土木工程碩士研究生實(shí)踐能力提升探索

任娟娟 鄧世杰 葉文龍

［摘 要］ 在新時(shí)代背景下，對(duì)高水平、多層次的人才的需求急劇增長(zhǎng)。目前，我國(guó)土木工程碩士研究生的培養(yǎng)模式仍然有所欠缺，特別是實(shí)踐能力培養(yǎng)方面存在不足之處，導(dǎo)致研究生學(xué)習(xí)知識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題之間存在差異。因此，針對(duì)土木工程碩士研究生實(shí)踐能力培養(yǎng)提升方案的探索具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。以理論和實(shí)踐相結(jié)合為基本著力點(diǎn)，從計(jì)算實(shí)踐教學(xué)、雙語(yǔ)教學(xué)模式、多元協(xié)同建設(shè)出發(fā)，針對(duì)土木工程碩士研究生實(shí)踐能力的提升進(jìn)行了有益的探索，為高素質(zhì)、高水平的人才培養(yǎng)改革提供了參考。

［關(guān)鍵詞］ 碩士研究生；培養(yǎng)模式；實(shí)踐教學(xué)

［基金項(xiàng)目］ 2021年度科學(xué)技術(shù)部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目“高寒地區(qū)高速鐵路無(wú)砟軌道混凝土損傷失效機(jī)理與耐久性設(shè)計(jì)方法”（2021YFF0502100）；2020年度國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目“鐵路軌道復(fù)雜力學(xué)行為研究”（52022085）；2022年度國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“高寒鐵路無(wú)砟軌道混凝土高低周疲勞作用機(jī)制與致?lián)p機(jī)理”（52278461）；2022年度四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目“高速鐵路無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)與維護(hù)四川省青年科技創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)”（2022JDTD0015）

［作者簡(jiǎn)介］ 任娟娟（1983—），女，山西霍州人，工學(xué)博士，西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事高速鐵路無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與損傷機(jī)理研究。

［中圖分類號(hào)］ G643.2 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）02-0021-04 ［收稿日期］ 2022-11-26

一、我國(guó)研究生培養(yǎng)現(xiàn)狀概述

基于新時(shí)代的大背景，課程改革與建設(shè)工作是保證教學(xué)效果的核心內(nèi)容，也是高校教學(xué)重難點(diǎn)改革的重要部分［1-2］。一方面，由于研究生招生人數(shù)日益遞增，導(dǎo)致研究生培養(yǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大；另一方面，由于高校教學(xué)資源的不充分、不均衡，導(dǎo)致各專業(yè)、各方向培養(yǎng)水準(zhǔn)差別較大［3］。在上述前提條件下，為了適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，應(yīng)該更加注重研究生各個(gè)方面能力的培養(yǎng)［4］，尤其是在較為欠缺的實(shí)踐能力方面［5-6］。“一帶一路”的蓬勃發(fā)展，更是對(duì)研究生創(chuàng)新研究能力、實(shí)踐應(yīng)用能力以及國(guó)際合作與交流能力提出了新要求。因此，研究生的培養(yǎng)需以理論與實(shí)踐結(jié)合為著力點(diǎn)，旨在解決理論知識(shí)和實(shí)際工作脫節(jié)的問(wèn)題，同時(shí)輔以雙語(yǔ)教學(xué)等模式，以達(dá)到提高研究生外語(yǔ)水平的目的，滿足國(guó)際合作與交流能力的要求。

