姚未來 劉元雪 陳進(jìn) 程香

摘要：在新工科學(xué)科交叉融合發(fā)展的大背景下，巖土工程卓越科技人才的培養(yǎng)對研究生教育提出了更高的創(chuàng)新型、科研型、學(xué)術(shù)型需求。與現(xiàn)有教學(xué)模式不同，文章提出的科研支架式教學(xué)模式首次在“能力域”下進(jìn)行思考，面向能力素質(zhì)而非知識內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。其提出研究生整體培養(yǎng)過程是能力體系的構(gòu)建過程，即“科研能力支架”的建設(shè)過程。研究生培養(yǎng)方案前端的課程教學(xué)作為科研能力體系建設(shè)的起始部分和重要組成部分，被賦予了鮮明的科研屬性。課程教學(xué)注重學(xué)科內(nèi)容的跨界交叉，以專題形式展開，形成學(xué)一個專題即開展一項研究的教學(xué)新格局，將科研創(chuàng)新能力的訓(xùn)練提至培養(yǎng)起點，并貫通培養(yǎng)始終。文章討論了該模式的理論基礎(chǔ)，闡述了該模式的設(shè)計思想，研究了該模式的基本流程和能力架構(gòu)，探索了該模式的實施方案，并取得了良好的實踐成效，打開了“學(xué)”“研”并軌的教學(xué)新局面。

關(guān)鍵詞：新工科;巖土工程;研究生教育;科研能力支架;教學(xué)模式

中圖分類號：G420;TU4?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2022）02-0066-11

為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，教育部啟動了“新工科”發(fā)展研究工作[1]，形成了“‘新工科’即新興、新型、新生建設(shè)的復(fù)旦共識”[2]，明確了“新工科”的行動路線——“天大行動”[3]。高等院校工程學(xué)科的人才培養(yǎng)，特別是碩、博士研究生的培養(yǎng)思路應(yīng)與新工科建設(shè)的宗旨相契合，堅持創(chuàng)新是靈魂、科研是核心。

“新工科”不僅指與新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)的學(xué)科專業(yè)，如人工智能、智能制造、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、云計算等，也包括對傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造和交叉融合。在過去的發(fā)展歷程中，多學(xué)科交叉有力地帶動了多項新技術(shù)的發(fā)展。新型學(xué)科（人工智能、大數(shù)據(jù)、信息科學(xué)等）與傳統(tǒng)學(xué)科（土木工程、機(jī)械工程、電氣工程等）的交叉融合，已成為“新工科”建設(shè)的重要組成部分，將在未來的技術(shù)革新中發(fā)揮重要作用。

事實上，隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略持續(xù)推進(jìn)，城市化進(jìn)程的進(jìn)一步深化，國家重大工程的建設(shè)正快速展開，涉及深部高應(yīng)力地下工程安全性評估與設(shè)計優(yōu)化、高陡邊坡穩(wěn)定性問題、高放核廢物深地質(zhì)處置安全性等問題，對大數(shù)據(jù)背景下多物理場耦合機(jī)制開展研究的需求日益增加。因此，目前巖土工程學(xué)科研究生的人才培養(yǎng)應(yīng)立足學(xué)科交叉，同時充分考慮研究生教育重創(chuàng)新、重科研、重學(xué)術(shù)的特征，對巖土工程專業(yè)研究生課程的教學(xué)模式與思路進(jìn)行相應(yīng)升級。

