土木工程硕士研究生实践能力提升探索

任娟娟 邓世杰 叶文龙

［摘 要］ 在新时代背景下，对高水平、多层次的人才的需求急剧增长。目前，我国土木工程硕士研究生的培养模式仍然有所欠缺，特别是实践能力培养方面存在不足之处，导致研究生学习知識和解决实际问题之间存在差异。因此，针对土木工程硕士研究生实践能力培养提升方案的探索具有一定的现实意义。以理论和实践相结合为基本着力点，从计算实践教学、双语教学模式、多元协同建设出发，针对土木工程硕士研究生实践能力的提升进行了有益的探索，为高素质、高水平的人才培养改革提供了参考。

［关键词］ 硕士研究生；培养模式；实践教学

［基金项目］ 2021年度科学技术部国家重点研发计划青年科学家项目“高寒地区高速铁路无砟轨道混凝土损伤失效机理与耐久性设计方法”（2021YFF0502100）；2020年度国家自然科学基金优秀青年科学基金项目“铁路轨道复杂力学行为研究”（52022085）；2022年度国家自然科学基金面上项目“高寒铁路无砟轨道混凝土高低周疲劳作用机制与致损机理”（52278461）；2022年度四川省科技计划项目“高速铁路无砟轨道设计与维护四川省青年科技创新研究团队”（2022JDTD0015）

［作者简介］ 任娟娟（1983—），女，山西霍州人，工学博士，西南交通大学土木工程学院教授，博士生导师，主要从事高速铁路无砟轨道结构设计与损伤机理研究。

［中图分类号］ G643.2 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）02-0021-04 ［收稿日期］ 2022-11-26

一、我国研究生培养现状概述

基于新时代的大背景，课程改革与建设工作是保证教学效果的核心内容，也是高校教学重难点改革的重要部分［1-2］。一方面，由于研究生招生人数日益递增，导致研究生培养规模不断扩大；另一方面，由于高校教学资源的不充分、不均衡，导致各专业、各方向培养水准差别较大［3］。在上述前提条件下，为了适应社会经济发展的需要，应该更加注重研究生各个方面能力的培养［4］，尤其是在较为欠缺的实践能力方面［5-6］。“一带一路”的蓬勃发展，更是对研究生创新研究能力、实践应用能力以及国际合作与交流能力提出了新要求。因此，研究生的培养需以理论与实践结合为着力点，旨在解决理论知识和实际工作脱节的问题，同时辅以双语教学等模式，以达到提高研究生外语水平的目的，满足国际合作与交流能力的要求。

二、我国研究生培养过程中的问题

钱学森先生曾提出过一个著名的问题：“为什么我们的学校总是培养不出杰出的人才？”杰出的人才应该具备较强的创造性思维［7-8］，并且在面对问题时应该能提出具有创造力的方法，而非墨守成规，人云亦云。中国科学技术大学前校长朱清时提出，人的创新能力除了悟性和记忆力外，创新素质至关重要［9］。现阶段一些研究生对知识的学习往往停留在简单重复和全盘接受的状态，在学习的过程中无法独立思考，从而提出独特的问题和见解。对于在学习中发现的问题，通常也只是参考他人的解决方法，不能自己独立实践探索问题，提出具有创新性的意见。在科研工作和实践探究中，研究生往往难以运用所学基础知识，无法在实际中充分体现课堂教学成果。研究生学习的知识和实际解决问题之间存在明显的鸿沟，研究生往往不知道如何在实际中运用所学知识，甚至面对问题时想不到运用哪些知识可以帮助解决问题。

在研究生的培养过程中，教学内容和实际密不可分。以国外的培养模式为例，法国阿莱斯高等矿业学院为提高学生的独立工作能力和解决实际问题的能力，在两年制教学计划中包含了3个月的“工业课题研究”［10］；英国沃尔夫汉普顿大学在研究生培养中引入“学习合同”模块课程，使理论与实践有机结合。