二、我國(guó)研究生培養(yǎng)過(guò)程中的問(wèn)題

錢(qián)學(xué)森先生曾提出過(guò)一個(gè)著名的問(wèn)題：“為什么我們的學(xué)?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出的人才？”杰出的人才應(yīng)該具備較強(qiáng)的創(chuàng)造性思維［7-8］，并且在面對(duì)問(wèn)題時(shí)應(yīng)該能提出具有創(chuàng)造力的方法，而非墨守成規(guī)，人云亦云。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)前校長(zhǎng)朱清時(shí)提出，人的創(chuàng)新能力除了悟性和記憶力外，創(chuàng)新素質(zhì)至關(guān)重要［9］。現(xiàn)階段一些研究生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)往往停留在簡(jiǎn)單重復(fù)和全盤(pán)接受的狀態(tài)，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中無(wú)法獨(dú)立思考，從而提出獨(dú)特的問(wèn)題和見(jiàn)解。對(duì)于在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，通常也只是參考他人的解決方法，不能自己獨(dú)立實(shí)踐探索問(wèn)題，提出具有創(chuàng)新性的意見(jiàn)。在科研工作和實(shí)踐探究中，研究生往往難以運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，無(wú)法在實(shí)際中充分體現(xiàn)課堂教學(xué)成果。研究生學(xué)習(xí)的知識(shí)和實(shí)際解決問(wèn)題之間存在明顯的鴻溝，研究生往往不知道如何在實(shí)際中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，甚至面對(duì)問(wèn)題時(shí)想不到運(yùn)用哪些知識(shí)可以幫助解決問(wèn)題。

在研究生的培養(yǎng)過(guò)程中，教學(xué)內(nèi)容和實(shí)際密不可分。以國(guó)外的培養(yǎng)模式為例，法國(guó)阿萊斯高等礦業(yè)學(xué)院為提高學(xué)生的獨(dú)立工作能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，在兩年制教學(xué)計(jì)劃中包含了3個(gè)月的“工業(yè)課題研究”［10］；英國(guó)沃爾夫漢普頓大學(xué)在研究生培養(yǎng)中引入“學(xué)習(xí)合同”模塊課程，使理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。

雖然國(guó)內(nèi)的學(xué)者對(duì)碩士研究生的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)有所分析和研究，通過(guò)與國(guó)外大學(xué)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，但對(duì)研究生實(shí)踐教學(xué)的研究?jī)H停留在將實(shí)踐教學(xué)納入培養(yǎng)計(jì)劃階段［11］。同時(shí)，由于各學(xué)科的性質(zhì)不同，針對(duì)研究生教育實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容無(wú)法提出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，只能根據(jù)各學(xué)校各專業(yè)的具體情況制定相關(guān)的政策，對(duì)于如何提升研究生創(chuàng)新研究能力、實(shí)踐應(yīng)用能力以及國(guó)際合作與交流能力的問(wèn)題，目前并沒(méi)有行之有效的解決辦法。

三、教學(xué)改革探索

（一）開(kāi)展工程計(jì)算實(shí)踐教學(xué)

加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生教育質(zhì)量是當(dāng)前教育改革的重要方針策略?，F(xiàn)如今，大學(xué)的教育必須主動(dòng)和社會(huì)企業(yè)深入結(jié)合，掌握他們對(duì)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的需求，利用大學(xué)多學(xué)科相互交叉的優(yōu)勢(shì)，將基礎(chǔ)研究的優(yōu)勢(shì)和企業(yè)未來(lái)的發(fā)展需求緊密結(jié)合，共同培養(yǎng)社會(huì)未來(lái)發(fā)展所需要的人才。針對(duì)土木專業(yè)的學(xué)生而言，搭建工程計(jì)算平臺(tái)，開(kāi)展工程計(jì)算實(shí)踐教育，可以更加深入實(shí)際工程，了解工程需求。

