研究生課程“相似理論與模擬試驗(yàn)”教學(xué)改革研究

1、研究生課程相似理論與模擬試驗(yàn)教學(xué)改革研究摘要“相似理論與模擬試驗(yàn)課程在土木工程專(zhuān)業(yè)研究生教學(xué)過(guò)程中具有十分重要的地位，尤其是在研究生 開(kāi)展科研課題探究時(shí)具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。針對(duì)前期學(xué)生反映的學(xué)習(xí)積極性不高、教學(xué)效果不佳等問(wèn)題，通過(guò) 創(chuàng)新教學(xué)方法、完善考核方式、加強(qiáng)能力培養(yǎng)、建設(shè)課程團(tuán)隊(duì)等一系列教學(xué)改革措施，使得學(xué)生成為課程教學(xué)中 的主體，提高了學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的參與度，學(xué)生的能力素質(zhì)得到多方面培養(yǎng)，教學(xué)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(xué)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(lèi)在探索自然界規(guī)律時(shí)通常以數(shù)學(xué)為工具，建立數(shù) 學(xué)解析式進(jìn)

5、行研究。然而，自然界中的現(xiàn)象錯(cuò)綜復(fù)雜，有許 多實(shí)際問(wèn)題單純地靠數(shù)學(xué)仍難以解析清楚，迫使人們不得 不采用試驗(yàn)的方法進(jìn)行分析。但是試驗(yàn)也存在一定的局限 性，只能得到個(gè)別量之間的規(guī)律性關(guān)系。1此時(shí)，相似理論 的提出有效地將數(shù)學(xué)解析法和試驗(yàn)法的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，成 為科學(xué)研究的主要方法之一。以相似理論為指導(dǎo)，形成研 究自然界和工程中各種相似現(xiàn)象的新方法稱(chēng)為相似方法, 模擬試驗(yàn)就是相似方法中的重要內(nèi)容，在近代科學(xué)研究設(shè) 計(jì)工作中起到至關(guān)重要的作用。因此,相似理論與模擬試 驗(yàn)”課程自始至終是我校土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)碩型研究生和專(zhuān) 碩型研究生的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)必修課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)， 學(xué)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(yùn)用相似理論進(jìn)行模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì),這對(duì)學(xué) 生的實(shí)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(xué)過(guò)程中均是以教師為主體，師生互動(dòng)偏 少。2-3學(xué)生普遍反映該門(mén)課程枯燥、難學(xué)，并且課堂上給出 的教學(xué)案例與學(xué)生擬開(kāi)展的科研課題存在一定區(qū)別,進(jìn)一步 導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情降低,從而使得教學(xué)效果大打折扣。4-5 因此，有必要針對(duì)該門(mén)課程當(dāng)前存在的問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真梳理, 有針對(duì)性地采取相應(yīng)的教學(xué)改革措施，以聚焦學(xué)生能力素 質(zhì)培養(yǎng)為目的，優(yōu)化課堂教學(xué)方式、創(chuàng)新教學(xué)方法。1存在的問(wèn)題1.1學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高近年來(lái)，隨著研究生招生規(guī)模不斷擴(kuò)大,生源質(zhì)量參差 不齊,主要表現(xiàn)在基礎(chǔ)理論

7、知識(shí)方面掌握不牢。6課程講授 過(guò)程中涉及相似準(zhǔn)則導(dǎo)出時(shí)，學(xué)生普遍反映難以理解，覺(jué)得 純數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)較為枯燥無(wú)味，從而慢慢失去了興趣。此 外，課程面臨的工程對(duì)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(xué)生在本科階段甚至沒(méi) 有接觸過(guò),對(duì)其了解甚少，故在量綱確定時(shí)無(wú)從下手，久而久之也就對(duì)課程失去了興趣。同時(shí)，課程給出的典型案例 較為陳舊,對(duì)當(dāng)前復(fù)雜工程問(wèn)題的解決借鑒價(jià)值十分有限， 又由于學(xué)生基礎(chǔ)較弱，故無(wú)法獨(dú)立地根據(jù)所學(xué)知識(shí)去解決 新的問(wèn)題，進(jìn)而產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)誤以為學(xué)習(xí)該門(mén)課程的實(shí)用價(jià)值 不高,學(xué)習(xí)主動(dòng)性大幅下降。此外，教學(xué)過(guò)程采用的是大班 教學(xué)，學(xué)碩型研究生和專(zhuān)碩型研究生一同上

