科教融合的教學(xué)探究

摘要：在教學(xué)實(shí)踐中，合理引入科研成果，有利于提高教學(xué)效果。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是高等工科院校土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是土木工程專業(yè)學(xué)生的必修課程。依據(jù)高等教育的培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合筆者鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，選擇有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的教學(xué)內(nèi)容作為具體教學(xué)案例，在教學(xué)中適當(dāng)引入科研成果以體現(xiàn)教學(xué)的學(xué)術(shù)性質(zhì)和藝術(shù)功能。結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)，從熟悉教學(xué)內(nèi)容、切入點(diǎn)選擇、課外的利用等方面進(jìn)一步具體闡述如何將科研融入教學(xué)，形成具有一定特色的教學(xué)藝術(shù)，以提高教學(xué)效果、促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：科教融合;教學(xué)特點(diǎn);教學(xué)藝術(shù);鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理;創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G6420;TU391 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? 文章編號(hào)：1005-2909（2019）05-0086-05

大學(xué)教師，一般來(lái)說，兼有教學(xué)和科研雙重任務(wù)。高等教育的目標(biāo)是培養(yǎng)社會(huì)所需的具有創(chuàng)造性的高級(jí)專門人才。高等學(xué)校教學(xué)過程具有專業(yè)目的性，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力、創(chuàng)造性鉆研能力與獨(dú)立工作能力，把科學(xué)研究引進(jìn)教學(xué)中，教學(xué)與科研相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力[1]。教學(xué)藝術(shù)要求教師施行獨(dú)具風(fēng)格的創(chuàng)造性教學(xué)活動(dòng)，以取得最佳教學(xué)效果[2]。在提高教學(xué)水平方面，要把教學(xué)水平和創(chuàng)新能力相結(jié)合，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入、滲透到每一堂課的教學(xué)中[3]。德國(guó)高等教育學(xué)家洪堡認(rèn)為科研應(yīng)作為一種培養(yǎng)人的過程和途徑，提倡在高等教育中教育與科研的有機(jī)結(jié)合[4]。如何實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研的結(jié)合，將科研融入教學(xué)，形成一定風(fēng)格的教學(xué)藝術(shù)，對(duì)于促進(jìn)教學(xué)有積極意義。另一方面，科教融合是指以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為前提，使科研與教學(xué)在形式和內(nèi)容上相互滲透而形成的人才培養(yǎng)新路徑，是“科研與教學(xué)相結(jié)合”的深層表達(dá)[5]?？蒲信c教學(xué)融合是回歸大學(xué)本質(zhì)的根本途徑[6]。原教育部副部長(zhǎng)杜占元指出，需著力完善有利于科教融合的體制機(jī)制[7]。實(shí)施科教融合戰(zhàn)略是推進(jìn)世界一流大學(xué)建設(shè)的必由之路[5]，具有深遠(yuǎn)意義。

“科教融合”連接教學(xué)理論與實(shí)踐，是教學(xué)模式改革的核心，其實(shí)質(zhì)是處理科研成果與教學(xué)的關(guān)系。教學(xué)與科研關(guān)系的進(jìn)一步融合有利于新時(shí)期高校推動(dòng)教學(xué)改革、提高教育質(zhì)量，因而實(shí)施科教融合的教學(xué)模式意義重大[8]。

筆者在主講土木工程專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程過程中，結(jié)合科研工作，在教學(xué)中作了一些有關(guān)科教融合的探索，以期起到拋磚引玉之用。

一、熟悉教學(xué)內(nèi)容

熟悉授課內(nèi)容是教學(xué)藝術(shù)發(fā)揮的基本條件之一[9]。一門課程對(duì)教師而言也有一個(gè)熟悉過程，教師對(duì)新課程與老課程的授課體會(huì)存在一定的差別。例如，相對(duì)于新課程，教師傳授老課程時(shí)，對(duì)課程內(nèi)容更熟悉，在課程進(jìn)度控制方面更自信，可以相對(duì)靈活地根據(jù)學(xué)生實(shí)際理解程度選擇知識(shí)點(diǎn)，調(diào)節(jié)講課進(jìn)度，而不必完全拘泥于授課計(jì)劃，更利于體現(xiàn)教學(xué)藝術(shù)，不只是按計(jì)劃行事和照本宣科。

