● 王彥明
培養(yǎng)低年級本科生研究型學習能力的實踐探索*
● 王彥明
本文提出了結合專業(yè)基礎課教學,盡早培養(yǎng)低年級本科生研究型學習能力的教改思路,分析了低年級本科生開展研究型學習的優(yōu)勢與劣勢。揚長避短、科學引導,積極營造研究型學習氛圍,在結構力學課程中開展了培養(yǎng)低年級本科生研究型學習能力的教學實踐,重點培養(yǎng)低年級本科生基本的科研能力。
研究型學習;低年級本科生;專業(yè)基礎課程;結構力學;教學實踐
當前,我國的發(fā)展目標是加快建設創(chuàng)新型國家,國內(nèi)許多重點高校的發(fā)展目標大都定位于建設國內(nèi)最優(yōu)秀的本科生與創(chuàng)建一流的研究型大學,因此如何培養(yǎng)大學本科生的研究與創(chuàng)新能力成為高校教師研究探索的重要課題。堅持教學與科研相結合,積極創(chuàng)造條件讓本科生參與科學研究,是研究型大學保障并提高本科教育質(zhì)量、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和提高學生綜合素質(zhì)的重要途徑[1~2]。
研究型教學模式是相對于以單向知識傳授為主的傳統(tǒng)教學模式提出的,是融學習與研究為一體的教學體系。研究型教學模式強調(diào)學生的主體地位,關注學生的情感體驗、知識運用和研究能力的增強,提供學習與研究相結合的自主學習氛圍和適于學生個性發(fā)展的學習空間,強調(diào)教師和學生互動,以全面掌握和熟練運用理論知識解決實際問題為教學目標。
下面以《結構力學》課程為例。結構力學是土木工程、水利工程等建筑類本科專業(yè)的專業(yè)技術基礎課程,主要培養(yǎng)學生將來從事土建工程設計、施工以及科研工作所必須具備的基本力學素能,包括力學計算技能、力學分析技能。我校教學計劃安排在大二下學期與大三上學期開設,學生處于低年級學習階段。工程界人們常說,結構力學是結構工程師的看家本事,這一說法反映了結構力學中能力和素質(zhì)培養(yǎng)的重要性[3]。因此,結構力學教學應盡早開展研究型教學、注重學生能力和素質(zhì)培養(yǎng)。傳統(tǒng)的結構力學教學過程主要是學習計算理論、演算大量習題,最后通過考試,嚴重存在重視培養(yǎng)學生的定量計算能力,而輕視定性分析能力培養(yǎng)的弊端[4]。這種教學模式已無法滿足當前社會對研究型與創(chuàng)新型工程技術人才素質(zhì)和能力的要求,亟需改革與調(diào)整。
采取了教師指導下探索研究的學習模式,訓練本科生基本科研能力。首先讓低年級學生盡早學會利用校園網(wǎng)電子資源或圖書館查閱文獻、開闊視野與思維。例如,結合教學內(nèi)容,筆者推薦學生閱讀力學類核心期刊《力學與實踐》。該刊物其中一版塊為教育研究專欄,刊登與力學教學有關的課程內(nèi)容改革、教學方法創(chuàng)新以及教學經(jīng)驗的文章。為了便于學生根據(jù)興趣與喜好,選擇性地查閱,筆者將相關論文的作者、論文題目、摘要、關鍵詞列表匯總發(fā)給學生,對于好的論文于課堂教學中及時推薦。推薦的論文大都涉及教材中相關計算方法的改進、補充、完善,學生比較熟悉相關的背景知識。這種措施,對于拓寬學生的知識面,激發(fā)學生的探索與研究動力,幫助學生學習如何撰寫科技論文起到了很大的作用。
筆者對我校2004、2005級學生的調(diào)查統(tǒng)計結果是:95.2%的學生支持這種課外研究型學習活動。其中30%的學生能夠選擇閱讀6~8篇文獻;40%的學生能夠選擇閱讀4~5篇文獻;20%的學生能夠選擇閱讀2-3篇文獻;5%的學生能夠選擇閱讀1篇文獻;5%的學生閱讀0篇文獻。學生評價有:通過閱讀文獻,開闊了思路與知識面;有利于對書本知識的理解;對于科學研究與發(fā)表論文不再神秘,本科生可以嘗試;《力學與實踐》成為了本科生獲取課外知識的良師益友。少數(shù)學生還主動要求老師幫助擬定研究題目,嘗試研究。
