以创新人才培养为导向的研究生教学改革探索——以损伤与断裂力学课程为例

杨永明，李 霄

（中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083）

研究生是教育强国建设梯队的中坚力量，对夯实建设创新型国家具有重要的支撑意义。目前，我国的研究生教育已经进入快速发展的新阶段，传统课程体系与新时代对研究生专业素养要求之间的矛盾日益凸显。如损伤与断裂力学课程描述了材料破坏前损伤逐渐积累及裂纹扩展的整个过程，是力学及其他工科与其他专业之间的基础交叉学科。但国内大部分高校对该课程的教学仅仅停留在对经典力学知识的重复讲授上，学生只是简单地进行传统课堂教育，这与新时代创新型研究生人才培养的目标背道而驰。建立新的课程体系，对研究生教学模式进行改革，已经成为国内各大高校的“必答卷”。

根据国家对研究生人才培养的要求，针对研究生人才培养的缺口和高校课程建设的漏洞，目前已经有许多高校进行了初探和实践。清华学堂人才培养计划钱学森班摒弃了对所有学生一刀切的“模具方案”，鼓励学生自主构建广义的通识教育和力学专业教育相结合的“T”型知识结构和能力体系，形成了循序渐进的研究台阶、结构清晰的课程体系、朋辈学习和创新生态并存的有效培养模式[1]；贵州大学面向全体工科研究生，实现了教学内容从理论到实践的过渡，使科研案例及成果与教材内容相结合对力学的课程教学进行改革[2]；电子科技大学提倡差异化教学，将师生互动、案例引入及师生互动结合，提高了研究生的个人能力及素养，推进了教学改革的步伐[3]。

现有的改革和实践在一定程度上搭起了社会需要与学校课程建设之间的桥梁，对教学效果起到一定的改善作用。但由于各高校对研究生的培养目标及学生的基础不同，无法直接将已有的课程体系生搬套用。因此，以学生基础与学校特色为重要参考，建立一套合适的课程建设与教学改革体系势在必行。本文以研究生课程损伤与断裂力学为例，使学生基础、学校特色与教师的执教经验相结合，分析总结了目前研究生教学培养中存在的问题，以教学模式、培养方法、课程内容和评价体系四个方向作为切入点，建立了一套以人才为导向的研究生课程建设改革与教学体系，其具体思路如图1所示。

图1 研究生教学改革建设思路

一 研究生教学中存在的问题

（一）教学模式僵化

随着国家对高校要求的提高，科研成果成为考量高校和教师质量的重要标准，“唯成果论”使得许多教师将完成科研项目和发表论文当做工作的中心，而轻视了对研究生教学的有效探索。首先，国内各高校对于研究生的课堂教学重视程度不够，教学情境优化意识有待提高。教师往往采用填鸭式灌输的方式对知识进行讲授，学生则被动式接受，教师的教学未真正立足于学生。这使得教学的针对性、目的性和可行性不足，在一定程度上导致课堂气氛沉闷，学生上课效率低，对知识食而不化[4]。甚至有些教师为了尽快实现研究生教学改革而将其他学校的教学方法生搬硬套，学生则往往受到学校软硬件条件、个人基础等问题限制无法真正融入课堂，从而造成了研究生教学改革低效化的局面。

拘泥于传统课堂，忽略实验课堂，理论与实践分离是教学改革需要跨越的另一大障碍，实验的检验才使得真理更具备真理性。损伤与断裂力学课程是一门涉及岩石、航空航天和机械制造等专业的基础学科，只有在扎实掌握力学知识的基础上，切实了解物体受力过程，才能对问题进行多方位的分析，而给出解决办法。

（二）培养方法单一

为将高等人才多元化培养，我国将全日制研究生分为学术学位研究生和专业学位研究生。学术学位研究生的培养以提高学科逻辑为重点，以发展学术能力为目标，同时兼顾实践能力的提高。专业学位研究生的培养目标以专业性为主，同时兼顾科研性质。二者培养目标和知识储备基础不同，但许多高校教师并未对其做出明确区分，授课方式、选题角度等大同小异，尤其是对专业研究生进行了过度学术化的培养，这在很大程度导致教学效果微乎其微。

科学进步与实践应用相融合是社会发展的硬性要求，没有针对性的教学只会使得学术学位研究生的科研创新能力和专业学术学位的应用实践能力都无法得到锻炼。

（三）教学内容陈旧

学生和教师长期以论文写作为中心，对基础知识缺少重视，教师未能花精力优化课程内容，而仅仅将课本知识走马观花式地讲授给学生[5]。甚至部分教师直接沿用之前的教案和教材，而忽略了课本知识，固守成规，使得学生难以在课堂上了解到学科研究进展，接触到国际领域的最新成果。