8、課，課程紀(jì)律難 以管控，學(xué)生很容易產(chǎn)生從眾心理，久而久之即使個(gè)別成績(jī) 好的同學(xué)也開(kāi)始馬虎對(duì)待該門(mén)課程。1.2考核方式不全面該門(mén)課程的考核方式由平時(shí)成績(jī)和考試成績(jī)兩部分組 成，其中平時(shí)成績(jī)占30%、考試成績(jī)占70%，而平時(shí)成績(jī)則是 以學(xué)生出勤率為打分依據(jù)，僅在上課前五分鐘進(jìn)行點(diǎn)名，很 難保證整個(gè)課堂講授過(guò)程中學(xué)生的專(zhuān)注性，并且由于該門(mén)課 程缺乏教材，很少有學(xué)生主要找資料提前進(jìn)行預(yù)習(xí)，課堂講 授又采用填鴨式的教學(xué)方法，不可避免地使得一部分學(xué)生開(kāi) 小差去玩手機(jī)或做其他事情，甚至科研任務(wù)重的學(xué)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(jiǎn)答題、論述題這三大類(lèi)題型的分值占卷面總分值

9、的70%以 上，從而使得學(xué)生為了應(yīng)對(duì)考試，在最后時(shí)刻臨時(shí)抱佛腳通 過(guò)死記硬背也能夠取得較好的成績(jī)，學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的真實(shí) 水平?jīng)]有測(cè)驗(yàn)出來(lái)。最重要的是該種考核方式僅針對(duì)學(xué)生 的應(yīng)試能力進(jìn)行考核，顯然該種考核方式還有待改進(jìn)。1.3教學(xué)方法不更新該門(mén)課程具有課時(shí)量少、知識(shí)點(diǎn)多的特點(diǎn)，因此授課教 師在上課過(guò)程中不得不追求速度以完成教學(xué)大綱規(guī)定的教 學(xué)任務(wù)量，基本上采用的是PPT翻頁(yè)方式進(jìn)行授課。這對(duì) 學(xué)生的能力要求就很高，大部分學(xué)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(xué)過(guò)程沒(méi)有發(fā)揮出 學(xué)生的主觀能力性，學(xué)生處于一種被動(dòng)地接受知識(shí)狀態(tài)。 此外，授課老師除了正常上課外，還要完成各類(lèi)課題規(guī)

10、定的 考核指標(biāo)，因此投入到教學(xué)中的時(shí)間也較為有限，沒(méi)有精力 去了解學(xué)生各自的科研課題和其自身特點(diǎn)，教學(xué)案例分析 無(wú)法面面俱到囊括所有學(xué)生的研究方向，很難做到因材施 教。閔同時(shí)本門(mén)課程不僅要注重理論教學(xué)，試驗(yàn)教學(xué)也非常 重要，但是這一點(diǎn)卻被忽略掉了，教學(xué)計(jì)劃中沒(méi)有預(yù)留試驗(yàn) 教學(xué)課時(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的時(shí)候更多的是紙上談 兵,涉及具體運(yùn)用相似理論知識(shí)去設(shè)計(jì)并開(kāi)展模擬試驗(yàn)時(shí)， 往往因?yàn)閷?shí)踐能力差，會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題。1.4能力素質(zhì)培養(yǎng)不全面該門(mén)課程開(kāi)設(shè)的初衷是培養(yǎng)土木工程專(zhuān)業(yè)研究生獨(dú)立 運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際科研過(guò)程中遇到的問(wèn)題，但對(duì)于學(xué) 生而言更多地是為了修滿學(xué)分達(dá)到畢業(yè)要求而已，學(xué)生在 課堂學(xué)

