研究生课程“相似理论与模拟试验”教学改革研究

1、研究生课程相似理论与模拟试验教学改革研究摘要“相似理论与模拟试验课程在土木工程专业研究生教学过程中具有十分重要的地位，尤其是在研究生 开展科研课题探究时具有重要的指导价值。针对前期学生反映的学习积极性不高、教学效果不佳等问题，通过 创新教学方法、完善考核方式、加强能力培养、建设课程团队等一系列教学改革措施，使得学生成为课程教学中 的主体，提高了学生在教学过程中的参与度，学生的能力素质得到多方面培养，教学效果显著提高。关键词研究生课程 参与度 能力素质 教学改革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引言人类在探索自然界规律时通常以数学为工具，建立数 学解析式进

5、行研究。然而，自然界中的现象错综复杂，有许 多实际问题单纯地靠数学仍难以解析清楚，迫使人们不得 不采用试验的方法进行分析。但是试验也存在一定的局限 性，只能得到个别量之间的规律性关系。1此时，相似理论 的提出有效地将数学解析法和试验法的优点结合起来，成 为科学研究的主要方法之一。以相似理论为指导，形成研 究自然界和工程中各种相似现象的新方法称为相似方法, 模拟试验就是相似方法中的重要内容，在近代科学研究设 计工作中起到至关重要的作用。因此,相似理论与模拟试 验”课程自始至终是我校土木工程专业学硕型研究生和专 硕型研究生的一门重要专业必修课。通过本课程的学习， 学生将掌握现象相似与物理量相似的关

6、系，以及相似理论 的三大定理，能够运用相似理论进行模拟试验设计,这对学 生的实践创新能力和科研能力培养起到至关重要的作用。然而，以往教学过程中均是以教师为主体，师生互动偏 少。2-3学生普遍反映该门课程枯燥、难学，并且课堂上给出 的教学案例与学生拟开展的科研课题存在一定区别,进一步 导致学生的学习热情降低,从而使得教学效果大打折扣。4-5 因此，有必要针对该门课程当前存在的问题进行认真梳理, 有针对性地采取相应的教学改革措施，以聚焦学生能力素 质培养为目的，优化课堂教学方式、创新教学方法。1存在的问题1.1学习主动性不高近年来，随着研究生招生规模不断扩大,生源质量参差 不齐,主要表现在基础理论

7、知识方面掌握不牢。6课程讲授 过程中涉及相似准则导出时，学生普遍反映难以理解，觉得 纯数学公式推导较为枯燥无味，从而慢慢失去了兴趣。此 外，课程面临的工程对象很广，涉及隧道工程、桥梁工程、海 洋工程、井壁工程等，其中部分工程学生在本科阶段甚至没 有接触过,对其了解甚少，故在量纲确定时无从下手，久而久之也就对课程失去了兴趣。同时，课程给出的典型案例 较为陈旧,对当前复杂工程问题的解决借鉴价值十分有限， 又由于学生基础较弱，故无法独立地根据所学知识去解决 新的问题，进而产生错觉误以为学习该门课程的实用价值 不高,学习主动性大幅下降。此外，教学过程采用的是大班 教学，学硕型研究生和专硕型研究生一同上

8、课，课程纪律难 以管控，学生很容易产生从众心理，久而久之即使个别成绩 好的同学也开始马虎对待该门课程。1.2考核方式不全面该门课程的考核方式由平时成绩和考试成绩两部分组 成，其中平时成绩占30%、考试成绩占70%，而平时成绩则是 以学生出勤率为打分依据，仅在上课前五分钟进行点名，很 难保证整个课堂讲授过程中学生的专注性，并且由于该门课 程缺乏教材，很少有学生主要找资料提前进行预习，课堂讲 授又采用填鸭式的教学方法，不可避免地使得一部分学生开 小差去玩手机或做其他事情，甚至科研任务重的学生在签到 后出现早退现象。7考试题型设置也未必合理,其中判断题、 简答题、论述题这三大类题型的分值占卷面总分值

9、的70%以 上，从而使得学生为了应对考试，在最后时刻临时抱佛脚通 过死记硬背也能够取得较好的成绩，学生对知识掌握的真实 水平没有测验出来。最重要的是该种考核方式仅针对学生 的应试能力进行考核，显然该种考核方式还有待改进。1.3教学方法不更新该门课程具有课时量少、知识点多的特点，因此授课教 师在上课过程中不得不追求速度以完成教学大纲规定的教 学任务量，基本上采用的是PPT翻页方式进行授课。这对 学生的能力要求就很高，大部分学生很难在课堂上立马消 化掉授课老师讲解的内容，从而使得教学过程没有发挥出 学生的主观能力性，学生处于一种被动地接受知识状态。 此外，授课老师除了正常上课外，还要完成各类课题规

10、定的 考核指标，因此投入到教学中的时间也较为有限，没有精力 去了解学生各自的科研课题和其自身特点，教学案例分析 无法面面俱到囊括所有学生的研究方向，很难做到因材施 教。闵同时本门课程不仅要注重理论教学，试验教学也非常 重要，但是这一点却被忽略掉了，教学计划中没有预留试验 教学课时。学生在学习理论知识的时候更多的是纸上谈 兵,涉及具体运用相似理论知识去设计并开展模拟试验时， 往往因为实践能力差，会遇到各种各样的问题。1.4能力素质培养不全面该门课程开设的初衷是培养土木工程专业研究生独立 运用所学知识解决实际科研过程中遇到的问题，但对于学 生而言更多地是为了修满学分达到毕业要求而已，学生在 课堂学

