培養低年級本科生研究型學習能力的實踐探索*

● 王彥明

培養低年級本科生研究型學習能力的實踐探索*

● 王彥明

本文提出了結合專業基礎課教學，盡早培養低年級本科生研究型學習能力的教改思路，分析了低年級本科生開展研究型學習的優勢與劣勢。揚長避短、科學引導，積極營造研究型學習氛圍，在結構力學課程中開展了培養低年級本科生研究型學習能力的教學實踐，重點培養低年級本科生基本的科研能力。

研究型學習；低年級本科生；專業基礎課程；結構力學；教學實踐

當前，我國的發展目標是加快建設創新型國家，國內許多重點高校的發展目標大都定位于建設國內最優秀的本科生與創建一流的研究型大學，因此如何培養大學本科生的研究與創新能力成為高校教師研究探索的重要課題。堅持教學與科研相結合，積極創造條件讓本科生參與科學研究，是研究型大學保障并提高本科教育質量、培養學生創新能力和提高學生綜合素質的重要途徑[1~2]。

研究型教學模式是相對于以單向知識傳授為主的傳統教學模式提出的，是融學習與研究為一體的教學體系。研究型教學模式強調學生的主體地位，關注學生的情感體驗、知識運用和研究能力的增強，提供學習與研究相結合的自主學習氛圍和適于學生個性發展的學習空間，強調教師和學生互動，以全面掌握和熟練運用理論知識解決實際問題為教學目標。

下面以《結構力學》課程為例。結構力學是土木工程、水利工程等建筑類本科專業的專業技術基礎課程，主要培養學生將來從事土建工程設計、施工以及科研工作所必須具備的基本力學素能，包括力學計算技能、力學分析技能。我校教學計劃安排在大二下學期與大三上學期開設，學生處于低年級學習階段。工程界人們常說，結構力學是結構工程師的看家本事，這一說法反映了結構力學中能力和素質培養的重要性[3]。因此，結構力學教學應盡早開展研究型教學、注重學生能力和素質培養。傳統的結構力學教學過程主要是學習計算理論、演算大量習題，最后通過考試，嚴重存在重視培養學生的定量計算能力，而輕視定性分析能力培養的弊端[4]。這種教學模式已無法滿足當前社會對研究型與創新型工程技術人才素質和能力的要求，亟需改革與調整。

一、結合課程教學，重視培養學生將來從事科研工作的第一道基本功：學會搜集文獻、閱讀與消化文獻、了解研究動態、提出研究問題

采取了教師指導下探索研究的學習模式，訓練本科生基本科研能力。首先讓低年級學生盡早學會利用校園網電子資源或圖書館查閱文獻、開闊視野與思維。例如，結合教學內容，筆者推薦學生閱讀力學類核心期刊《力學與實踐》。該刊物其中一版塊為教育研究專欄，刊登與力學教學有關的課程內容改革、教學方法創新以及教學經驗的文章。為了便于學生根據興趣與喜好，選擇性地查閱，筆者將相關論文的作者、論文題目、摘要、關鍵詞列表匯總發給學生，對于好的論文于課堂教學中及時推薦。推薦的論文大都涉及教材中相關計算方法的改進、補充、完善，學生比較熟悉相關的背景知識。這種措施，對于拓寬學生的知識面，激發學生的探索與研究動力，幫助學生學習如何撰寫科技論文起到了很大的作用。

筆者對我校2004、2005級學生的調查統計結果是：95．2%的學生支持這種課外研究型學習活動。其中30%的學生能夠選擇閱讀6~8篇文獻；40%的學生能夠選擇閱讀4~5篇文獻；20%的學生能夠選擇閱讀2-3篇文獻；5%的學生能夠選擇閱讀1篇文獻；5%的學生閱讀0篇文獻。學生評價有：通過閱讀文獻，開闊了思路與知識面；有利于對書本知識的理解；對于科學研究與發表論文不再神秘，本科生可以嘗試；《力學與實踐》成為了本科生獲取課外知識的良師益友。少數學生還主動要求老師幫助擬定研究題目，嘗試研究。