近年來，不少學(xué)者對工程教育的創(chuàng)新教學(xué)模式進(jìn)行了探索。段娜等[4]依據(jù)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的能力素質(zhì)要求，開展了環(huán)境工程學(xué)科課程混合式教學(xué)模式的改革與探索，形成了圍繞專題教學(xué)的線上線下教學(xué)模式，采用了多元化的教學(xué)方法和評價體系。Dai等[5]基于腦科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)，以腦認(rèn)知的宏微觀原理為基礎(chǔ)，結(jié)合影響土木工程課程教學(xué)的各種因素，建立了全時空滲透教學(xué)體系的模型，并提出了教學(xué)策略，學(xué)生的創(chuàng)新、互動能力得到了提升。鄧建等[6]針對測繪工程實踐教學(xué)中學(xué)生積極性、主動性不高，實習(xí)效果較差等問題，設(shè)計了以項目教學(xué)為導(dǎo)向的教學(xué)環(huán)境、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)組織，形成以項目為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)的課程教學(xué)模式。Zhou等[7]在制藥工程重大實驗教學(xué)中，引入了工程項目認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)的思想，提出了綜合實驗教學(xué)模式，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新能力、學(xué)科進(jìn)步等方面都取得了明顯進(jìn)步。倪芳等[8]對新型教學(xué)模式進(jìn)行了探索，通過完善師資隊伍配置，借鑒傳統(tǒng)師徒傳承關(guān)系，增加認(rèn)識實習(xí)環(huán)節(jié)比重，改革教學(xué)方法等多途徑培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用型創(chuàng)新能力。

通過對最新研究進(jìn)展的總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前創(chuàng)新教學(xué)模式具有以下發(fā)展趨勢：（1）借助互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)科技成果，從單一教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化、多元化混合型教學(xué)模式[4，9-11];（2）由基于教學(xué)實踐經(jīng)驗的歸納型教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂欣碚摶A(chǔ)的演繹型教學(xué)模式[5，12];（3）突出學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主性，由以“教”為主的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)”為主的教學(xué)模式，重視學(xué)生的教學(xué)參與性和可操作性[7，13-14]。另外，對于碩、博士研究生的教學(xué)，還應(yīng)充分考慮研究生的培養(yǎng)目標(biāo)，突出創(chuàng)新能力的核心地位[15-16]。

一、科研支架式教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)

結(jié)合目前創(chuàng)新教學(xué)模式的最新研究成果，本文提出新工科背景下針對研究生教育的科研支架式教學(xué)模式，基本理論如下。

（一）最近發(fā)展區(qū)理論

著名心理學(xué)家維果茨基在研究兒童發(fā)展與教學(xué)開展之間的關(guān)系時指出，學(xué)習(xí)者存在以下兩種水平：一是已經(jīng)達(dá)到的既有發(fā)展水平（第一發(fā)展水平）;二是可能達(dá)到的潛在發(fā)展水平，具體表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者不能獨立完成某項學(xué)習(xí)任務(wù)，但在教學(xué)者的幫助和指導(dǎo)下可以達(dá)到的水平（第二發(fā)展水平）[17]。上述兩種水平之間的差異區(qū)域被稱為“最近發(fā)展區(qū)”?；趯W(xué)習(xí)者的第一發(fā)展水平，由教學(xué)創(chuàng)造最近發(fā)展區(qū)，將學(xué)習(xí)者的智力水平不斷由一個水平提升至另一個較高的水平[17]。

（二）支架式教學(xué)理論

在最近發(fā)展區(qū)理論基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展出了支架式教學(xué)理論。羅森賽恩認(rèn)為，教學(xué)者或能力水平更高的同伴為那些不能獨立解決問題的學(xué)習(xí)者提供幫助和協(xié)助的過程即是支架式教學(xué)[18]。唐納德則將支架式教學(xué)定義為一種情景化教學(xué)，即知識水平更高的參與者[19]，比如教師為一同參與的新手提供支撐條件，以幫助新手提升知識技能水平的過程。普利斯里認(rèn)為支架式教學(xué)是一種幫助式教學(xué)，通過適時為學(xué)習(xí)者提供幫助，使學(xué)習(xí)者的知識水平和學(xué)習(xí)能力不斷提升，然后逐漸去除幫助，實現(xiàn)學(xué)習(xí)者對知識的自主建構(gòu)[17]。目前，支架式教學(xué)模式最廣為接受的定義源自歐共體“遠(yuǎn)距離教育與訓(xùn)練項目”的相關(guān)文件，其認(rèn)為支架式教學(xué)是為學(xué)習(xí)者建構(gòu)知識理解概念框架，用于學(xué)習(xí)者對問題進(jìn)一步理解的過程。根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”理論，將復(fù)雜的教學(xué)任務(wù)加以分解，對教學(xué)內(nèi)容建立“支架式”概念框架，通過教師適時搭設(shè)“支架”，使學(xué)習(xí)者自己沿著“支架”逐步攀升，從而實現(xiàn)學(xué)習(xí)者對復(fù)雜教學(xué)內(nèi)容完成的意義建構(gòu)[17]。

