影響聽力進而產(chǎn)生焦慮，對此教師可在單元教學中可增加相關(guān)文化知識的視頻材料，拓寬其視野，豐富其積累。
（二）加強聽力技巧教學，提高聽力效果
調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，聽力技巧的缺乏也會導致學習焦慮的產(chǎn)生。筆者提出以下聽力教學策略。
首先，培養(yǎng)獲取主要信息的能力。許多學生在聽力中試圖聽懂每一個單詞，而一旦出現(xiàn)某一難詞，就被卡住，影響到后文的理解，這就直接導致“聽不懂”，學習焦慮就出現(xiàn)了。據(jù)此，教師可先讓學生聽大意，并讓其簡單概括或總結(jié)要點，再讓學生精聽，以便讓學生了解有關(guān)的細節(jié)，以此培養(yǎng)學生分析冗余信息、選擇主要信息的能力，并注意引導學生從整體上把握聽力材料的大意。其次，針對部分學生在聽力中遇到生詞或難題時，不能把注意力集中到新的信息上的情況，教師可以在聽音前首先給出生詞，提示難點和關(guān)鍵詞，然后提出一些要求學生聽后回答的問題。這樣做可以避免學生因不熟悉而產(chǎn)生的緊張，督促他們集中注意力。再次，針對部分學生在聽力中不能把握整句或全文大意的情況，可采用聽寫一些意義連貫的短小文章來培養(yǎng)其捕捉重要信息和關(guān)鍵詞、短期記憶的能力。最后，針對部分學生在聽力中對新信息的把握有困難的情況，可以建議學生用一些簡略符號作標記，以記錄語篇意義。
（三）發(fā)揮適度焦慮的作用，提高學習自主性
焦慮分為促進性焦慮和妨礙性焦慮。前者有利于語言學習，能促進學習質(zhì)量的提高，后者不利于語言學習。在調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)，聽力學習焦慮確實影響了部分學生學習的成效，甚至阻礙了其聽力學習，逃避英語學習；但是部分學生把這種擔心、緊張轉(zhuǎn)化為認識自己學習狀態(tài)的一種手段，完善自己的學習。因此，教師應充分意識到焦慮對其學習帶來的影響和作用，具體分析引起焦慮的原因，對癥下藥。第一，設計適應不同英語水平學生的教學活動，營造輕松愉快的課堂氣氛，降低學生課堂參與活動畏懼。第二，恰當使用考試焦慮和負評價恐懼對學生學習的促進作用，尋求科學合理的考試和評價手段，讓學生保持適度的焦慮，促使其多聽，認真聽，提高學習的自主性。
參考文獻：
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[6]周丹丹.二語課堂中的聽力焦慮感和情感策略[J].國外外語教學,2003(3).
（一）基于價值觀的實踐困境，面臨培養(yǎng)具有科學人文主義素養(yǎng)的電力專業(yè)教師新訴求
面對價值無涉的電力科學本質(zhì)觀的實踐困境，電力學界的專家、學者、教師培訓專家等提出“培養(yǎng)具有人文主義精神素養(yǎng)的電力學界優(yōu)秀教師”的要求。他們認為，在目前情況下，只有具有人文主義情懷的電力學界教師才能具有更高的電力科學教育視野，才能有能力將電力科學教育教學與道德、倫理及精神價值緊密聯(lián)系在一起。
（二）基于教學側(cè)重點的變化，面臨培養(yǎng)理論知識與應用能力兼具的電力專業(yè)教師
基于電力專業(yè)教學特點，教師教學實踐專業(yè)發(fā)展應通過基于團隊合作的教學診斷以提升電力高等學院的教學領(lǐng)導力和發(fā)展力。在電力類高等學院中專業(yè)課教師的教學質(zhì)量是學校的核心業(yè)務，也是學校辦學質(zhì)量的核心競爭力。而學院的教學領(lǐng)導力是影響學院效能的重要因素，也往往成為薄弱學校與優(yōu)質(zhì)學校的分水嶺。而這種分水嶺性質(zhì)的質(zhì)量生存意識，取決于電力專業(yè)課教師的理論素養(yǎng)與實踐經(jīng)驗的完美契合。
（三）基于教學理念的深化，面臨培養(yǎng)既掌握電力技術(shù)探究方法又具有實踐能力的電力專業(yè)教師的新訴求
對電力專業(yè)教師的培養(yǎng)而言，為滿足教學理念深化的需求，必須同時具備獨立科學探究能力與實踐操作水平能力，這是時代賦予電力高等學院教師的責任與使命。基于電力教學新理念的深化，采用項目化活動組方式改善電力專業(yè)課教師掌握電力技術(shù)的探究方法和專業(yè)實踐能力，通過團訓、素質(zhì)拓展等對其責任感、團隊、心理素質(zhì)等進行重點培養(yǎng)；還可以通過跟其他的項目組交流學習來提高電力專業(yè)課教師的培養(yǎng)工作技巧、領(lǐng)導力等。(四）基于課程內(nèi)容組織觀念的轉(zhuǎn)變，面臨培養(yǎng)綜合知識與專業(yè)知識兼?zhèn)涞碾娏I(yè)教師的新訴求在電力專業(yè)教師培養(yǎng)過程中，應圍繞核心概念組織課程，以克服“廣而不深”的弊端，促進課程的深入、學生思維的縱深發(fā)展、知識的遷移及實際問題的解決等。為實現(xiàn)這樣的教學目標，對電力專業(yè)教師而言，綜合與高深專業(yè)知識兼?zhèn)涫菍崿F(xiàn)有效教學的重要前提。
