以大學生創新活動項目為平臺的教學改革探索

郭智剛　林自煒　楊浩琳　齊帥夫

[摘 要]目前各大高校紛紛開展大學生創新活動項目，以培養大學生的創新能力。然而大學生創新活動項目在實施過程中存在一些問題，更為重要的是項目沒有與學生所學的理論知識緊密結合起來。將大學生創新活動項目內容和課堂教學融到一起，讓兩者相互促進，能改變學生學習理論知識的枯燥性，培養學生溝通能力和口頭匯報能力，增強學生的學習積極性和就業競爭力。

[關鍵詞]創新活動；課堂教學；教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）05-0147-02

大學是提供教學和學術研究的場所，在培養學生的創新能力方面起著非常重要的作用。為了適應國家提出的創新型人才培養的需求，各大高校紛紛開展大學生創新訓練計劃項目和科研訓練計劃項目，以培養和提高大學生的科研創新能力。我校大學生科研創新項目分為校級項目和市級項目，每個項目資助1000～10000元不等的經費。筆者帶過三屆大學生創新項目，通過開展創新項目筆者發現，在項目開展的過程中，部分學生的學習態度由被動變為主動，教師與學生之間的溝通加強，學生的思維很活躍。但是在項目的實施過程中筆者也發現一些問題，如部分學生由于對項目的認識不足，常常半途而廢；項目團隊之間的分工欠協調；項目投入時間相對較少，與上課沖突較多。更為重要的是，大學生創新活動項目內容并沒有與學生所學的理論知識緊密聯系起來。因此，本文以大學生創新項目為平臺對教學改革進行探討：一方面，我們將大學生創新活動項目內容融入課堂教學中；另一方面，我們又將理論知識融合到大學生創新活動項目中，讓兩者互相促進，從而改變學生學習理論知識的枯燥性，以強化學生綜合應用和解決實際問題的能力，為“卓越一線工程師”人才培養提供有力的支撐。

一、大學生創新項目實施過程存在的問題

（一）項目申請問題

大學生創新活動項目在立項之前需要申請。大一、大二的學生由于專業課學習得不多，基礎知識相對欠缺。大四的學生因為要考研、找工作，參與的興趣不大。參與申請的學生大部分是大三的學生。而大三的學生剛剛接觸專業課，對專業知識的了解還不夠。因此，大學生創新項目的題目和內容大部分是由教師提供，這使得部分學生依賴教師，憑一時沖動或為了創新學分而申報項目，沒有主動了解項目的意愿，他們根本不知道進行創新項目的目的是什么。

（二）項目實施問題

項目得到資助后，在項目實施過程中，一旦出現一點困難，部分學生就會一改申請時的積極態度，表現出畏難情緒，很少與項目負責人、教師溝通。也有部分學生因為平時課程任務重或者考研而無法投入充足的時間跟進項目，而文獻閱讀、編程或搭建實驗平臺又因時間關系不能連續進行。部分學生認為大學生創新項目很高深，由于沒有很好地理解項目，這導致他們半途而廢，無法結題，沒有達到理想的實踐效果。

（三）項目與教學的關聯問題

因為大學生創新項目大部分是教師科研項目的部分內容，學生很難理解這方面的知識，也很難將其與學到的知識點緊密結合起來。部分大學生認為，創新項目和教學完全是兩件獨立的事情，從而降低了項目實施的主觀能動性，這就沒有達到創新的目的。

二、將教學理論知識融入大學生創新項目

筆者基于帶過的大學生創新項目內容，將大學生創新項目和教學緊密結合在一起，從而克服了大學生創新項目在實施過程中存在的問題。

（一）項目簡介

項目為校級大學生創新項目，題目分別為《三維簡支鋼桁架橋梁模型設計與靜力試驗測試》、《基于多源數據融合的鋼桁架橋模型的靜力特性分析》、《簡支鋼桁架橋動力試驗模型設計與試驗過程模擬分析》和《基于無線傳感的簡支鋼桁架橋模型動力特性分析》。項目內容為設計三維簡支鋼桁架橋模型，對簡支鋼桁架橋進行靜力、動力試驗測試分析，并建立有限元模型進行數值模擬，將試驗測試結果與數值模擬結果進行對比，為簡支鋼桁架橋提供一定的設計依據。

