浅谈土木工程研究生教学体会

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目前研究生入学形式也是多样化，全日制研究生中的学术硕士、专业硕士的基础和对待学习的积极性也不尽相同。导致以上问题的原因，一方面是课程设置的不合理，既耽误了老师和学生的宝贵时间，又无法取得好的效果；另一方面是有些学生学习积极性不高，不注重课程的系统性和连续性，没有良好的理论基础，要想做好后续的科研工作并撰写出高质量的学位论文是很难的。抛开课程设置的问题，就任课教师而言，该如何调动研究生学习的积极性使其为后续科研工作打好基础呢？

第一，在课上经常提醒研究生：他们与本科生有层次上的区别。研究生阶段与本科生阶段最大的不同就是，本科生所接受的知识基本上是已经被认定为知识的知识，而研究生则要在广泛接受既定知识的基础上去寻找和创造尚未被认定的知识。以此激发和鼓励他们在专业学习方面的积极性和主动性，并使其意识到这种求知欲和征服欲跟以后社会工作中的敬业精神和竞争意识是一致的。

第二，在课上经常提醒研究生：科学研究是一项艰苦而漫长的工作，不但有随时失败的可能，而且研究工作的完成和结论的得出往往需要多次的反复。有些观点的确立往往可能在自己的分析论证过程中又被自己推翻；有时连续几天翻阅各种资料竟然一无所获。鼓励研究生要有战胜这些困难的信心与决心，因为这种艰难和挫折是成功者的必经之路。以此调动其在专业学习方面的积极性，激发其成为社会精英人士。

第三，由于现在的教学都是采用多媒体，因此课件的制作也是吸引研究生课上注意力和提高其学习积极性的重要一环。课件的制作应贯彻“少而精”的原则，明确教学目的，突出教学重点。研究生课程的一个主要特点是没有单一的教材，研究生课程教学课件的设计除了基础理论的讲解外，也一定要体现出与国内外研究前沿相结合的特点。设计教学内容时，对于工程实例可加入一些代表性图片进行讲解；对于理论发展过程及前沿研究可采用流程图；遇到重要理论公式的推导可使用板书。

第四，通过研讨式教学提高学生学习的积极性。在课程教学过程中，除了教师讲解学生要接受和理解已有研究成果和基本理论外，可以组织学生对一些不完全成熟的理论进行讨论，使研究生在课堂上成为真正的主角。通过交互式的教学方式可以激发研究生在自学过程中的探究与发现新事物的精神，培养其良好的思维方式和解决问题的能力。比如作为结构工程专业研究生先修课程的“结构动力学”主要讲解基础理论。而在与其相关的后修课程中，如“结构损伤识别与健康监测”，教师在授课时首先要给学生讲解清楚该方面研究的发展历程，然后引导学生阅读国内外前沿文献，尤其是阅读外文文献，最后让学生写报告并制作课件进行课堂讲解和讨论。结果表明：学生对于课程知识及前沿动态的掌握比直接听老师讲授效果要好很多。另外，通过研讨式教学还可以锻炼研究生的表达能力。研讨式教学要求研究生在掌握足够的文献资料并进行充分的调研后，在课堂上就某个问题或观点发表个人的见解，并同他人进行讨论，这样的过程给了他们充分展示自己的机会。并且要求研究生的论述要有逻辑性、概念准确、表述清楚，因而有助于他们语言组织和表达能力的提高。

土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，是具有很强的实践性的学科，包括结构工程、桥梁与隧道工程、岩土工程、防灾减灾工程及防护工程、市政工程等。其特点包括：特殊性，可描述性和可统计性很差；综合性，影响因素众多，如结构、美观、环境、社会文化、心理等；复杂性：非线性、随机性、信息不完整性等；系统性：设计、施工、使用、维修是一个系统。近年来数值模拟技术在土木工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径。常用的土木工程数值模拟商业分析软件在结构方面主要有Ansys、Marc、Abaqus、Adina等。这几种软件在解决结构有限元相关问题方面的功能十分强大。另外，数学软件Matlab（一种可用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级计算语言）在设计研究单位和工业部门已被广泛用于科学研究和解决各种具体问题，在工程界也已流行起来。无论工程方面的哪个学科都能在Matlab中找到相应的功能。在土木工程相关科研工作中，Matlab也是导师越来越多用到的数值计算软件，它可以用来解决现有商业有限元软件的不成熟理论方面的问题。面对数值模拟的迅猛发展，在土木工程专业的数值计算软件相关课程或专业课程教学中加入Matlab的应用已经是大努力所趋。因此笔者将Matlab的基础知识及应用融入结构工程专业研究生课程“结构动力学”和“结构损伤识别与健康监测”的教学过程中，在课上讲解及演示Matlab在解决专业问题方面的应用，使研究生提早进入科研工作中，并多掌握一种解决问题的手段。以Matlab在“结构损伤识别与健康监测”课程教学中的应用为例，由于专业课的理论内容相对较难，因此每次课可以分为两段，前一段讲解课程理论知识及工程应用，后一段讲解软件的基础知识及在专业中的应用。这样既能完成教学任务，学生学习起来也相对轻松，容易接受，积极性较高。对于通过该软件编程解决专业问题，由于每个人对程序掌握的熟悉程度不同，因此写出来的程序效率也不同，因此可以在课上给学生讲解什么样的命令会使程序得到简化；在学生讲解自己编写的程序时也有可能出现老师不常用到的命令；这种交互式的课堂学习讨论，对学生掌握课程知识和科研手段以及对老师后续课程教学的调整都有很大帮助。

研究生课程教学是研究生培养的一个重要环节。将教师在科研工作中常用的手段和方法融入课程教学中，结合研讨式教学，注重提高研究生提出问题、研究问题和解决问题的能力，可以充分发挥研究生学习的主动性和积极性。对于土木工程专业的研究生而言，教师在日常教学中要经常引导学生把握工程整体观，讲解数值模拟技术在土木工程中的实际应用，使学生获得一种工程意识，不断加强理论与实践结合的能力。通过学习新软件使学生有了感性认识，并开阔了视野，同时也丰富了理论课程教学及土木工程数值模拟技术教学的内容。通过让学生编写程序解决专业问题，并在课堂上讲解运行程序，不但使学生掌握了专业知识及相关数学知识，并且克服了对编写程序的心理恐惧，为后续科研工作打好基础，取得了良好的教学效果。（本文作者：刘佩 单位：北京交通大学土木建筑工程学院）