11、习过程中能力素质的培养得不到全面提高。主要原 因还是在于考核方式和教学方法，以往教学对学生科研探 索精神和实践创新能力的要求极低，但是这一点对于硕士 研究生而言非常不适用，国家高等教育学位授予中明确规 定研究生不仅需要掌握坚实宽广的基础理论和深入系统的 专业知识，而且还应具备从事科学研究和独立担负专门技 术工作的能力，因此科研探索精神和实践创新能力的培养 在研究生从事科学研究时就显得格外重要。回然而目前仅 需要学生总评成绩达到60分以上这是远远不够的,甚至有 些时候授课教师碍于情面等原因，往往还对学生网开一面 存在放水现象。2教学改革措施为了有效提高学生的学习积极性,切实掌握该门课程所 学理论

12、知识并在科研过程中灵活应用。故针对当前教学过 程中存在的问题，确立了以学生为中心，强调人才培养过程 中理论学习与实践创新相耦合、案例教学与科研课题相衔接、 考核方式与素质培养相挂钩，网具体教学改革措施如下。2.1创新教学方法为了有效打通课堂内外互动教学，基于腾讯QQ等交 流平台建立该门课程的班级群，课后授课教师则在班级群 内发布相关讨论话题或者学生针对课堂内未弄清的问题和 同学及授课教师展开进一步交流。课堂教学则以小组为单 位，以调动学生科学探索激情为目标开展情景式教学。以 学生为主体进行模拟试验设计，授课老师则在此过程中以 引导为主;同时增设模拟试验课，试验内容尽量与学生的科 研课题接近,指

13、导学生如何在现场开展模拟试验，锻炼学生 理论联系实际的能力。此外，授课老师还通过收集最新的 文献资料，向学生介绍前沿的模拟试验技术和发展动态，以 及与学生自身科研课题密切相关的模拟试验介绍与分析； 同时也要求学生查阅相关方向文献，小组讨论时进行综述。 上述教学方法如图1所示，不仅丰富了课程教学内容，而且 讲授的知识学生更乐意接受。图1创新教学方法 调动学生学习积极性 扎实基础、拓展知识面理论联系实际、提高动手能力打通课堂内外教学2.2完善考核方式提高平时成绩所占比例至总评成绩的50%,并且对平 时成绩组成进行重新划分，具体由上课签到、课堂互动、小 组呈现、课后作业四大部分组成，调整后的考核方式

14、指标 组成及各项指标所占比例如表1所示。首先，大幅减少上 课签到这项考核指标所占的比例，教导学生学习是自己的 事，最终受益人也是自己，故一定要摆正心态为自己去学 习。其次,通过新增课堂互动和小组呈现这两项考核指标, 且将其比例提高到35%，这一举措能够有效提高学生的学 习参与度，调动学生的学习积极性，切实让学生在课堂中成 为主体。课后作业形式则是多样化，既可以是给定案例进 行模拟试验设计，也可以要求学生查阅文献，总结与学生所 研究的科研课题相关前沿模拟试验内容等。同时笔试考核 将闭卷考试改为开卷考试，使学生的主要精力从应付考试 向对知识的灵活应用出发,不再是考前死记硬背知识点，而 是注意平时学

15、生对自身能力素质的培养，对解决实际问题 能力锻炼。表1考核指标占比分配表上课签到课堂互动小组呈现课后作业笔试考核8%15%20%7%50%2.3加强能力培养将该门课程能力培养具体落实到知识获取能力、实践创 新能力、团队协作能力、文献阅读与综述能力、实际动手能力 这五大方面，以期培养出综合型高素质人才。这五大方面能 力的培养并不是独立的，而是相互之间存在一定联系的，这 与教学方法和考核方式的改革息息相关。例如课堂教学过 程中以小组为单位则是注重培养学生之间团队协作能力，情 景式教学则是针对学生的知识获取能力和实践创新能力的 一种提高锻炼。学习最新文献资料则是对学生文献阅读能 力与综述能力的培养，

16、同时增设试验教学则是重点培养学生 的实际动力能力。只有打破传统的应试能力培养，这样培养 出来的学生才更具有竞争力。同时在学生能力培养过程中 最重要的一点就是融入思政元素，教导学生科技强国，将来 利用所学专业知识为祖国的建设贡献出一份力量。2.4建设课程团队建设一支以学术带头人为负责人的课程教学团队，团 队成员均具有高级职称或博士学位，均主持过省部级以上 科研项目或教研项目，拥有丰富的科研实践经验以及研究 生培养经验。该门课程的理论教学由一名二级教授负责讲 授，该教授在土木工程领域尤其是矿井建设领域具有很高 的学术影响力，讲授了近十年的相似理论与模拟试验”理 论课时，能够熟练地运用理论知识解决实

17、际科研中遇到的 问题。试验教学则由二名副教授负责，在实验室现场针对 具体的模拟试验进行讲解并引导学生动手去设计，去处理 试验过程中的各个细节；同时这二名副教授也负责QQ群 日常答疑工作以及收集最新的文献资料供学生阅读。此 外,课后作业评阅也由二名副教授负责，便于就课后作业遇 到的问题及时在QQ群与学生进行讨论交流。同时课程教 学团队也能够发挥出很好的传、帮、带”作用，对学科发展 和建设来说,人才队伍的可持续尤为重要，同样对于一门课 程更是如此。11上述四项教学改革措施相互之间存在着密切联系，只有 建设出一支层次结构合理的课程教学团队，这样才能更好地 进行教学方法创新，而考核方式则是根据创新的教学方法重 新进行制定，能够进一步督促学生去自主学习探索知识，并 且在这个过程中学生多方面能力自然而然地得到了锻炼，学 生对该门课程的学习热情也随之大幅提高，对授课老师的知 识储备量和教学技能要求也在增加，使得授课老师也在不断 充电更新最前沿的知识，最终形成了一个良性循环。如上所 述，各项教