整體來看，支架式教學(xué)模式的思想可大致概括為：目標(biāo)分解，由淺入深，適時點撥，漸入佳境?？傮w上來講，支架式教學(xué)理論既強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的自主建構(gòu)和創(chuàng)新探索過程，又強(qiáng)調(diào)教學(xué)者的誘導(dǎo)和幫助，重視循序漸進(jìn)、逐步提升，對研究生教學(xué)具有較好的理論、實踐意義。

二、科研支架式教學(xué)模式的設(shè)計初衷

綜合分析目前的創(chuàng)新教學(xué)模式與教育學(xué)理論中的經(jīng)典教學(xué)模式，對其行為軌跡和教學(xué)流程進(jìn)行總結(jié)，如表1所示。分析發(fā)現(xiàn)，無論是經(jīng)典教學(xué)模式還是近年來提出的創(chuàng)新教學(xué)模式，其教學(xué)流程本質(zhì)上是一系列教學(xué)行為或者學(xué)習(xí)行為構(gòu)成的動作序列。確切地說，上述動作是針對教學(xué)知識內(nèi)容的處理行為，其最終目的是通過一系列的行為操作，促進(jìn)和實現(xiàn)學(xué)習(xí)者對知識內(nèi)容的深入理解和運用。如，課前學(xué)習(xí)、協(xié)作自主學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)、考核等。又如，在傳統(tǒng)意義上的“支架式”教學(xué)模式中，其“目標(biāo)分解”行為實質(zhì)上是在“最近發(fā)展區(qū)”理論的指導(dǎo)下對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行解構(gòu)，形成知識概念框架，以便于學(xué)習(xí)者能更好地對知識內(nèi)容進(jìn)行理解。以上的動作行為面向教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，主要著眼于學(xué)習(xí)者對知識內(nèi)容的加工、處理過程，僅具有單純的動作特征，而不是某種能力，沒有突出能力素質(zhì)的導(dǎo)向。當(dāng)然，在完成以上一系列動作程序的同時，相應(yīng)的能力素質(zhì)將得到鍛煉和提升。但總體上看，迄今為止，教學(xué)模式的設(shè)計主要關(guān)注學(xué)習(xí)者接受和消化知識的過程，致力于提出一套科學(xué)有效的方案進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容鋪設(shè)與操作實施，促進(jìn)和加深學(xué)習(xí)者對知識的理解，但對能力素質(zhì)的指向性不明確。

