土木工程碩士研究生實踐能力提升探索

任娟娟 鄧世杰 葉文龍

［摘 要］ 在新時代背景下，對高水平、多層次的人才的需求急劇增長。目前，我國土木工程碩士研究生的培養(yǎng)模式仍然有所欠缺，特別是實踐能力培養(yǎng)方面存在不足之處，導(dǎo)致研究生學(xué)習(xí)知識和解決實際問題之間存在差異。因此，針對土木工程碩士研究生實踐能力培養(yǎng)提升方案的探索具有一定的現(xiàn)實意義。以理論和實踐相結(jié)合為基本著力點(diǎn)，從計算實踐教學(xué)、雙語教學(xué)模式、多元協(xié)同建設(shè)出發(fā)，針對土木工程碩士研究生實踐能力的提升進(jìn)行了有益的探索，為高素質(zhì)、高水平的人才培養(yǎng)改革提供了參考。

［關(guān)鍵詞］ 碩士研究生；培養(yǎng)模式；實踐教學(xué)

［基金項目］ 2021年度科學(xué)技術(shù)部國家重點(diǎn)研發(fā)計劃青年科學(xué)家項目“高寒地區(qū)高速鐵路無砟軌道混凝土損傷失效機(jī)理與耐久性設(shè)計方法”（2021YFF0502100）；2020年度國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目“鐵路軌道復(fù)雜力學(xué)行為研究”（52022085）；2022年度國家自然科學(xué)基金面上項目“高寒鐵路無砟軌道混凝土高低周疲勞作用機(jī)制與致?lián)p機(jī)理”（52278461）；2022年度四川省科技計劃項目“高速鐵路無砟軌道設(shè)計與維護(hù)四川省青年科技創(chuàng)新研究團(tuán)隊”（2022JDTD0015）

［作者簡介］ 任娟娟（1983—），女，山西霍州人，工學(xué)博士，西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計與損傷機(jī)理研究。

［中圖分類號］ G643.2 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）02-0021-04 ［收稿日期］ 2022-11-26

一、我國研究生培養(yǎng)現(xiàn)狀概述

基于新時代的大背景，課程改革與建設(shè)工作是保證教學(xué)效果的核心內(nèi)容，也是高校教學(xué)重難點(diǎn)改革的重要部分［1-2］。一方面，由于研究生招生人數(shù)日益遞增，導(dǎo)致研究生培養(yǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大；另一方面，由于高校教學(xué)資源的不充分、不均衡，導(dǎo)致各專業(yè)、各方向培養(yǎng)水準(zhǔn)差別較大［3］。在上述前提條件下，為了適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，應(yīng)該更加注重研究生各個方面能力的培養(yǎng)［4］，尤其是在較為欠缺的實踐能力方面［5-6］?！耙粠б宦贰钡呐畈l(fā)展，更是對研究生創(chuàng)新研究能力、實踐應(yīng)用能力以及國際合作與交流能力提出了新要求。因此，研究生的培養(yǎng)需以理論與實踐結(jié)合為著力點(diǎn)，旨在解決理論知識和實際工作脫節(jié)的問題，同時輔以雙語教學(xué)等模式，以達(dá)到提高研究生外語水平的目的，滿足國際合作與交流能力的要求。

二、我國研究生培養(yǎng)過程中的問題

錢學(xué)森先生曾提出過一個著名的問題：“為什么我們的學(xué)校總是培養(yǎng)不出杰出的人才？”杰出的人才應(yīng)該具備較強(qiáng)的創(chuàng)造性思維［7-8］，并且在面對問題時應(yīng)該能提出具有創(chuàng)造力的方法，而非墨守成規(guī)，人云亦云。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)前校長朱清時提出，人的創(chuàng)新能力除了悟性和記憶力外，創(chuàng)新素質(zhì)至關(guān)重要［9］?，F(xiàn)階段一些研究生對知識的學(xué)習(xí)往往停留在簡單重復(fù)和全盤接受的狀態(tài)，在學(xué)習(xí)的過程中無法獨(dú)立思考，從而提出獨(dú)特的問題和見解。對于在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題，通常也只是參考他人的解決方法，不能自己獨(dú)立實踐探索問題，提出具有創(chuàng)新性的意見。在科研工作和實踐探究中，研究生往往難以運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識，無法在實際中充分體現(xiàn)課堂教學(xué)成果。研究生學(xué)習(xí)的知識和實際解決問題之間存在明顯的鴻溝，研究生往往不知道如何在實際中運(yùn)用所學(xué)知識，甚至面對問題時想不到運(yùn)用哪些知識可以幫助解決問題。

