以一次课堂教学谈工科院校学生的培养

黄耀英 周宜红

(三峡大学水利与环境学院，湖北 宜昌 443002)

以一次课堂教学谈工科院校学生的培养

黄耀英 周宜红

(三峡大学水利与环境学院，湖北 宜昌 443002)

从大学教育的任务、知识结构及大学里需要学习的知识三个方面，介绍了作者关于工科院校学生培养问题的思考，旨在让学生在大学期间的学习有的放矢。同时介绍了一些教学经验和体会，以便相互交流。

工科院校；培养；教学

1 前言

工科院校学生的培养是一个传统的话题，至今尚未有统一的标准答案。近年，笔者给学生讲授专业课程《大坝安全监控理论及其应用》，并被邀请给本校学生做专业培训及有关专题讲座交流，这促使笔者对工科院校学生培养问题做了一点思考。现将笔者的这个思考简单介绍一下，以供同行参考。

2 以课堂教学谈工科院校学生培养

2.1 课堂教学内容梗概

（1）大学里的任务。在大学里的任务为：①学会如何做人；②学会如何思考；③掌握一定的知识及应用知识的能力；④积累人生经历和生活经验。

（2）知识结构。每个人的知识都有局限性，但一个人的知识需要具有实用的、特定的结构性。

（3）在大学里的学习。应以“3W+System”的方式来学习工程类课程，即：(Why)为什么要学习这门工程课程？(How)怎么学这门工程课程？(What)这门工程课程到底要学什么？(System)随着计算技术的迅猛发展，以及计算机的普及，数字化、信息化是必然的趋势，应充分利用计算机这一有用的工具，将所学的工程类知识集成为一个信息管理系统，或信息分析系统，或更高层次的专家决策支持系统，甚至专家系统。

在大学四年里，学会做一个诚实、自信、和谐的人是大学里的首要任务，培养、训练独立思考问题的能力是大学里的第二大任务，学习、理解及掌握一定的知识及应用知识的能力是大学里的第三大任务，当然，在大学四年里，还需要不断积累人生经历和生活经验，为将来走向社会参加工作打下基础。

工科院校学生在大学一年级及二年级时将学习一系列数学、力学等基础课程，然后学习一系列工程专业课程，这些课程存在密切的关联，这些课程是有着丰富教学和工程实践经验的教师专门设定，通过这些课程的学习和训练，学生将具备所学专业的结构性知识，最终目的是使学生成为一名合格的工程师。

工科院校学生在大学四年里需要学习什么呢？笔者认为，工科院校学生在大学里需要学习三个方面的知识，达到两个目的。三个方面的知识为正分析、反分析及反馈分析；反馈分析是综合应用正分析与反分析的成果，并通过相应的理论分析，从中寻找某些规律和信息，及时反馈到设计、施工和运行中。达到的两个目的为，发现工程结构在施工期及运行期的内在规律，然后通过对工程结构进行正分析、反分析及反馈分析，建立一个预报模型，对工程结构将来的运行风险状态进行预测，以便及时采取相应的工程措施。

2.2 类比法教学

在讲解大坝专家对大坝进行安全评价时，应用类比法，笔者以医生给病人做身体检查为例，说明大坝专家对大坝进行安全评价与医生给病人做身体检查本质上一样，需要对大坝(或病人)各项指标进行检查和分析，以判断大坝(或病人)的状况是处于健康、亚健康、病变、病危，然后确定采取何种手术及治疗措施。大坝专家有时被戏称为“大坝医生”。

在讲解大坝安全监测可以为科学研究积累资料时，作为类比，笔者以室内模型试验为例，说明大坝安全监测与室内模型试验本质上一样，在进行试验前，从期望获得什么结果，来确定采用什么仪器设备进行重点观测；试验后，通过对获得的观测资料进行分析，看看还能获得什么结果。稍微不同之处在于，大坝安全监测是进行1∶1的原型试验。

在讲解怎么学习工程类课程时，应用类比法，笔者以金庸(原名查良镛，1924-)小说里的降龙十八掌、打狗棒法等武功密芨为例，说明书本上处理工程问题的方法与这些武功密芨本质上一样，都是很好的方法，但都是招式。如果我们火候不够，不能打通任督二脉等，那么“降龙十八掌”降不了龙、“打狗棒法”打不了狗。工科院校的在校学生，只有在学校学习了“招式”，然后在实际工程中实践和练习，不断体会和揣摩，修炼“内家功”，才能达到“一掌下去，正中要害，没有半点拖泥带水”的处理工程问题的效果。

2.3 启发式教学

在讲解大学里的工程类课程到底要学习什么时，笔者以学生熟悉的牛顿(Isaac Newton，1643-1727)万有引力定律为入口，介绍需要学习三个方面的知识和达到两个目的。例如：笔者采用以下方式来介绍正分析、反分析和因果论等。

