新時(shí)代“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”教學(xué)改革探索

石巖 鄭國(guó)足

[摘 要] 為適應(yīng)新形勢(shì)下高校教學(xué)改革的新任務(wù)、新要求，培養(yǎng)不忘初心、專業(yè)技術(shù)扎實(shí)和具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)專業(yè)人才，基于“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程教學(xué)現(xiàn)狀，論述了“教學(xué)促進(jìn)科研，科研反哺教學(xué)”這一教學(xué)與科研相融合的關(guān)系，進(jìn)一步討論了如何在教學(xué)過(guò)程中將理論知識(shí)與實(shí)際工程相結(jié)合，且就如何將“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式科學(xué)合理地應(yīng)用于該課程的教學(xué)改革中進(jìn)行了初步探索與思考，最后探討了該課程應(yīng)與思想政治教育同向同行、協(xié)同發(fā)展。

[關(guān)鍵詞] 教學(xué)改革;教研融合;工程實(shí)踐;互聯(lián)網(wǎng)+;課程思政

[基金項(xiàng)目] 2019年度蘭州理工大學(xué)校級(jí)高等教育研究項(xiàng)目“‘混凝土基本構(gòu)件實(shí)驗(yàn)虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探究”（GJ2019C-10）

[作者簡(jiǎn)介] 石 巖（1985—），男，甘肅通渭人，博士，蘭州理工大學(xué)土木工程學(xué)院副教授，主要從事橋梁工程研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0 ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）26-0072-04 ? [收稿日期] 2021-03-31

一、引言

黨的十九大報(bào)告指出，中國(guó)的發(fā)展，必須長(zhǎng)期堅(jiān)持全面深化改革。全面深化改革，是實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)的必由之路;“科教興國(guó)”戰(zhàn)略，是實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)的源源動(dòng)力。在新時(shí)代黨中央開展全面深化改革的大背景下，為實(shí)現(xiàn)“科教興國(guó)”這一偉大戰(zhàn)略目標(biāo)，必須深化高等教育領(lǐng)域綜合改革，并要求各高校各專業(yè)根據(jù)黨中央的統(tǒng)籌規(guī)劃和要求逐步進(jìn)行教學(xué)改革。“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”是土木工程學(xué)科的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性和實(shí)踐性強(qiáng)，具有承上啟下的作用。課程內(nèi)容是后續(xù)專業(yè)課程的理論與工程基礎(chǔ)，也是學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)及參與工程實(shí)踐的必備知識(shí)，在相關(guān)專業(yè)高級(jí)工程技術(shù)人員的培養(yǎng)過(guò)程中處于核心地位。然而，“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在著“滿堂灌”“填鴨式”以及思維方式老套等諸多問(wèn)題。而且，當(dāng)下高等院校各類學(xué)科在教學(xué)上普遍存在發(fā)展不平衡的問(wèn)題，既有“重教學(xué)，輕科研”的現(xiàn)象，也有“重科研，輕教學(xué)”的風(fēng)氣[1];既有只談理論不講實(shí)踐的現(xiàn)狀，也有狠抓工程應(yīng)付教學(xué)的情況[2]。如何借助“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)全面深化學(xué)科教學(xué)改革，在課程教學(xué)中引入思想政治教育元素，都是新時(shí)代背景下對(duì)教學(xué)提出的新任務(wù)、新要求[3]。面對(duì)以學(xué)生為中心、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的教學(xué)目標(biāo)，面對(duì)各類課程都要與思想政治教育同向同行、協(xié)同發(fā)展的教學(xué)新形勢(shì)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式顯然不能滿足新形勢(shì)下的新任務(wù)、新要求。因此，本文以“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”這一基礎(chǔ)課程為例，對(duì)教學(xué)與科研、教學(xué)與工程、教學(xué)與“互聯(lián)網(wǎng)+”以及教學(xué)與思想政治教育的關(guān)系進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)（如圖1），以探索如何對(duì)“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”的教學(xué)方式進(jìn)行高效改革與實(shí)踐。

