本站原创摘 要 ：目前高校多数研究生课程教学仍处于知识传授层面,在培养研究生自主创新和解决实际问题的能力方面有所欠缺.本文以“船舶板壳力学”课程教学改革为例,提出了基于工程案例的教学方法,重点强调研究生了解学术前沿动态、引入实际工程案例理论联系实际和开展课程讨论与汇报的重要性.
关 键 词 ：工程案例；学术前沿；课程讨论
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）24-0031-03
与本科生教育不同,研究生教育是一种高层次的科学研究素质养成教育,其特殊性体现在研究生的职责不仅仅是学习知识,还包括学术研究和学术创新.在课程教学中,如何激发研究生的自主性和创新性以及培养研究生分析问题和解决问题的能力是提高研究生教育质量的关键.虽然已有调查表明,研究生课堂教学方式已经走向多元化,但是目前研究生教学的现状仍然不容乐观,其不足之处主要体现在以下几个方面：一是课程设置与培养目标不相符,课程内容与本科阶段重复较多,在难度上也与本科差距不大,前沿性知识比重低,限制了研究生思维创造性的发展和创新能力的培养；二是课堂教学在教学观念和教学目标上仍停留在知识传授的层面上,以教师和课堂讲授为中心,多数学生仍停留在以教材为中心的应试学习状态,大大弱化了研究生的学习兴趣,教学效果不理想；三是在课堂教学中理论与实践教学结合不够紧密,难以发掘学生的创造潜能,难以提高学生动手能力和解决实际问题的能力.本文针对以上三个问题,结合专业课程《船舶板壳力学》,提出了面向工程实践、培养研究生创新能力的教学改革方案.
一、工程案例教学的特点
原有《船舶板壳力学》课程的教学内容偏重板壳基本理论的学习,涉及船舶与海洋工程结构方面的内容较少,《船舶板壳力学》中的“船舶”专业特色没有得到充分的体现.由于课程教学与实际工程联系不够紧密,而且教学目标仍然处在知识传授的层面上,学生虽然了解知识却难以运用知识解决实际问题,导致学生对于相关力学理论与方法缺乏学习兴趣和动力.为了在课程教学中把力学理论与工程实际有机地结合起来,充分发掘学生的创造潜能,提高学生分析问题和解决实际问题的综合能力,笔者将实际工程案例引入到课程教学中.案例教学是以案例为依托,以自主学习为基础,以交流为手段,以开发学生潜力、提高学生运用理论解决问题的能力和促进学生综合素质提高为目的的一种理论与实践相结合的教学方法.案例教学法目前在国外已经发展得相当成熟,被认为是一种能够代表未来教育方向的成功教育模式.与传统的以课堂知识传授为主导的教学法相比,案例教学法有以下几个方面的特点.
1.传统的教学方式关注的是向学生传输了哪些知识,忽视了对学生学习潜能的开发,导致学生理论与实践的脱节.而案例教学十分注重学生的主体性、主动性、自主性的发挥,学生通过收集各方面的资料和信息,在对已有资料做多方面分析的过程中促使自己的思维不断深化,并在力图对一个问题寻找多种解决方案的过程中培养和形成创造性思维.
2.案例教学有利于提高学生分析问题和解决实际问题的能力.在案例教学中,学生针对实际工程问题,在一定的条件下对解决问题的最终方案做出判断和决策,在这个过程中锻炼了自我综合运用各种理论知识和经验,分析和解决问题的能力.
3.案例教学能够提高学生的表达、沟通与合作能力.在教学过程中,通常把学生分成若干个小组,每个小组成员之间会有明确的分工与合作.小组内部成员通过讨论相互沟通,形成小组的案例分析报告.最后各小组再指派代表在课堂上进行案例分析结果的汇报与答辩.
二、工程案例教学的实践
1.调研国内外研究现状了解学术前沿.要培养研究生的创新能力,就需要研究生能够对学术前沿动态保持密切关注.大量阅读国内外文献资料是了解某个专业领域研究现状以及发展趋势的最有效途径.文献是研究生培养深入探讨学术并保持学术研究创新性的必要资源.没有足够的、高质量的文献作为学术研究的基础,研究生很容易做无用功.没有广泛的阅读,研究生就不可能形成自己的观点,更不可能提出自己的独特见解.在广泛阅读的过程中,研究生既能够获得知识与信心,又能够获得思维与方法论的潜移默化的影响,这些对于研究生的学术素养的形成及创新思维的培养是不可缺少的.《船舶板壳力学》这门课主要涉及船舶与海洋工程结构强度与安全领域的相关内容.通常将研究生分成八个小组,并列出该领域中八个研究方向分配给各个小组的学生进行调研,包括船舶与海洋工程结构的极限强度、剩余强度、屈曲强度、疲劳与断裂等.每个研究方向查阅的文献要求是近三年公开发表的期刊、会议论文或者是研究生学位论文等,其中国际期刊论文数量不少于十篇.每个小组最终要完成一份某个研究方向的国内外研究现状调研报告,作为课程平时成绩评定的依据之一.
