研究生課程“相似理論與模擬試驗”教學改革研究

1、研究生課程相似理論與模擬試驗教學改革研究摘要“相似理論與模擬試驗課程在土木工程專業(yè)研究生教學過程中具有十分重要的地位，尤其是在研究生 開展科研課題探究時具有重要的指導價值。針對前期學生反映的學習積極性不高、教學效果不佳等問題，通過 創(chuàng)新教學方法、完善考核方式、加強能力培養(yǎng)、建設(shè)課程團隊等一系列教學改革措施，使得學生成為課程教學中 的主體，提高了學生在教學過程中的參與度，學生的能力素質(zhì)得到多方面培養(yǎng)，教學效果顯著提高。關(guān)鍵詞研究生課程 參與度 能力素質(zhì) 教學改革Research on the Teaching Reform of Similarity Theory andSimulation E

2、xperiment for Postgraduate CourseAbstract The course of similarity theory and simulation test plays a very important role in the teaching process of graduate students majoring in civil engineering, especially it has important guiding value for graduate students to carry out scientific research. In v

3、iew of the problems reflected by the students, such as low learning enthusiasm and poor teaching effect, through a series of teaching reform measures, such as innovating teaching methods, improving assessment methods, strengthening ability training, building course team, etc., make students become t

4、he main body of course teaching, improve students participation in the teaching process, cultivate students ability and quality in all aspects, and significantly improve the teaching effect.Keywords graduate courses; participation; ability and quality; teaching reform0引言人類在探索自然界規(guī)律時通常以數(shù)學為工具，建立數(shù) 學解析式進

5、行研究。然而，自然界中的現(xiàn)象錯綜復雜，有許 多實際問題單純地靠數(shù)學仍難以解析清楚，迫使人們不得 不采用試驗的方法進行分析。但是試驗也存在一定的局限 性，只能得到個別量之間的規(guī)律性關(guān)系。1此時，相似理論 的提出有效地將數(shù)學解析法和試驗法的優(yōu)點結(jié)合起來，成 為科學研究的主要方法之一。以相似理論為指導，形成研 究自然界和工程中各種相似現(xiàn)象的新方法稱為相似方法, 模擬試驗就是相似方法中的重要內(nèi)容，在近代科學研究設(shè) 計工作中起到至關(guān)重要的作用。因此,相似理論與模擬試 驗”課程自始至終是我校土木工程專業(yè)學碩型研究生和專 碩型研究生的一門重要專業(yè)必修課。通過本課程的學習， 學生將掌握現(xiàn)象相似與物理量相似的關(guān)

6、系，以及相似理論 的三大定理，能夠運用相似理論進行模擬試驗設(shè)計,這對學 生的實踐創(chuàng)新能力和科研能力培養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。然而，以往教學過程中均是以教師為主體，師生互動偏 少。2-3學生普遍反映該門課程枯燥、難學，并且課堂上給出 的教學案例與學生擬開展的科研課題存在一定區(qū)別,進一步 導致學生的學習熱情降低,從而使得教學效果大打折扣。4-5 因此，有必要針對該門課程當前存在的問題進行認真梳理, 有針對性地采取相應的教學改革措施，以聚焦學生能力素 質(zhì)培養(yǎng)為目的，優(yōu)化課堂教學方式、創(chuàng)新教學方法。1存在的問題1.1學習主動性不高近年來，隨著研究生招生規(guī)模不斷擴大,生源質(zhì)量參差 不齊,主要表現(xiàn)在基礎(chǔ)理論

7、知識方面掌握不牢。6課程講授 過程中涉及相似準則導出時，學生普遍反映難以理解，覺得 純數(shù)學公式推導較為枯燥無味，從而慢慢失去了興趣。此 外，課程面臨的工程對象很廣，涉及隧道工程、橋梁工程、海 洋工程、井壁工程等，其中部分工程學生在本科階段甚至沒 有接觸過,對其了解甚少，故在量綱確定時無從下手，久而久之也就對課程失去了興趣。同時，課程給出的典型案例 較為陳舊,對當前復雜工程問題的解決借鑒價值十分有限， 又由于學生基礎(chǔ)較弱，故無法獨立地根據(jù)所學知識去解決 新的問題，進而產(chǎn)生錯覺誤以為學習該門課程的實用價值 不高,學習主動性大幅下降。此外，教學過程采用的是大班 教學，學碩型研究生和專碩型研究生一同上

