培养低年级本科生研究型学习能力的实践探索*

● 王彦明

培养低年级本科生研究型学习能力的实践探索*

● 王彦明

本文提出了结合专业基础课教学，尽早培养低年级本科生研究型学习能力的教改思路，分析了低年级本科生开展研究型学习的优势与劣势。扬长避短、科学引导，积极营造研究型学习氛围，在结构力学课程中开展了培养低年级本科生研究型学习能力的教学实践，重点培养低年级本科生基本的科研能力。

研究型学习；低年级本科生；专业基础课程；结构力学；教学实践

当前，我国的发展目标是加快建设创新型国家，国内许多重点高校的发展目标大都定位于建设国内最优秀的本科生与创建一流的研究型大学，因此如何培养大学本科生的研究与创新能力成为高校教师研究探索的重要课题。坚持教学与科研相结合，积极创造条件让本科生参与科学研究，是研究型大学保障并提高本科教育质量、培养学生创新能力和提高学生综合素质的重要途径[1~2]。

研究型教学模式是相对于以单向知识传授为主的传统教学模式提出的，是融学习与研究为一体的教学体系。研究型教学模式强调学生的主体地位，关注学生的情感体验、知识运用和研究能力的增强，提供学习与研究相结合的自主学习氛围和适于学生个性发展的学习空间，强调教师和学生互动，以全面掌握和熟练运用理论知识解决实际问题为教学目标。

下面以《结构力学》课程为例。结构力学是土木工程、水利工程等建筑类本科专业的专业技术基础课程，主要培养学生将来从事土建工程设计、施工以及科研工作所必须具备的基本力学素能，包括力学计算技能、力学分析技能。我校教学计划安排在大二下学期与大三上学期开设，学生处于低年级学习阶段。工程界人们常说，结构力学是结构工程师的看家本事，这一说法反映了结构力学中能力和素质培养的重要性[3]。因此，结构力学教学应尽早开展研究型教学、注重学生能力和素质培养。传统的结构力学教学过程主要是学习计算理论、演算大量习题，最后通过考试，严重存在重视培养学生的定量计算能力，而轻视定性分析能力培养的弊端[4]。这种教学模式已无法满足当前社会对研究型与创新型工程技术人才素质和能力的要求，亟需改革与调整。

一、结合课程教学，重视培养学生将来从事科研工作的第一道基本功：学会搜集文献、阅读与消化文献、了解研究动态、提出研究问题

采取了教师指导下探索研究的学习模式，训练本科生基本科研能力。首先让低年级学生尽早学会利用校园网电子资源或图书馆查阅文献、开阔视野与思维。例如，结合教学内容，笔者推荐学生阅读力学类核心期刊《力学与实践》。该刊物其中一版块为教育研究专栏，刊登与力学教学有关的课程内容改革、教学方法创新以及教学经验的文章。为了便于学生根据兴趣与喜好，选择性地查阅，笔者将相关论文的作者、论文题目、摘要、关键词列表汇总发给学生，对于好的论文于课堂教学中及时推荐。推荐的论文大都涉及教材中相关计算方法的改进、补充、完善，学生比较熟悉相关的背景知识。这种措施，对于拓宽学生的知识面，激发学生的探索与研究动力，帮助学生学习如何撰写科技论文起到了很大的作用。

笔者对我校2004、2005级学生的调查统计结果是：95．2%的学生支持这种课外研究型学习活动。其中30%的学生能够选择阅读6~8篇文献；40%的学生能够选择阅读4~5篇文献；20%的学生能够选择阅读2-3篇文献；5%的学生能够选择阅读1篇文献；5%的学生阅读0篇文献。学生评价有：通过阅读文献，开阔了思路与知识面；有利于对书本知识的理解；对于科学研究与发表论文不再神秘，本科生可以尝试；《力学与实践》成为了本科生获取课外知识的良师益友。少数学生还主动要求老师帮助拟定研究题目，尝试研究。