虽然国内的学者对硕士研究生的实践教学环节有所分析和研究，通过与国外大学的对比发现了一些问题，但对研究生实践教学的研究仅停留在将实践教学纳入培养计划阶段［11］。同时，由于各学科的性质不同，针对研究生教育实践教学的内容无法提出统一的标准，只能根据各学校各专业的具体情况制定相关的政策，对于如何提升研究生创新研究能力、实践应用能力以及国际合作与交流能力的问题，目前并没有行之有效的解决办法。

三、教学改革探索

（一）开展工程计算实践教学

加强学生的实践教学，提高学生教育质量是当前教育改革的重要方针策略。现如今，大学的教育必须主动和社会企业深入结合，掌握他们对未来技术发展的需求，利用大学多学科相互交叉的优势，将基础研究的优势和企业未来的发展需求紧密结合，共同培养社会未来发展所需要的人才。针对土木专业的学生而言，搭建工程计算平台，开展工程计算实践教育，可以更加深入实际工程，了解工程需求。

传统的土建专业学生课程教学主要以理论为主，辅以少量的计算机操作习题以及课外生产实习。而工程计算案例课程［12-13］的设置更加注重实践部分，依托校内实训平台，主要以学生的动手操作为主，教师参与学生实践全过程的理论指导，学生与教师密切配合，参与案例讨论，充分体现“实践为主，理论引导，练教结合”的实训课程教学原则［14-16］，弥补理论教学中实践环节的不足。这样不仅提高了学生的学习兴趣，也更好地培养了其工程技术实践能力。理论上，课堂讲解的内容紧扣专业计算特点，突出其中的重难点，而不是面面俱到地讲解一般性的工程计算技能，更加注重核心竞争能力的培养。实践中，需要研究生独立思考，利用所学专业知识和文献资料，积极探寻解决问题的方法，完成课题。在这样的过程中，研究生研究问题的能力、自主学习的能力、信息检索的能力和软件编程的能力都得到了训练和提高。另外，实践能力的培养往往比理论知识的讲解更容易激发研究生的学习兴趣，教师在授课过程中穿插工程应用实例，往往会取得更好的效果，达到了寓教于乐的目的。

针对实际案例的设计计算任务，结合讲义中的案例，让学生独立完成，是提高学生课程设计能力的主要方法。在此过程中，需要让学生从施工图纸、建模方法、分析计算、结果处理等一系列的步骤中体会案例，真正学会独立自主地处理问题。以道路与铁道工程专业工程计算实践课程为例，研究完成某一实际线路装配式无砟轨道结构静动力学特性的检算任务。首先，学生需要针对某一线路的装配式轨道结构型式及线路条件进行资料调研，即了解轨道结构的基本结构尺寸及相关参数，明确各部件的基本功能和特点。

对题目进行资料调研后，需要进行深入的研究，即针对轨道结构的特点及实际功能对其进行简化。此时，需要借助工程计算实训平台对实际的工程问题进行模型化处理，利用ABAQUS有限元分析软件建立仿真分析模型，根据研究需要对复杂的轨道结构进行简化处理，得到研究轨道结构各部件动力特性的车辆-轨道耦合力学模型。

根据线路实际状况，将轨道不平顺以及车辆速度输入工程计算软件，可以得到轨道结构各部件的应力、应变情况以及行车安全性和舒适性评价指标，通过与规范限值对比分析可以了解该轨道结构在列车荷载作用下的力学特性是否满足要求。在学生的培养过程中，实践应用能力和科研创新能力的培养是非常重要的环节，只有提高学生独立解决问题的能力才能使他们在将来的工作中成为攻克难题的核心人才，成为技术革新的中流砥柱。

（二）基于任务驱动法的双语教学模式

在“一带一路”的大背景下，国际化教育快速发展［17-18］。为加快国外先进技术的引进以及国内技术的输出，越来越多的企业、政府部门都要求高校学生掌握基本的专业英语知识。这就要求研究生除了具有扎实的数学、力学和结构方面的基础知识，还需要具备较强的外语应用能力［19］。然而，当前英语双语教学中大多采用教师唱“独角戏”的“填鸭式”教学模式，实用性欠佳、针对性不强，无法满足社会发展对英语人才的需要，严重影响了双语教学的持续发展和双语教育培养目标的实现，教育质量得不到切实保障，急需采取必要可行的教学模式推进双语教学改革。

