以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為導(dǎo)向的研究生教學(xué)改革探索
——以損傷與斷裂力學(xué)課程為例

楊永明，李 霄

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083）

研究生是教育強(qiáng)國建設(shè)梯隊(duì)的中堅(jiān)力量，對夯實(shí)建設(shè)創(chuàng)新型國家具有重要的支撐意義。目前，我國的研究生教育已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展的新階段，傳統(tǒng)課程體系與新時代對研究生專業(yè)素養(yǎng)要求之間的矛盾日益凸顯。如損傷與斷裂力學(xué)課程描述了材料破壞前損傷逐漸積累及裂紋擴(kuò)展的整個過程，是力學(xué)及其他工科與其他專業(yè)之間的基礎(chǔ)交叉學(xué)科。但國內(nèi)大部分高校對該課程的教學(xué)僅僅停留在對經(jīng)典力學(xué)知識的重復(fù)講授上，學(xué)生只是簡單地進(jìn)行傳統(tǒng)課堂教育，這與新時代創(chuàng)新型研究生人才培養(yǎng)的目標(biāo)背道而馳。建立新的課程體系，對研究生教學(xué)模式進(jìn)行改革，已經(jīng)成為國內(nèi)各大高校的“必答卷”。

根據(jù)國家對研究生人才培養(yǎng)的要求，針對研究生人才培養(yǎng)的缺口和高校課程建設(shè)的漏洞，目前已經(jīng)有許多高校進(jìn)行了初探和實(shí)踐。清華學(xué)堂人才培養(yǎng)計(jì)劃錢學(xué)森班摒棄了對所有學(xué)生一刀切的“模具方案”，鼓勵學(xué)生自主構(gòu)建廣義的通識教育和力學(xué)專業(yè)教育相結(jié)合的“T”型知識結(jié)構(gòu)和能力體系，形成了循序漸進(jìn)的研究臺階、結(jié)構(gòu)清晰的課程體系、朋輩學(xué)習(xí)和創(chuàng)新生態(tài)并存的有效培養(yǎng)模式[1]；貴州大學(xué)面向全體工科研究生，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容從理論到實(shí)踐的過渡，使科研案例及成果與教材內(nèi)容相結(jié)合對力學(xué)的課程教學(xué)進(jìn)行改革[2]；電子科技大學(xué)提倡差異化教學(xué)，將師生互動、案例引入及師生互動結(jié)合，提高了研究生的個人能力及素養(yǎng)，推進(jìn)了教學(xué)改革的步伐[3]。

現(xiàn)有的改革和實(shí)踐在一定程度上搭起了社會需要與學(xué)校課程建設(shè)之間的橋梁，對教學(xué)效果起到一定的改善作用。但由于各高校對研究生的培養(yǎng)目標(biāo)及學(xué)生的基礎(chǔ)不同，無法直接將已有的課程體系生搬套用。因此，以學(xué)生基礎(chǔ)與學(xué)校特色為重要參考，建立一套合適的課程建設(shè)與教學(xué)改革體系勢在必行。本文以研究生課程損傷與斷裂力學(xué)為例，使學(xué)生基礎(chǔ)、學(xué)校特色與教師的執(zhí)教經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，分析總結(jié)了目前研究生教學(xué)培養(yǎng)中存在的問題，以教學(xué)模式、培養(yǎng)方法、課程內(nèi)容和評價體系四個方向作為切入點(diǎn)，建立了一套以人才為導(dǎo)向的研究生課程建設(shè)改革與教學(xué)體系，其具體思路如圖1所示。