二、改革课程教学方法，坚持培养定量计算能力与定性分析能力两手同时抓，重视培养学生运用所学知识定性分析实际问题的能力，培养全面的土建工程科技人才

对于定性分析能力的培养，采取的主要措施是配合教学进程和学生的现有知识结构，教师精选题目，选择具有综合性、启发性和培养发散性思维的实际问题，采取小论文形式，学生课下自主完成，利用习题讨论课，请学生上讲台宣读论文，大家商讨，将小论文质量作为平时成绩的主要来源。要求学生在用所学基础理论分析问题的同时，鼓励创新性的观点和独特的见解。笔者注重选取身边的力学问题，让学生感悟到身边就有丰富多彩的力学现象，这有利于督促学生养成勤于观察、善于思考，不断从实际中吸取知识营养的学习方法。例如，笔者提供背景材料：“设计桥梁可有多种结构形式选择。石料和混凝土梁式桥只能跨越小河;若以受压的拱圈代替受弯的梁，拱桥就能跨越大河和峡谷;若采用钢桁架可建造重载铁路大桥；若采用主承载结构受拉的斜拉桥和悬索桥，不仅轻巧美观，而且是飞越大江和海峡特大跨度桥梁的优选形式。”布置学生自拟题目，论述对这段材料的理解。该题目综合了建筑材料课程、结构力学课程的所学知识，学生通过查阅资料与辨析，更明确地认识到材料和结构形式的相辅相成：材料的发展促进结构形式的改变、结构形式的改变又促进建筑材料的发展。通过辨析，可加深学生对结构力学课程所学梁式结构、拱式结构、桁架结构、组合结构力学特性的理解。

学生对理论联系实际的辩论题目非常欢迎，他们的思维一旦被激励起来，场面非常活跃，能提出各种见解和问题。这一点在传统的教学过程中往往被忽视。把学生请上讲台宣读论文，学生课下会认真准备，课下必然花较多时间查阅有关书籍，获取相关的知识，再经过自己的智慧加工系统地把知识串联起来。

三、以运用理论知识解决实际问题为培养目标，注重培养学生的力学建模能力、计算机编程与电算能力

现代计算机技术的高速发展，工程结构的力学分析与计算手段发生了深刻的变革，由传统的手算变为电算，可以说没有电算就无法计算大型问题，也无法提高计算效率。结构力学课程由于更多、更直接地面向工程设计、工程计算与工程应用，因此教学实践中以运用理论知识解决实际问题为培养目标，加强学生的力学建模与程序编写能力的培养，切实提高学生的电算能力日益显得更加重要。

笔者曾经就三铰拱结构的计算与内力图绘制，设计一段背景材料：“赵州桥是一座拱式桥梁，举世闻名，中华儿女为之自豪。曲线的三铰拱结构造型美观，由于诸多力学优点在桥梁结构、输水建筑物支撑结构以及建筑屋架中得到广泛的应用。现行结构力学以及工程结构计算手册中对三铰拱的内力图绘制，首先划分若干截面，利用内力计算公式列表计算各截面的内力，然后绘制内力图，手算工作繁琐、费时费力。如果能够选择合适的力学计算模型，以适当的理论为计算基础，通过编程，利用电算完成内力计算，由计算机根据计算数据完成内力图的绘制，省时省力，这无疑会受大家的欢迎。但教材中提供的现有内力计算公式不便于计算机编程。我们的设想如何实现呢?”。土木2001级的部分同学就该问题开展研究，成立了兴趣小组，并申报了2004年山东大学大学生科技创新项目“影响线理论应用与软件开发”，在笔者指导下，利用影响线理论顺利解决了提出的问题，研究成果获2005年山东大学挑战杯大学生科技创新二等奖。

培养本科生的研究型学习能力，任重道远，单靠一门或几门课程难以实现培养目标，需要众多课程的老师参与到这个实践中来，科学引导，尽早全面地培养学生的研究型学习意识与能力。把低年级专业基础课程作为培养本科生研究型学习能力的起点，循序渐进地培养研究型学习意识与能力，从大学低年级的专业基础课到高年级的专业课学习，保持开展本科生研究型教学与学习的连续性，将为本科生后期继续教育取得研究与创新硕果奠定坚实的基础。

[1]李衍达.对推行研究性教学的实践与思考[J].中国高等教育，2008，(10).

[2]刘智运.论高校研究性教学与研究性学习的关系[J].中国大学教育，2006，（2）.

[3]袁驷.一个基础，两座大厦[J].力学与实践，1998，(4).

[4]杨永吉.改革教学方法，提高学生分析实际问题的能力[J].力学与实践，1998，(4).

*山东大学教研项目 “以研究性教学理念推进低年级本科生专业基础课教学改革的研究”（2009122）

王彦明/山东大学土建与水利学院副教授，博士

(责任编辑:刘延梅）