基于創新實踐能力培養的項目教學法探索與實踐

袁曉靜 邵永健 劉凡 馬俊玲

[摘 要]社會經濟的飛速發展對高校人才培養提出了更高的要求，亟須大批創新實踐能力強的高層次人才。文章基于研究生創新實踐能力現狀、內涵及構成要素，以土建類專業為對象，以創新實踐能力培養為目標，構建了“2個中心，4個階段”的項目教學法框架。結合結構實驗技術課程，圍繞項目準備、論證、執行和評價四個階段開展教學實踐活動。通過跟蹤學生在后續階段的綜合表現，評價項目教學法的實踐效果。

[關鍵詞]研究生教育;土建類;創新實踐能力;項目教學法

[中圖分類號] G643 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）03-0193-05

隨著社會經濟的飛速發展，各種異形結構、超高結構、復雜結構應運而生，如國家體育場、上海中心大廈、港珠澳大橋等[1]。國家基建需要大批創新型人才。研究生教育作為高層次人才培養的重要組成部分，是我國教育的重中之重，應積極探索人才培養的新模式，培養具有實踐精神和創新能力的復合型高素質人才，以適應和支撐國家創新型發展戰略[2]。

近年來創新實踐能力的培養受到廣泛關注，已成為研究生教育研究中的一個熱點問題。朱根華、嚴志宏、楊明等[3]探索基于過程控制理論的研究生創新實踐教育培養模式，從研究生的科研技能、創新能力、實踐能力等環節入手，建立了一套主成分分析法學生綜合評價體系。王瑞紅[4]在分析實踐基地建設面臨的主要問題的基礎上，提出了實踐基地建設的協同創新機制，指出協同創新對提高研究生實踐能力有積極的促進作用。袁清珂、成思源、駱少明等[5]在機械工程專業以研究生培養質量為目標，探索了研究生實踐環節的設置，明確了通過實驗環節可以提高研究生的創新實踐能力。此外，很多學者提出開放科研實驗室，開拓校外實踐基地，優化教學評價指標等方法來促進研究生創新實踐能力的提升[6]。學者們一致認為，在研究生創新實踐能力培養中，必須堅持“學生為本，立足實踐”的教學理念。

項目教學法是引導學生主動思考問題、解決問題的教學方法。以項目帶動教學，以學生為主體，探索性地實施一個完整的項目，把實踐教學與理論教學有機結合，讓學生在教師的幫助下掌握知識、獲得技能、鍛煉能力[7]?？梢?，強調實踐和探索的項目教學法特別適用于土建類專業的教學活動，其能在強化理論知識的同時，提高學生的創新實踐能力，培養出符合我國現代化基礎建設需要的應用型和復合型人才。

一、研究生創新實踐能力構成

（一）研究生創新實踐能力現狀

大部分研究生都是應屆學生，沒有工作經歷。在學校，他們接受的都是應試教育，以課堂學習為主，以通過考試為目的;在家里，他們大部分是獨生子女，動手能力較差，更別提參與生產實踐活動了。

本科階段設置的實踐教學環節，大多以觀摩為主，需要自主動手、獨立完成的環節很少。到了研究生階段，受客觀條件限制，前期課程仍然以灌輸式的課堂學習為主，雖然設置了實踐學分，但仍然存在走馬觀花的現象，缺乏“荷槍實彈”的訓練。學生在完成碩士學位論文時表現為：開題階段，缺乏自主積極性，過于依賴導師;試驗階段，制訂試驗方案能力不足，實際操作能力差，過于依賴實驗室教師。這導致試驗周期長，試驗效果差，最后自然也就寫不出高質量的學位論文，更談不上知識創新了[8]。

實踐是土建類學生創新能力的基礎，也是提升創新能力的源泉。實踐環節的先天不足導致學生創新能力的缺失。

（二）研究生創新實踐能力內涵及構成

創新實踐能力[9]是指在有足夠知識儲備的基礎上，通過積極參加實踐活動，發現新問題，并嘗試用創造性的思維和方法解決問題，從創新行為上反映創新能力的綜合表現。創新和實踐緊密聯系，相互補充，相輔相成。創新離不開實踐，實踐有助于創新。

