新時代“結構設計原理”教學改革探索

石巖 鄭國足

[摘 要] 為適應新形勢下高校教學改革的新任務、新要求，培養不忘初心、專業技術扎實和具有創新能力的高素質專業人才，基于“結構設計原理”課程教學現狀，論述了“教學促進科研，科研反哺教學”這一教學與科研相融合的關系，進一步討論了如何在教學過程中將理論知識與實際工程相結合，且就如何將“互聯網+”教學模式科學合理地應用于該課程的教學改革中進行了初步探索與思考，最后探討了該課程應與思想政治教育同向同行、協同發展。

[關鍵詞] 教學改革;教研融合;工程實踐;互聯網+;課程思政

[基金項目] 2019年度蘭州理工大學校級高等教育研究項目“‘混凝土基本構件實驗虛實結合實驗教學方法探究”（GJ2019C-10）

[作者簡介] 石 巖（1985—），男，甘肅通渭人，博士，蘭州理工大學土木工程學院副教授，主要從事橋梁工程研究。

[中圖分類號] G642.0 ? [文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）26-0072-04 ? [收稿日期] 2021-03-31

一、引言

黨的十九大報告指出，中國的發展，必須長期堅持全面深化改革。全面深化改革，是實現中華民族偉大復興的中國夢的必由之路;“科教興國”戰略，是實現中華民族偉大復興的中國夢的源源動力。在新時代黨中央開展全面深化改革的大背景下，為實現“科教興國”這一偉大戰略目標，必須深化高等教育領域綜合改革，并要求各高校各專業根據黨中央的統籌規劃和要求逐步進行教學改革。“結構設計原理”是土木工程學科的一門重要專業基礎課，理論性和實踐性強，具有承上啟下的作用。課程內容是后續專業課程的理論與工程基礎，也是學生進行畢業設計及參與工程實踐的必備知識，在相關專業高級工程技術人員的培養過程中處于核心地位。然而，“結構設計原理”傳統的教學方式存在著“滿堂灌”“填鴨式”以及思維方式老套等諸多問題。而且，當下高等院校各類學科在教學上普遍存在發展不平衡的問題，既有“重教學，輕科研”的現象，也有“重科研，輕教學”的風氣[1];既有只談理論不講實踐的現狀，也有狠抓工程應付教學的情況[2]。如何借助“互聯網+”技術全面深化學科教學改革，在課程教學中引入思想政治教育元素，都是新時代背景下對教學提出的新任務、新要求[3]。面對以學生為中心、培養學生創新思維和創新能力的教學目標，面對各類課程都要與思想政治教育同向同行、協同發展的教學新形勢，傳統的教學方式顯然不能滿足新形勢下的新任務、新要求。因此，本文以“結構設計原理”這一基礎課程為例，對教學與科研、教學與工程、教學與“互聯網+”以及教學與思想政治教育的關系進行客觀評價（如圖1），以探索如何對“結構設計原理”的教學方式進行高效改革與實踐。

二、教學與科研相得益彰

“結構設計原理”在土木工程專業中處于核心主干地位。然而，傳統“填鴨式”、教條式的教學方法只重視在課堂和聽講中學習，將教學與科研分離開來，不僅沒有將課程教學的精髓完美展現，也不利于激發學生獨立思考和開拓創新的能力。新時代下教學與科研之間存在的互動和相長關系不應被忽略，彼此是不可分割的。著名科學家錢偉長指出，大學必須拆除教學與科研之間的高墻，教學沒有科研做底蘊，就是一種沒有觀點和靈魂的教育。隨著各專業教學改革的不斷推進和“雙一流”專業的建設與引領，“結構設計原理”課程必須打破傳統教學方式和思維的禁錮，將教學和科研有機結合，做到讓學生在“研究中學習，學習中研究”，實現“教學促進科研，科研反哺教學”這一教研融合的目標。這是世界一流名校的主流趨勢，也是新時代“雙一流”建設的必然選擇。

目前，在“高等學校大學生實踐創新訓練計劃”的支持下，一大批國內高校的大學生從本科階段就已經開始加入科學研究、技術開發和社會實踐等創新訓練活動中。“結構設計原理”課程要想突破傳統教學方式和思維的禁錮，實現創新教學，一方面要抓住本科生科研創新訓練計劃這個機會，改變傳統教學的方式和思維[4];另一方面，要合理利用教學設備和資源，將科研訓練融入“結構設計原理”的課堂教學過程，將教師的科研工作與教學工作充分融合，做到寓教于創新[5]。

首先，由教師通過網絡交流平臺提前給定“結構設計原理”這門課中最基本的知識點、重點和難點，要求學生課前自學基本知識點，預習重點和難點，教師在課堂上對基本知識點做串聯式講解，逐漸引導和擴展到重點和難點。對于重要且難的知識點，在課堂教學過程中引入科研元素。比如，梁截面彎曲破壞特征、剪切破壞模式及模擬方法等，應從科研的思維角度出發，啟發學生多思考、多調研、多動手;在深入了解其理論背景的基礎上，采用合理的科研方法研究重點和難點問題，做到知行合一，使學生具備對簡單構件進行設計及綜合運用基本概念分析構件受力特性的能力[6]。

其次，在上述過程中，學生可自由探索、發現問題、提出新想法，并在“科研創新訓練計劃”的實踐過程中利用Excel、Matlab等編程軟件和MIDAS/Civil、OpenSees、橋梁博士等有限元軟件對碰到的問題和提出的新想法進行實踐操作，從有限元的思想解決問題、驗證想法。同時，參與到教師的科研團隊中來，合理利用團隊的共享資源，用實際行動探索和實踐自己所認準的研究方向，并做長期堅持。這一訓練過程將對以后從事科研或其他工作都帶來很大的益處。

最后，在“結構設計原理”課程教學和科研創新訓練的整個過程中，學生能做的研究方向可出自“結構設計原理”而不局限于“結構設計原理”。從“結構設計原理”課程的知識點和問題映射到其他科目、其他方向上，收到觸類旁通、舉一反三的效果，如此可碰撞出更多的知識火花，發現更多的可創新之處，為后期科研工作積累下可開發點。

實現從教學到科研的轉變，必須抓住兩條線：一是將科研訓練融入課堂教學過程，二是利用好“本科生科研創新訓練計劃”這一有利條件。在課堂教學中鼓勵學生發揮主觀能動性，針對某一細節問題深入研究，實現“小題大做”，培養其科研創新能力。此外，教師應該重視課堂中師生相互啟發的作用，也許在與學生的討論過程中，教師也會獲得新的科研靈感。這也是教學相長的意義所在。