二、現(xiàn)階段我國電力高等學院專業(yè)教師培養(yǎng)的新途徑
（一）側(cè)重電力專業(yè)教師人文主義科學本質(zhì)觀的養(yǎng)成
理性的科學本質(zhì)觀是實現(xiàn)電力學界科學教育目的、培養(yǎng)公民良好的電力科學素養(yǎng)的前提和基礎。電力作為一個特殊的服務大眾的行業(yè)，電力專業(yè)教師應具備為民服務的科學本質(zhì)觀，幫助學生在面對基本問題時能更清晰地做出科學決斷，并能促進學生對傳統(tǒng)科學主旨有明確而有深度的理解，從而更好地服務社會，更好地建設電力文明國家。因此，側(cè)重對職前電力專業(yè)教師科學信念和態(tài)度的培養(yǎng)，幫助他們在職前階段形成符合我國科學社會發(fā)展觀需要的人文主義科學本質(zhì)觀，是新時期我國電力高等學院教師培養(yǎng)的新特征之一。
（二）側(cè)重對電力專業(yè)教師教學態(tài)度和信念的培養(yǎng)
作為一種隱性機制，電力專業(yè)教師教學的態(tài)度與信念在班級實踐中發(fā)揮著決定性作用，指導教師在班級教學中的行為規(guī)范。好的教師會不斷擴展自己的行業(yè)教學理論與實踐知識，也會通過學生評價和教學總結(jié)來科學規(guī)劃與引導自己的專業(yè)教學，并最終基于學生的相似性與差異性，與其建構(gòu)穩(wěn)固的教與學關(guān)系，共同成為“電力學習社區(qū)”中與時俱進的成員，而這一切的根基需要電力專業(yè)教師具有積極的教學態(tài)度和持久的教學自覺自信。實踐證明，教師良好的師德和對電力專業(yè)執(zhí)著而扎實的基本功，對學生而言就猶如磁石般引領(lǐng)他們走向電力事業(yè)前沿。因此，電力學院領(lǐng)導層和指導專家團隊應該有意識地利用干預手段，用社會主義核心價值觀引領(lǐng)電力學界專業(yè)教師的核心理念培養(yǎng)目標，使電力專業(yè)教師在一個更廣闊的環(huán)境中獲得良好的電力科學教學態(tài)度及信念，形成自身寬闊的電力知識教學視野是現(xiàn)階段我國電力學院教師培養(yǎng)的新特征之一。
（三）側(cè)重電力專業(yè)教師科學探究能力和實踐應用能力的培養(yǎng)
電力專業(yè)教師在班級系統(tǒng)中的作用是掌握并利用電力課程內(nèi)容、教學手段、及技術(shù)工具，營造科學的學習環(huán)境，培養(yǎng)學生的科學探究能力和實踐能力。現(xiàn)實中由于電力專業(yè)教師在職前專業(yè)技術(shù)方面缺乏必要的電力行業(yè)實戰(zhàn)操作技術(shù)與工作經(jīng)歷，從而缺失了對學生指導的真實案例和從業(yè)示范作用。如果在電力專業(yè)課教學中，能夠通過使用支撐材料、電力實驗及富有創(chuàng)造性的電力學習環(huán)境來培養(yǎng)職前教師的電力科學探究能力和水平，或者通過開設電力科學模擬實驗室課程的方式來培養(yǎng)獨立專業(yè)課教師，并提高他們的從業(yè)信仰，促進其電力理論與實踐知識的有效對接，依然成為我國電力高等學院教師培養(yǎng)的新特征之一。
（四）注重電力發(fā)展前沿高深理論與專業(yè)知識教育的培養(yǎng)
綜觀我國電力高等學院教師培養(yǎng)的變化，已經(jīng)從最初的單一高深專業(yè)知識發(fā)展到現(xiàn)在的電力綜合學科教學知識。在電力專業(yè)知識教學中，應讓師生均具有能力和水平結(jié)合學習環(huán)境，滿足學生個體與群體的學習需要。因此，在實踐中培養(yǎng)電力專業(yè)教師的學科教學知識已成為目前我國電力高等學院教師培養(yǎng)的又一個特征。
三、我國電力高等學院教師培養(yǎng)未來發(fā)展走勢
（一）培養(yǎng)理念將從“標準”保障走向合作文化保障，形成電力科學價值判斷力
時代文明的科學進步與高度密集化發(fā)展需要強大、穩(wěn)定、安全、無污染、可持續(xù)的電力支持及供應保障。因此，作為電力行業(yè)發(fā)展的龍頭——電力高等教育專業(yè)教師的培養(yǎng)，就應走在時代前列，創(chuàng)新動力教育教學理念，從標準保障走向世界電力合作文化保障，用文化電力促進電力文化的科學可持續(xù)發(fā)展，用文化電力促進電力文化的高度文明創(chuàng)新發(fā)展，并圍繞電力行業(yè)核心概念展開，在人與社會關(guān)系的廣闊框架下，形成電力科學的超前價值判斷力，以文化電力、科學電力、創(chuàng)新電力的大電力文化視野創(chuàng)新電力專業(yè)教師的培養(yǎng)新藍圖。