對于研究生而言，學(xué)習(xí)者已經(jīng)具備較完整的知識結(jié)構(gòu)體系和較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，基本勝任對知識內(nèi)容的自主建構(gòu)，不應(yīng)再過度關(guān)注學(xué)生對知識內(nèi)容的吸收、理解過程，而應(yīng)轉(zhuǎn)向關(guān)注能力體系建設(shè)這一更高層次目標(biāo)。為此，本文提出轉(zhuǎn)變思維角度，以能力素質(zhì)為指針，構(gòu)建針對研究生培養(yǎng)的全新教學(xué)模式。現(xiàn)有教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)對學(xué)習(xí)者知識吸收情況的關(guān)注，面向知識內(nèi)容設(shè)計，在“內(nèi)容域”中開展研究。本文提出的科研支架式教學(xué)模式，在傳統(tǒng)支架教學(xué)理論的基礎(chǔ)上，直截了當(dāng)?shù)仃P(guān)注能力素質(zhì)的培養(yǎng)，面向素質(zhì)訓(xùn)練，在“能力域”中開展討論。事實上，對于研究生這類高復(fù)雜性學(xué)習(xí)者而言，教學(xué)應(yīng)著重關(guān)注能力的塑造，更適合在“能力域”下開展研究?！皟?nèi)容域”與“能力域”類似于信號處理領(lǐng)域中的“時域”與“頻域”概念，二者存在一定內(nèi)在聯(lián)系，即基于內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計同時伴隨對能力的訓(xùn)練，基于能力的教學(xué)設(shè)計也必然牽涉對教學(xué)內(nèi)容的鋪設(shè)與安排。以經(jīng)典的“探究式”教學(xué)模式為例，基于知識內(nèi)容的教學(xué)行為與能力素質(zhì)訓(xùn)練的關(guān)聯(lián)如圖1所示。通過在教育學(xué)領(lǐng)域中作“傅里葉變換”（圖1），不再在“時域（內(nèi)容域）”中討論教學(xué)模式，轉(zhuǎn)而在“頻域（能力域）”中設(shè)計創(chuàng)新教學(xué)模式，直接面向能力素質(zhì)的塑造，使巖土工程專業(yè)的研究生教育更滿足新時代、新工科的要求。

三、科研支架式教學(xué)模式的教學(xué)目標(biāo)和構(gòu)建思想

（一）教學(xué)目標(biāo)：面向能力素質(zhì)，立足學(xué)術(shù)前沿，鍛造創(chuàng)新品質(zhì)

研究生教育是整個教育鏈條的頂端，作為國民教育體系中最高層次的存在樣態(tài)，是知識生產(chǎn)體系和國家科技創(chuàng)新體系的重要組成部分[22]，其區(qū)別于其他類型教育的根本點在于研究性、學(xué)術(shù)性和對高層次能力素質(zhì)培養(yǎng)的重視。研究生培養(yǎng)在夯實理論基礎(chǔ)，掌握系統(tǒng)專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，更重要的是始終秉持創(chuàng)新精神，培育獨特而自立的科研素養(yǎng)[23]。因此，研究生的課程教學(xué)不應(yīng)止步于知識傳遞，而應(yīng)進(jìn)一步以拓寬學(xué)術(shù)視野，提升科學(xué)思維能力為目標(biāo)，堅持創(chuàng)新是靈魂、科研是核心。

（二）構(gòu)建思想：“學(xué)”“研”并軌，架設(shè)科研能力支架

研究生培養(yǎng)的最終目標(biāo)是學(xué)生完成科研能力體系的構(gòu)建。培養(yǎng)方案中的前期課程教學(xué)與后期畢業(yè)課題的研究之間不應(yīng)出現(xiàn)割裂，而均應(yīng)服務(wù)于建構(gòu)科研創(chuàng)新能力這一核心目標(biāo)。

近年來，工程學(xué)科的教學(xué)模式雖在不斷嘗試改革創(chuàng)新，但對于研究生教育的專注性思考仍不夠充分，當(dāng)前研究生的培養(yǎng)普遍存在教學(xué)與科研脫軌的問題。學(xué)制的第1—2年為課程教學(xué)階段，雖不乏試驗課程、參觀見學(xué)等動手實踐環(huán)節(jié)，但主要還是進(jìn)行“傳遞—接受”式的理論知識教學(xué)，科研的存在感較低，與本科階段的學(xué)習(xí)體驗大體相當(dāng)。該階段，大多數(shù)學(xué)生雖在導(dǎo)師指導(dǎo)下已經(jīng)明確后續(xù)課題研究的大致方向，但科研參與度較低，主要靠偶爾閱讀文獻(xiàn)、參與團(tuán)隊組會、協(xié)助高年級學(xué)生開展試驗與數(shù)據(jù)處理等方式零星參與科研活動?？蒲心芰Φ恼剿茉扉_始于課程教學(xué)結(jié)束之后的畢業(yè)課題研究，但相當(dāng)數(shù)量的學(xué)生會感覺到有劇烈跳躍感，科研能力存在明顯短板，創(chuàng)新思維不足，在文獻(xiàn)調(diào)研、關(guān)鍵問題提煉、研究計劃擬定等諸多方面捉襟見肘，最終形成雖然完成學(xué)業(yè)，但實質(zhì)上科研能力構(gòu)建完成度不高的常見格局。