傳統(tǒng)的土建專業(yè)學(xué)生課程教學(xué)主要以理論為主，輔以少量的計(jì)算機(jī)操作習(xí)題以及課外生產(chǎn)實(shí)習(xí)。而工程計(jì)算案例課程［12-13］的設(shè)置更加注重實(shí)踐部分，依托校內(nèi)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，主要以學(xué)生的動(dòng)手操作為主，教師參與學(xué)生實(shí)踐全過(guò)程的理論指導(dǎo)，學(xué)生與教師密切配合，參與案例討論，充分體現(xiàn)“實(shí)踐為主，理論引導(dǎo)，練教結(jié)合”的實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)原則［14-16］，彌補(bǔ)理論教學(xué)中實(shí)踐環(huán)節(jié)的不足。這樣不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也更好地培養(yǎng)了其工程技術(shù)實(shí)踐能力。理論上，課堂講解的內(nèi)容緊扣專業(yè)計(jì)算特點(diǎn)，突出其中的重難點(diǎn)，而不是面面俱到地講解一般性的工程計(jì)算技能，更加注重核心競(jìng)爭(zhēng)能力的培養(yǎng)。實(shí)踐中，需要研究生獨(dú)立思考，利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)和文獻(xiàn)資料，積極探尋解決問(wèn)題的方法，完成課題。在這樣的過(guò)程中，研究生研究問(wèn)題的能力、自主學(xué)習(xí)的能力、信息檢索的能力和軟件編程的能力都得到了訓(xùn)練和提高。另外，實(shí)踐能力的培養(yǎng)往往比理論知識(shí)的講解更容易激發(fā)研究生的學(xué)習(xí)興趣，教師在授課過(guò)程中穿插工程應(yīng)用實(shí)例，往往會(huì)取得更好的效果，達(dá)到了寓教于樂(lè)的目的。

針對(duì)實(shí)際案例的設(shè)計(jì)計(jì)算任務(wù)，結(jié)合講義中的案例，讓學(xué)生獨(dú)立完成，是提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)能力的主要方法。在此過(guò)程中，需要讓學(xué)生從施工圖紙、建模方法、分析計(jì)算、結(jié)果處理等一系列的步驟中體會(huì)案例，真正學(xué)會(huì)獨(dú)立自主地處理問(wèn)題。以道路與鐵道工程專業(yè)工程計(jì)算實(shí)踐課程為例，研究完成某一實(shí)際線路裝配式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力學(xué)特性的檢算任務(wù)。首先，學(xué)生需要針對(duì)某一線路的裝配式軌道結(jié)構(gòu)型式及線路條件進(jìn)行資料調(diào)研，即了解軌道結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù)，明確各部件的基本功能和特點(diǎn)。

對(duì)題目進(jìn)行資料調(diào)研后，需要進(jìn)行深入的研究，即針對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及實(shí)際功能對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化。此時(shí)，需要借助工程計(jì)算實(shí)訓(xùn)平臺(tái)對(duì)實(shí)際的工程問(wèn)題進(jìn)行模型化處理，利用ABAQUS有限元分析軟件建立仿真分析模型，根據(jù)研究需要對(duì)復(fù)雜的軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，得到研究軌道結(jié)構(gòu)各部件動(dòng)力特性的車(chē)輛-軌道耦合力學(xué)模型。

根據(jù)線路實(shí)際狀況，將軌道不平順以及車(chē)輛速度輸入工程計(jì)算軟件，可以得到軌道結(jié)構(gòu)各部件的應(yīng)力、應(yīng)變情況以及行車(chē)安全性和舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)與規(guī)范限值對(duì)比分析可以了解該軌道結(jié)構(gòu)在列車(chē)荷載作用下的力學(xué)特性是否滿足要求。在學(xué)生的培養(yǎng)過(guò)程中，實(shí)踐應(yīng)用能力和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是非常重要的環(huán)節(jié)，只有提高學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題的能力才能使他們?cè)趯?lái)的工作中成為攻克難題的核心人才，成為技術(shù)革新的中流砥柱。