（二）培養(yǎng)電力專業(yè)課教師掌握“電力生成性知識”
電力生成性知識是指融匯于電力科學的、擁有多元文化、價值觀的教育理念和行動，即電力專業(yè)課教師的培養(yǎng)，不僅要接受正規(guī)、系統(tǒng)的電力科學知識培養(yǎng)，還要接受電力學科教學知識、專業(yè)知識的教育，以及接受生成性知識的理解與傳授的教育，并在傳承本土化電力學科知識的同時，繼承和發(fā)揚電力業(yè)界內(nèi)的前沿科學，運用于自己的學科教學行為并生成學生的內(nèi)化行動，服務于國家、社會的電力行業(yè)健康科學發(fā)展。
（三）電力專業(yè)課教師的培養(yǎng)應嘗試更多地利用非正規(guī)教育機構(gòu)資源
非正規(guī)教育機構(gòu)包括電力博物館、發(fā)電廠、水電站、核電站、電力網(wǎng)絡教學交流平臺、電力QQ群及其他類似的平臺。相關(guān)資料表明，電力職前教師是非正規(guī)電力教育機構(gòu)資源的最大受益者，因為非正規(guī)電力教育機構(gòu)為教師教育機構(gòu)擴展電力教育資源提供了場所，為電力職前教師樹立正確的電力教育教學信念奠定了基礎，并對未來電力專業(yè)教師教育信念的形成產(chǎn)生了直接的影響。
（四）參與電力專業(yè)教師培養(yǎng)的教師教育者身份更加多元豐富
就現(xiàn)階段而言，對于高層建筑的結(jié)構(gòu)分析，一般情況下主要借助于常微分方程求解器，其已經(jīng)廣泛應用于高層建筑的結(jié)構(gòu)分析中。常微分方程求解器是一種較為有效的建筑結(jié)構(gòu)分析工具，其功能全面且可操作性較強，針對于一些誤差極限，其可以進行有效的處理，最大程度的滿足用戶對解答精度的要求。常微分方程求解器在我國建筑結(jié)構(gòu)力學體系中最為典型和突出的實例就是清華大學的包世華教授和袁駟教授，他們在高層建筑結(jié)構(gòu)力學分析中運用了這種方式著手進行相關(guān)計算，其最為突出的貢獻就是有效解決了我國現(xiàn)代高層建筑在建設設計和施工時的樓板變形時的靜力計算、動力計算和穩(wěn)定計算的問題。以常微分方程求解器為基礎的分析法，運算較為簡單便捷，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)力學分析中具有十分顯著的優(yōu)越性。
二、以有限條法和樣條函數(shù)為基礎的分析法
在進行對建筑結(jié)構(gòu)力學的分析中，有一種分析方法為解析和離散相結(jié)合的半解析法，半解析法的基礎是數(shù)學力學的相關(guān)知識，其最大的優(yōu)點就是可以最大程度的減少有限元方程組，避免進行有限元的過多繁雜的計算，此外，也一定程度有限避免和解決了有限元法中較為常見的計算污染問題，計算污染問題的存在可以導致計算機計算結(jié)果的進一步惡化，半解析法可以有效對這一問題加以解決。
三、以分區(qū)廣義變分原理與分區(qū)混合有限元為基礎的分析法
協(xié)調(diào)元的利用和發(fā)展，進一步推動了分區(qū)廣義變分原理的研究，促進了協(xié)調(diào)員在建筑結(jié)構(gòu)分析中的更好運用。清華大學的龍馭球教授在該領(lǐng)域取得了突出貢獻，其在分區(qū)混合廣義變分原理的基礎之上，提出了分區(qū)緩和有限元的方法。分區(qū)緩和有限元的方法其主要的理論依據(jù)是混合廣義變分原理，這也是在位移法、雜交元法之后的一種新方法，分區(qū)緩和有限元的方法的優(yōu)點似乎將彈性體劃分為余能區(qū)和勢能區(qū)，余能區(qū)所采用的事應力單位，勢能區(qū)則是采用了位移單位。分區(qū)緩和有限元的方法其適應性較強，靈活性較高，此外，還可以有效保證收斂性，故廣泛應用于對框支剪力墻和托墻梁結(jié)構(gòu)的分析和計算之中。
四、高層建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性動力分析法
