以創新人才培養為導向的研究生教學改革探索
——以損傷與斷裂力學課程為例

楊永明，李 霄

（中國礦業大學（北京）力學與建筑工程學院，北京 100083）

研究生是教育強國建設梯隊的中堅力量，對夯實建設創新型國家具有重要的支撐意義。目前，我國的研究生教育已經進入快速發展的新階段，傳統課程體系與新時代對研究生專業素養要求之間的矛盾日益凸顯。如損傷與斷裂力學課程描述了材料破壞前損傷逐漸積累及裂紋擴展的整個過程，是力學及其他工科與其他專業之間的基礎交叉學科。但國內大部分高校對該課程的教學僅僅停留在對經典力學知識的重復講授上，學生只是簡單地進行傳統課堂教育，這與新時代創新型研究生人才培養的目標背道而馳。建立新的課程體系，對研究生教學模式進行改革，已經成為國內各大高校的“必答卷”。

根據國家對研究生人才培養的要求，針對研究生人才培養的缺口和高校課程建設的漏洞，目前已經有許多高校進行了初探和實踐。清華學堂人才培養計劃錢學森班摒棄了對所有學生一刀切的“模具方案”，鼓勵學生自主構建廣義的通識教育和力學專業教育相結合的“T”型知識結構和能力體系，形成了循序漸進的研究臺階、結構清晰的課程體系、朋輩學習和創新生態并存的有效培養模式[1]；貴州大學面向全體工科研究生，實現了教學內容從理論到實踐的過渡，使科研案例及成果與教材內容相結合對力學的課程教學進行改革[2]；電子科技大學提倡差異化教學，將師生互動、案例引入及師生互動結合，提高了研究生的個人能力及素養，推進了教學改革的步伐[3]。

現有的改革和實踐在一定程度上搭起了社會需要與學校課程建設之間的橋梁，對教學效果起到一定的改善作用。但由于各高校對研究生的培養目標及學生的基礎不同，無法直接將已有的課程體系生搬套用。因此，以學生基礎與學校特色為重要參考，建立一套合適的課程建設與教學改革體系勢在必行。本文以研究生課程損傷與斷裂力學為例，使學生基礎、學校特色與教師的執教經驗相結合，分析總結了目前研究生教學培養中存在的問題，以教學模式、培養方法、課程內容和評價體系四個方向作為切入點，建立了一套以人才為導向的研究生課程建設改革與教學體系，其具體思路如圖1所示。

圖1 研究生教學改革建設思路

一 研究生教學中存在的問題

（一）教學模式僵化

隨著國家對高校要求的提高，科研成果成為考量高校和教師質量的重要標準，“唯成果論”使得許多教師將完成科研項目和發表論文當做工作的中心，而輕視了對研究生教學的有效探索。首先，國內各高校對于研究生的課堂教學重視程度不夠，教學情境優化意識有待提高。教師往往采用填鴨式灌輸的方式對知識進行講授，學生則被動式接受，教師的教學未真正立足于學生。這使得教學的針對性、目的性和可行性不足，在一定程度上導致課堂氣氛沉悶，學生上課效率低，對知識食而不化[4]。甚至有些教師為了盡快實現研究生教學改革而將其他學校的教學方法生搬硬套，學生則往往受到學校軟硬件條件、個人基礎等問題限制無法真正融入課堂，從而造成了研究生教學改革低效化的局面。

拘泥于傳統課堂，忽略實驗課堂，理論與實踐分離是教學改革需要跨越的另一大障礙，實驗的檢驗才使得真理更具備真理性。損傷與斷裂力學課程是一門涉及巖石、航空航天和機械制造等專業的基礎學科，只有在扎實掌握力學知識的基礎上，切實了解物體受力過程，才能對問題進行多方位的分析，而給出解決辦法。

（二）培養方法單一

為將高等人才多元化培養，我國將全日制研究生分為學術學位研究生和專業學位研究生。學術學位研究生的培養以提高學科邏輯為重點，以發展學術能力為目標，同時兼顧實踐能力的提高。專業學位研究生的培養目標以專業性為主，同時兼顧科研性質。二者培養目標和知識儲備基礎不同，但許多高校教師并未對其做出明確區分，授課方式、選題角度等大同小異，尤其是對專業研究生進行了過度學術化的培養，這在很大程度導致教學效果微乎其微。

科學進步與實踐應用相融合是社會發展的硬性要求，沒有針對性的教學只會使得學術學位研究生的科研創新能力和專業學術學位的應用實踐能力都無法得到鍛煉。

（三）教學內容陳舊

學生和教師長期以論文寫作為中心，對基礎知識缺少重視，教師未能花精力優化課程內容，而僅僅將課本知識走馬觀花式地講授給學生[5]。甚至部分教師直接沿用之前的教案和教材，而忽略了課本知識，固守成規，使得學生難以在課堂上了解到學科研究進展，接觸到國際領域的最新成果。