（二）基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的雙語(yǔ)教學(xué)模式

在“一帶一路”的大背景下，國(guó)際化教育快速發(fā)展［17-18］。為加快國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)以及國(guó)內(nèi)技術(shù)的輸出，越來(lái)越多的企業(yè)、政府部門(mén)都要求高校學(xué)生掌握基本的專業(yè)英語(yǔ)知識(shí)。這就要求研究生除了具有扎實(shí)的數(shù)學(xué)、力學(xué)和結(jié)構(gòu)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，還需要具備較強(qiáng)的外語(yǔ)應(yīng)用能力［19］。然而，當(dāng)前英語(yǔ)雙語(yǔ)教學(xué)中大多采用教師唱“獨(dú)角戲”的“填鴨式”教學(xué)模式，實(shí)用性欠佳、針對(duì)性不強(qiáng)，無(wú)法滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)英語(yǔ)人才的需要，嚴(yán)重影響了雙語(yǔ)教學(xué)的持續(xù)發(fā)展和雙語(yǔ)教育培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，教育質(zhì)量得不到切實(shí)保障，急需采取必要可行的教學(xué)模式推進(jìn)雙語(yǔ)教學(xué)改革。

以軌道專業(yè)核心課程“軌道工程”為例，為做好該課程的雙語(yǔ)教學(xué)開(kāi)展工作，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，提出了“面向‘一帶一路的軌道工程課程國(guó)際化研究——基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的雙語(yǔ)教學(xué)模式”的研究生教育研究與改革項(xiàng)目。

采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法與雙語(yǔ)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，有目的地創(chuàng)設(shè)以學(xué)定教、學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型學(xué)習(xí)模式，以探索問(wèn)題引導(dǎo)和維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在課堂上不再拘謹(jǐn)，能發(fā)揮想象力和求真務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度大膽提問(wèn)、認(rèn)真鉆研，學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)得到提升，專業(yè)視野得以拓寬，自身的英語(yǔ)水平顯著提高。把無(wú)目標(biāo)與被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)學(xué)習(xí)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法能有效解決學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高導(dǎo)致的學(xué)習(xí)效果不理想的問(wèn)題，促進(jìn)師生互動(dòng)，活躍課堂氣氛，從而達(dá)到教學(xué)目的。

（三）基于多元協(xié)同建設(shè)的鐵道工程新工科智能設(shè)計(jì)、維護(hù)研究與實(shí)踐

世界范圍內(nèi)新一輪的科技和產(chǎn)業(yè)革命正在驅(qū)動(dòng)新經(jīng)濟(jì)的形成與發(fā)展，對(duì)鐵道工程教育的變革發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，為主動(dòng)適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)，需加快發(fā)展和建設(shè)新工科。在“一帶一路”大背景下，越來(lái)越多的鐵路設(shè)計(jì)單位、施工單位等更加關(guān)注軌道工程的智能設(shè)計(jì)和“全生命周期”形式的運(yùn)營(yíng)維護(hù)策略。這無(wú)疑要求研究生掌握新時(shí)代軌道設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的技術(shù)和基本方法，更加強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)受力分析、圖像識(shí)別、無(wú)損檢測(cè)監(jiān)測(cè)、無(wú)線信息傳輸以及大數(shù)據(jù)處理等多元協(xié)同建設(shè)理念。

面向鐵路工程智能建設(shè)研究與實(shí)踐領(lǐng)域，為讓學(xué)生深刻體會(huì)軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和軌道服役過(guò)程的監(jiān)測(cè)與檢測(cè)方法，采用理論實(shí)踐相結(jié)合的方式提出與軌道設(shè)計(jì)、維護(hù)知識(shí)和技巧相關(guān)的內(nèi)容，采用引導(dǎo)式、實(shí)操式等教學(xué)方式，建立以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，促使學(xué)生理解多元協(xié)同建設(shè)的基本思路［20］，引導(dǎo)學(xué)生接觸鐵路軌道領(lǐng)域理論和技術(shù)的國(guó)際前沿動(dòng)態(tài)、熱點(diǎn)信息，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，造就專業(yè)水平高、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的人才。同時(shí)教學(xué)的過(guò)程中應(yīng)著重注意下列關(guān)鍵性問(wèn)題：（1）重視設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)或檢測(cè)技術(shù)操作流程規(guī)范，提高新時(shí)代軌道工程智能建設(shè)理念教學(xué)的專業(yè)化。（2）鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用各類專業(yè)智能化設(shè)備，避免學(xué)生軌道理論學(xué)習(xí)與專業(yè)實(shí)際操作脫節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生搜集資料、自主學(xué)習(xí)與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，鼓勵(lì)學(xué)生大膽提問(wèn)，大膽質(zhì)疑。（3）摒棄教與學(xué)相分離，加強(qiáng)師生課堂互動(dòng)與交流，促使學(xué)生主動(dòng)參與課堂和室外操作，防止學(xué)生理論與實(shí)踐的偏差化。（4）“內(nèi)容”設(shè)計(jì)要注意循序漸進(jìn)、突出重點(diǎn)以及問(wèn)題引導(dǎo)，提出嚴(yán)密的設(shè)計(jì)理論實(shí)踐教學(xué)，人性化評(píng)價(jià)，有靈活性，能夠考核學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和態(tài)度，而非單一地靠一紙?jiān)嚲磉M(jìn)行評(píng)判。