對于定性分析能力的培養(yǎng),采取的主要措施是配合教學進程和學生的現(xiàn)有知識結構,教師精選題目,選擇具有綜合性、啟發(fā)性和培養(yǎng)發(fā)散性思維的實際問題,采取小論文形式,學生課下自主完成,利用習題討論課,請學生上講臺宣讀論文,大家商討,將小論文質(zhì)量作為平時成績的主要來源。要求學生在用所學基礎理論分析問題的同時,鼓勵創(chuàng)新性的觀點和獨特的見解。筆者注重選取身邊的力學問題,讓學生感悟到身邊就有豐富多彩的力學現(xiàn)象,這有利于督促學生養(yǎng)成勤于觀察、善于思考,不斷從實際中吸取知識營養(yǎng)的學習方法。例如,筆者提供背景材料:“設計橋梁可有多種結構形式選擇。石料和混凝土梁式橋只能跨越小河;若以受壓的拱圈代替受彎的梁,拱橋就能跨越大河和峽谷;若采用鋼桁架可建造重載鐵路大橋;若采用主承載結構受拉的斜拉橋和懸索橋,不僅輕巧美觀,而且是飛越大江和海峽特大跨度橋梁的優(yōu)選形式?!辈贾脤W生自擬題目,論述對這段材料的理解。該題目綜合了建筑材料課程、結構力學課程的所學知識,學生通過查閱資料與辨析,更明確地認識到材料和結構形式的相輔相成:材料的發(fā)展促進結構形式的改變、結構形式的改變又促進建筑材料的發(fā)展。通過辨析,可加深學生對結構力學課程所學梁式結構、拱式結構、桁架結構、組合結構力學特性的理解。
學生對理論聯(lián)系實際的辯論題目非常歡迎,他們的思維一旦被激勵起來,場面非?;钴S,能提出各種見解和問題。這一點在傳統(tǒng)的教學過程中往往被忽視。把學生請上講臺宣讀論文,學生課下會認真準備,課下必然花較多時間查閱有關書籍,獲取相關的知識,再經(jīng)過自己的智慧加工系統(tǒng)地把知識串聯(lián)起來。
現(xiàn)代計算機技術的高速發(fā)展,工程結構的力學分析與計算手段發(fā)生了深刻的變革,由傳統(tǒng)的手算變?yōu)殡娝悖梢哉f沒有電算就無法計算大型問題,也無法提高計算效率。結構力學課程由于更多、更直接地面向工程設計、工程計算與工程應用,因此教學實踐中以運用理論知識解決實際問題為培養(yǎng)目標,加強學生的力學建模與程序編寫能力的培養(yǎng),切實提高學生的電算能力日益顯得更加重要。
筆者曾經(jīng)就三鉸拱結構的計算與內(nèi)力圖繪制,設計一段背景材料:“趙州橋是一座拱式橋梁,舉世聞名,中華兒女為之自豪。曲線的三鉸拱結構造型美觀,由于諸多力學優(yōu)點在橋梁結構、輸水建筑物支撐結構以及建筑屋架中得到廣泛的應用?,F(xiàn)行結構力學以及工程結構計算手冊中對三鉸拱的內(nèi)力圖繪制,首先劃分若干截面,利用內(nèi)力計算公式列表計算各截面的內(nèi)力,然后繪制內(nèi)力圖,手算工作繁瑣、費時費力。如果能夠選擇合適的力學計算模型,以適當?shù)睦碚摓橛嬎慊A,通過編程,利用電算完成內(nèi)力計算,由計算機根據(jù)計算數(shù)據(jù)完成內(nèi)力圖的繪制,省時省力,這無疑會受大家的歡迎。但教材中提供的現(xiàn)有內(nèi)力計算公式不便于計算機編程。我們的設想如何實現(xiàn)呢?”。土木2001級的部分同學就該問題開展研究,成立了興趣小組,并申報了2004年山東大學大學生科技創(chuàng)新項目“影響線理論應用與軟件開發(fā)”,在筆者指導下,利用影響線理論順利解決了提出的問題,研究成果獲2005年山東大學挑戰(zhàn)杯大學生科技創(chuàng)新二等獎。
培養(yǎng)本科生的研究型學習能力,任重道遠,單靠一門或幾門課程難以實現(xiàn)培養(yǎng)目標,需要眾多課程的老師參與到這個實踐中來,科學引導,盡早全面地培養(yǎng)學生的研究型學習意識與能力。把低年級專業(yè)基礎課程作為培養(yǎng)本科生研究型學習能力的起點,循序漸進地培養(yǎng)研究型學習意識與能力,從大學低年級的專業(yè)基礎課到高年級的專業(yè)課學習,保持開展本科生研究型教學與學習的連續(xù)性,將為本科生后期繼續(xù)教育取得研究與創(chuàng)新碩果奠定堅實的基礎。
[1]李衍達.對推行研究性教學的實踐與思考[J].中國高等教育,2008,(10).
[2]劉智運.論高校研究性教學與研究性學習的關系[J].中國大學教育,2006,(2).
[3]袁駟.一個基礎,兩座大廈[J].力學與實踐,1998,(4).
[4]楊永吉.改革教學方法,提高學生分析實際問題的能力[J].力學與實踐,1998,(4).
*山東大學教研項目 “以研究性教學理念推進低年級本科生專業(yè)基礎課教學改革的研究”(2009122)
王彥明/山東大學土建與水利學院副教授,博士
(責任編輯:劉延梅)