隨著我國經(jīng)濟的不斷進步與發(fā)展，現(xiàn)代高層建筑大量出現(xiàn)，而這也間接的推動了結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析的研究以及應用的深入和快速發(fā)展。彈塑性動力法的工作原理是，借助于地震波數(shù)值的記錄，間接的將其輸入結(jié)構(gòu)，然后對結(jié)構(gòu)的彈塑大小進行合理的科學的分析，最后根據(jù)相關(guān)分析，針對彈塑性恢復的特點，建立與之對應的動力方程。在理論上，彈塑性動力分析法具有十分顯著的優(yōu)越性，諸如當發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的薄弱的環(huán)節(jié)時，需要對其變形狀況進行合理的分析，綜合來看，這種分析是與實際情況相符合的；此外，彈塑性動力分析法也有著其自身的局限性，在使用這種分析法時，其前提條件與實際情況有著較大的出入，針對這種不足，國內(nèi)外諸多學者都在深入對其進行研究，并通過人工隨機輸入地震波數(shù)據(jù)等進行完善。計算機結(jié)構(gòu)模型進行優(yōu)化和改進之后，采用層模型，對于多質(zhì)點計算模型的方法也在不斷進行完善。
五、以最優(yōu)化理論為基礎的結(jié)構(gòu)分析法
這一種結(jié)構(gòu)分析法可以說是結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設計，這種結(jié)構(gòu)分析法有效綜合了數(shù)學領(lǐng)域中的最優(yōu)化理論和計算機技術(shù)，并應用于建筑設計結(jié)構(gòu)和力學分析的一種新的方式。這種結(jié)構(gòu)分析法的主要優(yōu)點表現(xiàn)在將被動化為主動，主動的對其進行設計。就當前來看，諸多學者表示對建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻剛度并不是越大越好，應該對剪力墻確定較為合適的剛度。這里所說的對于剪力墻剛度的合理確定，主要指的是以對剪力墻的剛度和外部因素諸如地震等作用之間相互作用進行分析，進而對地震等外力作用下合適的剪力墻剛度加以確定，倘若對這一部分進行了合理的優(yōu)化設計，這就建立了決定剪力墻最合適剛度的數(shù)學模型，合理科學的數(shù)學模型不僅可以有效對建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻的最優(yōu)化剛度值加以確定，這對于有效減少剪力墻的數(shù)量有著重要作用，此外，也一定程度的降低了工程成本和開支。
六、結(jié)語
1．1巖石力學試驗法
(1)室內(nèi)試驗。
通過鉆孔巖芯取樣，利用室內(nèi)巖塊的單軸壓縮試驗確定巖石單軸抗壓強度、彈性模量和泊松比。通過巖體的三軸壓縮試驗確定巖體的抗剪強度－凝聚力和摩擦角。通過巖體卸圍壓試驗研究巖體卸荷過程中的變形和能量變化特點，確定卸載時巖體的參數(shù)，如彈模、泊松比、凝聚力、摩擦角。
(2)現(xiàn)場試驗。
現(xiàn)場抗剪試驗獲得巖體、軟弱夾層、混凝土與巖石接觸面抗剪(斷)強度;現(xiàn)場變形試驗(剛性承壓板法、狹縫法)獲得巖體變形模量、彈性模量及泊松比。還有現(xiàn)場聲波測試評價巖體完整性等。現(xiàn)場試驗是確定巖體強度參數(shù)最準確的方法，但由于通常不具備施作原位試驗的條件，而且試驗周期長、費用高，所以這種方法應用較少。試驗法是一種直接又可靠的方法，可以較好反映巖石特性。室內(nèi)試驗得到的是完整巖塊的特性參數(shù)，但存在“尺寸效應”。現(xiàn)場試驗受條件限制，試件制備難免受到擾動，試驗結(jié)果分散，不能直接采用。
1．2工程巖體分級法
工程巖體分級法主要有:國標《工程巖體分級標準》、水利水電工程勘察規(guī)范的壩基和圍巖工程地質(zhì)分類法、巴頓的Q系統(tǒng)分類法及比尼威斯基的RMR分類法。這些分類方法往往是定性描述與定量評價相結(jié)合，采用多參數(shù)綜合指標分級法給巖體進行評分和劃分巖體級別，根據(jù)巖體級別并結(jié)合經(jīng)驗公式，給出巖體參數(shù)的范圍值。國標《工程巖體分級標準》選取巖石堅硬程度和巖體完整程度這兩個因素確定巖體基本質(zhì)量，將影響巖體工程特性的因素如地下水、初始應力、結(jié)構(gòu)面走向與工程軸線方位等作為修正因素，實現(xiàn)工程巖體的分級，并提供了各級別巖體物理力學參數(shù)表和結(jié)構(gòu)面抗剪斷峰值強度表。《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》的附錄V提供了壩基巖體工程地質(zhì)分類表，主要分類因素也是巖石堅硬程度和巖體完整程度，此外還有巖體縱波速度和鉆孔RQD值，并在附錄E中提供了壩基巖體抗剪斷(抗剪)強度參數(shù)及變形參數(shù)經(jīng)驗值表和結(jié)構(gòu)面抗剪斷(抗剪)強度參數(shù)經(jīng)驗值表，用于規(guī)劃和可研階段。應注意該表的注明是參數(shù)僅限于硬質(zhì)巖，軟質(zhì)巖應根據(jù)軟化系數(shù)進行折減。