11、習(xí)過(guò)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(xué)方法，以往教學(xué)對(duì)學(xué)生科研探 索精神和實(shí)踐創(chuàng)新能力的要求極低，但是這一點(diǎn)對(duì)于碩士 研究生而言非常不適用，國(guó)家高等教育學(xué)位授予中明確規(guī) 定研究生不僅需要掌握?qǐng)?jiān)實(shí)寬廣的基礎(chǔ)理論和深入系統(tǒng)的 專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且還應(yīng)具備從事科學(xué)研究和獨(dú)立擔(dān)負(fù)專(zhuān)門(mén)技 術(shù)工作的能力，因此科研探索精神和實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng) 在研究生從事科學(xué)研究時(shí)就顯得格外重要?；厝欢壳皟H 需要學(xué)生總評(píng)成績(jī)達(dá)到60分以上這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,甚至有 些時(shí)候授課教師礙于情面等原因，往往還對(duì)學(xué)生網(wǎng)開(kāi)一面 存在放水現(xiàn)象。2教學(xué)改革措施為了有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,切實(shí)掌握該門(mén)課程所 學(xué)理論

12、知識(shí)并在科研過(guò)程中靈活應(yīng)用。故針對(duì)當(dāng)前教學(xué)過(guò) 程中存在的問(wèn)題，確立了以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)人才培養(yǎng)過(guò)程 中理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新相耦合、案例教學(xué)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(xué)改革措施如下。2.1創(chuàng)新教學(xué)方法為了有效打通課堂內(nèi)外互動(dòng)教學(xué)，基于騰訊QQ等交 流平臺(tái)建立該門(mén)課程的班級(jí)群，課后授課教師則在班級(jí)群 內(nèi)發(fā)布相關(guān)討論話題或者學(xué)生針對(duì)課堂內(nèi)未弄清的問(wèn)題和 同學(xué)及授課教師展開(kāi)進(jìn)一步交流。課堂教學(xué)則以小組為單 位，以調(diào)動(dòng)學(xué)生科學(xué)探索激情為目標(biāo)開(kāi)展情景式教學(xué)。以 學(xué)生為主體進(jìn)行模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)，授課老師則在此過(guò)程中以 引導(dǎo)為主;同時(shí)增設(shè)模擬試驗(yàn)課，試驗(yàn)內(nèi)容盡量與學(xué)生的科 研課題接近,指

13、導(dǎo)學(xué)生如何在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展模擬試驗(yàn)，鍛煉學(xué)生 理論聯(lián)系實(shí)際的能力。此外，授課老師還通過(guò)收集最新的 文獻(xiàn)資料，向?qū)W生介紹前沿的模擬試驗(yàn)技術(shù)和發(fā)展動(dòng)態(tài)，以 及與學(xué)生自身科研課題密切相關(guān)的模擬試驗(yàn)介紹與分析； 同時(shí)也要求學(xué)生查閱相關(guān)方向文獻(xiàn)，小組討論時(shí)進(jìn)行綜述。 上述教學(xué)方法如圖1所示，不僅豐富了課程教學(xué)內(nèi)容，而且 講授的知識(shí)學(xué)生更樂(lè)意接受。圖1創(chuàng)新教學(xué)方法 調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性 扎實(shí)基礎(chǔ)、拓展知識(shí)面理論聯(lián)系實(shí)際、提高動(dòng)手能力打通課堂內(nèi)外教學(xué)2.2完善考核方式提高平時(shí)成績(jī)所占比例至總評(píng)成績(jī)的50%,并且對(duì)平 時(shí)成績(jī)組成進(jìn)行重新劃分，具體由上課簽到、課堂互動(dòng)、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(biāo) 組成及各項(xiàng)指標(biāo)所占比例如表1所示。首先，大幅減少上 課簽到這項(xiàng)考核指標(biāo)所占的比例，教導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué) 習(xí)。其次,通過(guò)新增課堂互動(dòng)和小組呈現(xiàn)這兩項(xiàng)考核指標(biāo), 且將其比例提高到35%，這一舉措能夠有效提高學(xué)生的學(xué) 習(xí)參與度，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，切實(shí)讓學(xué)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(jìn) 行模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)，也可以要求學(xué)生查閱文獻(xiàn)，總結(jié)與學(xué)生所 研究的科研課題相關(guān)前沿模擬試驗(yàn)內(nèi)容等。同時(shí)筆試考核 將閉卷考試改為開(kāi)卷考試，使學(xué)生的主要精力從應(yīng)付考試 向?qū)χR(shí)的靈活應(yīng)用出發(fā),不再是考前死記硬背知識(shí)點(diǎn)，而 是注意平時(shí)學(xué)