通過(guò)上述“基于多元協(xié)同建設(shè)的鐵道工程新工科智能設(shè)計(jì)、維護(hù)研究與實(shí)踐”的開(kāi)展，總結(jié)一套合理的基于多元協(xié)同建設(shè)的軌道工程智能設(shè)計(jì)與維護(hù)研究教學(xué)方法，形成較為完善具體的“課堂理論知識(shí)智能測(cè)試技術(shù)—科學(xué)設(shè)計(jì)與維護(hù)實(shí)操—總結(jié)評(píng)價(jià)”教學(xué)步驟，掌握全面的多元化的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)方式；學(xué)生能夠較為熟練地掌握專業(yè)化設(shè)計(jì)與維護(hù)相關(guān)測(cè)試設(shè)備的應(yīng)用，有一定的資料整合與動(dòng)手能力，并能一定程度上有效地進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理與信息可視化，提高學(xué)生的自學(xué)能力以及獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

結(jié)語(yǔ)

為進(jìn)一步實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略，強(qiáng)化現(xiàn)代化人才支撐，需要注重人才教育實(shí)踐能力的培養(yǎng)，學(xué)生的培養(yǎng)又是其中的重中之重。新時(shí)代背景下，開(kāi)設(shè)土木工程專業(yè)的高校更該如此，注重學(xué)生知識(shí)能力培養(yǎng)的同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，為了達(dá)成這樣的目標(biāo)，應(yīng)不斷對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)方案、培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行探索研究，突破學(xué)院發(fā)展瓶頸，全面提高研究生教育質(zhì)量，提升研究生創(chuàng)新能力，加強(qiáng)國(guó)際交流，采取調(diào)整招生結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)校內(nèi)外研究生實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)、加強(qiáng)研究生教育教學(xué)改革、提升導(dǎo)師科研經(jīng)費(fèi)、對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行有效改革等措施，實(shí)現(xiàn)人才實(shí)踐能力的提升，從而推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的進(jìn)步。

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Exploration on Improving the Practical Ability of Graduate Students in Civil Engineering

REN Juan-juan， DENG Shi-jie， YE Wen-long

（School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu， Sichuan 610031， China）

Abstract： In the context of the new era， there is a rapidly growing demand for high-level and multi-level talents. Currently， the training model for graduate students in civil engineering in our country still has some shortcomings， especially in the cultivation of practical abilities. This deficiency leads to a gap between the knowledge learned by graduate students and the practical problems they need to solve. Therefore， it is significant to explore a practical approach to enhance the cultivation of practical abilities for graduate students in civil engineering. This paper， focusing on the combination of theory and practice， explores beneficial strategies for improving the practical abilities of graduate students in civil engineering. The exploration is based on computational practice teaching， bilingual teaching modes， and multiple synergy construction. It provides valuable insights for the reform of cultivating high-quality and high-level talents.

Key words： graduate students; training mode; practical teaching