1．3工程地質(zhì)類比法
工程地質(zhì)類比法是利用大量已建工程的成功經(jīng)驗確定擬建工程的設計參數(shù)，是工程地質(zhì)研究的傳統(tǒng)方法之一。類比法是應用相似原理，要求主要的工程地質(zhì)條件基本相同或相似，這其中最主要的是巖性和地層時代(或?qū)游?，其余還有地質(zhì)構(gòu)造(巖體完整性)、風化狀態(tài)、應力條件、地下水等等。實際應用時應結(jié)合具體工程的地質(zhì)條件，在類比、分析、判斷的基礎上提出合理參數(shù)。同時，在施工過程中，根據(jù)工程實際進展情況和出現(xiàn)的問題，特別是根據(jù)現(xiàn)場觀測結(jié)果，對設計進行必要的調(diào)整和修改。類比的資料可以參考《巖石力學參數(shù)手冊》、《巖基抗剪強度參數(shù)》、《工程地質(zhì)手冊》、《水利水電工程地質(zhì)手冊》，以及地區(qū)工程經(jīng)驗(資料庫、數(shù)據(jù)庫)等等。類比法完全依靠地質(zhì)師所掌握的工程實例資料和他對工程巖體的經(jīng)驗判斷，人為因素比較大，有時僅僅通過少量個別因素相比較而得到的參數(shù)，其結(jié)果可靠性較差。然而該方法簡單、方便、快捷，在中、小型水利水電工程中應用較多。
1．4反演分析法
反演分析法是利用現(xiàn)場所測得的位移等數(shù)值反求巖體力學參數(shù)，包括位移反分析、應力反分析、混合反分析等。其中位移反分析方法是根據(jù)現(xiàn)場實測的位移值，采用解析法、有限元等方法以及彈性、彈塑性等本構(gòu)模型進行求解。位移反分析的方法主要分為兩類:直接逼近法和逆過程法。由于圍巖本構(gòu)關(guān)系的復雜性，目前的逆過程方法的位移反分析研究計算大都采用了線彈性等假設，設巖體為均值各向同性，而天然巖體地質(zhì)條件復雜，這樣與工程實際情況相去甚遠。反分析方法在邊坡穩(wěn)定分析中應用較多。反分析時穩(wěn)定系數(shù)取值為:蠕動擠壓階段宜采用1．00～1．05，初滑階段宜采用0．95～1．00。滑帶土抗剪強度(c，φ)參數(shù)反演分析的方法分為單參數(shù)反演和雙參數(shù)反演兩種。前者假定一個參數(shù)已知的前提下，反算另外一個參數(shù)，通常選擇對滑坡穩(wěn)定性影響較敏感的作為未知參數(shù)。后者在反演中有兩個未知的參數(shù)，通常選擇兩個距主滑動面等距的剖面建立極限平衡方程求解，此外，還可以做參數(shù)的敏感性分析。
1．5人工神經(jīng)網(wǎng)絡法及模糊數(shù)學預測法
人工神經(jīng)網(wǎng)絡法是通過完成輸入與輸出問題的映射，自動建立復雜現(xiàn)象(系統(tǒng))的模型并指出其控制規(guī)律。該方法考慮了影響巖石力學參數(shù)的各種定性因素，應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練，隨著數(shù)據(jù)的積累不斷地對樣本集進行補充和完善，使參數(shù)取值結(jié)果不斷趨于合理。缺點是學習樣本的選取具有很大的主觀性。模糊數(shù)學預測法是考慮到影響巖體變形強度參數(shù)的相關(guān)因素模糊不確定性，根據(jù)經(jīng)驗確定權(quán)重集及隸屬度，在此基礎上進行巖體力學參數(shù)預測。該方法實質(zhì)就是把巖石與巖體力學指標之間的比例系數(shù)當作模糊子集，依據(jù)經(jīng)驗進行模糊綜合評判確定一個最佳模糊折減系數(shù)的問題，從定量上考慮影響力學參數(shù)的各種模糊因素，但在運用上不是很成熟，仍借助于經(jīng)驗。
1．6其他方法
除上述方法外，還有一些其他方法可以用來確定巖體強度參數(shù)，如:計算機模擬、聲波測試技術(shù)、巖體分形分維理論、斷裂損傷力學、統(tǒng)計數(shù)學等方法。
2巖體力學參數(shù)綜合取值
巖體力學參數(shù)取值方法有很多，由于巖體的不連續(xù)性、各向異性和非均勻性等特有屬性以及巖體結(jié)構(gòu)的復雜性，使各種取值方法存在局限性，至今還沒有一種令人滿意的取值方法。實際工作中應該綜合應用這些方法，互相驗證，取長補短。筆者基于上述巖體力學參數(shù)的取值方法，并結(jié)合工程的規(guī)模和地質(zhì)條件的復雜程度，在滿足規(guī)程規(guī)范的前提下提出了巖體力學參數(shù)綜合取值方法。該方法針對地質(zhì)條件簡單的小型工程、地質(zhì)條件復雜的中型以上工程、重要的大型工程和參數(shù)敏感的工程分為以下3個層次。
