基于“三位一體”的研究生專業(yè)基礎(chǔ)課融合教學(xué)模式構(gòu)建

張有宏，常新龍，王哲君

（火箭軍工程大學(xué) 導(dǎo)彈工程學(xué)院，陜西 西安 710025）

引言

研究生教育肩負(fù)著高層次人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的重要使命，是國(guó)家發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步的重要基石。習(xí)近平總書記曾強(qiáng)調(diào)“發(fā)展是第一要?jiǎng)?wù)，人才是第一資源，創(chuàng)新是第一動(dòng)力［1］”“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)本質(zhì)上是人才驅(qū)動(dòng)［2］”“黨和國(guó)家事業(yè)發(fā)展迫切需要培養(yǎng)造就大批德才兼?zhèn)涞母邔哟稳瞬牛?］”。隨著研究生招生數(shù)量的增多，專業(yè)學(xué)位研究生數(shù)量不斷增加，跨專業(yè)研究生也越來越多，這些新情況使得我國(guó)研究生教育面臨一些新的問題和挑戰(zhàn)。比如，部分研究生表現(xiàn)出基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備少、實(shí)踐能力弱和創(chuàng)新能力不足等問題［4-5］。為解決上述問題，需要圍繞“強(qiáng)基礎(chǔ)、會(huì)應(yīng)用、拓創(chuàng)新”的指導(dǎo)思想，提高研究生的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備，深化專業(yè)技能，提高專業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力，提升研究生的科研能力和自主創(chuàng)新能力。通過將高效學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)貫穿研究生的日常學(xué)習(xí)生活，潛移默化地塑造學(xué)生的科技報(bào)國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的接班人［6］。

基于此，本文提出基于“基礎(chǔ)知識(shí)強(qiáng)化，仿真試驗(yàn)并行，實(shí)踐案例解剖”的教學(xué)思路，并全面服務(wù)于學(xué)生知識(shí)應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)這一主旨的“三位一體”融合教學(xué)模式。此教學(xué)模式在研究生專業(yè)基礎(chǔ)課已實(shí)踐十余年，通過這一舉措，期望能為研究生培養(yǎng)質(zhì)量的不斷提升提供有利借鑒。

一、研究生專業(yè)基礎(chǔ)課“三位一體”融合教學(xué)模式的內(nèi)涵

當(dāng)前第四次工業(yè)革命迅猛來襲，其基本特征是“跨界和融合”。因此，對(duì)接國(guó)家重大戰(zhàn)略和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，推動(dòng)育人、科研與產(chǎn)業(yè)對(duì)接，探索產(chǎn)教深度融合的人才培養(yǎng)模式已迫在眉睫［7］。新時(shí)代的研究生既要學(xué)習(xí)知識(shí)，更要研究問題，所以其本質(zhì)在于“研究”，即“研究性”或“探究性”［8］?！把芯啃浴北举|(zhì)要求研究生必須參與研究工作，并在研究實(shí)踐中鍛煉創(chuàng)新能力。高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)，特別是研究生教育，不是躲在書齋中的教育，而是要積極主動(dòng)服務(wù)于國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。新時(shí)代研究生教育應(yīng)堅(jiān)持“四個(gè)面向”，培養(yǎng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高層次人才［7］。

專業(yè)基礎(chǔ)課是介于公共基礎(chǔ)課和專業(yè)技術(shù)課之間的中間教學(xué)階段，起到知識(shí)承前啟后的作用，是研究生了解、學(xué)習(xí)本專業(yè)領(lǐng)域?qū)ｉT知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)質(zhì)量的高低直接關(guān)系到學(xué)生后續(xù)科學(xué)研究和論文撰寫的水平。上好專業(yè)基礎(chǔ)課，首先要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。在長(zhǎng)期的“教”與“學(xué)”過程中，因受市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下出現(xiàn)的急功近利等社會(huì)不良風(fēng)氣的影響，部分學(xué)生不可避免地產(chǎn)生了厭學(xué)的情緒。產(chǎn)生厭學(xué)情緒的原因主要包含幾個(gè)方面：（1）部分學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容、實(shí)際應(yīng)用及與本專業(yè)后續(xù)課程的關(guān)系不是很清楚；（2）一些學(xué)生對(duì)自己就讀的專業(yè)不感興趣；（3）部分學(xué)生缺乏對(duì)職業(yè)生涯的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，上課僅僅是為了上課，僅僅是為了取得一個(gè)考試成績(jī)，和后續(xù)的科學(xué)研究及職業(yè)背景缺乏聯(lián)系。提高授課質(zhì)量，是執(zhí)教者的共同目的，想要提高專業(yè)基礎(chǔ)課的授課效果，首先要掌握足夠多的專業(yè)知識(shí)，了解與課程相關(guān)的典型和重要案例，及時(shí)和恰當(dāng)?shù)貍鬏斝碌挠^點(diǎn)和理論［9］。同時(shí)，更重要的是搭建知識(shí)學(xué)習(xí)、知識(shí)應(yīng)用和職業(yè)規(guī)劃之間的有機(jī)聯(lián)系，清楚知識(shí)的“源頭”，知識(shí)流經(jīng)的“路線”和知識(shí)的“歸宿”。