8、課，課程紀律難 以管控，學生很容易產(chǎn)生從眾心理，久而久之即使個別成績 好的同學也開始馬虎對待該門課程。1.2考核方式不全面該門課程的考核方式由平時成績和考試成績兩部分組 成，其中平時成績占30%、考試成績占70%，而平時成績則是 以學生出勤率為打分依據(jù)，僅在上課前五分鐘進行點名，很 難保證整個課堂講授過程中學生的專注性，并且由于該門課 程缺乏教材，很少有學生主要找資料提前進行預習，課堂講 授又采用填鴨式的教學方法，不可避免地使得一部分學生開 小差去玩手機或做其他事情，甚至科研任務重的學生在簽到 后出現(xiàn)早退現(xiàn)象。7考試題型設(shè)置也未必合理,其中判斷題、 簡答題、論述題這三大類題型的分值占卷面總分值

9、的70%以 上，從而使得學生為了應對考試，在最后時刻臨時抱佛腳通 過死記硬背也能夠取得較好的成績，學生對知識掌握的真實 水平?jīng)]有測驗出來。最重要的是該種考核方式僅針對學生 的應試能力進行考核，顯然該種考核方式還有待改進。1.3教學方法不更新該門課程具有課時量少、知識點多的特點，因此授課教 師在上課過程中不得不追求速度以完成教學大綱規(guī)定的教 學任務量，基本上采用的是PPT翻頁方式進行授課。這對 學生的能力要求就很高，大部分學生很難在課堂上立馬消 化掉授課老師講解的內(nèi)容，從而使得教學過程沒有發(fā)揮出 學生的主觀能力性，學生處于一種被動地接受知識狀態(tài)。 此外，授課老師除了正常上課外，還要完成各類課題規(guī)

10、定的 考核指標，因此投入到教學中的時間也較為有限，沒有精力 去了解學生各自的科研課題和其自身特點，教學案例分析 無法面面俱到囊括所有學生的研究方向，很難做到因材施 教。閔同時本門課程不僅要注重理論教學，試驗教學也非常 重要，但是這一點卻被忽略掉了，教學計劃中沒有預留試驗 教學課時。學生在學習理論知識的時候更多的是紙上談 兵,涉及具體運用相似理論知識去設(shè)計并開展模擬試驗時， 往往因為實踐能力差，會遇到各種各樣的問題。1.4能力素質(zhì)培養(yǎng)不全面該門課程開設(shè)的初衷是培養(yǎng)土木工程專業(yè)研究生獨立 運用所學知識解決實際科研過程中遇到的問題，但對于學 生而言更多地是為了修滿學分達到畢業(yè)要求而已，學生在 課堂學

11、習過程中能力素質(zhì)的培養(yǎng)得不到全面提高。主要原 因還是在于考核方式和教學方法，以往教學對學生科研探 索精神和實踐創(chuàng)新能力的要求極低，但是這一點對于碩士 研究生而言非常不適用，國家高等教育學位授予中明確規(guī) 定研究生不僅需要掌握堅實寬廣的基礎(chǔ)理論和深入系統(tǒng)的 專業(yè)知識，而且還應具備從事科學研究和獨立擔負專門技 術(shù)工作的能力，因此科研探索精神和實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng) 在研究生從事科學研究時就顯得格外重要。回然而目前僅 需要學生總評成績達到60分以上這是遠遠不夠的,甚至有 些時候授課教師礙于情面等原因，往往還對學生網(wǎng)開一面 存在放水現(xiàn)象。2教學改革措施為了有效提高學生的學習積極性,切實掌握該門課程所 學理論

12、知識并在科研過程中靈活應用。故針對當前教學過 程中存在的問題，確立了以學生為中心，強調(diào)人才培養(yǎng)過程 中理論學習與實踐創(chuàng)新相耦合、案例教學與科研課題相銜接、 考核方式與素質(zhì)培養(yǎng)相掛鉤，網(wǎng)具體教學改革措施如下。2.1創(chuàng)新教學方法為了有效打通課堂內(nèi)外互動教學，基于騰訊QQ等交 流平臺建立該門課程的班級群，課后授課教師則在班級群 內(nèi)發(fā)布相關(guān)討論話題或者學生針對課堂內(nèi)未弄清的問題和 同學及授課教師展開進一步交流。課堂教學則以小組為單 位，以調(diào)動學生科學探索激情為目標開展情景式教學。以 學生為主體進行模擬試驗設(shè)計，授課老師則在此過程中以 引導為主;同時增設(shè)模擬試驗課，試驗內(nèi)容盡量與學生的科 研課題接近,指

13、導學生如何在現(xiàn)場開展模擬試驗，鍛煉學生 理論聯(lián)系實際的能力。此外，授課老師還通過收集最新的 文獻資料，向?qū)W生介紹前沿的模擬試驗技術(shù)和發(fā)展動態(tài)，以 及與學生自身科研課題密切相關(guān)的模擬試驗介紹與分析； 同時也要求學生查閱相關(guān)方向文獻，小組討論時進行綜述。 上述教學方法如圖1所示，不僅豐富了課程教學內(nèi)容，而且 講授的知識學生更樂意接受。圖1創(chuàng)新教學方法 調(diào)動學生學習積極性 扎實基礎(chǔ)、拓展知識面理論聯(lián)系實際、提高動手能力打通課堂內(nèi)外教學2.2完善考核方式提高平時成績所占比例至總評成績的50%,并且對平 時成績組成進行重新劃分，具體由上課簽到、課堂互動、小 組呈現(xiàn)、課后作業(yè)四大部分組成，調(diào)整后的考核方式