圖1 研究生教學(xué)改革建設(shè)思路

一 研究生教學(xué)中存在的問題

（一）教學(xué)模式僵化

隨著國家對高校要求的提高，科研成果成為考量高校和教師質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，“唯成果論”使得許多教師將完成科研項(xiàng)目和發(fā)表論文當(dāng)做工作的中心，而輕視了對研究生教學(xué)的有效探索。首先，國內(nèi)各高校對于研究生的課堂教學(xué)重視程度不夠，教學(xué)情境優(yōu)化意識有待提高。教師往往采用填鴨式灌輸?shù)姆绞綄χR進(jìn)行講授，學(xué)生則被動式接受，教師的教學(xué)未真正立足于學(xué)生。這使得教學(xué)的針對性、目的性和可行性不足，在一定程度上導(dǎo)致課堂氣氛沉悶，學(xué)生上課效率低，對知識食而不化[4]。甚至有些教師為了盡快實(shí)現(xiàn)研究生教學(xué)改革而將其他學(xué)校的教學(xué)方法生搬硬套，學(xué)生則往往受到學(xué)校軟硬件條件、個人基礎(chǔ)等問題限制無法真正融入課堂，從而造成了研究生教學(xué)改革低效化的局面。

拘泥于傳統(tǒng)課堂，忽略實(shí)驗(yàn)課堂，理論與實(shí)踐分離是教學(xué)改革需要跨越的另一大障礙，實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)才使得真理更具備真理性。損傷與斷裂力學(xué)課程是一門涉及巖石、航空航天和機(jī)械制造等專業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科，只有在扎實(shí)掌握力學(xué)知識的基礎(chǔ)上，切實(shí)了解物體受力過程，才能對問題進(jìn)行多方位的分析，而給出解決辦法。

（二）培養(yǎng)方法單一

為將高等人才多元化培養(yǎng)，我國將全日制研究生分為學(xué)術(shù)學(xué)位研究生和專業(yè)學(xué)位研究生。學(xué)術(shù)學(xué)位研究生的培養(yǎng)以提高學(xué)科邏輯為重點(diǎn)，以發(fā)展學(xué)術(shù)能力為目標(biāo)，同時兼顧實(shí)踐能力的提高。專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)目標(biāo)以專業(yè)性為主，同時兼顧科研性質(zhì)。二者培養(yǎng)目標(biāo)和知識儲備基礎(chǔ)不同，但許多高校教師并未對其做出明確區(qū)分，授課方式、選題角度等大同小異，尤其是對專業(yè)研究生進(jìn)行了過度學(xué)術(shù)化的培養(yǎng)，這在很大程度導(dǎo)致教學(xué)效果微乎其微。

科學(xué)進(jìn)步與實(shí)踐應(yīng)用相融合是社會發(fā)展的硬性要求，沒有針對性的教學(xué)只會使得學(xué)術(shù)學(xué)位研究生的科研創(chuàng)新能力和專業(yè)學(xué)術(shù)學(xué)位的應(yīng)用實(shí)踐能力都無法得到鍛煉。

（三）教學(xué)內(nèi)容陳舊

學(xué)生和教師長期以論文寫作為中心，對基礎(chǔ)知識缺少重視，教師未能花精力優(yōu)化課程內(nèi)容，而僅僅將課本知識走馬觀花式地講授給學(xué)生[5]。甚至部分教師直接沿用之前的教案和教材，而忽略了課本知識，固守成規(guī)，使得學(xué)生難以在課堂上了解到學(xué)科研究進(jìn)展，接觸到國際領(lǐng)域的最新成果。

對于工科研究生來說，工作崗位對其提出的要求早已超越課本知識的簡單框架與基本理論，更多的是對其創(chuàng)新能力與應(yīng)用能力的高需求。單一、陳舊的教學(xué)內(nèi)容使得大部分學(xué)生在走向工作崗位時必須花大量時間重新學(xué)習(xí)以盡快與工作接軌，這是導(dǎo)致學(xué)生在工作前期低效的主要原因，也在一定程度上與國家對高層次人才培養(yǎng)的目標(biāo)背道而馳。