項目組結合土建專業人才培養的需求，構建了土建類研究生應具備的創新實踐能力要素，如圖1所示。

1.自主學習能力。研究生不僅要能接受他人傳遞的知識（研究生入學后的第1年，主要是通過學校開設的各類課程教學達到此培養目的），還要能在導師的指引下基于問題去探索、研究、發現和解決問題（后面1～1.5年的課題研究階段，主要通過參與導師課題組的科研項目達到此培養目的）。這就要求研究生具備自主學習能力，能自主進行科技檢索、篩選閱讀和歸納總結各類文獻，進而更新自己的知識結構。導師會根據自己在研究的科研項目，指導學生了解專業方向的國內外研究動態。學生需要通過自學去理解、探尋目前的熱點課題，并結合自己的個人能力，和導師進行有效的溝通交流，最后凝練出適合自己的研究課題。

2.綜合應用能力。有了足夠的專業知識儲備后，還應具有綜合應用能力，即敏銳的觀察能力、科學的思維方式、專業的研究方法和精準的成果表達。

3.實踐活動能力。薩迪說：“無論你腹中有多少知識，假如不用便是一無所知?！蓖两愌芯可鳛榧缲搰一ㄖ厝蔚母邔哟稳瞬?，必須有卓越的實踐能力。研究生在校期間有各種科研實踐活動，如主持各級創新計劃項目，參與導師的各類科研項目;有社會實踐活動，如協助本科生的授課、輔導、答疑活動，從事教學行政管理部門的輔助管理工作，結合論文參加的必要的工程實踐活動，參加創新創業實踐和各類專業競賽。

應通過實踐活動來檢驗理論知識的掌握及應用情況。在實踐活動中，要勤于思考，敢于懷疑，勇于提問，并嘗試用創造性的方法去解決問題。實踐能力是研究生培養質量的重要指標，是創新能力的重要基礎[10]。

4.知識創新能力。研究生教育區別于本科生教育之處就在于科研能力的培養。而科研的本質是知識創新。良好的實踐能力，必然能激發出創新意識。有了創新的意識和創新的思維必須再次付諸實踐， 在實踐中持續改進，進而形成創新性成果。創新能力是研究生培養的重要目標。

5.團隊協作能力。研究生創新實踐能力的價值體現在培養適應社會需求的高素質人才群體。每個研究生畢業后都將走向自己的工作崗位，在不同的群體活動中面臨不同的責任和挑戰。一個人的能力再強也不可能面面俱到。創新實踐能力需要在團體活動中展現和發揮?？梢姡瑘F隊協作能力是創新實踐能力中不可或缺的能力要素。

二、基于創新實踐能力培養的項目教學法

項目教學法最主要的特點是：以項目為主線，以學生為主體，注重理論與實踐相結合。教師可通過指導將一個相對獨立的項目交由學生自己處理。項目信息的收集、計劃方案的設計、項目的實施及評價，都以學生為主體來完成。學生通過項目的執行，了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。

土建類專業研究生培養以“較強的實踐能力和創新能力”為主要目標。隨著新工科理念的推出，研究生創新實踐能力的培養有了更高的要求[11]。本文結合土建類專業的特點，構建以土建類研究生為對象，以實踐課程為載體，以創新實踐能力培養為目標的項目教學法（如圖2所示），包括2個中心和4個階段。

（一）2個中心

1.第1個中心：以學生為中心。傳統的實踐教學，都是以“教師指導”為中心，在教師的全程指導下，學生按照指定的程序，在指定時間內完成指定的任務。在項目教學法中，以學生“自我研究”為中心，教師指導為輔助。學生按照教師提出的目標要求，將一個完整的項目，按照自己事先制訂好的計劃有序執行。學生以項目組的形式參與到項目活動中，全員參與，互相探討，分工協作，共同完成。這種教學方法有利于提高學生的學習熱情，增強操作技能，激發創造靈感，讓學生體驗實踐的艱辛，感受創新的樂趣。