在研究生的培養(yǎng)過程中，教學(xué)內(nèi)容和實際密不可分。以國外的培養(yǎng)模式為例，法國阿萊斯高等礦業(yè)學(xué)院為提高學(xué)生的獨(dú)立工作能力和解決實際問題的能力，在兩年制教學(xué)計劃中包含了3個月的“工業(yè)課題研究”［10］；英國沃爾夫漢普頓大學(xué)在研究生培養(yǎng)中引入“學(xué)習(xí)合同”模塊課程，使理論與實踐有機(jī)結(jié)合。

雖然國內(nèi)的學(xué)者對碩士研究生的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)有所分析和研究，通過與國外大學(xué)的對比發(fā)現(xiàn)了一些問題，但對研究生實踐教學(xué)的研究僅停留在將實踐教學(xué)納入培養(yǎng)計劃階段［11］。同時，由于各學(xué)科的性質(zhì)不同，針對研究生教育實踐教學(xué)的內(nèi)容無法提出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，只能根據(jù)各學(xué)校各專業(yè)的具體情況制定相關(guān)的政策，對于如何提升研究生創(chuàng)新研究能力、實踐應(yīng)用能力以及國際合作與交流能力的問題，目前并沒有行之有效的解決辦法。

三、教學(xué)改革探索

（一）開展工程計算實踐教學(xué)

加強(qiáng)學(xué)生的實踐教學(xué)，提高學(xué)生教育質(zhì)量是當(dāng)前教育改革的重要方針策略?，F(xiàn)如今，大學(xué)的教育必須主動和社會企業(yè)深入結(jié)合，掌握他們對未來技術(shù)發(fā)展的需求，利用大學(xué)多學(xué)科相互交叉的優(yōu)勢，將基礎(chǔ)研究的優(yōu)勢和企業(yè)未來的發(fā)展需求緊密結(jié)合，共同培養(yǎng)社會未來發(fā)展所需要的人才。針對土木專業(yè)的學(xué)生而言，搭建工程計算平臺，開展工程計算實踐教育，可以更加深入實際工程，了解工程需求。

傳統(tǒng)的土建專業(yè)學(xué)生課程教學(xué)主要以理論為主，輔以少量的計算機(jī)操作習(xí)題以及課外生產(chǎn)實習(xí)。而工程計算案例課程［12-13］的設(shè)置更加注重實踐部分，依托校內(nèi)實訓(xùn)平臺，主要以學(xué)生的動手操作為主，教師參與學(xué)生實踐全過程的理論指導(dǎo)，學(xué)生與教師密切配合，參與案例討論，充分體現(xiàn)“實踐為主，理論引導(dǎo)，練教結(jié)合”的實訓(xùn)課程教學(xué)原則［14-16］，彌補(bǔ)理論教學(xué)中實踐環(huán)節(jié)的不足。這樣不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也更好地培養(yǎng)了其工程技術(shù)實踐能力。理論上，課堂講解的內(nèi)容緊扣專業(yè)計算特點(diǎn)，突出其中的重難點(diǎn)，而不是面面俱到地講解一般性的工程計算技能，更加注重核心競爭能力的培養(yǎng)。實踐中，需要研究生獨(dú)立思考，利用所學(xué)專業(yè)知識和文獻(xiàn)資料，積極探尋解決問題的方法，完成課題。在這樣的過程中，研究生研究問題的能力、自主學(xué)習(xí)的能力、信息檢索的能力和軟件編程的能力都得到了訓(xùn)練和提高。另外，實踐能力的培養(yǎng)往往比理論知識的講解更容易激發(fā)研究生的學(xué)習(xí)興趣，教師在授課過程中穿插工程應(yīng)用實例，往往會取得更好的效果，達(dá)到了寓教于樂的目的。

針對實際案例的設(shè)計計算任務(wù)，結(jié)合講義中的案例，讓學(xué)生獨(dú)立完成，是提高學(xué)生課程設(shè)計能力的主要方法。在此過程中，需要讓學(xué)生從施工圖紙、建模方法、分析計算、結(jié)果處理等一系列的步驟中體會案例，真正學(xué)會獨(dú)立自主地處理問題。以道路與鐵道工程專業(yè)工程計算實踐課程為例，研究完成某一實際線路裝配式無砟軌道結(jié)構(gòu)靜動力學(xué)特性的檢算任務(wù)。首先，學(xué)生需要針對某一線路的裝配式軌道結(jié)構(gòu)型式及線路條件進(jìn)行資料調(diào)研，即了解軌道結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)參數(shù)，明確各部件的基本功能和特點(diǎn)。

