《結構實驗與方法》課程的教學改革與實踐

安新正，牛薇，杜瑞雪

《結構實驗與方法》課程的教學改革與實踐

安新正1，牛薇1，杜瑞雪2

（1.河北工程大學 土木工程學院，河北 邯鄲 056038；2.河北工程大學 建筑與藝術學院，河北 邯鄲 056038）

結合《結構實驗與方法》研究生課程教學內(nèi)容的基本特點與要求，分析了該課程在教學實施過程中影響教學質(zhì)量提升的主要問題，提出了“初步學習”、“設計訓練”、“創(chuàng)新實踐”和“成績考評”的研究生創(chuàng)新能力培育教學模式。結果表明，該教學模式的應用可以顯著提升《結構實驗與方法》課程的教學質(zhì)量。

結構實驗與方法；教學改革與實踐；創(chuàng)新能力培育

《結構實驗與方法》研究生課程，在內(nèi)容上具有顯著的綜合性和較強應用性。構建土木工程實驗理論教學與科研實踐教學相結合的課程教學模式[1]，對于土木工程方向研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有顯著的推進作用[2]?！督Y構實驗與方法》課程在教學改革之前，一直存在著課程科研實踐嚴重匱乏、教學方式比較單一等實際問題。此類問題嚴重阻礙了結構實驗與方法課堂教學質(zhì)量的提高，對研究生課程學習興趣與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)十分不利。因此，研究與改革土木工程專業(yè)《結構實驗與方法》課程的教學模式就顯得很有必要了[3-5]。

目前，國內(nèi)高校在如何通過教學改革來提升研究生的創(chuàng)新能力方面都進行了一些有益的探索并取得了一定的教學成果與經(jīng)驗[6-8]，然而在《結構實驗與方法》研究生課程教學改革方面的探索與研究還比較匱乏。本文基于河北工程大學《結構實驗與方法》研究生課程的教學改革與實踐，對該課程的教學模式進行了總結，詣在為類似課程的教學設計提供借鑒。

一、課程教學模式設計

首先以提升專業(yè)研究生對標準研究方案精準度的“學習”案例，其次以創(chuàng)新能力為目標的創(chuàng)新研究方案的“學習”案例；

（二）“設計訓練”階段

首先充分挖掘能夠切實鍛煉研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學案例，以案例教學啟動研究生的創(chuàng)新靈感、以創(chuàng)新靈感推動創(chuàng)新設計訓練的設計訓練培養(yǎng)模式；

（三）“創(chuàng)新實踐”階段

以一典型研究項目的實踐為案例，引導學生以實踐激發(fā)研究創(chuàng)新；

（四）“成績考評”階段合理確定各成績組成要素的權重

改革后的結構實驗與方法課程教學不再是“基本實驗原理+基本構件實驗”的簡單教學模式，而是緊跟土木工程學科前沿的“四位一體”研究生創(chuàng)新培養(yǎng)教學模式。

二、課程教學模式的基本構成

在我?！督Y構實驗與方法》研究生課程的教學實踐過程中，以研究生應用與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為教學目標[3]，教研組開展了基于培養(yǎng)學生針對研究問題如何進行“初步學習”、如何進行“設計訓練”、如何依據(jù)設計方案進行“創(chuàng)新實踐”和如何進行“成績考評”的四位一體創(chuàng)新能力培養(yǎng)教學模式的研究。通過分析在《結構實驗與方法》課程研究生教學過程中存在的具體問題，強調(diào)“四位一體”教學模式中各要素的學科前沿性與融合性，對教學過程中不同階段的教學案例設計提出了以下四個方面的具體要求[5]。

（一）“初步學習”階段

（一）課程教學方法的優(yōu)化

傳授知識、提升土木工程研究生科研創(chuàng)新素質(zhì)與創(chuàng)新能力是《結構實驗與方法》課程研究生教學的基本任務[3]。在分析過去《結構實驗與方法》課程教學中存在的制約教學質(zhì)量提升的關鍵問題的基礎上，針對制約該課程教學的關鍵問題，開展了以下四個方面的教學改革：