北京師范大學(xué)梁燦彬教授的教學(xué)藝術(shù)受人稱贊，他從第一次講課起從未拿過講稿，這與他具有淵博的知識(shí)和扎實(shí)的教學(xué)技能密切相關(guān)[10]。筆者認(rèn)為梁教授是在熟悉教學(xué)內(nèi)容的前提下，形成特殊的心中“講稿”。梁教授并非沒有講稿，實(shí)際的講稿已深刻于心。好比兩位演講者，一位離不開講稿，手捧講稿照稿宣讀，另一位未攜帶講稿侃侃而談，且不論演講內(nèi)容，單就印象而言，后者對(duì)聽眾往往具有更強(qiáng)的吸引力。

二、具體教學(xué)案例

高校的教學(xué)內(nèi)容需有知識(shí)的深度和前沿性，因?yàn)楦咝＝滩南鄬?duì)于學(xué)術(shù)研究均有不同程度的滯后性，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)根據(jù)學(xué)科專業(yè)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及時(shí)調(diào)整，與教材相比應(yīng)具有超越性[11]。換言之，很多教科書已經(jīng)過時(shí)，所以教師必須補(bǔ)充最新研究成果。這樣使學(xué)生既學(xué)到基礎(chǔ)知識(shí)，又了解當(dāng)前專業(yè)的熱點(diǎn)問題，作為今后努力創(chuàng)新的方向[12]。

教師將自己的研究成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，使其反映最新的科學(xué)研究進(jìn)展，教學(xué)的學(xué)術(shù)性質(zhì)得到充分體現(xiàn)，顯示了“科教融合”的特點(diǎn)[13]。

畸變屈曲是與整體屈曲和局部屈曲不同的一種屈曲模式，在某些情況下畸變屈曲可能成為冷彎薄壁構(gòu)件承載力的控制因素[14]。筆者在講授鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程有關(guān)穩(wěn)定問題時(shí)，現(xiàn)行規(guī)范[15]和有關(guān)教材均只涉及整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定。變形是理解穩(wěn)定概念的關(guān)鍵，在講授了整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定之后，筆者以冷彎薄壁卷邊槽鋼為例，將畸變屈曲、整體屈曲和局部屈曲變形模式進(jìn)行了對(duì)比，并告知學(xué)生，畸變屈曲的概念與計(jì)算已納入有關(guān)規(guī)程[16]，但尚未體現(xiàn)在現(xiàn)行規(guī)范[15]中，在涉及具體應(yīng)用時(shí)需予以重視。

國(guó)內(nèi)外高水平大學(xué)的實(shí)踐表明，將現(xiàn)代科技的最新成果融入課堂教學(xué)，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑[17]。筆者認(rèn)為，將類似畸變屈曲這種反映科研進(jìn)展的成果引入教學(xué)，有利于激發(fā)學(xué)生的科研興致，促進(jìn)學(xué)生對(duì)穩(wěn)定概念的理解，體現(xiàn)和詮釋了教學(xué)過程的重要性。

為便于畸變屈曲分析計(jì)算，直接強(qiáng)度法[18]逐步被相關(guān)規(guī)范[16]采用。單純從計(jì)算角度考慮，直接強(qiáng)度法通過折減材料強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)屈曲計(jì)算[18]，而有效寬度法[15]則通過折減板件寬度實(shí)現(xiàn)屈曲計(jì)算。材料強(qiáng)度和板件寬度（面積）是影響板件屈曲承載力的兩個(gè)重要因素，在計(jì)算中對(duì)這兩個(gè)因素的不同考慮，形成兩種對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法。

筆者在講授鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理冷彎薄壁型鋼板件屈曲后強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，現(xiàn)行規(guī)范[15]和有關(guān)教材均只涉及有效寬度法。

在教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生從理解有效寬度法到認(rèn)識(shí)直接強(qiáng)度法。在講解有效寬度法之后，提出“有效寬度法折減板件寬度，是否還有其他方法可實(shí)現(xiàn)板件屈曲計(jì)算”的問題，趁勢(shì)利導(dǎo)，鼓勵(lì)欲言又止的學(xué)生大膽說出自己的想法。學(xué)生回答正確的，筆者給與充分鼓勵(lì)，并對(duì)直接強(qiáng)度法進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的介紹。若學(xué)生回答不出或回答欠妥，則進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生回答“除板件面積外，板件屈曲承載力還與什么有關(guān)”的問題。隨著筆者的再次引導(dǎo)，直接強(qiáng)度法的概念引入也就水到渠成了。