对于工科研究生来说，工作岗位对其提出的要求早已超越课本知识的简单框架与基本理论，更多的是对其创新能力与应用能力的高需求。单一、陈旧的教学内容使得大部分学生在走向工作岗位时必须花大量时间重新学习以尽快与工作接轨，这是导致学生在工作前期低效的主要原因，也在一定程度上与国家对高层次人才培养的目标背道而驰。

（四）评估体系片面

课程评估结果不但可以反映课程内在价值，也可以间接反映教学质量与研究生教育水平，建立健全课程评估体系是研究生教学改革的重要一环。目前大部分高校的课程评估体系并不完善，没有全面考虑学生评教、教师评估和教学成果评价等对评价结果的综合影响。学生则很难通过合适的渠道向老师反馈课程意见及建议，教师及学校对评估结果走马观花，没有足够重视，对学生上课过程中的真实需求不够了解，致使教学水平停滞不前[6]。完善、健全课程评估体系，使得教师可以对研究生教学过程中凸显的问题及时寻求解决办法，对教学质量的提高起到规范和引导作用。

损伤与断裂力学是力学及其他工科专业的硕士研究生必修的一门专业基础课，主要内容包括着眼于裂纹形成和演化的损伤力学和着眼于裂纹起裂、扩展和破坏的损伤力学，是工科研究生课题研究中经常涉及的共性学科。力学知识是其他专业课程的必备基础，但目前单一的课程设置模式限制了研究生力学基础知识巩固和专业素养的提高。多数工科研究生对损伤与断裂力学的认识仅停留在对现有理论的重复利用，不利于其创新意识的培养和理论知识的工程应用，也使得学校的力学研究生培养质量提高较慢。

二 以人才培养为导向的研究生教学新模式

（一）转变教学模式

摒弃“灌输式教学”，采取“启发式教育”。不同于本科生阶段开设的工程力学基本课程，损伤与断裂力学课程是一门建立在非连续介质力学基础上的破坏力学新学科，其更偏向于理论推导和结合自身研究课题的工程应用，课程内容精而深，更加注重学生独立思维和创新能力的培养。因此教学模式应该由传统讲堂式的“教师单主体”逐渐转变为互动式的“师生双主体”[7]。在开始一个章节的学习之前，教师可以采用“基于问题的学习模式（PBL）”抛出一个与新知识相关的问题，要求学生在正式上课前查阅相关资料，并以小组合作的方式进行探讨、交流，使得学生对新内容有自己的思考和见解，培养学生自主学习和解决问题的能力。在课堂上提高学生的主动性，发挥学生的创造性，以问题作为主线，以研究生需求作为导向，引导学生提出自己学习讨论后的见解和疑问，让学生最大限度地参与到课堂中来，并据此进行点拨、分析和讲解。充分落实“先学后教”的教学程序，让学生由课堂上的“听众”转变为“主角”。建立微信授课群，教师及学生可随时分享高质量文章及其他学习资料，鼓励学生在课堂之外提出疑问并积极思考，由教师对此按期进行专项答疑，确保教学工作时以学生为中心，满足学生需求。

除此之外，教师应增加实验课，给学生提供一个深度学习的空间，并增加其与理论课的关联性，使得研究生教学更加系统化，鼓励学生在实验过程中提出更多问题，使学生的思维得到延伸。

（二）分类指导教学

损伤与断裂力学是一门工程力学、岩土工程、结构工程、能源动力和土木水利等专业都可以选修的课程，学生也分为学术学位研究生和专业学位研究生两种类型。学术学位研究生和专业学位研究生的培养模式和毕业要求都不同，这就要求教师在课程开始之前对学生进行分类，对课堂教学形式及课后考核方案进行动态调整[7]。

在针对学术学位研究生的授课过程中，教师应“课堂与科研并重”，结合自己的科研成果、国际领域上的最新研究进展对课本的基本理论进行讲解，以启发学生解决自己实际课题研究过程中遇到的难题。培养学生的批判性思维、创新性思维，鼓励学生对课堂知识及现有研究成果“质疑”。期末考试由教师进行选题，对断裂与损伤力学相关创新性理论推导以课堂汇报形式进行，将其作为最终成绩的50%，再对学生的综合表现进行打分，折合为最终成绩的另外50%。