1.加入與土木工程規(guī)范與標準相關的標準實驗與方法案例教學的相關內(nèi)容；

2.增加損傷識別理論與應用、智能傳感器應用等相關知識點，以彌補課程教學體系存在的不足；

3.增設研究項目師生交流、創(chuàng)新研究訓練等教學環(huán)節(jié)；

4.提升已有研究生實驗實踐平臺的服務能力，特別是開放大型儀器設備與高精端儀器設備為研究生創(chuàng)新實驗實踐服務。

（二）“初步學習”教學模式的建立

以核心知識學習為核心，探索建立教師核心知識案例傳授和研究生反饋式學習的“知識傳授-效果反饋”教學模式，以啟發(fā)和促進研究生對科學實驗核心知識的學習與掌握[9]。

1.知識傳授

《結構實驗與方法》課程在內(nèi)容上十分豐富，在概念上比較抽象，它要求學生們既要弄懂實驗研究的基本理論與標準方法，又要能夠針對不同類型的結構設計出科學合理的實驗方法，因此，主講教師在講解某一基本理論知識點時，選定與教材相配套的典型教學案例，并以此啟發(fā)研究生的學習興趣，促進研究生對核心知識的掌握就顯得十分重要[10]。主講教師應按研究方向?qū)⒀芯可譃?6人一個學習小組，并指定較強學習能力的同學為小組組長。任課教師要及時引導研究生掌握項目案例的核心內(nèi)容與關鍵知識點間的密切聯(lián)系。

2.學習效果反饋

研究生應針對教學案例的學習內(nèi)容進行仔細整理并完成學習報告。學習報告是研究生對課程核心知識理解與掌握的重要反映，主講教師應給予充分的重視。研究生學習效果的反饋，一方面是研究生直面主講教師進行反饋交流，另一方面是研究生利用網(wǎng)絡進行課程的學習效果反饋。當下，網(wǎng)絡學習交流是現(xiàn)代學習信息交流的重要方法和手段，因此創(chuàng)建結構實驗與方法課程學習網(wǎng)站平臺對豐富和完善研究生學習的信息環(huán)境很有必要。為了更好地服務于研究生學習，我們對網(wǎng)站的功能進行了具體要求：在學習與意見反饋功能下，平臺提供了涵蓋《結構實驗與方法》課程全部知識點的相關案例，研究生可針對要學的課程內(nèi)容選擇相應的視頻、課件和其它指導性材料進行網(wǎng)上學習。經(jīng)過網(wǎng)上學習，研究生結合自己的理解在線提出自己關注的各類問題。也可網(wǎng)上填寫自己學習的反饋意見，主講教師及時查看反饋意見，并給出正確解答。

（三）“設計訓練”教學模式的建立

主要針對土木工程專業(yè)研究生在課題研究方案的創(chuàng)新設計上比較缺乏的實際情況，著重收集我校相關典型研究課題的研究方案設計并在此基礎上制作完成“研究方案設計”訓練教學案例，創(chuàng)建了土木工程“研究方案設計訓練”案例庫，為“設計訓練”教學模式的實施創(chuàng)造了條件。

（四）“創(chuàng)新實踐”教學模式的建立

以實際的科研項目為載體，以“創(chuàng)新實踐”為目標，探索研究生參與科研項目研究的具體方法?！皠?chuàng)新實踐”包含以下三個方面的內(nèi)容[8]：

1.創(chuàng)新實驗平臺

實驗平臺是研究生開展實驗實踐的關鍵場所，為配合土木工程研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需要，依托我校土木工程結構實驗室，創(chuàng)建了研究生結構實驗創(chuàng)新中心，并將優(yōu)質(zhì)的實驗教學資源面向研究生開放[11,12]。

