淺談土木工程研究生教學體會

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目前研究生入學形式也是多樣化，全日制研究生中的學術碩士、專業碩士的基礎和對待學習的積極性也不盡相同。導致以上問題的原因，一方面是課程設置的不合理，既耽誤了老師和學生的寶貴時間，又無法取得好的效果；另一方面是有些學生學習積極性不高，不注重課程的系統性和連續性，沒有良好的理論基礎，要想做好后續的科研工作并撰寫出高質量的學位論文是很難的。拋開課程設置的問題，就任課教師而言，該如何調動研究生學習的積極性使其為后續科研工作打好基礎呢？

第一，在課上經常提醒研究生：他們與本科生有層次上的區別。研究生階段與本科生階段最大的不同就是，本科生所接受的知識基本上是已經被認定為知識的知識，而研究生則要在廣泛接受既定知識的基礎上去尋找和創造尚未被認定的知識。以此激發和鼓勵他們在專業學習方面的積極性和主動性，并使其意識到這種求知欲和征服欲跟以后社會工作中的敬業精神和競爭意識是一致的。

第二，在課上經常提醒研究生：科學研究是一項艱苦而漫長的工作，不但有隨時失敗的可能，而且研究工作的完成和結論的得出往往需要多次的反復。有些觀點的確立往往可能在自己的分析論證過程中又被自己推翻；有時連續幾天翻閱各種資料竟然一無所獲。鼓勵研究生要有戰勝這些困難的信心與決心，因為這種艱難和挫折是成功者的必經之路。以此調動其在專業學習方面的積極性，激發其成為社會精英人士。

第三，由于現在的教學都是采用多媒體，因此課件的制作也是吸引研究生課上注意力和提高其學習積極性的重要一環。課件的制作應貫徹“少而精”的原則，明確教學目的，突出教學重點。研究生課程的一個主要特點是沒有單一的教材，研究生課程教學課件的設計除了基礎理論的講解外，也一定要體現出與國內外研究前沿相結合的特點。設計教學內容時，對于工程實例可加入一些代表性圖片進行講解；對于理論發展過程及前沿研究可采用流程圖；遇到重要理論公式的推導可使用板書。

第四，通過研討式教學提高學生學習的積極性。在課程教學過程中，除了教師講解學生要接受和理解已有研究成果和基本理論外，可以組織學生對一些不完全成熟的理論進行討論，使研究生在課堂上成為真正的主角。通過交互式的教學方式可以激發研究生在自學過程中的探究與發現新事物的精神，培養其良好的思維方式和解決問題的能力。比如作為結構工程專業研究生先修課程的“結構動力學”主要講解基礎理論。而在與其相關的后修課程中，如“結構損傷識別與健康監測”，教師在授課時首先要給學生講解清楚該方面研究的發展歷程，然后引導學生閱讀國內外前沿文獻，尤其是閱讀外文文獻，最后讓學生寫報告并制作課件進行課堂講解和討論。結果表明：學生對于課程知識及前沿動態的掌握比直接聽老師講授效果要好很多。另外，通過研討式教學還可以鍛煉研究生的表達能力。研討式教學要求研究生在掌握足夠的文獻資料并進行充分的調研后，在課堂上就某個問題或觀點發表個人的見解，并同他人進行討論，這樣的過程給了他們充分展示自己的機會。并且要求研究生的論述要有邏輯性、概念準確、表述清楚，因而有助于他們語言組織和表達能力的提高。

土木工程是建造各類工程設施的科學技術的總稱，是具有很強的實踐性的學科，包括結構工程、橋梁與隧道工程、巖土工程、防災減災工程及防護工程、市政工程等。其特點包括：特殊性，可描述性和可統計性很差；綜合性，影響因素眾多，如結構、美觀、環境、社會文化、心理等；復雜性：非線性、隨機性、信息不完整性等；系統性：設計、施工、使用、維修是一個系統。近年來數值模擬技術在土木工程設計和分析中得到了越來越廣泛的重視，已經成為解決復雜的工程分析計算問題的有效途徑。常用的土木工程數值模擬商業分析軟件在結構方面主要有Ansys、Marc、Abaqus、Adina等。這幾種軟件在解決結構有限元相關問題方面的功能十分強大。另外，數學軟件Matlab（一種可用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級計算語言）在設計研究單位和工業部門已被廣泛用于科學研究和解決各種具體問題，在工程界也已流行起來。無論工程方面的哪個學科都能在Matlab中找到相應的功能。在土木工程相關科研工作中，Matlab也是導師越來越多用到的數值計算軟件，它可以用來解決現有商業有限元軟件的不成熟理論方面的問題。面對數值模擬的迅猛發展，在土木工程專業的數值計算軟件相關課程或專業課程教學中加入Matlab的應用已經是大努力所趨。因此筆者將Matlab的基礎知識及應用融入結構工程專業研究生課程“結構動力學”和“結構損傷識別與健康監測”的教學過程中，在課上講解及演示Matlab在解決專業問題方面的應用，使研究生提早進入科研工作中，并多掌握一種解決問題的手段。以Matlab在“結構損傷識別與健康監測”課程教學中的應用為例，由于專業課的理論內容相對較難，因此每次課可以分為兩段，前一段講解課程理論知識及工程應用，后一段講解軟件的基礎知識及在專業中的應用。這樣既能完成教學任務，學生學習起來也相對輕松，容易接受，積極性較高。對于通過該軟件編程解決專業問題，由于每個人對程序掌握的熟悉程度不同，因此寫出來的程序效率也不同，因此可以在課上給學生講解什么樣的命令會使程序得到簡化；在學生講解自己編寫的程序時也有可能出現老師不常用到的命令；這種交互式的課堂學習討論，對學生掌握課程知識和科研手段以及對老師后續課程教學的調整都有很大幫助。

研究生課程教學是研究生培養的一個重要環節。將教師在科研工作中常用的手段和方法融入課程教學中，結合研討式教學，注重提高研究生提出問題、研究問題和解決問題的能力，可以充分發揮研究生學習的主動性和積極性。對于土木工程專業的研究生而言，教師在日常教學中要經常引導學生把握工程整體觀，講解數值模擬技術在土木工程中的實際應用，使學生獲得一種工程意識，不斷加強理論與實踐結合的能力。通過學習新軟件使學生有了感性認識，并開闊了視野，同時也豐富了理論課程教學及土木工程數值模擬技術教學的內容。通過讓學生編寫程序解決專業問題，并在課堂上講解運行程序，不但使學生掌握了專業知識及相關數學知識，并且克服了對編寫程序的心理恐懼，為后續科研工作打好基礎，取得了良好的教學效果。（本文作者：劉佩 單位：北京交通大學土木建筑工程學院）