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《工程地质数值法》教学大纲
课程编号英文名称：NumericalSimulationofEngineeringGeology
学分：2
学时：总学时40学时，其中理论24学时，实践16学时
先修课程：土力学、岩石力学、普通地质学、构造地质学、矿物岩石学
课程类别：专业拓展课程
授课对象：地质工程专业学生
教学单位：土木工程学院
修读学期：第7学期
一、课程描述和目标
1.课程描述
工程地质数值法是地质工程专业的一门具有较强应用要求的专业课程，是随着计算机技术发展起来的一种用数学建模的方法解决工程地质的问题。这种方法理论与实践并重，与试验、实践相互检验。作为工程地质专业的本科生，学习和掌握一个工程地质数值模拟软件，是深入研究工程地质问题的重要手段之一。
2.课程目标
课程目标1：使绝大多数本科生了解有限单元法、边界元法、离散单元法、有限差分法等各种工程地质数值模拟方法的适用条件，了解各种方法目前所具有的相关商业软件，懂得辨识所计算的问题并选择合适的软件。
课程目标2：具备至少一种软件的实际操作能力，结合工程实际或者试验室试验开展数值模拟工作和培养结果分析的能力。
二、课程目标对毕业要求的支撑关系
毕业要求指标点
课程目标
权重
指标点5-1.了解专业常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其适用性和局限性。
课程目标1
0.6
指标点9-1.理解当前发展中跨学科交流、多学科协作的必要性和重要意义，具有团队协作意识。
课程目标2
0.4
三、教学内容、基本要求与学时分配
序号
教学内容
基本要求
学时
教学
方式
对应课程目标
1
数值模拟的概念与方法
了解工程地质数值计算的意义、任务、岩土工程中为什么要进行数值计算、数值法涉及的复杂运算有哪些、数值方法的研究地位；
掌握数值模拟的概念与方法。重、难点：数值方法的适用性。
德育要求：培养爱国精神。培养工匠精神
4
课堂讲授
课程目标1
2
有限元软件
有限元软件概述；
4
课堂讲授
课程目标1
3
介绍RFPA软件的安装和启动；
4
课堂讲授
课程目标1
4
有限元分析基本过程实例操作。
重、难点：工程案例的有限元实现。
德育要求：培养工匠精神。
4
课堂讲授
课程目标1
5
软件与实验室实验的对比分析
结合本科开展的一个物理实验拟定数值模拟方案。
2
课堂讲授+学生操作
课程目标1
课程目标2
6
结合上述方案，开展数值模拟。分析模拟结果。
重、难点：结合工程特征开展模拟。
德育要求：培养工匠精神。
4
课堂讲授+学生操作
课程目标1
课程目标2
7
有限元软件在隧道及地下工程中的应用
隧道及地下工程结构设计模型；
2
课堂讲授+学生操作
课程目标1
课程目标2
8
地铁隧道结构的受力分析；
隧道开挖过程仿真分析；
重、难点：案例的有限元实现。
德育要求：培养工匠精神。
4
课堂讲授+学生操作
课程目标1
课程目标2
9
有限元软件在边坡工程中的应用
岩石边坡的防护工程实例及其有限元模型的设计。
2
课堂讲授+学生操作
课程目标1
课程目标2
10
边坡的修建过程仿真分析；
重、难点：案例的特征分析及实现。
德育要求：培养工匠精神。
4
课堂讲授+学生操作
课程目标1
课程目标2
11
完成作业
结合上述三个的实践课程，确定大作业题目。
2
课堂讲授+学生操作
课程目标1
课程目标2
12
完成大作业一份，整理并提交最后结果，可包括图片、表格、说明。
重、难点：案例信息提取及实现。
德育要求：培养工匠精神。
4
课堂讲授+学生操作
课程目标1
课程目标2
合计
40
四、课程教学方法
理论课部分，教师课堂集中讲授、随堂测试、课后作业、专题研习、教师答疑。教师课堂集中讲授采用PPT电子课件与板书相结合的方法讲授课程的基本知识点；课堂提问采用随机提问的方式，考察学生上课专注程度和对课堂知识点的掌握程度；课后练习通过布置课后作业使学生巩固所学知识；教师答疑，安排不少于3次课后答疑，进一步了解学生知识点掌握的情况，巩固知识点。
实践部分，布置任务书、时间安排计划表和指导书，设计过程随时抽查，集中答疑。课程设计按照集中设计方式进行，由指导教师集中答疑并检查阶段性工作，重点检查设计过程的原始数据。最后对成果进行验收、批改。
学业评价和课程考核
（一）考核方式及具体要求
1.课程成绩构成与要求
课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容主要由随堂测试、课后作业、专题研习、期末考试组成，均按百分制计分，其中期末考试成绩占50%、随堂测试占20%、课后作业占15%、专题研习成绩占15%。
2.课程目标达成考核与评价
序号
教学环节
课程目标1（分值）
课程目标2（分值）
合计
1
随堂测试
10
10
20
2
课后作业
10
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