岩石边坡工程(Rock Slope Engineering)双语教学设计(R2-1)
1 引言
这个outline是在《Bilingual Learning---岩石边坡工程双语教学的构想: 方法 论和技术》基础上改进的版本(R2). 岩石边坡工程(Rock Slope Engineering)是采矿工程专业的一门专业基础课程。它综合运用了先前已学的课程知识，例如工程地质，弹性力学，材料力学, 岩体力学和流体力学理论来解决采矿工程中始终面临的一个重要课题---边坡稳定性(SlopeStability)。开设<岩石边坡工程>双语课程的目的一方面为了加强学生的专业知识训练，另一方面为了提高学生的专业英语能力, 包括听说读写四部分, 为下一步进行科学研究, 进入外企和国际合作打下基础。
在过去两年里, 我们一直结合<边坡工程>课程进行岩土工程的大数据处理研究. 这项研究的终极目的有三个: 第一个目的是发展新一代的岩土工程专家系统, 这个专家系统不是基于规则生成,而是基于深度学习生成; 第二个目的是自动生成文本, 事实上我们已经部分地训练出非常好的学习模型, 使用这个模型, 能够激发作者产生出新的概念和主题, 从而产生出高质量的和创造性的新文章; 第三个目的就是改进和辅助双语教学。这个课程教学设计试图改革目前的双语教学模式，把最先进的(State-of-the Art)深度学习技术嵌入到双语教学中。通过这种新型的双语授课模式, 一方面加强学生的专业知识掌握，另一方面提高学生专业英语能力。这个教学设计由两大部分组成, 第一部分讨论了教学设计方法 论，包括教学内容和数据集建立, 第二部分详细讨论了教学设计步骤。
2 教学设计方法 论
有别于传统的双语教学模式，这个改进的双语教学模式其最大特色与创新点是把深度学习(Deep Learning)技术嵌入到双语教学中。这是一种崭新的研究和教学模式, 在这个双语教学设计中，利用了目前最先进的(State-of-the-Art)的深度学习技术来进行主题聚合，文本总结，语义相似,问题对答和中英互译等。通过这种颠覆性的多模式的交互学习，能够使学生在有趣的教学环境下快速深入地学习中英文专业知识，同时提高学生的逻辑思维能力。这个研究报告详细阐述了教学设计方法 论和使用的技术以及各部分之间的逻辑关系。
2.1 教学内容
即使是纯中文教学，选择合适的教材也不是一件容易的事情，更不用说英文教材了。在选用教材时，一方面需要考虑教学材料应该满足专业知识，另一方面需要兼顾国情，此外还需要考虑学生平均的英文接受程度，语言的词汇和句法尽量通俗易懂。因此本课程教学材料综合考虑了上面的因素.
建立在过去讲授<岩石边坡工程>的基础之上, 这个双语课程主要包括以下8个核心模块:
(1) 边坡类型及破坏模式;
(2) 边坡稳定性影响因素;
(3) 边坡设计和分析流程;
(4) 岩体工程分类;
(5) 岩体物理力学参数确定;
(6) 边坡稳定性分析;
(7) 边坡防护与加固;
(8) 边坡监测技术
中文资料仍以目前使用的教材以及过去授课的内容为主, 我们将把目前授课的内容转化成相应的英语, 然后在此基础上适当进行补充.
英文主要的参考资料包括:
[1] Hoek, E. (2007). Practical RockEngineering. Rocscience, e‐book. 341p.
[2] Hoek, E., Kaiser, P.K. and Bawden, W.F.(1995). Support of Underground Excavations in Hard Rock.
[3] Wyllie, D.C. & Mah, C.W. (2004).Rock Slope Engineering in Civil and Mining Engineering. 4th Edition. 456 pages.
[4] Wyllie, D.C. (2018) Rock Slope EngineeringCivil Applications. Fifth Edition. 621p.
[5] Brady, B.H.G. and Brown, E.T. (2004) Rockmechanics for underground mining, 3rd Edition. 645p.
[6] Dr. Erik Eberhardt为UBC采矿工程专业讲授岩石工程的课件
[7] GeotechSet数据集
2.2 数据集建立
这个双语课程的底层设计建立在GeotechSet数据集上, GeotechSet数据集包括了岩土工程领域各种各样的书，杂志论文和会议论文以及一些岩土工程软件用户手册。最初这些数据放在一个叫Discuz!的论坛程序上，按照不同的版块名称分类储存数据。后来由于工作不断聚类出新的主题，这个论坛程序不能再满足日益发展的需要。而在目前的研究中，划分子集最显著的用途是为了进行迁移学习(Transfer Learning)。当把所有的数据作为整体进行训练时，一方面机器的能力承受不了这么大的数据量，另一方面由于内容庞杂，生成文本的质量不高，迁移学习的目的正好吻合了我们数据处理的需要。因此，为了满足课程需要, 我们从GeotechSet数据集中抽取出边坡工程部分, 然后划分为若干子集。整个数据集按照岩石边坡工程的核心主题划分为如下子集：
(1) 岩石强度和变形；
(2) 离散断裂网络和岩桥;
(3) 工程岩体分类;
(4) 边坡稳定性分析;
(5) 岩石锚杆;
(6) 地表沉降;
(7) 边坡工程实例,包括一些超大型露天矿，例如Chuquicamata, Bingham Canyon, Palabora,Diavik等.