（二）具體實施過程

首先，學生根據橋梁工程中鋼桁架橋的知識，設計了一座三維鋼桁架橋模型。其次，學生根據所學的工程結構檢測對三維鋼桁架橋模型進行靜載試驗和動載試驗。最后，學生根據所學的結構力學知識，利用Matlab軟件編制程序建立三維鋼桁架橋數值模型，得到靜載數據和模型的模態數據，并與試驗結果進行對比；同時，學生根據所學的有限元分析知識，利用有限元軟件建立三維鋼桁架橋模型，得到靜載數據和模型的模態數據，并與試驗結果進行對比。

通過鋼桁架橋的設計和試驗，學生能了解鋼桁架橋模型的靜力和動力特性，鞏固和加深課堂所學的專業基礎理論知識（涉及結構力學、橋梁工程、工程結構檢測、有限元分析等課程），初步掌握了軌道工程結構試驗的理論和方法。更重要的是這培養了學生自主設計試驗和操作試驗的能力、綜合分析和解決問題的能力、解決工程實踐問題的能力，為學生今后對大型結構進行結構受力計算與分析、工程試驗與測試、工程結構力學性能評價等打下了良好的基礎。

三、將大學生創新項目融入教學

（一）項目簡介

項目為校級大學生創新項目，題目分別為《基于有限元的滑坡穩定性分析》、《鋼格柵板有限元分析與試驗測試》。項目《基于有限元的滑坡穩定性分析》的內容為用有限元軟件建立現場滑坡模型進行穩定性分析，確定滑坡的可能滑動面和符合實際情況的抗剪強度指標，得到滑坡土體所能提供的最大抗剪強度與外載荷在邊坡內所產生的實際剪應力之比；通過抗剪強度折減系數來判斷滑坡的穩定，與現場滑坡情況進行對比，從而為邊坡穩定提供技術參數與依據。項目《鋼格柵板有限元分析與試驗測試》的內容為利用有限元軟件建立鋼格柵板有限元模型，模擬鋼格柵板在實際應用中的各種復雜的受力工況，得到鋼格柵板在荷載作用下的位移和應變，以及不同類型的鋼格柵板構件的受力性能，分析鋼格柵板的動力特性，并進行靜、動力試驗測試，將試驗結果與有限元結果進行比較，同時進行靜、動力有限元模型修正，為鋼格柵板的工程應用提供技術支持。

（二）具體實施過程

路基工程這門課中包含路基邊坡穩定性分析的知識點。如果僅僅單純地進行知識點講授，學生很難理解。通過大學生創新項目《基于有限元的滑坡穩定性分析》所做的內容，在課堂上進行講解，學生可以更好地理解邊坡穩定性分析的計算方法。圖1為學生基于有限元所做的邊坡失穩時位移等值線圖。

有限元分析這門課主要講有限元理論和軟件的操作。如果單純地講解理論知識，學生學起來會感覺很枯燥，也很難理解。通過大學生創新項目《鋼格柵板有限元分析與試驗測試》所做的內容，在課堂上進行講解和操作，可以使學生更好地理解有限元的基本理論，提高學生對有限元軟件分析結構的興趣，讓學生了解到鋼格柵板的應用。圖2為學生基于有限元所做的鋼格柵板的靜力分析。

四、結束語

將大學生創新活動項目作為教學的案例和研究性專題，同時將教學理論知識用于指導大學生創新活動項目，能使大學生創新活動項目和教學緊密結合在一起。這種方式能突出學生的主觀能動性，使教學富于彈性，同時還能激發學生探究問題的興趣，提高學生解決問題的能力，調動學生學習的主動學習和創新的積極性。大學生創新活動項目能使大學生熟練掌握創新項目所需要的各門課程的知識點，能提高大學生知識運用的能力。最后，大學生創新活動項目還培養了學生的溝通能力和口頭匯報能力。

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[責任編輯：陳 明]