（四）評估體系片面

課程評估結(jié)果不但可以反映課程內(nèi)在價值，也可以間接反映教學(xué)質(zhì)量與研究生教育水平，建立健全課程評估體系是研究生教學(xué)改革的重要一環(huán)。目前大部分高校的課程評估體系并不完善，沒有全面考慮學(xué)生評教、教師評估和教學(xué)成果評價等對評價結(jié)果的綜合影響。學(xué)生則很難通過合適的渠道向老師反饋課程意見及建議，教師及學(xué)校對評估結(jié)果走馬觀花，沒有足夠重視，對學(xué)生上課過程中的真實(shí)需求不夠了解，致使教學(xué)水平停滯不前[6]。完善、健全課程評估體系，使得教師可以對研究生教學(xué)過程中凸顯的問題及時尋求解決辦法，對教學(xué)質(zhì)量的提高起到規(guī)范和引導(dǎo)作用。

損傷與斷裂力學(xué)是力學(xué)及其他工科專業(yè)的碩士研究生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要內(nèi)容包括著眼于裂紋形成和演化的損傷力學(xué)和著眼于裂紋起裂、擴(kuò)展和破壞的損傷力學(xué)，是工科研究生課題研究中經(jīng)常涉及的共性學(xué)科。力學(xué)知識是其他專業(yè)課程的必備基礎(chǔ)，但目前單一的課程設(shè)置模式限制了研究生力學(xué)基礎(chǔ)知識鞏固和專業(yè)素養(yǎng)的提高。多數(shù)工科研究生對損傷與斷裂力學(xué)的認(rèn)識僅停留在對現(xiàn)有理論的重復(fù)利用，不利于其創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和理論知識的工程應(yīng)用，也使得學(xué)校的力學(xué)研究生培養(yǎng)質(zhì)量提高較慢。

二 以人才培養(yǎng)為導(dǎo)向的研究生教學(xué)新模式

（一）轉(zhuǎn)變教學(xué)模式

摒棄“灌輸式教學(xué)”，采取“啟發(fā)式教育”。不同于本科生階段開設(shè)的工程力學(xué)基本課程，損傷與斷裂力學(xué)課程是一門建立在非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)上的破壞力學(xué)新學(xué)科，其更偏向于理論推導(dǎo)和結(jié)合自身研究課題的工程應(yīng)用，課程內(nèi)容精而深，更加注重學(xué)生獨(dú)立思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此教學(xué)模式應(yīng)該由傳統(tǒng)講堂式的“教師單主體”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛邮降摹皫熒p主體”[7]。在開始一個章節(jié)的學(xué)習(xí)之前，教師可以采用“基于問題的學(xué)習(xí)模式（PBL）”拋出一個與新知識相關(guān)的問題，要求學(xué)生在正式上課前查閱相關(guān)資料，并以小組合作的方式進(jìn)行探討、交流，使得學(xué)生對新內(nèi)容有自己的思考和見解，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力。在課堂上提高學(xué)生的主動性，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，以問題作為主線，以研究生需求作為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生提出自己學(xué)習(xí)討論后的見解和疑問，讓學(xué)生最大限度地參與到課堂中來，并據(jù)此進(jìn)行點(diǎn)撥、分析和講解。充分落實(shí)“先學(xué)后教”的教學(xué)程序，讓學(xué)生由課堂上的“聽眾”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鹘恰薄＝⑽⑿攀谡n群，教師及學(xué)生可隨時分享高質(zhì)量文章及其他學(xué)習(xí)資料，鼓勵學(xué)生在課堂之外提出疑問并積極思考，由教師對此按期進(jìn)行專項(xiàng)答疑，確保教學(xué)工作時以學(xué)生為中心，滿足學(xué)生需求。

除此之外，教師應(yīng)增加實(shí)驗(yàn)課，給學(xué)生提供一個深度學(xué)習(xí)的空間，并增加其與理論課的關(guān)聯(lián)性，使得研究生教學(xué)更加系統(tǒng)化，鼓勵學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中提出更多問題，使學(xué)生的思維得到延伸。

（二）分類指導(dǎo)教學(xué)