二、改革課程教學方法，堅持培養定量計算能力與定性分析能力兩手同時抓，重視培養學生運用所學知識定性分析實際問題的能力，培養全面的土建工程科技人才

對于定性分析能力的培養，采取的主要措施是配合教學進程和學生的現有知識結構，教師精選題目，選擇具有綜合性、啟發性和培養發散性思維的實際問題，采取小論文形式，學生課下自主完成，利用習題討論課，請學生上講臺宣讀論文，大家商討，將小論文質量作為平時成績的主要來源。要求學生在用所學基礎理論分析問題的同時，鼓勵創新性的觀點和獨特的見解。筆者注重選取身邊的力學問題，讓學生感悟到身邊就有豐富多彩的力學現象，這有利于督促學生養成勤于觀察、善于思考，不斷從實際中吸取知識營養的學習方法。例如，筆者提供背景材料：“設計橋梁可有多種結構形式選擇。石料和混凝土梁式橋只能跨越小河;若以受壓的拱圈代替受彎的梁，拱橋就能跨越大河和峽谷;若采用鋼桁架可建造重載鐵路大橋；若采用主承載結構受拉的斜拉橋和懸索橋，不僅輕巧美觀，而且是飛越大江和海峽特大跨度橋梁的優選形式。”布置學生自擬題目，論述對這段材料的理解。該題目綜合了建筑材料課程、結構力學課程的所學知識，學生通過查閱資料與辨析，更明確地認識到材料和結構形式的相輔相成：材料的發展促進結構形式的改變、結構形式的改變又促進建筑材料的發展。通過辨析，可加深學生對結構力學課程所學梁式結構、拱式結構、桁架結構、組合結構力學特性的理解。

學生對理論聯系實際的辯論題目非常歡迎，他們的思維一旦被激勵起來，場面非常活躍，能提出各種見解和問題。這一點在傳統的教學過程中往往被忽視。把學生請上講臺宣讀論文，學生課下會認真準備，課下必然花較多時間查閱有關書籍，獲取相關的知識，再經過自己的智慧加工系統地把知識串聯起來。

三、以運用理論知識解決實際問題為培養目標，注重培養學生的力學建模能力、計算機編程與電算能力

現代計算機技術的高速發展，工程結構的力學分析與計算手段發生了深刻的變革，由傳統的手算變為電算，可以說沒有電算就無法計算大型問題，也無法提高計算效率。結構力學課程由于更多、更直接地面向工程設計、工程計算與工程應用，因此教學實踐中以運用理論知識解決實際問題為培養目標，加強學生的力學建模與程序編寫能力的培養，切實提高學生的電算能力日益顯得更加重要。

筆者曾經就三鉸拱結構的計算與內力圖繪制，設計一段背景材料：“趙州橋是一座拱式橋梁，舉世聞名，中華兒女為之自豪。曲線的三鉸拱結構造型美觀，由于諸多力學優點在橋梁結構、輸水建筑物支撐結構以及建筑屋架中得到廣泛的應用。現行結構力學以及工程結構計算手冊中對三鉸拱的內力圖繪制，首先劃分若干截面，利用內力計算公式列表計算各截面的內力，然后繪制內力圖，手算工作繁瑣、費時費力。如果能夠選擇合適的力學計算模型，以適當的理論為計算基礎，通過編程，利用電算完成內力計算，由計算機根據計算數據完成內力圖的繪制，省時省力，這無疑會受大家的歡迎。但教材中提供的現有內力計算公式不便于計算機編程。我們的設想如何實現呢?”。土木2001級的部分同學就該問題開展研究，成立了興趣小組，并申報了2004年山東大學大學生科技創新項目“影響線理論應用與軟件開發”，在筆者指導下，利用影響線理論順利解決了提出的問題，研究成果獲2005年山東大學挑戰杯大學生科技創新二等獎。

培養本科生的研究型學習能力，任重道遠，單靠一門或幾門課程難以實現培養目標，需要眾多課程的老師參與到這個實踐中來，科學引導，盡早全面地培養學生的研究型學習意識與能力。把低年級專業基礎課程作為培養本科生研究型學習能力的起點，循序漸進地培養研究型學習意識與能力，從大學低年級的專業基礎課到高年級的專業課學習，保持開展本科生研究型教學與學習的連續性，將為本科生后期繼續教育取得研究與創新碩果奠定堅實的基礎。

[1]李衍達.對推行研究性教學的實踐與思考[J].中國高等教育，2008，(10).

[2]劉智運.論高校研究性教學與研究性學習的關系[J].中國大學教育，2006，（2）.

[3]袁駟.一個基礎，兩座大廈[J].力學與實踐，1998，(4).

[4]楊永吉.改革教學方法，提高學生分析實際問題的能力[J].力學與實踐，1998，(4).

*山東大學教研項目 “以研究性教學理念推進低年級本科生專業基礎課教學改革的研究”（2009122）

王彥明/山東大學土建與水利學院副教授，博士

(責任編輯:劉延梅）