(1)第一層次。
對于地質(zhì)條件簡單的小型工程，或項目規(guī)劃、可研階段，可采用野外地質(zhì)調(diào)查和鉆孔取樣室內(nèi)抗壓試驗→進行巖體分級、查表→獲得抗剪強度和變形模量范圍值，通過相似工程類比，調(diào)整、修正取得地質(zhì)建議值;或者采用RMR分類和Hoek－Brown經(jīng)驗強度準則公式計算，參考類似工程修正后得到地質(zhì)建議值。
(2)第二層次。
對于地質(zhì)條件復雜的中型以上工程，如重力壩、拱壩，結(jié)構(gòu)面影響壩基、壩肩穩(wěn)定，初步設計階段應布置原位抗剪和變形試驗，參考類似工程，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件進行調(diào)整，必要時由地質(zhì)、試驗和設計三方共同研究確定設計采用值。
(3)第三層次。
對于重要的大型工程和參數(shù)敏感的工程，應做專門研究，除運用上述方法外，還應開展計算機模擬試驗、人工神經(jīng)網(wǎng)絡法、模糊數(shù)學預測法等，慎重確定地質(zhì)建議值。在施工階段可以利用監(jiān)測資料進行反演分析，復核巖體穩(wěn)定性，及時修改設計和施工方法，確保工程安全。總之，地質(zhì)調(diào)查和巖石力學試驗是基礎，是巖體分級、經(jīng)驗估算及數(shù)值模擬的前提，因此應重視野外第一手資料的收集，并注意取樣、試驗成果代表性問題，使地質(zhì)建議值符合現(xiàn)場實際。
3應注意的問題
反思多年來我們所做的中小型水利水電工程勘察設計，在巖石力學參數(shù)取值方面應注意以下問題:
(1)在前期勘察時對設計意圖不甚了解
設計方案不十分明確，加之勘察周期短，對地質(zhì)條件的調(diào)查和分析不夠深入，對試驗只是要求做常規(guī)的內(nèi)容，以室內(nèi)試驗為主，取樣數(shù)量不足，成果代表性差，使得方案比選時難以取舍。按照有關(guān)規(guī)范，“小型水電工程巖土參數(shù)(取值)可在現(xiàn)場簡易測試和必要的室內(nèi)試驗的基礎上以類比為主。”“中型水電工程巖土測試以室內(nèi)試驗為主，必要時可采用大型野外原位試驗。”對于拱壩和重力壩要特別注意，對影響壩基、壩肩穩(wěn)定的巖土體及軟弱結(jié)構(gòu)面可視需要開展原位試驗工作。尤其是軟巖和完整性差的巖石，軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，且結(jié)構(gòu)面對巖體穩(wěn)定性不利，巖體穩(wěn)定性的判別對工程影響很關(guān)鍵，這需要慎重研究，應在地質(zhì)調(diào)查的基礎上，布置適當?shù)脑辉囼灒⒉扇《喾N方法合理確定巖體力學參數(shù)。
(2)勘察報告中抗剪強度和變形參數(shù)僅僅根據(jù)室內(nèi)巖石試驗查規(guī)范，與現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查結(jié)合不緊密。
抗剪強度和變形參數(shù)是混凝土壩穩(wěn)定計算最重要的參數(shù)，對工程安全和造價影響很大。然而規(guī)范給出的值范圍較大，勘察報告僅僅依據(jù)規(guī)范提供的參數(shù)表取值是遠遠不夠的。中等規(guī)模以上和地質(zhì)條件復雜的工程應進一步開展分析論證工作，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件調(diào)查，在巖體分級基礎上，運用有關(guān)理論和經(jīng)驗公式，例如霍克－布朗(Hoek－Brown)經(jīng)驗強度準則公式等，并參考已建工程經(jīng)驗取值，必要時與地質(zhì)、試驗和設計專業(yè)共同會商，合理確定參數(shù)。
(3)在軟巖地區(qū)建混凝土壩要特別注意
如頁巖、千枚巖及白堊－第三系泥巖等，由于巖性軟弱，構(gòu)造發(fā)育，巖體強度較低，工程安全裕度小，巖體力學參數(shù)取值對工程安全和經(jīng)濟性影響大，甚至影響方案的成立。軟巖地區(qū)一般不適合建中、高混凝土壩，萬一要建，就應該投入一定的勘探和試驗工作量，慎重研究和分析論證，并留有一定安全裕度。
(4)應考慮定值計算與可靠度問題。