2.第2個中心：以實踐過程為中心。傳統實踐教學中，大多以“課堂式灌輸”為中心，以教師講解為主，而學生主要是觀摩或臨摹。學生跟著教師的思路走，被動地接受知識。在項目教學法中，模擬真實項目，以學生自我建構知識為宗旨，自我探索為基礎，尋找完成項目的方法，從而得到項目的研究成果。其強調實踐過程，弱化學習結果。學生通過自主地完成一個系統的項目來提高自身的創新實踐能力。

（二）4個階段

項目教學法以項目為依托，根據土建類實踐課程的特點，可以將項目教學法分解為4個主要階段：項目準備階段、項目論證階段、項目執行階段和項目評價階段。

1.項目準備階段。這個階段，對教師來說主要就是選擇合適的教學項目。教師應根據實際情況選定適合項目教學法的項目?！昂唵蔚牟幌胱?，難的不敢做”是研究生入學階段的狀態。設置難易適中的內容進行項目教學法，既能激發學生的興趣和熱情，又能鍛煉其實踐能力。還應根據學生個體的差異設置不同的教學目標，如一般目標和高級目標，讓學生根據自己的能力自主選擇，體現“教學有法，教無定法，貴在得法”的原則。

項目選定后，學生可自行分組，每組2～3人。項目組成立后，即開展前期調研。教師需要引導學生圍繞項目目標開展前期準備。如：這個項目順利開展的前提是什么，有哪幾個關鍵步驟？在關鍵節點，需要注意些什么？哪些資料是值得學生查閱和研究的？以此來發揮教師的引導作用。

2.項目論證階段。學生在做了充分的前期準備工作后，制訂項目的計劃方案。這個方案可行與否，實踐基地的條件又是否滿足，需要教師來審核把關。在這個階段中，學生既可以在前期大膽發揮想象，又能保證項目的可靠執行。審核通過，鍛煉了學生的創新力;不通過返回，也可培養學生理論聯系實際的意識，并鍛煉學生良好的心理素質。

這一過程既可以加強師生之間的互動、學生之間的交流，又可以訓練學生的邏輯思維能力和語言表達能力。

3.項目執行階段。項目組成員編制詳細的項目實施方案，對項目的組成要素進行合理分解，有序安排。實施過程中涉及的新知識、新方法、新技術，需要進行專項研究;遇到的實際操作難點和關鍵點，需要項目團隊精誠合作，共同解決。學生需要在教師的指導下，注意數據的收集及處理，成果的積累與表達。在執行過程中，要擅于觀察總結，發現問題，提出問題。

在執行過程中，學生遇到困難時，教師應給予啟發性的提示;學生操作錯誤時，教師需及時提醒與糾正，以免挫折過多，打擊學生的實施熱情。

4.項目評價階段。不同于以往的教學方法，項目教學法強調“以學生為中心”，在學生執行項目的過程中鍛煉各種能力，因此項目的評價標準就不能僅僅以最后的考核成績（或報告）為標準。項目評價應具備科學性，要體現項目過程性的評價。評價應由三方面構成：學生自我評價、團隊（或成員）互相評價和教師評價。評價內容要覆蓋理論知識掌握及應用能力、實際操作能力及創新意識等要素。

項目教學法將傳統的“單元式碎片式實踐”轉化為 “項目式系統式實踐”，讓學生體驗一個完整的項目。碩士學位論文是研究生培養中最重要的部分，包括論文的選題、開題、做題（中期檢查、預答辯、評閱）和結題（答辯）等環節。項目教學法其實也是模擬了論文的完成過程。