15、生對(duì)自身能力素質(zhì)的培養(yǎng)，對(duì)解決實(shí)際問(wèn)題 能力鍛煉。表1考核指標(biāo)占比分配表上課簽到課堂互動(dòng)小組呈現(xiàn)課后作業(yè)筆試考核8%15%20%7%50%2.3加強(qiáng)能力培養(yǎng)將該門(mén)課程能力培養(yǎng)具體落實(shí)到知識(shí)獲取能力、實(shí)踐創(chuàng) 新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、文獻(xiàn)閱讀與綜述能力、實(shí)際動(dòng)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(dú)立的，而是相互之間存在一定聯(lián)系的，這 與教學(xué)方法和考核方式的改革息息相關(guān)。例如課堂教學(xué)過(guò) 程中以小組為單位則是注重培養(yǎng)學(xué)生之間團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，情 景式教學(xué)則是針對(duì)學(xué)生的知識(shí)獲取能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力的 一種提高鍛煉。學(xué)習(xí)最新文獻(xiàn)資料則是對(duì)學(xué)生文獻(xiàn)閱讀能 力與綜述能力的培養(yǎng)，

16、同時(shí)增設(shè)試驗(yàn)教學(xué)則是重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生 的實(shí)際動(dòng)力能力。只有打破傳統(tǒng)的應(yīng)試能力培養(yǎng)，這樣培養(yǎng) 出來(lái)的學(xué)生才更具有競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)在學(xué)生能力培養(yǎng)過(guò)程中 最重要的一點(diǎn)就是融入思政元素，教導(dǎo)學(xué)生科技強(qiáng)國(guó)，將來(lái) 利用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)為祖國(guó)的建設(shè)貢獻(xiàn)出一份力量。2.4建設(shè)課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)一支以學(xué)術(shù)帶頭人為負(fù)責(zé)人的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，團(tuán) 隊(duì)成員均具有高級(jí)職稱(chēng)或博士學(xué)位，均主持過(guò)省部級(jí)以上 科研項(xiàng)目或教研項(xiàng)目，擁有豐富的科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及研究 生培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)。該門(mén)課程的理論教學(xué)由一名二級(jí)教授負(fù)責(zé)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(xué)術(shù)影響力，講授了近十年的相似理論與模擬試驗(yàn)”理 論課時(shí)，能夠熟練地運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)

17、際科研中遇到的 問(wèn)題。試驗(yàn)教學(xué)則由二名副教授負(fù)責(zé)，在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)針對(duì) 具體的模擬試驗(yàn)進(jìn)行講解并引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手去設(shè)計(jì)，去處理 試驗(yàn)過(guò)程中的各個(gè)細(xì)節(jié)；同時(shí)這二名副教授也負(fù)責(zé)QQ群 日常答疑工作以及收集最新的文獻(xiàn)資料供學(xué)生閱讀。此 外,課后作業(yè)評(píng)閱也由二名副教授負(fù)責(zé)，便于就課后作業(yè)遇 到的問(wèn)題及時(shí)在QQ群與學(xué)生進(jìn)行討論交流。同時(shí)課程教 學(xué)團(tuán)隊(duì)也能夠發(fā)揮出很好的傳、幫、帶”作用，對(duì)學(xué)科發(fā)展 和建設(shè)來(lái)說(shuō),人才隊(duì)伍的可持續(xù)尤為重要，同樣對(duì)于一門(mén)課 程更是如此。11上述四項(xiàng)教學(xué)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(xué)團(tuán)隊(duì)，這樣才能更好地 進(jìn)行教學(xué)方法創(chuàng)新，而考核方式則是根據(jù)創(chuàng)新的教學(xué)方法重 新進(jìn)行制定，能夠進(jìn)一步督促學(xué)生去自主學(xué)習(xí)探索知識(shí)，并 且在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生多方面能力自然而然地得到了鍛煉，學(xué) 生對(duì)該門(mén)課程的學(xué)習(xí)熱情也隨之大幅提高，對(duì)授課老師的知 識(shí)儲(chǔ)備量和教學(xué)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(shí)，最終形成了一個(gè)良性循環(huán)。如上所 述，各項(xiàng)教