對于工科研究生來說，工作崗位對其提出的要求早已超越課本知識的簡單框架與基本理論，更多的是對其創新能力與應用能力的高需求。單一、陳舊的教學內容使得大部分學生在走向工作崗位時必須花大量時間重新學習以盡快與工作接軌，這是導致學生在工作前期低效的主要原因，也在一定程度上與國家對高層次人才培養的目標背道而馳。

（四）評估體系片面

課程評估結果不但可以反映課程內在價值，也可以間接反映教學質量與研究生教育水平，建立健全課程評估體系是研究生教學改革的重要一環。目前大部分高校的課程評估體系并不完善，沒有全面考慮學生評教、教師評估和教學成果評價等對評價結果的綜合影響。學生則很難通過合適的渠道向老師反饋課程意見及建議，教師及學校對評估結果走馬觀花，沒有足夠重視，對學生上課過程中的真實需求不夠了解，致使教學水平停滯不前[6]。完善、健全課程評估體系，使得教師可以對研究生教學過程中凸顯的問題及時尋求解決辦法，對教學質量的提高起到規范和引導作用。

損傷與斷裂力學是力學及其他工科專業的碩士研究生必修的一門專業基礎課，主要內容包括著眼于裂紋形成和演化的損傷力學和著眼于裂紋起裂、擴展和破壞的損傷力學，是工科研究生課題研究中經常涉及的共性學科。力學知識是其他專業課程的必備基礎，但目前單一的課程設置模式限制了研究生力學基礎知識鞏固和專業素養的提高。多數工科研究生對損傷與斷裂力學的認識僅停留在對現有理論的重復利用，不利于其創新意識的培養和理論知識的工程應用，也使得學校的力學研究生培養質量提高較慢。

二 以人才培養為導向的研究生教學新模式

（一）轉變教學模式

摒棄“灌輸式教學”，采取“啟發式教育”。不同于本科生階段開設的工程力學基本課程，損傷與斷裂力學課程是一門建立在非連續介質力學基礎上的破壞力學新學科，其更偏向于理論推導和結合自身研究課題的工程應用，課程內容精而深，更加注重學生獨立思維和創新能力的培養。因此教學模式應該由傳統講堂式的“教師單主體”逐漸轉變為互動式的“師生雙主體”[7]。在開始一個章節的學習之前，教師可以采用“基于問題的學習模式（PBL）”拋出一個與新知識相關的問題，要求學生在正式上課前查閱相關資料，并以小組合作的方式進行探討、交流，使得學生對新內容有自己的思考和見解，培養學生自主學習和解決問題的能力。在課堂上提高學生的主動性，發揮學生的創造性，以問題作為主線，以研究生需求作為導向，引導學生提出自己學習討論后的見解和疑問，讓學生最大限度地參與到課堂中來，并據此進行點撥、分析和講解。充分落實“先學后教”的教學程序，讓學生由課堂上的“聽眾”轉變為“主角”。建立微信授課群，教師及學生可隨時分享高質量文章及其他學習資料，鼓勵學生在課堂之外提出疑問并積極思考，由教師對此按期進行專項答疑，確保教學工作時以學生為中心，滿足學生需求。

除此之外，教師應增加實驗課，給學生提供一個深度學習的空間，并增加其與理論課的關聯性，使得研究生教學更加系統化，鼓勵學生在實驗過程中提出更多問題，使學生的思維得到延伸。

（二）分類指導教學

損傷與斷裂力學是一門工程力學、巖土工程、結構工程、能源動力和土木水利等專業都可以選修的課程，學生也分為學術學位研究生和專業學位研究生兩種類型。學術學位研究生和專業學位研究生的培養模式和畢業要求都不同，這就要求教師在課程開始之前對學生進行分類，對課堂教學形式及課后考核方案進行動態調整[7]。

在針對學術學位研究生的授課過程中，教師應“課堂與科研并重”，結合自己的科研成果、國際領域上的最新研究進展對課本的基本理論進行講解，以啟發學生解決自己實際課題研究過程中遇到的難題。培養學生的批判性思維、創新性思維，鼓勵學生對課堂知識及現有研究成果“質疑”。期末考試由教師進行選題，對斷裂與損傷力學相關創新性理論推導以課堂匯報形式進行，將其作為最終成績的50%，再對學生的綜合表現進行打分，折合為最終成績的另外50%。