對前期課程教學(xué)與后期課題研究的培養(yǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行審視，造成上述現(xiàn)狀的重要原因是教學(xué)與科研彼此獨立、相互脫軌。課程教學(xué)過程僅專注于完成知識傳遞這一最低要求，而沒有較好地服務(wù)于科研創(chuàng)新能力構(gòu)建這一核心目標(biāo)。同時，現(xiàn)有教學(xué)模式在“內(nèi)容域”視角下進(jìn)行討論，對能力素質(zhì)培養(yǎng)的指向性不夠明確。

為此，本文提出了針對研究生培養(yǎng)的科研支架式教學(xué)模式。該模式首次嘗試在“能力域”下全新思考，直接面向?qū)W習(xí)者能力素質(zhì)的培養(yǎng)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出“學(xué)”“研”并軌的思想，致力于教學(xué)與科研的“血肉”融合。立足于研究生培養(yǎng)的特殊性，教學(xué)與科研不應(yīng)出現(xiàn)明顯的割裂性，教學(xué)模式也不應(yīng)僅僅服務(wù)于教學(xué)，而應(yīng)同時服務(wù)于科研能力的培塑，注入創(chuàng)新驅(qū)動的元素。研究生的整體培養(yǎng)過程是能力素質(zhì)的塑造過程，即“科研能力支架”的建設(shè)過程。培養(yǎng)方案前端的課程教學(xué)是“科研能力支架”建設(shè)的起始部分和重要組成部分，在教學(xué)過程中加入科研模式，以科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)為指針，增強(qiáng)教學(xué)與科研的對接，形成一入學(xué)上課即開始科研能力訓(xùn)練的教學(xué)新局面，將科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提至起點并貫穿研究生培養(yǎng)始終。

四、科研支架式教學(xué)模式的基本流程和能力架構(gòu)

繼承傳統(tǒng)支架式教學(xué)理論的精髓，在“能力域”中進(jìn)行討論，將“科研能力支架”分解為7大能力支柱，遵照循序漸進(jìn)、教學(xué)者適時協(xié)助、能力支柱逐個建立直至形成科研能力體系的原則設(shè)計教學(xué)模式。秉持傳承經(jīng)典理論、開拓前沿研究的理念開展教學(xué)活動。“學(xué)”“研”并軌，其中，“學(xué)”是基礎(chǔ)，“研”是主要。在完成經(jīng)典理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，立足前沿開展熱點問題的進(jìn)一步研究，形成經(jīng)典內(nèi)容自主學(xué)習(xí)，前沿內(nèi)容深入研討的模式，倡導(dǎo)教學(xué)來源于經(jīng)典，但又力求超越經(jīng)典，面向未來。

科研支架式教學(xué)模式的基本流程和能力架構(gòu)如下。

（一）科研能力支柱之一：快速學(xué)習(xí)能力與批判性思維

教材經(jīng)典理論內(nèi)容的學(xué)習(xí)在該環(huán)節(jié)展開。教學(xué)者明確教學(xué)內(nèi)容，下發(fā)文獻(xiàn)資料清單。清單的內(nèi)容包括但不限于：教材的某章節(jié)、與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的論文、網(wǎng)上學(xué)習(xí)資料等?；诨ヂ?lián)網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)，充分利用線上平臺，研究生自主開展文獻(xiàn)研讀與知識學(xué)習(xí)，培養(yǎng)對知識內(nèi)容的快速接收和消化理解能力。科研沒有完成時，只有進(jìn)行時，即便是現(xiàn)有的成熟理論也可能存在瑕疵，學(xué)習(xí)時應(yīng)多鼓勵學(xué)生變換視角、多方驗證、結(jié)果倒推、合理質(zhì)疑、敢于挑戰(zhàn)經(jīng)典，以培養(yǎng)批判性思維。