穩(wěn)定問題是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的核心內(nèi)容。設(shè)置加勁肋可提高工字鋼梁腹板局部穩(wěn)定性[15]。由于波紋腹板受力性能合理，波紋腹板鋼梁得到廣泛應(yīng)用 [19]。與普通鋼梁相比，波紋腹板鋼梁腹板局部穩(wěn)定性更好[20]。筆者在教學(xué)中，引入波紋腹板鋼梁的概念，著重介紹波紋腹板對(duì)提高腹板局部穩(wěn)定的意義。這不僅使學(xué)生在認(rèn)識(shí)方面新增加了一種提高板件局部穩(wěn)定性的方法，更重要的是深化了學(xué)生對(duì)影響板件局部穩(wěn)定性因素的理解。

教師的使命不是提供知識(shí)，而是提供知識(shí)情境，使知識(shí)具體化，使學(xué)生獲得情境感。情境教學(xué)要求學(xué)生記住課堂上的例子和細(xì)節(jié)。教師必須將知識(shí)還原為經(jīng)驗(yàn)，提供知識(shí)情境，學(xué)生才好理解。置身于知識(shí)情境中探究知識(shí)，這樣的學(xué)習(xí)才算深度學(xué)習(xí)[21]。筆者運(yùn)用多媒體教學(xué)方式，將波紋腹板鋼梁直觀地展現(xiàn)于學(xué)生眼前，并與普通平腹板鋼梁進(jìn)行對(duì)比，為學(xué)生提供增強(qiáng)板件局部穩(wěn)定性的知識(shí)情境。

高校教師課講得好不好，關(guān)鍵在于其是否能激起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，從而激發(fā)學(xué)生參與科技創(chuàng)新的興趣[22]。根據(jù)筆者的觀察和課后對(duì)學(xué)生的調(diào)查，上述教學(xué)過程，不僅明顯激發(fā)了學(xué)生的思考熱情，拓展了學(xué)生的知識(shí)范疇，而且通過引入科研進(jìn)展，深化了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解。重要的是，上述教學(xué)活動(dòng)貫徹和體現(xiàn)了高等學(xué)校教學(xué)的特點(diǎn)，教不僅僅是灌輸已有的知識(shí)，更需培養(yǎng)學(xué)生的思考意識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索精神，也體現(xiàn)了高校教學(xué)藝術(shù)的主要功能，即激勵(lì)鼓舞功能[10]。

科研是現(xiàn)代大學(xué)人才培養(yǎng)的基本方式。越重視知識(shí)創(chuàng)新的大學(xué)也就更加注重“科研作為教學(xué)手段”的效果[6]。從原理上來(lái)說教學(xué)水平高的教師，自身科研水平也要足夠，否則難以達(dá)到良好的教學(xué)效果[12]。從教師角度來(lái)說，為達(dá)到理想的教學(xué)效果，除熟悉教學(xué)內(nèi)容外，教師對(duì)相應(yīng)專業(yè)知識(shí)的新發(fā)展也需了解和掌握，這樣上課有“新意”，有利于形成個(gè)人的教學(xué)風(fēng)格，進(jìn)而體現(xiàn)教學(xué)的藝術(shù)性。

教學(xué)過程的組織需有靈活性，靈活的創(chuàng)造是高校教學(xué)藝術(shù)的基本特征之一[10]。具有特色的個(gè)人教學(xué)藝術(shù)更需要教師在教學(xué)中不斷總結(jié)、探索，并加以凝練，避免教條主義的默守陳規(guī)。需注意的是，重視教學(xué)藝術(shù)的同時(shí)要提防走極端。教學(xué)過度藝術(shù)化，使課堂教學(xué)成了炫目的“表演”，反而是對(duì)教學(xué)質(zhì)量的弱化[11]。

三、切入點(diǎn)的選擇

本著對(duì)學(xué)生負(fù)責(zé)的原則，在課堂教學(xué)中引進(jìn)教材和教學(xué)大綱規(guī)定之外的內(nèi)容時(shí)需持謹(jǐn)慎態(tài)度。在備課環(huán)節(jié)中考慮如何做好教學(xué)切入點(diǎn)的選擇以及專業(yè)發(fā)展新成果引入深度和廣度的控制。

例如，對(duì)于波紋腹板鋼梁的應(yīng)用存在一定的學(xué)術(shù)爭(zhēng)議[23]。筆者將波紋腹板鋼梁的教學(xué)切入點(diǎn)選擇在提高腹板局部穩(wěn)定性這一知識(shí)點(diǎn)上，并對(duì)波紋腹板鋼梁應(yīng)用方面的介紹盡量簡(jiǎn)單。由此可避免學(xué)生的困擾，更重要的是突出教學(xué)主題的需要，否則不利于學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的理解。

