新时代“结构设计原理”教学改革探索

石岩 郑国足

[摘 要] 为适应新形势下高校教学改革的新任务、新要求，培养不忘初心、专业技术扎实和具有创新能力的高素质专业人才，基于“结构设计原理”课程教学现状，论述了“教学促进科研，科研反哺教学”这一教学与科研相融合的关系，进一步讨论了如何在教学过程中将理论知识与实际工程相结合，且就如何将“互联网+”教学模式科学合理地应用于该课程的教学改革中进行了初步探索与思考，最后探讨了该课程应与思想政治教育同向同行、协同发展。

[关键词] 教学改革;教研融合;工程实践;互联网+;课程思政

[基金项目] 2019年度兰州理工大学校级高等教育研究项目“‘混凝土基本构件实验虚实结合实验教学方法探究”（GJ2019C-10）

[作者简介] 石 岩（1985—），男，甘肃通渭人，博士，兰州理工大学土木工程学院副教授，主要从事桥梁工程研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）26-0072-04   [收稿日期] 2021-03-31

一、引言

党的十九大报告指出，中国的发展，必须长期坚持全面深化改革。全面深化改革，是实现中华民族伟大复兴的中国梦的必由之路;“科教兴国”战略，是实现中华民族伟大复兴的中国梦的源源动力。在新时代党中央开展全面深化改革的大背景下，为实现“科教兴国”这一伟大战略目标，必须深化高等教育领域综合改革，并要求各高校各专业根据党中央的统筹规划和要求逐步进行教学改革。“结构设计原理”是土木工程学科的一门重要专业基础课，理论性和实践性强，具有承上启下的作用。课程内容是后续专业课程的理论与工程基础，也是学生进行毕业设计及参与工程实践的必备知识，在相关专业高级工程技术人员的培养过程中处于核心地位。然而，“结构设计原理”传统的教学方式存在着“满堂灌”“填鸭式”以及思维方式老套等诸多问题。而且，当下高等院校各类学科在教学上普遍存在发展不平衡的问题，既有“重教学，轻科研”的现象，也有“重科研，轻教学”的风气[1];既有只谈理论不讲实践的现状，也有狠抓工程应付教学的情况[2]。如何借助“互联网+”技术全面深化学科教学改革，在课程教学中引入思想政治教育元素，都是新时代背景下对教学提出的新任务、新要求[3]。面对以学生为中心、培养学生创新思维和创新能力的教学目标，面对各类课程都要与思想政治教育同向同行、协同发展的教学新形势，传统的教学方式显然不能满足新形势下的新任务、新要求。因此，本文以“结构设计原理”这一基础课程为例，对教学与科研、教学与工程、教学与“互联网+”以及教学与思想政治教育的关系进行客观评价（如图1），以探索如何对“结构设计原理”的教学方式进行高效改革与实践。

二、教学与科研相得益彰

“结构设计原理”在土木工程专业中处于核心主干地位。然而，传统“填鸭式”、教条式的教学方法只重视在课堂和听讲中学习，将教学与科研分离开来，不仅没有将课程教学的精髓完美展现，也不利于激发学生独立思考和开拓创新的能力。新时代下教学与科研之间存在的互动和相长关系不应被忽略，彼此是不可分割的。著名科学家钱伟长指出，大学必须拆除教学与科研之间的高墙，教学没有科研做底蕴，就是一种没有观点和灵魂的教育。随着各专业教学改革的不断推进和“双一流”专业的建设与引领，“结构设计原理”课程必须打破传统教学方式和思维的禁锢，将教学和科研有机结合，做到让学生在“研究中学习，学习中研究”，实现“教学促进科研，科研反哺教学”这一教研融合的目标。这是世界一流名校的主流趋势，也是新时代“双一流”建设的必然选择。

目前，在“高等学校大学生实践创新训练计划”的支持下，一大批国内高校的大学生从本科阶段就已经开始加入科学研究、技术开发和社会实践等创新训练活动中。“结构设计原理”课程要想突破传统教学方式和思维的禁锢，实现创新教学，一方面要抓住本科生科研创新训练计划这个机会，改变传统教学的方式和思维[4];另一方面，要合理利用教学设备和资源，将科研训练融入“结构设计原理”的课堂教学过程，将教师的科研工作与教学工作充分融合，做到寓教于创新[5]。

首先，由教师通过网络交流平台提前给定“结构设计原理”这门课中最基本的知识点、重点和难点，要求学生课前自学基本知识点，预习重点和难点，教师在课堂上对基本知识点做串联式讲解，逐渐引导和扩展到重点和难点。对于重要且难的知识点，在课堂教学过程中引入科研元素。比如，梁截面弯曲破坏特征、剪切破坏模式及模拟方法等，应从科研的思维角度出发，启发学生多思考、多调研、多动手;在深入了解其理论背景的基础上，采用合理的科研方法研究重点和难点问题，做到知行合一，使学生具备对简单构件进行设计及综合运用基本概念分析构件受力特性的能力[6]。

其次，在上述过程中，学生可自由探索、发现问题、提出新想法，并在“科研创新训练计划”的实践过程中利用Excel、Matlab等编程软件和MIDAS/Civil、OpenSees、桥梁博士等有限元软件对碰到的问题和提出的新想法进行实践操作，从有限元的思想解决问题、验证想法。同时，参与到教师的科研团队中来，合理利用团队的共享资源，用实际行动探索和实践自己所认准的研究方向，并做长期坚持。这一训練过程将对以后从事科研或其他工作都带来很大的益处。

最后，在“结构设计原理”课程教学和科研创新训练的整个过程中，学生能做的研究方向可出自“结构设计原理”而不局限于“结构设计原理”。从“结构设计原理”课程的知识点和问题映射到其他科目、其他方向上，收到触类旁通、举一反三的效果，如此可碰撞出更多的知识火花，发现更多的可创新之处，为后期科研工作积累下可开发点。

实现从教学到科研的转变，必须抓住两条线：一是将科研训练融入课堂教学过程，二是利用好“本科生科研创新训练计划”这一有利条件。在课堂教学中鼓励学生发挥主观能动性，针对某一细节问题深入研究，实现“小题大做”，培养其科研创新能力。此外，教师应该重视课堂中师生相互启发的作用，也许在与学生的讨论过程中，教师也会获得新的科研灵感。这也是教学相长的意义所在。