損傷與斷裂力學(xué)是一門工程力學(xué)、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、能源動力和土木水利等專業(yè)都可以選修的課程，學(xué)生也分為學(xué)術(shù)學(xué)位研究生和專業(yè)學(xué)位研究生兩種類型。學(xué)術(shù)學(xué)位研究生和專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)模式和畢業(yè)要求都不同，這就要求教師在課程開始之前對學(xué)生進(jìn)行分類，對課堂教學(xué)形式及課后考核方案進(jìn)行動態(tài)調(diào)整[7]。

在針對學(xué)術(shù)學(xué)位研究生的授課過程中，教師應(yīng)“課堂與科研并重”，結(jié)合自己的科研成果、國際領(lǐng)域上的最新研究進(jìn)展對課本的基本理論進(jìn)行講解，以啟發(fā)學(xué)生解決自己實(shí)際課題研究過程中遇到的難題。培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)新性思維，鼓勵學(xué)生對課堂知識及現(xiàn)有研究成果“質(zhì)疑”。期末考試由教師進(jìn)行選題，對斷裂與損傷力學(xué)相關(guān)創(chuàng)新性理論推導(dǎo)以課堂匯報形式進(jìn)行，將其作為最終成績的50%，再對學(xué)生的綜合表現(xiàn)進(jìn)行打分，折合為最終成績的另外50%。

在針對專業(yè)學(xué)位研究生的授課過程中，教師應(yīng)利用多媒體課件向?qū)W生展示動態(tài)的實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)值模擬過程中的狀態(tài)變化。另外，為使深化學(xué)校學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用銜接，學(xué)?？梢云刚埰髽I(yè)高級技術(shù)人才以講座的形式進(jìn)行授課，將重大安全事故、實(shí)際工程問題及相應(yīng)的解決方案搬到課堂上，使學(xué)生深刻體會利用相關(guān)理論解決工程問題的方法，提高學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的能力，為畢業(yè)后從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。學(xué)校應(yīng)拓展與企業(yè)之間的合作，在企業(yè)內(nèi)為專業(yè)學(xué)位研究生爭取實(shí)習(xí)機(jī)會，使學(xué)生在畢業(yè)后能更快地融入力學(xué)相關(guān)行業(yè)。另外，期末考試以結(jié)合斷裂與損傷力學(xué)與自身課題的小論文形式進(jìn)行，將其作為最終成績的50%，同樣將學(xué)生的綜合表現(xiàn)分?jǐn)?shù)作為最終成績的另外50%，將兩部分綜合考量來評判學(xué)生對于該課程的綜合學(xué)習(xí)情況。

（三）優(yōu)化課程內(nèi)容

隨著各高校對研究生培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的提高，科研成果成為評判工作質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)。從提高課程質(zhì)量的整體培養(yǎng)目標(biāo)來看，課程內(nèi)容既要基礎(chǔ)、全面，又要前沿、創(chuàng)新[8]。授課教師應(yīng)與時俱進(jìn)，將陳舊落后的理論、解題技巧及時刪減及更新，將相關(guān)方面的最新研究成果、實(shí)用技術(shù)等引入課堂，以提高課堂效率，加深學(xué)生對關(guān)鍵問題的深刻理解。在課堂教學(xué)過程中穿插對課程內(nèi)容相關(guān)論文的分析與講解，引導(dǎo)學(xué)生從學(xué)術(shù)研究的角度和實(shí)際應(yīng)用的角度汲取知識，實(shí)現(xiàn)從學(xué)習(xí)型到研究型、應(yīng)用型的轉(zhuǎn)換。

以中國礦業(yè)大學(xué)（北京）為例，損傷與斷裂力學(xué)團(tuán)隊(duì)教師研究了大量國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)及《工程與斷裂力學(xué)》《斷裂與損傷》等參考書，取其精華，去其糟粕，并結(jié)合本校學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，重新將授課內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化和分類。如圖2所示，課程整體分為損傷力學(xué)概述、一維損傷、三維各向同性損傷、斷裂力學(xué)概述、線彈性斷裂力學(xué)、彈塑性斷裂力學(xué)、裂紋擴(kuò)展和止裂、斷裂韌度、復(fù)合型判別準(zhǔn)則九個模塊。該課程全面闡述了損傷力學(xué)與斷裂力學(xué)基本理論、本構(gòu)關(guān)系。同時，授課教師融合了自身課題成果以及國內(nèi)外其他專家的最新研究進(jìn)展，將教學(xué)與科研相結(jié)合，使得課程整體在保證基礎(chǔ)性的同時具備一定的創(chuàng)新性、前沿性。