實際勘察設計工作中，是由地質(zhì)專業(yè)提供參數(shù)，設計人員進行計算。地質(zhì)部門依據(jù)試驗成果，結(jié)合地質(zhì)條件和個人經(jīng)驗判斷，提出地質(zhì)建議值。設計一般直接采用地質(zhì)建議值進行計算。問題是設計計算方法與地質(zhì)模型是否一致，地質(zhì)參數(shù)的可靠性或安全閾值是多少，即有多少安全儲備。近十幾年來國內(nèi)外廣泛開展了重力壩可靠度研究。結(jié)構(gòu)可靠性分析是以概率理論為基礎，采用極限狀態(tài)設計方法，以可靠指標度量結(jié)構(gòu)或工程的可靠性，比定值法不考慮參數(shù)的偏差有明顯的優(yōu)越之處。可靠度計算需要提供與大壩有關(guān)的各類荷載、材料和地基強度的統(tǒng)計特征值(均值、標準差、變異系數(shù)等)及分布類型，對地質(zhì)參數(shù)的離散性進行評價。
(5)試驗是基礎。
如何看待試驗成果，地質(zhì)專業(yè)人員常常抱怨試驗參數(shù)不準，造成的原因有幾個方面，一是取樣的代表性問題，或者原位試驗選點問題，要考慮巖性、風化程度、構(gòu)造等影響，對試驗點做專門設計和布置;又譬如有的砂巖與頁巖互層，頁巖巖芯破碎取樣困難，取樣只能做砂巖的抗壓強度試驗，成果偏大;傾斜巖層抗壓首先沿層面剪切破壞，成果偏小。二是試驗中的誤差，應采用數(shù)理統(tǒng)計法整理試驗成果，在充分論證的基礎上舍去不合理的離散值。對于原位抗剪試驗，要了解試驗點的巖性、構(gòu)造、風化及地下水等因素對成果的影響。另外，試件制備時難免受到擾動，一般要求安排2組以上試驗，以便對比和分析。
(6)確定參數(shù)時要處理好主觀判斷與客觀評價的關(guān)系。
前述的巖體分級法、工程類比法及經(jīng)驗判據(jù)法(強度準則公式)都屬于經(jīng)驗法，其取值時的人為因素和個人經(jīng)驗對結(jié)果影響很大，實際操作中應盡量避免人為因素干擾，從地質(zhì)條件的客觀出發(fā)，分別按不同因素對參數(shù)進行修正，減少取值的隨意性。
(7)加強施工監(jiān)測，利用監(jiān)測資料進行“動態(tài)設計、信息化施工”。
由于工程地質(zhì)條件的復雜性和不確定性，地質(zhì)勘探、試驗、計算分析方法的局限性，我們對工程巖體性狀變化的認識有一定程度的不確定性。在施工中要加強巖體性狀的監(jiān)測，及時分析和判斷，調(diào)整、修改設計和施工方法，以保證施工安全和工程安全。尤其是隧洞施工支護，要根據(jù)發(fā)現(xiàn)的新情況及時修改設計，即采取“動態(tài)設計、信息化施工”，既要確保工程安全，又不能造成浪費。
(8)利用已建工程進行類比確定巖體力學參數(shù)是我們常用的方法。
但是沒有一個工程的地質(zhì)條件是完全相同的，而我們個人掌握的資料有限，每個人的經(jīng)驗千差萬別，往往僅通過少量個別因素相比較而獲得參數(shù)，人為因素的干擾較大，其結(jié)果可靠性較差。應多參考類似工程，并不斷積累工程經(jīng)驗。多年來筆者所在單位在湖北省水利水電工程勘測設計中做了大量的巖體物理力學室內(nèi)外試驗和原位測試，積累了豐富的實踐經(jīng)驗。
4結(jié)論
(1)巖體力學參數(shù)的合理確定是水利水電工程中的一項基礎工作
直接關(guān)系到壩基、邊坡、地下洞室工程的安全性和經(jīng)濟性。由于巖體具有不均勻性、不連續(xù)性和隨時間變化的特性，準確確定巖體力學參數(shù)是非常困難的。在研究了有關(guān)規(guī)程規(guī)范和各種取值方法特點的基礎上，針對工程的重要性程度和地質(zhì)條件的復雜程度提出了巖體力學參數(shù)的綜合取值方法，分為地質(zhì)條件簡單的小型工程、地質(zhì)條件復雜的中型以上工程、重要的大型工程三個層次。針對具體的工程應當選擇合理的方法來確定巖體力學參數(shù)。水利水電工程巖體力學經(jīng)驗參數(shù)綜合取值研究對水利水電工程壩基、邊坡、地下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究和計算具有重要理論意義和現(xiàn)實意義。
(2)中小型水利水電工程具有規(guī)模小、設計周期短、勘察試驗工作量有限的特點
關(guān)鍵詞：顆粒流;巖體力學;模型參數(shù)
1 概述
顆粒流是近年來興起的主要應用于硬巖的數(shù)值模擬新方法。區(qū)別于現(xiàn)有的連續(xù)性數(shù)值模型，顆粒流以不可破壞圓形顆粒作為基本單元，通過顆粒之間的粘結(jié)來顯式模擬完整巖塊的脆性破壞。當顆粒之間的拉應力超過顆粒粘結(jié)的拉強度時，裂紋被標記為拉破壞，反之當顆粒之間的剪應力超過粘結(jié)的剪強度時，裂紋被標記為剪破壞。通過這種簡單的接觸關(guān)系，顆粒流方法可以精確再現(xiàn)巖塊在壓縮或者拉伸狀態(tài)下的裂紋擴展模式。顆粒流方法通過顆粒之間的微觀接觸來控制模型的宏觀破壞模式，模型的宏觀力學參數(shù)是通過不斷校對這些微觀接觸參數(shù)來實現(xiàn)的。