二、教學(xué)與科研相得益彰

“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”在土木工程專業(yè)中處于核心主干地位。然而，傳統(tǒng)“填鴨式”、教條式的教學(xué)方法只重視在課堂和聽講中學(xué)習(xí)，將教學(xué)與科研分離開來(lái)，不僅沒有將課程教學(xué)的精髓完美展現(xiàn)，也不利于激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考和開拓創(chuàng)新的能力。新時(shí)代下教學(xué)與科研之間存在的互動(dòng)和相長(zhǎng)關(guān)系不應(yīng)被忽略，彼此是不可分割的。著名科學(xué)家錢偉長(zhǎng)指出，大學(xué)必須拆除教學(xué)與科研之間的高墻，教學(xué)沒有科研做底蘊(yùn)，就是一種沒有觀點(diǎn)和靈魂的教育。隨著各專業(yè)教學(xué)改革的不斷推進(jìn)和“雙一流”專業(yè)的建設(shè)與引領(lǐng)，“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程必須打破傳統(tǒng)教學(xué)方式和思維的禁錮，將教學(xué)和科研有機(jī)結(jié)合，做到讓學(xué)生在“研究中學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)中研究”，實(shí)現(xiàn)“教學(xué)促進(jìn)科研，科研反哺教學(xué)”這一教研融合的目標(biāo)。這是世界一流名校的主流趨勢(shì)，也是新時(shí)代“雙一流”建設(shè)的必然選擇。

目前，在“高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”的支持下，一大批國(guó)內(nèi)高校的大學(xué)生從本科階段就已經(jīng)開始加入科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和社會(huì)實(shí)踐等創(chuàng)新訓(xùn)練活動(dòng)中。“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程要想突破傳統(tǒng)教學(xué)方式和思維的禁錮，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教學(xué)，一方面要抓住本科生科研創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃這個(gè)機(jī)會(huì)，改變傳統(tǒng)教學(xué)的方式和思維[4];另一方面，要合理利用教學(xué)設(shè)備和資源，將科研訓(xùn)練融入“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”的課堂教學(xué)過(guò)程，將教師的科研工作與教學(xué)工作充分融合，做到寓教于創(chuàng)新[5]。

首先，由教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)提前給定“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”這門課中最基本的知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)，要求學(xué)生課前自學(xué)基本知識(shí)點(diǎn)，預(yù)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)，教師在課堂上對(duì)基本知識(shí)點(diǎn)做串聯(lián)式講解，逐漸引導(dǎo)和擴(kuò)展到重點(diǎn)和難點(diǎn)。對(duì)于重要且難的知識(shí)點(diǎn)，在課堂教學(xué)過(guò)程中引入科研元素。比如，梁截面彎曲破壞特征、剪切破壞模式及模擬方法等，應(yīng)從科研的思維角度出發(fā)，啟發(fā)學(xué)生多思考、多調(diào)研、多動(dòng)手;在深入了解其理論背景的基礎(chǔ)上，采用合理的科研方法研究重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，做到知行合一，使學(xué)生具備對(duì)簡(jiǎn)單構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)及綜合運(yùn)用基本概念分析構(gòu)件受力特性的能力[6]。

其次，在上述過(guò)程中，學(xué)生可自由探索、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出新想法，并在“科研創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”的實(shí)踐過(guò)程中利用Excel、Matlab等編程軟件和MIDAS/Civil、OpenSees、橋梁博士等有限元軟件對(duì)碰到的問(wèn)題和提出的新想法進(jìn)行實(shí)踐操作，從有限元的思想解決問(wèn)題、驗(yàn)證想法。同時(shí)，參與到教師的科研團(tuán)隊(duì)中來(lái)，合理利用團(tuán)隊(duì)的共享資源，用實(shí)際行動(dòng)探索和實(shí)踐自己所認(rèn)準(zhǔn)的研究方向，并做長(zhǎng)期堅(jiān)持。這一訓(xùn)練過(guò)程將對(duì)以后從事科研或其他工作都帶來(lái)很大的益處。

最后，在“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程教學(xué)和科研創(chuàng)新訓(xùn)練的整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生能做的研究方向可出自“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”而不局限于“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”。從“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”課程的知識(shí)點(diǎn)和問(wèn)題映射到其他科目、其他方向上，收到觸類旁通、舉一反三的效果，如此可碰撞出更多的知識(shí)火花，發(fā)現(xiàn)更多的可創(chuàng)新之處，為后期科研工作積累下可開發(fā)點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)從教學(xué)到科研的轉(zhuǎn)變，必須抓住兩條線：一是將科研訓(xùn)練融入課堂教學(xué)過(guò)程，二是利用好“本科生科研創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”這一有利條件。在課堂教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，針對(duì)某一細(xì)節(jié)問(wèn)題深入研究，實(shí)現(xiàn)“小題大做”，培養(yǎng)其科研創(chuàng)新能力。此外，教師應(yīng)該重視課堂中師生相互啟發(fā)的作用，也許在與學(xué)生的討論過(guò)程中，教師也會(huì)獲得新的科研靈感。這也是教學(xué)相長(zhǎng)的意義所在。