三、項目教學法在實驗教學中的實踐

實踐是認知之本，是創新之源，是培養創新能力的必經之路。實驗教學是提高實踐能力的重要手段。很多高校都把實驗教學與理論教學、學位論文研究并列。

對于土建類研究生來說，開展實驗研究的能力是衡量實踐能力的主要標準。由于本科階段有相關的實驗技能課程，所以在研究生階段一般不設置實驗課。但是從科研試驗階段研究生的表現來看，他們對一些基本實驗技能的掌握缺乏完整性和系統性。學生在這些簡單的實驗技能上耽誤時間、浪費精力，甚至走彎路。因為傳統的實驗教學將這些基本的實驗技能分割成幾個獨立的、不連貫的小實驗，每個小實驗都采用統一的過程、固定的步驟進行大班實驗教學，最后以提交一份統一格式的實驗報告結束。由于空間限制和個體差異，有些學生并沒有參與其中，只是作為旁觀者。這制約了學生的主觀能動性，降低了學生的學習熱情。

以培養研究生的創新實踐能力為目標，結合研究生一年級的結構實驗技術課程，根據實驗室的特定條件，項目組開展項目教學法教學實踐。

（一）項目準備階段

1.項目選題。結構實驗是一項科學實踐性很強的活動，是研究和發展工程新結構、新材料的重要手段，在工程結構科學研究和技術革新等方面起著重要作用。試件作為一個系統，所受到的外部作用（如力、位移、溫度等）是系統的輸入數據，試件的反應（如應變、應力、位移等）是系統的輸出數據。通過對輸出數據的量測、采集和分析處理，可以了解試件系統的特性而做出評價。應力值是評定結構工作狀態的重要指標。在實驗研究中，應變量測幾乎是必不可少的一項工作[12]。

結合實驗室的條件，項目組選定懸臂梁受荷下的內力量測項目開展項目教學法。通過實施一個完整的項目教學，讓學生進行基本實驗技能的學習，培養學生做科研試驗的能力。

2.理論計算。理論分析、數值模擬和科學試驗是土建專業主要的三種科研手段。研究生首先要有足夠的理論計算能力，在試驗階段才能運籌帷幄。在學生理解了項目的目標以后，要求學生提交一份理論計算書，計算出懸臂梁在受荷下的理論內力。這就需要學生做充分的調研活動，收集懸臂梁的參數（如截面尺寸、材料性能）、加載制度和受荷等情況。

3.制訂項目計劃。教師通過項目小組討論的形式，引導學生分析實驗方法和實施步驟。學生通過自行查閱文獻，翻閱規范規程，確定實驗方法和測量設備，最后擬定項目的執行計劃（如圖3所示）。

（二）項目論證階段

制訂好項目的執行計劃后，由教師主持項目論證，和學生探討項目計劃的可行性及可能遇到的問題。教師確認計劃可行后，即可進入執行階段;有不合理的地方需要學生再次修改完善。

（三）項目執行階段

1.應變片的粘貼。應變片是應變電測技術中的感受原件，其粘貼質量的好壞對測量結果影響很大。電阻應變片的粘貼技術復雜，工作量大，技術要求十分嚴格。常規教學實驗要求在規定時間內完成一個粘貼的流程。至于粘貼好的應變片是否能很穩定地進行測量工作并不做要求，學生對于應變片的粘貼質量對后續測量的影響更是沒有概念。

項目教學法中，這個階段，學生不再是依葫蘆畫瓢，敷衍了事，而是嚴格按照自己事先制訂好的粘貼步驟操作。從篩選、打磨、清洗，到貼片、固化、焊接，再到固定、檢查、保護，都必須規范操作。否則，面臨的將是無法測量，重新粘貼。根據項目計劃，一共需要粘貼6片應變片（見圖4），2～3人一組的話，每人至少貼2片，通過重復操作，學生可以熟練掌握應變片的粘貼技術要領。

2.溫度補償效應。應變片粘貼完成后，需將應變片接入橋路，為下一步的測試工作準備。在使用惠斯登電橋原理接線前，需要了解溫度補償片的作用。溫度補償片到底有多重要？如何抵消溫度效應？很多研究生在進入科研試驗階段后，仍不清楚溫度補償片的作用和原理，經常忽視溫度補償片的制備，給試驗的應變采集工作帶來很大的困擾。在項目教學中設置此環節可以加深研究生的理解。