在针对专业学位研究生的授课过程中，教师应利用多媒体课件向学生展示动态的实验过程及数值模拟过程中的状态变化。另外，为使深化学校学习与实际应用衔接，学校可以聘请企业高级技术人才以讲座的形式进行授课，将重大安全事故、实际工程问题及相应的解决方案搬到课堂上，使学生深刻体会利用相关理论解决工程问题的方法，提高学生分析解决复杂工程问题的能力，为毕业后从事相关工作打下基础。学校应拓展与企业之间的合作，在企业内为专业学位研究生争取实习机会，使学生在毕业后能更快地融入力学相关行业。另外，期末考试以结合断裂与损伤力学与自身课题的小论文形式进行，将其作为最终成绩的50%，同样将学生的综合表现分数作为最终成绩的另外50%，将两部分综合考量来评判学生对于该课程的综合学习情况。

（三）优化课程内容

随着各高校对研究生培养标准的提高，科研成果成为评判工作质量的主要标准。从提高课程质量的整体培养目标来看，课程内容既要基础、全面，又要前沿、创新[8]。授课教师应与时俱进，将陈旧落后的理论、解题技巧及时删减及更新，将相关方面的最新研究成果、实用技术等引入课堂，以提高课堂效率，加深学生对关键问题的深刻理解。在课堂教学过程中穿插对课程内容相关论文的分析与讲解，引导学生从学术研究的角度和实际应用的角度汲取知识，实现从学习型到研究型、应用型的转换。

以中国矿业大学（北京）为例，损伤与断裂力学团队教师研究了大量国内外相关文献及《工程与断裂力学》《断裂与损伤》等参考书，取其精华，去其糟粕，并结合本校学生的学习基础，重新将授课内容进行优化和分类。如图2所示，课程整体分为损伤力学概述、一维损伤、三维各向同性损伤、断裂力学概述、线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学、裂纹扩展和止裂、断裂韧度、复合型判别准则九个模块。该课程全面阐述了损伤力学与断裂力学基本理论、本构关系。同时，授课教师融合了自身课题成果以及国内外其他专家的最新研究进展，将教学与科研相结合，使得课程整体在保证基础性的同时具备一定的创新性、前沿性。

图2 损伤与断裂力学课程教学内容

（四）健全评估体系

随着高等教育从业人员管理理念的提升，课程评估理念正从强调“判断质量好坏”逐渐向强调“提高教学质量”过渡。评估体系不应该仅仅是服务于教学与研究的微乎其微的辅助体系，而应该作为课程建设的重要一环予以健全。建立规范、完整的课程审查机制，改进研究生课程教学，完善课程考核制度，加强课程教学管理和监督，健全研究生课程评估体系，将“以评促教”落到实处是教育部对研究生课程建设的基本要求，也是研究生实际教学中不可或缺的关键步骤。

课程评估体系可分为学生评教、教师评估与教学成果评价三类，如图3所示。学生评教一般是指在课程进行到三分之二时，通过班委反映及调查问卷的形式征集同学们对教学方式及内容的意见。教师评估一般在院系内部进行，邀请力学系其他教师参与课堂，并结合教学方式、授课内容及教学效果等关键环节对损伤与断裂力学课程整体教学过程进行综合打分并发表意见，以对课程质量提升起到监督保证的作用。教学成果评价是指根据标准对学生成绩优秀率、及格率、论文发表质量和参与竞赛情况等按一定的权重进行客观加和，判断教师在该学期内的教学目标与计划的完成程度。学生评教、教师评估和教学成果评价完成后，授课教师对其结果进行汇总、总结，修补课程建设过程中存在的漏洞，改进实施过程中的不足，以确保研究生教学改革高质量进行。

图3 评估体系图

三 结束语

提高研究生教学质量不仅对学生个人有重要意义，对提高国家的科技创新能力也至关重要。新工科建设要求“着力提升学生解决复杂工程问题的能力，加大课程整合力度，推广实施案例教学、项目式教学等研究性教学方法，注重综合性项目训练”，新时代背景下，进行以人才培养为导向，以学生为主体的教学改革是未来教育改革的方向，也是实现新工科背景下力学专业应用型人才的主要途径。教师应通过采用“师生双主体”的教学模式，对学术学位研究生和专业学位研究生进行分类指导教学，通过优化课程内容和健全评估体系对损伤与断裂力学课程进行课程建设与教学改革，提高学生分析解决复杂工程问题的能力，提升力学及其相关专业研究生水平，推动社会主义现代化“质”与“量”的发展。