當(dāng)然，對(duì)學(xué)術(shù)爭(zhēng)議點(diǎn)完全禁言也并非最佳選擇。往往很多沒有解決的問題更可啟發(fā)學(xué)生去思考、創(chuàng)新，形成一個(gè)基本的概念，并提高思考能力、創(chuàng)新能力[12]。對(duì)于尚未解決的問題，同樣需注意教學(xué)切入點(diǎn)的選擇。例如，研究不足是造成鋼結(jié)構(gòu)疲勞采用容許應(yīng)力計(jì)算法的重要因素，此外有關(guān)波紋腹板鋼梁的學(xué)術(shù)爭(zhēng)議在某種程度上與研究的缺乏存在關(guān)聯(lián)。筆者在講解鋼結(jié)構(gòu)疲勞采用容許應(yīng)力計(jì)算法時(shí)，對(duì)波紋腹板鋼梁應(yīng)用存在的學(xué)術(shù)爭(zhēng)議進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并針對(duì)上述學(xué)術(shù)分歧現(xiàn)象激勵(lì)學(xué)生在后續(xù)學(xué)習(xí)和工作中積極思考，勉勵(lì)他們?yōu)榻鉀Q類似問題作出自己的貢獻(xiàn)。

對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)募?lì)也是教學(xué)藝術(shù)的體現(xiàn)，可以促進(jìn)學(xué)生形成積極向上的學(xué)習(xí)心態(tài)，教與學(xué)是相輔相成的，學(xué)生的上進(jìn)心有利于提高教學(xué)效果，從而形成教學(xué)的良性互動(dòng)。

四、課外的利用

受教學(xué)改革的影響，有關(guān)課程減少了課時(shí)數(shù)，以筆者所在學(xué)校為例，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程課時(shí)數(shù)從40減為32。這體現(xiàn)了少而精教學(xué)原則的一個(gè)方面，“少”即數(shù)量的減少。但更重要的另一方面——提高質(zhì)量[1] ，如何在教學(xué)中得以貫徹，是需要探討的重點(diǎn)。

教學(xué)與科研相長(zhǎng)，需要從根本上改變傳統(tǒng)的單向填鴨式授課方式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)[24]。課堂外是課堂內(nèi)的延伸，除了重視提升課堂教學(xué)質(zhì)量外，對(duì)課外時(shí)間的利用也不容忽視。

學(xué)生之間具有差異性，部分學(xué)生并不滿足于課堂內(nèi)容，他們的獨(dú)立思考與創(chuàng)造性鉆研并不局限于教材內(nèi)容和教學(xué)大綱的規(guī)定。尤其是一些所謂標(biāo)準(zhǔn)化的教材，很難培養(yǎng)創(chuàng)新的人才[12]。對(duì)于部分學(xué)生，充分利用現(xiàn)今發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，及時(shí)予以課外幫助與指導(dǎo)，甚至可吸收部分科研興趣濃厚的學(xué)生參加教師負(fù)責(zé)的科研項(xiàng)目。教學(xué)反饋說明筆者上述教學(xué)探索具有積極意義。

五、結(jié)語(yǔ)

培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、求知探索與創(chuàng)造鉆研能力，既是高校教學(xué)特點(diǎn)，也是高校教學(xué)藝術(shù)功能的體現(xiàn)。以鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程為例，對(duì)在教學(xué)中引入學(xué)科研究進(jìn)行分析思考，以形成具有個(gè)人特色的教學(xué)藝術(shù)，并促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，推進(jìn)科教融合教學(xué)模式改革。

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Abstract：In teaching practice， the rational introduction of scientific research achievements is conducive to improving teaching results. Principles of steel structure design is an important basic course for civil engineering majors in higher engineering colleges， and it is also a compulsory course for students majoring in civil engineering. According to the training objectives and teaching characteristics of higher education， combined with the authors practical teaching experience in principles of steel structure design， the teaching of steel structure stability is chosen as a specific teaching case. It shows that the academic nature and artistic function of teaching can be reflected by introducing scientific research achievements into teaching. In addition， combining with the course teaching of steel structure design principle， it further elaborates how to integrate scientific research into teaching and form teaching art with certain characteristics from the aspects of familiar with teaching content， choice of entry point and utilization of extracurricular activities. The article can play an important role in improving teaching effect and promoting college students innovative ability.

Key words： integration of science and education; teaching characteristics; teaching art; principles of steel structure design; innovation ability

（責(zé)任編輯 周 沫）