采用半橋單補的接法來研究溫度變化對應變測量的影響。以測試片和溫度補償應變片充當外半橋，學生需根據儀器的橋路示意圖，自行完成此接法（見圖5）。用紅外線燈以30～50cm的距離，先對溫度補償片進行加熱，同時觀察儀器讀數有無變化及變化趨勢。記錄觀察結果后，等待補償片充分冷卻。再用紅外線燈同時加熱測量應變片和溫度補償片，觀察儀器讀數的變化，并記錄觀察結果。通過這個專項練習，學生真正掌握了溫度補償片的作用。

3.懸臂梁受荷下的應變量測。對應變片進行可靠的保護后，學生再次確認粘貼好的應變片是否有損壞，全部正常方可進入下一步工作。學生根據電阻應變儀的電路提示，辨別正確的連線方式，將應變片采用多點測量橋路連接到靜態電阻應變儀中，測量懸臂梁上不同位置的四點應變。

懸臂梁需分級加載，分級記錄數據。在測量過程中，教師引導學生掌握結構實驗常見的幾個專業術語，如加載裝置、加載制度、加載級別、初讀數和讀數差等;讓學生知道文字表述、表格歸納和圖片記錄這3種常用的成果表達方式。最后將實際量測結果與理論計算結果進行比對（偏差數據情況見表1），引導學生進行誤差分析。

通過這一過程，學生掌握了靜載實驗的研究方法和技能，學會了成果的正確表達方式，同時了解了理論計算與實驗數據之間必然存在差異的現象及原因分析。

4.基于不同橋路連接下的應變關系。完成上述實驗環節后，學生驗證了懸臂梁變截面處等強度的概念。可以利用這個等值關系，借助靜態電阻應變儀，利用惠斯登電橋 “相鄰橋臂異號，相對橋臂同號”的規律，來完成4種不同的橋路連接方法，并總結不同橋路連接下的輸出應變關系（見圖6）。

（四）項目評價階段

項目執行完畢后，學生整理報告，對實驗過程進行分析，處理實驗數據，對整個項目獲得的實驗技能進行總結，并進行自我評價。報告沒有固定的格式，學生自己設計。教師結合整個項目過程對學生進行綜合評價，肯定學生的努力與付出，中肯地提出建議。不同小組之間進行互相評價，互相學習，揚長避短。

（五）項目教學法實踐效果

在研究生進入科研試驗前，這個項目教學幫助學生獲得了幾種重要的實驗技能，提高了學生做科研試驗的綜合能力，取得了較好的教學效果，主要表現在以下幾方面。

1.改變了學生的學習觀念，激發了學生的學習熱情。學生在自主完成項目過程中積極研究和探索，學習能力大大提高。

2.開放實驗室，給學生提供寬松的環境和自由發揮的空間，這既鞏固了理論教學的效果，又提高了學生的實踐能力。

3.通過項目方案的制訂、實施、總結和討論，鍛煉了學生的獨立思考能力和匯報表達能力，提升了他們的創新能力。

4.加強了師生之間，生生之間的交流和溝通，強化了團隊合作意識。

通過對2016年以來參加過項目教學法的80余名研究生進行在校期間的跟蹤調查，我們發現：90%學生都參加了創新結構設計競賽，期間表現突出;60%的學生申報了省研究生科研創新計劃項目和校級研究生創新項目，其中有學生最后還獲得了省優秀碩士學位論文和校優秀碩士學位論文的榮譽。從進入實驗室進行科研試驗的表現來看，參加過項目教學法的研究生能迅速進入狀態，表現出很強的動手能力和協調能力，在協助導師完成研究項目時表現優異。

四、結論

高校作為培養創新人才的基地、實施科技創新的搖籃，為適應我國經濟建設的高速發展，需要深化改革，尋找更多的培養創新人才的改革突破口。本文以土建類專業為例，構建以創新實踐能力培養為目標的“2中心、4階段”項目教學法，并以結構實驗技術實驗課程為例開展教學實踐，培養學生自主學習、綜合運用、實踐活動、知識創新和團隊協作等能力，并跟蹤調查了這些學生在后續學習活動中的表現，評價了該教學方法對土建類研究生創新實踐能力提高的效果。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：劉鳳華]