2.教學方式及過程

首先，主講教師在《結構實驗與方法》課程開課前一周，就將與該課程有合作關系教師的科研項目上傳到公共郵箱，使得同學們能夠提前對相關科研項目有一個大致的了解。然后在第一次課中，用1到 2個學時介紹一下科研項目對參與研究生的具體要求，并在課后積極引導研究生努力學習自己將要參與科研項目的相關理論與實驗知識，為更好的適應科研要求并參與到科研項目中來創(chuàng)造條件。

3.基本要求

依據(jù)研究生自己參與的研究項目，能獨立撰寫完成一篇科研學術論文。

在“創(chuàng)新實踐”的教學過程中，逐步形成了由“了解項目”，到“參與項目研究”，再到“完成學術論文創(chuàng)作”的階段遞進式的“學習-成長”模式[13]，是《結構實驗與方法》課程創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標實現(xiàn)的關鍵一步。

（五）“成績考評”體系的建立

依據(jù)結構實驗與方法課程的相關教學內(nèi)容，“成績考評”體系設置了6個方面的考核要素。

1.“初步學習”感想總結（記為：A）；

2.“設計訓練”感想總結（記為：B）；

3.“創(chuàng)新實踐”感想總結（記為：C）；

4.課程基礎知識競賽（記為：D）；

5.學科前沿知識競賽（記為：E）；

6.課程學術論文質(zhì)量（記為：F）。

課程成績?nèi)绾卧u定對研究生的學習與創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有重要的引導作用[14]。主講教師應首先針對研究生在設置的6個考核要素（A、B、C、D、E、F）上的學習成果進行打分，然后基于各要素對應的權重wi（i=A、B、C、D、E、F），計算得出研究生的課程總評成績并以該總評成績作為研究生的結課成績。

各考核要素的權重分配比例采用邀請專家打分的方法給出，其結果為：wA：wB：wC：wD：wE：wF= 0.15：0.15：0.2：0.1：0.3：0.1。

三、課程教學總結

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，“初步學習-設計訓練-創(chuàng)新實踐-成績考評”教學法的實施，優(yōu)化和改進了《結構實驗與方法》課程研究生的教學模式，極大提高了研究生學習與參與科研項目的積極性和主動性。自 2014年以來，申請到結構實驗創(chuàng)新實踐中心從事實驗創(chuàng)新研究的研究生人數(shù)占土木工程專業(yè)總人數(shù)的比率連續(xù)兩年都穩(wěn)定在85%以上。同時，基于研究項目的高水平論文的發(fā)表數(shù)量每年都有大幅度增加。

四、結語

《結構實驗與方法》研究生課程在我校的教學實踐表明，采用“初步學習”、“設計訓練”、“創(chuàng)新實踐”和“成績考評”教學法，不僅能夠讓研究生扎實的掌握基本實驗理論與方法，同時也能夠使研究生的創(chuàng)新能力得到良好的培育。該課程教學模式以其構思新穎、特色鮮明得到了研究生的普遍歡迎，可為類似課程的研究生教學提供參考。

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Educational reform and practice on experiment and method for structure

AN Xin-zheng1, NIU Wei1, DU Rui-xue2
(1. College of Civil Engineering, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China; 2. School of Architecture, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China)

Combined with the basic features and requirements of the Structural Experiment and Method of postgraduate teaching course, this paper, the paper discusses the major problems of the course that affect the teaching quality improvement in the teaching process, proposing the new curriculum teaching mode consisting of four parts,which are preliminary study, design training, innovative practice and performance evaluation. The results show that the application of this teaching method could improve the innovation ability of the graduate students significantly.

experiment and method for structure; educational reform and practice; cultivation of innovative ability

10.3969/j.issn.1673-9477.2017.03.034

G643.2

A

1673-9477(2017)03-109-03

[投稿日期]2017-07-20

河北省社會科學基金項目(編號：HB16YS014);河北工程大學研究生教育教學改革與建設基金項目(編號：161290140005)。

安新正(1963-),男,河南鎮(zhèn)平人, 副教授,博士,碩士生導師,研究方向：結構工程創(chuàng)新實驗教學體系建設。

[責任編輯 王云江]