基于技術(shù)開發(fā)軟件成果的本科生結(jié)構(gòu)抗震知識培養(yǎng)與拓展訓(xùn)練

李建波 丁英俊 林 皋

大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部海岸與近海工程國家重點實驗室 遼寧大連 116024

當(dāng)前，高等教育實現(xiàn)了精英教育向大眾化教育模式的轉(zhuǎn)型，規(guī)模顯著擴展。在傳統(tǒng)課程體系下，本科生的基礎(chǔ)理論與知識架構(gòu)方面保障有力，但在工程實踐能力和創(chuàng)新能力方面有所不足。國家對復(fù)合型人才的需要不斷增加，企業(yè)對高校畢業(yè)生的要求也在不斷提高，不僅要有扎實的理論基礎(chǔ)，而且要具備較強的實踐能力和創(chuàng)新能力，尤其是源于實踐的熟練程度和駕馭實踐基本原理的能力。目前，水工結(jié)構(gòu)的發(fā)展步入新的階段，在近年來地震災(zāi)害頻發(fā)的背景下，抗震防災(zāi)專業(yè)尤其是水工結(jié)構(gòu)抗震的相關(guān)從業(yè)人員擔(dān)負(fù)著更重要的責(zé)任與使命，而如何培養(yǎng)理論素質(zhì)高、實踐素養(yǎng)強的高水平應(yīng)用型人才，是高校迫切需要解決的問題。

1 本科生實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的問題

近年來，各高校在不斷地進(jìn)行教育體制的改革和創(chuàng)新，但仍受著傳統(tǒng)的教學(xué)模式和觀念的影響，在一定程度上限制了大學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。

在高等教育工科生培養(yǎng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，目前各高校均增加了對創(chuàng)新教育課程和實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的研發(fā)與投入，統(tǒng)籌規(guī)劃創(chuàng)新性實驗計劃、學(xué)科競賽、課外科技創(chuàng)新、科研成果進(jìn)實驗等活動[2,3]。

實踐能力強的學(xué)生更能從就業(yè)競爭中脫穎而出。我國目前工科教育正努力實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合，以文化基礎(chǔ)課、專業(yè)理論課、專業(yè)實習(xí)的順序分三段式課程教學(xué)進(jìn)行，目的是希望前階段的文化基礎(chǔ)課為后階段的專業(yè)理論學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，專業(yè)理論學(xué)習(xí)為后面的專業(yè)實踐實習(xí)奠定基礎(chǔ)。但這樣的模式學(xué)生不能從全局的角度來認(rèn)識專業(yè)、體會專業(yè)，往往容易造成理論與實踐的脫離。

與以任務(wù)為導(dǎo)向的企業(yè)實踐相比，大多數(shù)高校以知識架構(gòu)為出發(fā)點進(jìn)行課堂教學(xué)，因而容易造成與科研實踐脫節(jié)的現(xiàn)象。課堂教學(xué)往往以書本、成熟的資料為載體，每節(jié)課均有需要完成的大綱任務(wù)，課時相對較短，缺乏圍繞某項任務(wù)連續(xù)性的環(huán)節(jié)，針對系統(tǒng)的知識缺乏長階段的探索與挖掘。

一方面，從學(xué)生角度看，學(xué)生參與科研的機會、層次并不多，也不夠系統(tǒng)化，多以目的性較強的短期特定課程或相關(guān)競賽為途徑。目前強調(diào)的校企合作，以企業(yè)實踐為背景的課題，在本科生教學(xué)中缺乏切實可行的切入點。另一方面，在創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)過程中，教師的觀念水平是影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要因素，部分高校的教師將科研工作放在首位，科研中的創(chuàng)新性思維在教學(xué)中難以表達(dá)，因而導(dǎo)致在創(chuàng)新型、復(fù)合型人才培養(yǎng)過程中部分教師成為薄弱環(huán)節(jié)。教師是這問題解決的主要因素，解決這類問題需要教師站在不同角度進(jìn)行思索，在教學(xué)環(huán)節(jié)中逐步將科研成果應(yīng)用于實踐教學(xué)中，但這一過程，如果教師科研選題不恰當(dāng)或者把握不好學(xué)生接受的難易程度，容易導(dǎo)致學(xué)生缺乏興趣，從而無法取得很好的效果。接受知識需要一個周期較長的、循序漸進(jìn)的過程，單純性的課堂理論授課如不能很好結(jié)合教師的科研成果，將不能滿足學(xué)生充分掌握、消化知識的標(biāo)準(zhǔn)與要求[4-7]。