以轨道专业核心课程“轨道工程”为例，为做好该课程的双语教学开展工作，实现培养应用型人才的目标，提出了“面向‘一带一路的轨道工程课程国际化研究——基于任务驱动法的双语教学模式”的研究生教育研究与改革项目。

采用任务驱动法与双语教学相结合的教学方式，有目的地创设以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新的新型学习模式，以探索问题引导和维持学习者的学习兴趣和动机，调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣。学生在课堂上不再拘谨，能发挥想象力和求真务实的学习态度大胆提问、认真钻研，学生的专业素养得到提升，专业视野得以拓宽，自身的英语水平显著提高。把无目标与被动学习转换为主动学习。任务驱动法能有效解决学生学习积极性不高导致的学习效果不理想的问题，促进师生互动，活跃课堂气氛，从而达到教学目的。

（三）基于多元协同建设的铁道工程新工科智能设计、维护研究与实践

世界范围内新一轮的科技和产业革命正在驱动新经济的形成与发展，对铁道工程教育的变革发展提出了新的挑战，为主动适应和引领新经济，需加快发展和建设新工科。在“一带一路”大背景下，越来越多的铁路设计单位、施工单位等更加关注轨道工程的智能设计和“全生命周期”形式的运营维护策略。这无疑要求研究生掌握新时代轨道设计和运营维护的技术和基本方法，更加强调结构受力分析、图像识别、无损检测监测、无线信息传输以及大数据处理等多元协同建设理念。

面向铁路工程智能建设研究与实践领域，为让学生深刻体会轨道结构设计方法和轨道服役过程的监测与检测方法，采用理论实践相结合的方式提出与轨道设计、维护知识和技巧相关的内容，采用引导式、实操式等教学方式，建立以学生为主体、教师为主导的教学模式，促使学生理解多元协同建设的基本思路［20］，引导学生接触铁路轨道领域理论和技术的国际前沿动态、热点信息，激发学生的专业学习兴趣，造就专业水平高、国际竞争力强的人才。同时教学的过程中应着重注意下列关键性问题：（1）重视设计、监测或检测技术操作流程规范，提高新时代轨道工程智能建设理念教学的专业化。（2）鼓励学生应用各类专业智能化设备，避免学生轨道理论学习与专业实际操作脱节，增强学生搜集资料、自主学习与团队协作能力，鼓励学生大胆提问，大胆质疑。（3）摒弃教与学相分离，加强师生课堂互动与交流，促使学生主动参与课堂和室外操作，防止学生理论与实践的偏差化。（4）“内容”设计要注意循序渐进、突出重点以及问题引导，提出严密的设计理论实践教学，人性化评价，有灵活性，能够考核学生的学习过程和态度，而非单一地靠一纸试卷进行评判。

通过上述“基于多元协同建设的铁道工程新工科智能设计、维护研究与实践”的开展，总结一套合理的基于多元协同建设的轨道工程智能设计与维护研究教学方法，形成较为完善具体的“课堂理论知识智能测试技术—科学设计与维护实操—总结评价”教学步骤，掌握全面的多元化的学习效果评价方式；学生能够较为熟练地掌握专业化设计与维护相关测试设备的应用，有一定的资料整合与动手能力，并能一定程度上有效地进行简单数据处理与信息可视化，提高学生的自学能力以及独立分析问题和解决问题的能力。

结语

为进一步实施科教兴国战略，强化现代化人才支撑，需要注重人才教育实践能力的培养，学生的培养又是其中的重中之重。新时代背景下，开设土木工程专业的高校更该如此，注重学生知识能力培养的同时加强学生动手实践能力的培养，为了达成这样的目标，应不断对学生的培养方案、培养目标进行探索研究，突破学院发展瓶颈，全面提高研究生教育质量，提升研究生创新能力，加强国际交流，采取调整招生结构、加强校内外研究生实训基地建设、加强研究生教育教学改革、提升导师科研经费、对教学內容和教学模式进行有效改革等措施，实现人才实践能力的提升，从而推动社会发展的进步。

参考文献

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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