在專業(yè)課教學(xué)環(huán)節(jié)中，必須注重學(xué)生基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，始終堅(jiān)持基礎(chǔ)理論講解和知識(shí)應(yīng)用“理技并重”。經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，初步形成了“基礎(chǔ)知識(shí)強(qiáng)化，仿真試驗(yàn)并行，實(shí)踐案例解剖”的教學(xué)思路，在授課過程中，注重學(xué)生基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。首先對(duì)基礎(chǔ)理論進(jìn)行深入講解，使學(xué)生熟悉專業(yè)理論的源頭、解題思路；之后利用仿真分析工具求解較為復(fù)雜的工程實(shí)踐問題，使學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論達(dá)到再消化；最后，通過實(shí)踐案例引導(dǎo)剖析，使學(xué)生知源、會(huì)用、明理、創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)具備基本科學(xué)研究能力的最終目的，為后續(xù)科研實(shí)踐和大論文撰寫奠定良好的基礎(chǔ)。構(gòu)建的“三位一體”融合教學(xué)模式如圖1所示。

圖1 研究生專業(yè)基礎(chǔ)課“三位一體”融合教學(xué)模式示意圖

“三位一體”融合教學(xué)模式包含三項(xiàng)主體模塊，一是基礎(chǔ)知識(shí)強(qiáng)化，專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識(shí)是應(yīng)用實(shí)踐的“源頭”，是教學(xué)的本源，應(yīng)向?qū)W生完整系統(tǒng)地講授專業(yè)知識(shí)體系。在此基礎(chǔ)上，借助仿真分析工具和必要的試驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)一步向知識(shí)應(yīng)用過渡，同時(shí)，還能使所學(xué)知識(shí)“落地生根”。最后，結(jié)合實(shí)踐案例求解，剖析其中涉及的專業(yè)知識(shí)和應(yīng)用流程，使學(xué)生明晰知識(shí)應(yīng)用的全部過程，逐步培養(yǎng)其獨(dú)立從事科學(xué)研究和實(shí)踐工作的素養(yǎng)和能力。通過這樣的全方位全流程強(qiáng)化演練，為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)也提供了“源動(dòng)力”，便可實(shí)現(xiàn)研究生教育高質(zhì)量發(fā)展的終極目標(biāo)。

二、研究生專業(yè)基礎(chǔ)課“三位一體”融合教學(xué)模式的實(shí)踐及效果

結(jié)合“三位一體”融合教學(xué)模式內(nèi)涵，在航空宇航科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的“工程斷裂力學(xué)基礎(chǔ)”課程授課環(huán)節(jié)開展了十余年具體的實(shí)踐。圖2為“三位一體”融合教學(xué)模式應(yīng)用于“工程斷裂力學(xué)基礎(chǔ)”課程的知識(shí)脈絡(luò)示意圖。

圖2 基于“三位一體”的“工程斷裂力學(xué)基礎(chǔ)”知識(shí)脈絡(luò)示意圖

在課程教學(xué)過程中，持續(xù)強(qiáng)調(diào)教學(xué)的科學(xué)性及知識(shí)的本源性。在教學(xué)環(huán)節(jié)中注重打牢理論基礎(chǔ)，以扎實(shí)和富有邏輯性的理論基礎(chǔ)促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收，強(qiáng)化斷裂力學(xué)理論在航空航天結(jié)構(gòu)工程中的實(shí)際應(yīng)用。系統(tǒng)講解斷裂力學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展、演化以及相關(guān)基礎(chǔ)理論，層層遞進(jìn)，講清斷裂力學(xué)和彈塑性力學(xué)之間的邏輯關(guān)系和解題思路差異，使學(xué)生在掌握斷裂力學(xué)基本概念和基本原理的同時(shí)，能夠在思維能力、創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題能力等方面得到鍛煉和提高。教學(xué)過程中體現(xiàn)以人為本，結(jié)合學(xué)生研究生階段從事的科研方向及課題，鼓勵(lì)學(xué)生查詢和學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外最新科研文獻(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)更深層次的研究。