已知质量M、m，距离r，和万有引力常数G，可以计算得到万有引力 F，这称为正分析；万有引力常数是一个重要的常数，常常给不准，那么，可以通过试验来确定。即，已知质量M、m，距离r，并且通过试验测量获得万有引力F，那么可以反求得万有引力常数 G，这称为反分析。即由原因求结果，为正分析；由结果反求原因，为反分析；正分析和反分析就是哲学上的因果论。

接着笔者以天体力学中的经典问题——地球绕着太阳周期旋转及“神舟系列”飞船登月为例，介绍预报模型、反馈分析、决定论。总之，我们对问题进行正分析、反分析以及反馈分析，目的就在于建立预报模型，对事物未来的状态进行预测。

牛顿力学如此成功，以致有人豪言：如果人们有足够的智慧把握宇宙万物在某个时间的状态，那么就可以把握它的过去和将来。这就是著名的拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace，1749-1827)决定论。

我们在大学里所学的课程绝大部分都是基于因果论和决定论的思想。当然，随着混沌和分岔等问题的深入研究，有些事物将来的运行状态不可知或不可预测，这些不确定论问题还有待于学生们将来做进一步的研究。

在以牛顿万有引力定律为例介绍完正分析、反分析、反馈分析、因果论、预报模型、决定论后。笔者接着介绍大坝安全监控需要学习的内容框架。最后，以我们正在溪洛渡特高拱坝进行分布式光纤测温和温控预报为实例，具体介绍学习工程类课程的三个方面和两个目的。此时学生们兴趣盎然。

2.4 与学生互动

以“一命、二运、三风水、四积德、五读书”作为开场白，笔者幽默地说，在座 80%的同学，包括本人在内：命不好，运不佳，祖坟风水不灵光，上辈子积德不多，只有通过努力读书来改变命和运。笔者接着介绍大学里读书的任务。

笔者以大侦探家歇洛克·福尔摩斯(Sherlock Holmes)为例，介绍实用的结构性知识的重要性。通过多媒体幻灯片从12个方面逐条显示福尔摩斯的学识范围：（1）文学知识无；（2）哲学知识无；（3）天文学知识无；（4）政治学知识浅薄；（5）植物学知识不全面；（6）地质学知识偏于实用，但也有限；（7）化学知识精深；（8）解剖学知识准确，但无系统；（9）惊险文学很广博，他几乎对近一个世纪中的一切恐怖事件都深知底细；（10）小提琴拉得很好；（11）善使棍棒，也精于刀剑拳术；（12）关于英国的法律方面，他具有充分实用的知识。

当采用多媒体幻灯片显示到第4个方面时，笔者略作停顿，幽默地说，在座的各位都学习了唯物辨证法，马列主义、毛泽东思想、邓小平理论、江泽民的三个代表、胡锦涛的科学发展观等政治学知识，看了这前面4个方面，大家都可以拍着胸膛说，我比这个人的智慧要多那么一点。随着笔者把福尔摩斯的12个方面的学识范围介绍完，学生们无形中已意识到了特定结构性知识的重要性。

笔者在讲解怎么学习工程类课程时，首先现场请学生说说金庸一共写了那些小说，然后在幻灯片上给出金庸小说全集的对联：飞雪连天射白鹿，笑书神侠倚碧鸳，接着结合金庸小说里的降龙十八掌、打狗棒法等武功密芨，讲解怎么学习工程类课程。

2.5 教学中渗透人文知识

在以牛顿万有引力定律为切入口，介绍正分析、反分析等内容前，笔者同时介绍了英国著名诗人波普(Alexander Pope，1688-1744)的赞美诗：大自然和它的规律深藏在黑夜里，上帝说，让牛顿出世吧！于是一切就都在光明之中。

在介绍了正分析、反分析、反馈分析、因果论、预报模型、决定论及大坝安全监控的内容框架等后，学生们感到好奇时，笔者以一段优美的散文来结束：

哪儿有什么深刻，我是一颗渴望着泥土的坚果，冬阳也会在秋的那端等我，我等待着布谷鸟和春洪一路播撒的欢歌。

笔者在给学生讲解这个内容时，正值中秋，与散文的内容吻合得当，学生们报以热烈的掌声。

3 结语

在教学中、在与学生及同事交流中，笔者感触到目前一些在校学生因学习目标不明确而感到迷茫以致蹉跎时光，为此，笔者对工科院校学生培养问题做了一点个人思考，希望能给在校学生一点参考，以及给同行一点借鉴。

[1] 吴中如.水工建筑物安全监控理论及其应用[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2] 黄耀英,周宜红,高柱.关于明渠的一个思考[J].力学与实践,2009,31(6):77-78.

Educate of Engineering College’s Student from a Classroom Teaching

In order to let student study purposefully, a think on educate problem of engineering college is introduces from university education’s task, knowledge structure and knowledge need to study. Some teaching experiences and tastes are also introduced in the paper.

Engineering College; Educate; Teaching

G424

A

1008-1151(2011)11-0186-02

2011-08-17

黄耀英（1977－），男，湖南郴州人，三峡大学水利与环境学院副教授，博士，从事大坝安全监控及健康诊断方面的教学与科研。