2.采用案例教学联系工程实际.本课程在教学中引进工程案例主要是基于两个方面来考虑：一方面本课程仍然注重力学理论与方法的学习,但是力学问题的提出、分析问题和解决问题的思想都是基于具体的工程案例,研究生在实际工程应用中既提高了学习力学理论的兴趣,又加深了对理论与方法的理解.另一方面,在工程案例中设置一些开放性问题让研究生思考并寻求解决方法,从而加强了学生自学能力、实践动手能力及创新能力的培养.每组学生给出的分析问题思路和解决方案有可能是不同的,但正是在不同解决方案的比较过程中激发了学生的学习兴趣和创新意识.本课程采用的工程案例全部来自笔者完成的实际工程项目,涉及的内容包括船与海洋平台结构的屈服强度、屈曲强度及疲劳强度的分析与校核.例如在讲解薄板屈曲强度时,笔者以实际船舶甲板板架为例,给定边界条件和外载荷的大小,设置的问题是当甲板板厚偏薄不能满足屈曲强度要求时,采取何种加强方案最为有效而且增加的结构重量最小.每组研究生在计算报告中给出了各自的加强方案和分析结果,采用的方法包括增加板厚、增加纵向骨材或者横向骨材的尺寸及减小骨材的间距等.虽然各组的解决方案各不相同、有优有劣,但是学生在思考问题的过程中既充分运用和巩固了学习的薄板屈曲理论,又动用了自己的智慧,锻炼了自己解决实际工程问题的能力. 3.开展课题小组讨论激发学习热情.研究生在完成国内外学术动态调研和各个工程案例分析的报告后,开展一系列学术汇报、答辩和讨论非常重要.这样可以进一步激发研究生自主学习的热情,培养他们敢于质疑、敢于创新的精神.开展课程学术讨论是教师与学生以及学生之间共同研究问题、交流思想、表达自我的一种教学方式.这种教学方式要求教师本身要有较强的创新思想,同时还要有启发学生思路、驾驭讨论过程、评价与总结学生讨论结果的能力.本课程开展学术讨论主要分为三个环节.首先,要求每个小组针对各自完成的问题进行组内交流.由于课堂时间有限,这一环节由各组学生在课后自行组织完成,但可以邀请教师参与.在讨论中,组内的每个成员可以自由发言,在合作中分享不同的观点和思想,最终形成小组的讨论成果.成果形式包括文字报告和汇报用的幻灯片电子文件.教师在参与过程中可以给予适当的指导,并帮助协调与推进小组的活动.然后,在课堂上每个小组指派一名学生向全班汇报小组研究工作的完成情况和讨论成果.其他组的学生可以质疑和提问,汇报小组的所有成员参与答辩.这一环节有时会出现非常激烈和精彩的辩论,教师和学生在这个过程中不仅加深了对讨论问题的理解,也开阔了思路,锻炼了学生语言表达和参与辩论的能力.当出现冷场的情况时,教师要善于启发和引导,可以通过提出一些问题,激发学生参与讨论的积极性.最后,教师要对整个讨论活动进行总结,对每个小组的表现及全班讨论的情况进行点评.比如对于某个工程案例的解决方案,可以从基本原理和实际工程应用等多方面评价其准确性、实用性和先进性.另外,教师还要能够通过每个研究生的表现掌握其对问题的理解深度、学习态度及付出的工作量,从而对学生讨论环节的成绩给出公正的评定.本课程为了鼓励研究生积极参与学术前沿调研、工程案例分析和学术讨论,将这部分成绩的比例定为课程总成绩的40%,课程期末考试成绩占60%.
三、教学改革成效总结
“船舶板壳力学”基于工程案例的教学方法经过两届研究生的实践,获得了学生很高的评价.通过与学生座谈交流,本课程教学改革收到的实效总结如下：①研究生在分析实际工程案例、寻求解决方案的过程中学习书本上的理论知识,提高了学生的学习兴趣.②把理论教学与实践教学有机地结合起来,不仅有利于研究生加深理解和掌握书本上的理论知识,更使他们懂得怎样灵活应用这些知识.③在课程中引入工程案例分析,能够培养研究生自主学习能力,提高学生分析问题、解决问题和实际动手能力.案例分析的完成有助于增强学生的自信心和成就感.④以组为单位的学习与讨论,锻炼了研究生的沟通能力和团队合作能力.成果汇报与答辩可以进一步提高学生的表达能力.⑤在教学过程中既体现了教师的主导作用,又发挥了研究生的主体性.同时,通过师生间的讨论与交流,教师能够更加准确地掌握学生的学习情况,便于及时调整教学内容和精度,真正提高课程的教学质量.