此外，在授課時(shí)，從斷裂力學(xué)源頭講起，逐步過渡到航空航天結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用，從而培養(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng)，建立起知識(shí)和應(yīng)用之間的橋梁，培塑學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。在斷裂力學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用的講解部分，始終聯(lián)系航空航天實(shí)際結(jié)構(gòu)，并安排常用斷裂參數(shù)的測(cè)試內(nèi)容，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、知識(shí)綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力。為了更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能、培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，結(jié)合課程特點(diǎn)，建設(shè)導(dǎo)彈典型材料斷裂案例及演示樣本，通過外出參觀，了解固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)涉及的藥柱、絕熱層、襯層和碳纖維復(fù)合材料殼體加工制作流程及注意事項(xiàng)，在了解典型彈用金屬和非金屬結(jié)構(gòu)的工藝流程的基礎(chǔ)上，明晰斷裂力學(xué)試驗(yàn)件的加工需求及設(shè)計(jì)。結(jié)合常用的斷裂韌度測(cè)試方法，如KIC測(cè)試、COD測(cè)試、J積分測(cè)試和疲勞裂紋擴(kuò)展速率的測(cè)試，強(qiáng)化并完善了導(dǎo)彈典型材料斷裂案例及演示樣本。同時(shí)，本課程最大的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)斷裂基礎(chǔ)理論和仿真軟件的綜合應(yīng)用，學(xué)生在進(jìn)行斷裂力學(xué)理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行斷裂力學(xué)的仿真分析。為強(qiáng)化斷裂力學(xué)理論在導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)工程中的實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合各型導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)材料特征，依照不同導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)材料類型和分析對(duì)象，配置建立了各類專題性文檔及視頻參考資源，作為課程輔助素材供學(xué)生共享使用。通過仿真試驗(yàn)并行訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)知識(shí)應(yīng)用的進(jìn)階，為課程高質(zhì)量學(xué)習(xí)效果奠定基礎(chǔ)。

最后，加強(qiáng)實(shí)踐案例的全教學(xué)環(huán)節(jié)剖析。一是在日常授課中，節(jié)節(jié)有案例，這些案例來源于科研項(xiàng)目、學(xué)術(shù)論文及往屆學(xué)生優(yōu)秀作業(yè)。對(duì)往屆學(xué)生的課題研究成果和參考的相關(guān)資料進(jìn)行詳細(xì)整理，并選取若干發(fā)表在核心刊物的優(yōu)秀研究論文，建立優(yōu)秀研究論文寫作過程檔案，組成課程專題研究成果集。這些成果可以對(duì)后續(xù)學(xué)生起到示范作用，促進(jìn)后續(xù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力和興趣，豐富學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域，拓寬知識(shí)的應(yīng)用范圍，提高學(xué)生對(duì)斷裂力學(xué)理論學(xué)習(xí)的興趣。

將“三位一體”融合教學(xué)模式應(yīng)用于研究生專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，并持續(xù)抓牢基礎(chǔ)知識(shí)強(qiáng)化、仿真試驗(yàn)并行和實(shí)踐案例剖析三個(gè)主要環(huán)節(jié)，授課效果良好。每屆學(xué)生的大作業(yè)經(jīng)過修改完善，有近50%被核心刊物錄用。此外，學(xué)生在之后的科研項(xiàng)目研究和大論文撰寫中，呈現(xiàn)出較強(qiáng)的知識(shí)應(yīng)用能力，項(xiàng)目研究上手較快、完成質(zhì)量較高。

結(jié)語

研究生教育的能力和水平是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的基礎(chǔ)，沒有一流的研究生教育，難以實(shí)現(xiàn)科技的自強(qiáng)自立，難以真正建立自主創(chuàng)新的生態(tài)體系。本文構(gòu)建了基于“三位一體”的研究生專業(yè)基礎(chǔ)課融合教學(xué)模式。這一教學(xué)模式主要抓住基礎(chǔ)知識(shí)強(qiáng)化、仿真試驗(yàn)并行和實(shí)踐案例剖析三個(gè)主要環(huán)節(jié)，這三個(gè)環(huán)節(jié)既相互獨(dú)立又有機(jī)統(tǒng)一，在教學(xué)環(huán)節(jié)中缺一不可。這一教學(xué)模式為推進(jìn)研究生教育內(nèi)涵式發(fā)展、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)獲取與應(yīng)用能力提供了思路，對(duì)相關(guān)課程教學(xué)亦具有較好的參考借鑒意義。