圖2 損傷與斷裂力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容

（四）健全評估體系

隨著高等教育從業(yè)人員管理理念的提升，課程評估理念正從強(qiáng)調(diào)“判斷質(zhì)量好壞”逐漸向強(qiáng)調(diào)“提高教學(xué)質(zhì)量”過渡。評估體系不應(yīng)該僅僅是服務(wù)于教學(xué)與研究的微乎其微的輔助體系，而應(yīng)該作為課程建設(shè)的重要一環(huán)予以健全。建立規(guī)范、完整的課程審查機(jī)制，改進(jìn)研究生課程教學(xué)，完善課程考核制度，加強(qiáng)課程教學(xué)管理和監(jiān)督，健全研究生課程評估體系，將“以評促教”落到實(shí)處是教育部對研究生課程建設(shè)的基本要求，也是研究生實(shí)際教學(xué)中不可或缺的關(guān)鍵步驟。

課程評估體系可分為學(xué)生評教、教師評估與教學(xué)成果評價三類，如圖3所示。學(xué)生評教一般是指在課程進(jìn)行到三分之二時，通過班委反映及調(diào)查問卷的形式征集同學(xué)們對教學(xué)方式及內(nèi)容的意見。教師評估一般在院系內(nèi)部進(jìn)行，邀請力學(xué)系其他教師參與課堂，并結(jié)合教學(xué)方式、授課內(nèi)容及教學(xué)效果等關(guān)鍵環(huán)節(jié)對損傷與斷裂力學(xué)課程整體教學(xué)過程進(jìn)行綜合打分并發(fā)表意見，以對課程質(zhì)量提升起到監(jiān)督保證的作用。教學(xué)成果評價是指根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生成績優(yōu)秀率、及格率、論文發(fā)表質(zhì)量和參與競賽情況等按一定的權(quán)重進(jìn)行客觀加和，判斷教師在該學(xué)期內(nèi)的教學(xué)目標(biāo)與計(jì)劃的完成程度。學(xué)生評教、教師評估和教學(xué)成果評價完成后，授課教師對其結(jié)果進(jìn)行匯總、總結(jié)，修補(bǔ)課程建設(shè)過程中存在的漏洞，改進(jìn)實(shí)施過程中的不足，以確保研究生教學(xué)改革高質(zhì)量進(jìn)行。

圖3 評估體系圖

三 結(jié)束語

提高研究生教學(xué)質(zhì)量不僅對學(xué)生個人有重要意義，對提高國家的科技創(chuàng)新能力也至關(guān)重要。新工科建設(shè)要求“著力提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，加大課程整合力度，推廣實(shí)施案例教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)等研究性教學(xué)方法，注重綜合性項(xiàng)目訓(xùn)練”，新時代背景下，進(jìn)行以人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體的教學(xué)改革是未來教育改革的方向，也是實(shí)現(xiàn)新工科背景下力學(xué)專業(yè)應(yīng)用型人才的主要途徑。教師應(yīng)通過采用“師生雙主體”的教學(xué)模式，對學(xué)術(shù)學(xué)位研究生和專業(yè)學(xué)位研究生進(jìn)行分類指導(dǎo)教學(xué)，通過優(yōu)化課程內(nèi)容和健全評估體系對損傷與斷裂力學(xué)課程進(jìn)行課程建設(shè)與教學(xué)改革，提高學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的能力，提升力學(xué)及其相關(guān)專業(yè)研究生水平，推動社會主義現(xiàn)代化“質(zhì)”與“量”的發(fā)展。