2 顆粒流模型
本論文采用的實驗室完整巖塊的力學參數(shù)來源于灰?guī)r，包括峰值強度：122MPa，彈性模量：80.0GPa，泊松比：0.25。圖1顯示了不包含任何節(jié)理的顆粒流模型，用于初始的顆粒接觸微觀參數(shù)校對，其中三個測量圓用于監(jiān)測模型在單軸壓縮過程中的應力應變變化。然后建立三個包含結(jié)構(gòu)面的節(jié)理巖體顆粒流模型;每個模型包含三組節(jié)理，其中主節(jié)理組1的傾向為0度，主節(jié)理組2的傾向為90度，兩組主節(jié)理的產(chǎn)狀設置為相同;次節(jié)理組3設置為與兩組主節(jié)理同時垂直。為了描述方便，本論文以主節(jié)理的傾角作為標識：R-30、R-60、R-90分別表示模型中主節(jié)理的傾角為30、60、90度。各組節(jié)理的平均直徑均設置為0.5m。
3 模型解譯
本論文主要考慮節(jié)理巖體在單軸壓縮狀態(tài)下的力學參數(shù)，包括巖體的峰值單軸抗壓強度和彈性模量。由于工程巖體的尺寸在大多數(shù)情況下不適合現(xiàn)場原位試驗，目前這兩個力學參數(shù)主要通過經(jīng)驗或者半經(jīng)驗方法估算，這樣不可避免地會產(chǎn)生適應性不足的問題。本論文介紹的顆粒流方法從數(shù)值模型的角度提供了一種新思路。通過一系列針對圖1中完整巖塊模型的單軸壓縮試驗，最終校對的顆粒流模型微觀參數(shù)如表1所示。完整巖塊在單軸壓縮過程中的應力應變曲線如圖2所示，從中可以確認基于表1的微觀參數(shù)所得結(jié)果符合第2節(jié)列出的灰?guī)r力學參數(shù)。表1同時提供了結(jié)構(gòu)面的力學參數(shù)。
圖2 完整巖塊單軸壓縮應力應變曲線
圖3顯示了節(jié)理巖體數(shù)值模型的單軸壓縮應力應變曲線，這些節(jié)理巖體的峰值強度和彈性模量也標注于該圖中。數(shù)值模擬的結(jié)果顯示節(jié)理巖體的峰值強度明顯受到結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的控制。巖體強度隨主節(jié)理的傾角變化顯示出典型的U型特點，即當節(jié)理傾角從15度增加到45度時，巖體強度從47.1MPa減小到24.5MPa，然后逐漸增大到52.0MPa（主節(jié)理傾角90度）。強度的U型變化可以從節(jié)理巖體的破壞模式來分析（完整巖塊控制和結(jié)構(gòu)面控制）。根據(jù)簡單力學分析，當結(jié)構(gòu)面的摩擦系數(shù)大于結(jié)構(gòu)面的傾角時，沿結(jié)構(gòu)面的完整巖塊剪切破壞會被阻止。這種條件下節(jié)理巖體的破壞主要由節(jié)理間的完整巖塊控制，考慮到巖塊的強度遠大于結(jié)構(gòu)面的剪切強度，當節(jié)理巖體的破壞是結(jié)構(gòu)面控制時，巖體峰值強度會偏小。
節(jié)理巖體的彈性模量呈現(xiàn)出與峰值強度類似的U型變化特征（圖3）。當主節(jié)理傾角從15度增加到90度時，彈性模量首先從42.2GPa減小到29.9GPa和30.2GPa，然后增加到40.7GPa和52.5GPa。類似的，由于結(jié)構(gòu)面的剛度小于完整巖塊的剛度，當巖體的破壞是結(jié)構(gòu)面控制型時，節(jié)理巖體的彈性模量偏小，反之，節(jié)理巖體的模量偏大。
4 結(jié)論
本論文展示了應用顆粒流量化節(jié)理巖體的力學參數(shù)的新型數(shù)值模擬方法。通過作用于完整巖塊模型的單軸壓縮試驗，本論文首先校對了顆粒之間的微觀參數(shù)，然后通過一系列不同結(jié)構(gòu)面分布的節(jié)理巖體模型，本論文確認節(jié)理巖體的峰值單軸抗壓強度呈現(xiàn)出典型的U型變化，即當巖體所含節(jié)理有利于巖塊的剪切滑移時，節(jié)理巖體的強度顯著減小;而當節(jié)理不利于巖塊的剪切錯動時，節(jié)理巖體的強度更多地受到巖體中完整巖塊控制，強度顯著上升。節(jié)理巖體的彈性模量呈現(xiàn)出與強度相同的變化規(guī)律。本論文為量化節(jié)理巖體的力學參數(shù)提供了額外的途徑，論文結(jié)論可以作為地下巖體工程設計的參考。
參考文獻：
