培養(yǎng)低年級本科生研究型學習能力的實踐探索*

● 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。

一、結合課程教學，重視培養(yǎng)學生將來從事科研工作的第一道基本功：學會搜集文獻、閱讀與消化文獻、了解研究動態(tài)、提出研究問題

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。

二、改革課程教學方法，堅持培養(yǎng)定量計算能力與定性分析能力兩手同時抓，重視培養(yǎng)學生運用所學知識定性分析實際問題的能力，培養(yǎng)全面的土建工程科技人才

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。

三、以運用理論知識解決實際問題為培養(yǎng)目標，注重培養(yǎng)學生的力學建模能力、計算機編程與電算能力

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）