2 探索學(xué)生專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)的實踐教學(xué)新模式

實踐創(chuàng)新教育是世界各個國家高等教育均十分重視的人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)。不同國家將實踐創(chuàng)新教育滲透到日常教學(xué)中，充分發(fā)揮學(xué)生的自主意識，重視學(xué)生成果，進(jìn)行了一系列的探索。美國高校一直對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力非常重視。通過將基礎(chǔ)研究、教學(xué)與工業(yè)創(chuàng)新直接聯(lián)系在一起，并與企業(yè)界進(jìn)行全面的合作。德國常采用“學(xué)生+工程師”的團隊工作方式，在科研開發(fā)中，強調(diào)“高校+科研院所+企業(yè)”的研究模式，專業(yè)課教學(xué)中，大多講授內(nèi)容直接來源于生產(chǎn)實踐，甚至是企業(yè)界正在使用的新技術(shù)。法國實行不間斷的實習(xí)制度，包括每周3～4小時的責(zé)任實習(xí)，學(xué)生在責(zé)任實習(xí)期間，高校要負(fù)責(zé)組織全部的教育教學(xué)工作。眾所周知，校外企業(yè)實習(xí)在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力方面逐步發(fā)揮著重要的作用，但在實習(xí)方式、實習(xí)指導(dǎo)等內(nèi)容的安排方面存在一些不合理的因素，致使原有的積極作用沒有有效發(fā)揮出來。那么在校企之間是否存在可用于本科生實踐教學(xué)的交集的學(xué)術(shù)成果呢？在這一背景下，針對工程抗震專業(yè)領(lǐng)域，基于技術(shù)開發(fā)軟件成果的知識培養(yǎng)與拓展訓(xùn)練，可低成本地使學(xué)生快速融入被業(yè)界所認(rèn)可的實踐模式中。

在眾多的科研成果中，軟件成果，尤其是與生產(chǎn)企業(yè)合作開發(fā)的專題軟件，具有一定的獨特性。第一，這類軟件往往是某方面科研工作有效積累的具體體現(xiàn)，與專業(yè)基礎(chǔ)知識、實踐能力、技術(shù)推廣應(yīng)用均密切相關(guān)。第二，這類軟件是以代碼的形式對理論方法及規(guī)范要求的通用性的表達(dá)。通過對這一表達(dá)形式的理解，可快速掌握基礎(chǔ)理論的實現(xiàn)途徑、分析方法與具體模型等。第三，這類軟件在研發(fā)過程中，在設(shè)計等生產(chǎn)環(huán)節(jié)得到了較廣泛的應(yīng)用，且已根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的反饋建議多次進(jìn)行了補充與完善，日趨成熟，說明軟件采用的方法與取得的成果被高?？萍冀缗c企業(yè)界共同認(rèn)可。簡言之，科研軟件成果是專業(yè)知識在生產(chǎn)實踐環(huán)節(jié)的綜合體現(xiàn)與整合。筆者以大連理工大學(xué)2項自主知識產(chǎn)權(quán)的結(jié)構(gòu)抗震防災(zāi)軟件成果重力壩靜動力分析GravDam軟件、人工波擬合與波譜分析軟件為例，開展了利用科研軟件成果的本科生業(yè)務(wù)實踐能力培養(yǎng)的探索，推進(jìn)不同實踐教學(xué)措施的銜接與融合，推進(jìn)校企合作運用于本科生實踐教學(xué)，相信是對目前實踐教學(xué)模式的有利補充。