在針對專業學位研究生的授課過程中，教師應利用多媒體課件向學生展示動態的實驗過程及數值模擬過程中的狀態變化。另外，為使深化學校學習與實際應用銜接，學?？梢云刚埰髽I高級技術人才以講座的形式進行授課，將重大安全事故、實際工程問題及相應的解決方案搬到課堂上，使學生深刻體會利用相關理論解決工程問題的方法，提高學生分析解決復雜工程問題的能力，為畢業后從事相關工作打下基礎。學校應拓展與企業之間的合作，在企業內為專業學位研究生爭取實習機會，使學生在畢業后能更快地融入力學相關行業。另外，期末考試以結合斷裂與損傷力學與自身課題的小論文形式進行，將其作為最終成績的50%，同樣將學生的綜合表現分數作為最終成績的另外50%，將兩部分綜合考量來評判學生對于該課程的綜合學習情況。

（三）優化課程內容

隨著各高校對研究生培養標準的提高，科研成果成為評判工作質量的主要標準。從提高課程質量的整體培養目標來看，課程內容既要基礎、全面，又要前沿、創新[8]。授課教師應與時俱進，將陳舊落后的理論、解題技巧及時刪減及更新，將相關方面的最新研究成果、實用技術等引入課堂，以提高課堂效率，加深學生對關鍵問題的深刻理解。在課堂教學過程中穿插對課程內容相關論文的分析與講解，引導學生從學術研究的角度和實際應用的角度汲取知識，實現從學習型到研究型、應用型的轉換。

以中國礦業大學（北京）為例，損傷與斷裂力學團隊教師研究了大量國內外相關文獻及《工程與斷裂力學》《斷裂與損傷》等參考書，取其精華，去其糟粕，并結合本校學生的學習基礎，重新將授課內容進行優化和分類。如圖2所示，課程整體分為損傷力學概述、一維損傷、三維各向同性損傷、斷裂力學概述、線彈性斷裂力學、彈塑性斷裂力學、裂紋擴展和止裂、斷裂韌度、復合型判別準則九個模塊。該課程全面闡述了損傷力學與斷裂力學基本理論、本構關系。同時，授課教師融合了自身課題成果以及國內外其他專家的最新研究進展，將教學與科研相結合，使得課程整體在保證基礎性的同時具備一定的創新性、前沿性。

圖2 損傷與斷裂力學課程教學內容

（四）健全評估體系

隨著高等教育從業人員管理理念的提升，課程評估理念正從強調“判斷質量好壞”逐漸向強調“提高教學質量”過渡。評估體系不應該僅僅是服務于教學與研究的微乎其微的輔助體系，而應該作為課程建設的重要一環予以健全。建立規范、完整的課程審查機制，改進研究生課程教學，完善課程考核制度，加強課程教學管理和監督，健全研究生課程評估體系，將“以評促教”落到實處是教育部對研究生課程建設的基本要求，也是研究生實際教學中不可或缺的關鍵步驟。

課程評估體系可分為學生評教、教師評估與教學成果評價三類，如圖3所示。學生評教一般是指在課程進行到三分之二時，通過班委反映及調查問卷的形式征集同學們對教學方式及內容的意見。教師評估一般在院系內部進行，邀請力學系其他教師參與課堂，并結合教學方式、授課內容及教學效果等關鍵環節對損傷與斷裂力學課程整體教學過程進行綜合打分并發表意見，以對課程質量提升起到監督保證的作用。教學成果評價是指根據標準對學生成績優秀率、及格率、論文發表質量和參與競賽情況等按一定的權重進行客觀加和，判斷教師在該學期內的教學目標與計劃的完成程度。學生評教、教師評估和教學成果評價完成后，授課教師對其結果進行匯總、總結，修補課程建設過程中存在的漏洞，改進實施過程中的不足，以確保研究生教學改革高質量進行。

圖3 評估體系圖

三 結束語

提高研究生教學質量不僅對學生個人有重要意義，對提高國家的科技創新能力也至關重要。新工科建設要求“著力提升學生解決復雜工程問題的能力，加大課程整合力度，推廣實施案例教學、項目式教學等研究性教學方法，注重綜合性項目訓練”，新時代背景下，進行以人才培養為導向，以學生為主體的教學改革是未來教育改革的方向，也是實現新工科背景下力學專業應用型人才的主要途徑。教師應通過采用“師生雙主體”的教學模式，對學術學位研究生和專業學位研究生進行分類指導教學，通過優化課程內容和健全評估體系對損傷與斷裂力學課程進行課程建設與教學改革，提高學生分析解決復雜工程問題的能力，提升力學及其相關專業研究生水平，推動社會主義現代化“質”與“量”的發展。