14、指標 組成及各項指標所占比例如表1所示。首先，大幅減少上 課簽到這項考核指標所占的比例，教導學生學習是自己的 事，最終受益人也是自己，故一定要擺正心態(tài)為自己去學 習。其次,通過新增課堂互動和小組呈現(xiàn)這兩項考核指標, 且將其比例提高到35%，這一舉措能夠有效提高學生的學 習參與度，調(diào)動學生的學習積極性，切實讓學生在課堂中成 為主體。課后作業(yè)形式則是多樣化，既可以是給定案例進 行模擬試驗設(shè)計，也可以要求學生查閱文獻，總結(jié)與學生所 研究的科研課題相關(guān)前沿模擬試驗內(nèi)容等。同時筆試考核 將閉卷考試改為開卷考試，使學生的主要精力從應付考試 向?qū)χR的靈活應用出發(fā),不再是考前死記硬背知識點，而 是注意平時學

15、生對自身能力素質(zhì)的培養(yǎng)，對解決實際問題 能力鍛煉。表1考核指標占比分配表上課簽到課堂互動小組呈現(xiàn)課后作業(yè)筆試考核8%15%20%7%50%2.3加強能力培養(yǎng)將該門課程能力培養(yǎng)具體落實到知識獲取能力、實踐創(chuàng) 新能力、團隊協(xié)作能力、文獻閱讀與綜述能力、實際動手能力 這五大方面，以期培養(yǎng)出綜合型高素質(zhì)人才。這五大方面能 力的培養(yǎng)并不是獨立的，而是相互之間存在一定聯(lián)系的，這 與教學方法和考核方式的改革息息相關(guān)。例如課堂教學過 程中以小組為單位則是注重培養(yǎng)學生之間團隊協(xié)作能力，情 景式教學則是針對學生的知識獲取能力和實踐創(chuàng)新能力的 一種提高鍛煉。學習最新文獻資料則是對學生文獻閱讀能 力與綜述能力的培養(yǎng)，

16、同時增設(shè)試驗教學則是重點培養(yǎng)學生 的實際動力能力。只有打破傳統(tǒng)的應試能力培養(yǎng)，這樣培養(yǎng) 出來的學生才更具有競爭力。同時在學生能力培養(yǎng)過程中 最重要的一點就是融入思政元素，教導學生科技強國，將來 利用所學專業(yè)知識為祖國的建設(shè)貢獻出一份力量。2.4建設(shè)課程團隊建設(shè)一支以學術(shù)帶頭人為負責人的課程教學團隊，團 隊成員均具有高級職稱或博士學位，均主持過省部級以上 科研項目或教研項目，擁有豐富的科研實踐經(jīng)驗以及研究 生培養(yǎng)經(jīng)驗。該門課程的理論教學由一名二級教授負責講 授，該教授在土木工程領(lǐng)域尤其是礦井建設(shè)領(lǐng)域具有很高 的學術(shù)影響力，講授了近十年的相似理論與模擬試驗”理 論課時，能夠熟練地運用理論知識解決實

17、際科研中遇到的 問題。試驗教學則由二名副教授負責，在實驗室現(xiàn)場針對 具體的模擬試驗進行講解并引導學生動手去設(shè)計，去處理 試驗過程中的各個細節(jié)；同時這二名副教授也負責QQ群 日常答疑工作以及收集最新的文獻資料供學生閱讀。此 外,課后作業(yè)評閱也由二名副教授負責，便于就課后作業(yè)遇 到的問題及時在QQ群與學生進行討論交流。同時課程教 學團隊也能夠發(fā)揮出很好的傳、幫、帶”作用，對學科發(fā)展 和建設(shè)來說,人才隊伍的可持續(xù)尤為重要，同樣對于一門課 程更是如此。11上述四項教學改革措施相互之間存在著密切聯(lián)系，只有 建設(shè)出一支層次結(jié)構(gòu)合理的課程教學團隊，這樣才能更好地 進行教學方法創(chuàng)新，而考核方式則是根據(jù)創(chuàng)新的教學方法重 新進行制定，能夠進一步督促學生去自主學習探索知識，并 且在這個過程中學生多方面能力自然而然地得到了鍛煉，學 生對該門課程的學習熱情也隨之大幅提高，對授課老師的知 識儲備量和教學技能要求也在增加，使得授課老師也在不斷 充電更新最前沿的知識，最終形成了一個良性循環(huán)。如上所 述，各項教