對題目進(jìn)行資料調(diào)研后，需要進(jìn)行深入的研究，即針對軌道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及實際功能對其進(jìn)行簡化。此時，需要借助工程計算實訓(xùn)平臺對實際的工程問題進(jìn)行模型化處理，利用ABAQUS有限元分析軟件建立仿真分析模型，根據(jù)研究需要對復(fù)雜的軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化處理，得到研究軌道結(jié)構(gòu)各部件動力特性的車輛-軌道耦合力學(xué)模型。

根據(jù)線路實際狀況，將軌道不平順以及車輛速度輸入工程計算軟件，可以得到軌道結(jié)構(gòu)各部件的應(yīng)力、應(yīng)變情況以及行車安全性和舒適性評價指標(biāo)，通過與規(guī)范限值對比分析可以了解該軌道結(jié)構(gòu)在列車荷載作用下的力學(xué)特性是否滿足要求。在學(xué)生的培養(yǎng)過程中，實踐應(yīng)用能力和科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是非常重要的環(huán)節(jié)，只有提高學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力才能使他們在將來的工作中成為攻克難題的核心人才，成為技術(shù)革新的中流砥柱。

（二）基于任務(wù)驅(qū)動法的雙語教學(xué)模式

在“一帶一路”的大背景下，國際化教育快速發(fā)展［17-18］。為加快國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)以及國內(nèi)技術(shù)的輸出，越來越多的企業(yè)、政府部門都要求高校學(xué)生掌握基本的專業(yè)英語知識。這就要求研究生除了具有扎實的數(shù)學(xué)、力學(xué)和結(jié)構(gòu)方面的基礎(chǔ)知識，還需要具備較強(qiáng)的外語應(yīng)用能力［19］。然而，當(dāng)前英語雙語教學(xué)中大多采用教師唱“獨(dú)角戲”的“填鴨式”教學(xué)模式，實用性欠佳、針對性不強(qiáng)，無法滿足社會發(fā)展對英語人才的需要，嚴(yán)重影響了雙語教學(xué)的持續(xù)發(fā)展和雙語教育培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)，教育質(zhì)量得不到切實保障，急需采取必要可行的教學(xué)模式推進(jìn)雙語教學(xué)改革。

以軌道專業(yè)核心課程“軌道工程”為例，為做好該課程的雙語教學(xué)開展工作，實現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，提出了“面向‘一帶一路的軌道工程課程國際化研究——基于任務(wù)驅(qū)動法的雙語教學(xué)模式”的研究生教育研究與改革項目。

采用任務(wù)驅(qū)動法與雙語教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，有目的地創(chuàng)設(shè)以學(xué)定教、學(xué)生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型學(xué)習(xí)模式，以探索問題引導(dǎo)和維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在課堂上不再拘謹(jǐn)，能發(fā)揮想象力和求真務(wù)實的學(xué)習(xí)態(tài)度大膽提問、認(rèn)真鉆研，學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)得到提升，專業(yè)視野得以拓寬，自身的英語水平顯著提高。把無目標(biāo)與被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為主動學(xué)習(xí)。任務(wù)驅(qū)動法能有效解決學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高導(dǎo)致的學(xué)習(xí)效果不理想的問題，促進(jìn)師生互動，活躍課堂氣氛，從而達(dá)到教學(xué)目的。

（三）基于多元協(xié)同建設(shè)的鐵道工程新工科智能設(shè)計、維護(hù)研究與實踐

世界范圍內(nèi)新一輪的科技和產(chǎn)業(yè)革命正在驅(qū)動新經(jīng)濟(jì)的形成與發(fā)展，對鐵道工程教育的變革發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，為主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)，需加快發(fā)展和建設(shè)新工科。在“一帶一路”大背景下，越來越多的鐵路設(shè)計單位、施工單位等更加關(guān)注軌道工程的智能設(shè)計和“全生命周期”形式的運(yùn)營維護(hù)策略。這無疑要求研究生掌握新時代軌道設(shè)計和運(yùn)營維護(hù)的技術(shù)和基本方法，更加強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)受力分析、圖像識別、無損檢測監(jiān)測、無線信息傳輸以及大數(shù)據(jù)處理等多元協(xié)同建設(shè)理念。