重力壩靜動力分析GravDam軟件與結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析的靜動力數(shù)值計算密切相關(guān)，于2008年大連理工大學(xué)應(yīng)中國水利水電集團成都勘察設(shè)計研究院委托開發(fā)調(diào)試完成，已成功運用于成都勘測設(shè)計研究院多個工程項目中，極大地提高混凝土重力壩設(shè)計效率。鑒定意見指出：集成了重力壩復(fù)雜體型層塊式建模，壩體壩基靜動力計算，基巖深淺層抗滑穩(wěn)定性分析，基巖側(cè)向抗滑穩(wěn)定性分析計算等主要功能，在官地、藏木、楞古、通口等大型水電站工程中得到了應(yīng)用，其計算結(jié)果正確可靠，具有良好的推廣應(yīng)用價值，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益?；诖塑浖诮淌趯W(xué)生使用軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析的過程中(如圖1所示)，有效結(jié)合學(xué)生已掌握的抗震分析知識，以包括層塊剪切梁壩體模型(如圖2所示)等在內(nèi)的眾多知識結(jié)合點，通過軟件幫助學(xué)生建立與完善專業(yè)知識體系架構(gòu)(如圖3所示)。

圖1 軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析過程

圖2 層塊剪切梁壩體模型簡圖

圖3 重力壩靜動力分析GravDam軟件功能與抗震分析知識點結(jié)合示意圖

在開展實踐教學(xué)的過程中，與成都勘測設(shè)計研究院、中國廣核集團有限公司及大連理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院密切合作，進(jìn)行綜合指導(dǎo)，提升本科生抗震防災(zāi)數(shù)值分析實踐能力，了解并初步掌握結(jié)構(gòu)靜力、抗震分析的基礎(chǔ)理論知識及在企業(yè)應(yīng)用、崗位的技術(shù)需求等，完善實踐環(huán)節(jié)與實踐模式，尤其注重學(xué)生對所學(xué)軟件和理論的實際應(yīng)用和程序編制的能力培養(yǎng)?；诒究粕こ炭拐饘嵺`基地，從本科二年級篩選基地學(xué)員，利用抗震創(chuàng)新實踐班授課、本科生創(chuàng)新性試驗計劃、本科生導(dǎo)師制以及畢業(yè)設(shè)計等開展有意義的一體化培養(yǎng)模式探索，初步評價效果較好。

3 結(jié)語

探索教學(xué)與實踐相結(jié)合的新培養(yǎng)模式是適應(yīng)研究型大學(xué)發(fā)展的必然趨勢，利用與企業(yè)實踐密切相關(guān)的現(xiàn)有科研成果，低成本地使學(xué)生快速融入被業(yè)界所認(rèn)可的實踐模式中，可進(jìn)一步提升本科生抗震防災(zāi)分析的實踐能力?？紤]就業(yè)崗位需求，綜合利用學(xué)校實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的各種措施，從軟件與理論知識架構(gòu)的關(guān)聯(lián)性、學(xué)生自主軟件剖析與改進(jìn)、工程課題分析等角度，推進(jìn)與企業(yè)實踐需求相關(guān)的結(jié)構(gòu)抗震防災(zāi)方面本科生實踐教學(xué)，是工程結(jié)構(gòu)抗震專業(yè)人才培養(yǎng)的一種有效方式。

圍繞技術(shù)開發(fā)等軟件成果在工科大學(xué)生科研實踐教學(xué)中的運用，以興趣導(dǎo)學(xué)，軟件層面獲得知識，能力層面解決問題等方式方法，結(jié)合創(chuàng)新實踐的具體課業(yè)目標(biāo)，落實實踐教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合工程課題背景，對于構(gòu)建學(xué)生結(jié)構(gòu)抗震知識體系框架，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)能力，提升學(xué)生創(chuàng)新拓展能力，會較有成效。