面向鐵路工程智能建設(shè)研究與實踐領(lǐng)域，為讓學(xué)生深刻體會軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和軌道服役過程的監(jiān)測與檢測方法，采用理論實踐相結(jié)合的方式提出與軌道設(shè)計、維護(hù)知識和技巧相關(guān)的內(nèi)容，采用引導(dǎo)式、實操式等教學(xué)方式，建立以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，促使學(xué)生理解多元協(xié)同建設(shè)的基本思路［20］，引導(dǎo)學(xué)生接觸鐵路軌道領(lǐng)域理論和技術(shù)的國際前沿動態(tài)、熱點(diǎn)信息，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，造就專業(yè)水平高、國際競爭力強(qiáng)的人才。同時教學(xué)的過程中應(yīng)著重注意下列關(guān)鍵性問題：（1）重視設(shè)計、監(jiān)測或檢測技術(shù)操作流程規(guī)范，提高新時代軌道工程智能建設(shè)理念教學(xué)的專業(yè)化。（2）鼓勵學(xué)生應(yīng)用各類專業(yè)智能化設(shè)備，避免學(xué)生軌道理論學(xué)習(xí)與專業(yè)實際操作脫節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生搜集資料、自主學(xué)習(xí)與團(tuán)隊協(xié)作能力，鼓勵學(xué)生大膽提問，大膽質(zhì)疑。（3）摒棄教與學(xué)相分離，加強(qiáng)師生課堂互動與交流，促使學(xué)生主動參與課堂和室外操作，防止學(xué)生理論與實踐的偏差化。（4）“內(nèi)容”設(shè)計要注意循序漸進(jìn)、突出重點(diǎn)以及問題引導(dǎo)，提出嚴(yán)密的設(shè)計理論實踐教學(xué)，人性化評價，有靈活性，能夠考核學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和態(tài)度，而非單一地靠一紙試卷進(jìn)行評判。

通過上述“基于多元協(xié)同建設(shè)的鐵道工程新工科智能設(shè)計、維護(hù)研究與實踐”的開展，總結(jié)一套合理的基于多元協(xié)同建設(shè)的軌道工程智能設(shè)計與維護(hù)研究教學(xué)方法，形成較為完善具體的“課堂理論知識智能測試技術(shù)—科學(xué)設(shè)計與維護(hù)實操—總結(jié)評價”教學(xué)步驟，掌握全面的多元化的學(xué)習(xí)效果評價方式；學(xué)生能夠較為熟練地掌握專業(yè)化設(shè)計與維護(hù)相關(guān)測試設(shè)備的應(yīng)用，有一定的資料整合與動手能力，并能一定程度上有效地進(jìn)行簡單數(shù)據(jù)處理與信息可視化，提高學(xué)生的自學(xué)能力以及獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。

結(jié)語

為進(jìn)一步實施科教興國戰(zhàn)略，強(qiáng)化現(xiàn)代化人才支撐，需要注重人才教育實踐能力的培養(yǎng)，學(xué)生的培養(yǎng)又是其中的重中之重。新時代背景下，開設(shè)土木工程專業(yè)的高校更該如此，注重學(xué)生知識能力培養(yǎng)的同時加強(qiáng)學(xué)生動手實踐能力的培養(yǎng)，為了達(dá)成這樣的目標(biāo)，應(yīng)不斷對學(xué)生的培養(yǎng)方案、培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行探索研究，突破學(xué)院發(fā)展瓶頸，全面提高研究生教育質(zhì)量，提升研究生創(chuàng)新能力，加強(qiáng)國際交流，采取調(diào)整招生結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)校內(nèi)外研究生實訓(xùn)基地建設(shè)、加強(qiáng)研究生教育教學(xué)改革、提升導(dǎo)師科研經(jīng)費(fèi)、對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行有效改革等措施，實現(xiàn)人才實踐能力的提升，從而推動社會發(fā)展的進(jìn)步。

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Exploration on Improving the Practical Ability of Graduate Students in Civil Engineering

REN Juan-juan， DENG Shi-jie， YE Wen-long

（School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu， Sichuan 610031， China）

Abstract： In the context of the new era， there is a rapidly growing demand for high-level and multi-level talents. Currently， the training model for graduate students in civil engineering in our country still has some shortcomings， especially in the cultivation of practical abilities. This deficiency leads to a gap between the knowledge learned by graduate students and the practical problems they need to solve. Therefore， it is significant to explore a practical approach to enhance the cultivation of practical abilities for graduate students in civil engineering. This paper， focusing on the combination of theory and practice， explores beneficial strategies for improving the practical abilities of graduate students in civil engineering. The exploration is based on computational practice teaching， bilingual teaching modes， and multiple synergy construction. It provides valuable insights for the reform of cultivating high-quality and high-level talents.

Key words： graduate students; training mode; practical teaching