（二）科研能力支柱之二：洞察與創(chuàng)新能力

通過上一環(huán)節(jié)的質(zhì)疑性學(xué)習(xí)，在教學(xué)者的提示和引導(dǎo)下，培養(yǎng)學(xué)生洞察問題的技能，敏銳感知現(xiàn)有研究（包括經(jīng)典理論）中存在的不足。立足前沿視角，形成獨到理解，提出針對現(xiàn)有不足的創(chuàng)新改進(jìn)方向，提煉主要創(chuàng)新點，醞釀下一步的研究課題。

（三）科研能力支柱之三：統(tǒng)籌規(guī)劃能力

針對現(xiàn)有研究存在的問題，推定進(jìn)一步的課題研究計劃，訓(xùn)練學(xué)生統(tǒng)籌規(guī)劃能力。以研究生為主體，教學(xué)者為主導(dǎo)，整體謀劃，全盤考慮，吸納前人優(yōu)點，注入自身創(chuàng)新，創(chuàng)建完整研究方案，包括研究目標(biāo)、研究方法、關(guān)鍵問題、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和關(guān)鍵技術(shù)等。

（四）科研能力支柱之四：執(zhí)行能力與科研韌性

扎實貫徹研究計劃，向研究縱深不斷推進(jìn)，訓(xùn)練學(xué)生實際執(zhí)行能力?？蒲刑骄渴遣ɡ耸酵七M(jìn)，螺旋式上升的過程;是不斷試錯，攻關(guān)問題，各個擊破，最終得到滿意結(jié)果的過程。鍛煉研究生的意志力與抗壓能力，培養(yǎng)遭遇困境，冷靜分析，尋求突破的科研韌性，牢固樹立堅定向前終將取得進(jìn)展的科研信念。

（五）科研能力支柱之五：寫作邏輯與科研表達(dá)能力

學(xué)術(shù)論文、研究報告等文字文件是課題研究成果的重要表現(xiàn)形式，是衡量科研人員學(xué)術(shù)水平的重要標(biāo)尺。國內(nèi)工科教育偏重習(xí)題訓(xùn)練，不夠關(guān)注論文寫作技能培訓(xùn)。應(yīng)當(dāng)注意到，科研能力的塑造不僅僅是扎實推進(jìn)研究進(jìn)程，逐個攻克疑難問題，以規(guī)范的、具有較好可讀性的文字形式表達(dá)研究成果同樣是科研能力訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。研究生應(yīng)參照正式學(xué)術(shù)論文的結(jié)構(gòu)撰寫完整研究報告，規(guī)范呈現(xiàn)最新研究進(jìn)展綜述、問題引出、探究方法、理論推導(dǎo)、結(jié)果討論、結(jié)論提煉等內(nèi)容，訓(xùn)練嚴(yán)密、完整的寫作邏輯，不斷提升語言功底。

（六）科研能力支柱之六：展示與溝通能力

訓(xùn)練成果傳播和答辯溝通技能，要求研究生整合研究成果，制作展示課件，當(dāng)眾演講并參加質(zhì)詢討論。該環(huán)節(jié)借鑒研究生的畢業(yè)論文答辯模式，嚴(yán)格規(guī)定匯報時間，引導(dǎo)學(xué)生完成詳略得當(dāng)、重點突出、特點鮮明、脈絡(luò)清晰的匯報展示。展示完畢后，由教師和其余學(xué)生充當(dāng)評審專家，開展交叉質(zhì)詢和討論，注重形成開放、熱烈、交互氣氛濃厚的課堂氛圍。

（七）科研能力支柱之七：反思能力與發(fā)展眼光

收攏課堂，由教師主導(dǎo)，對每個學(xué)生的知識掌握情況、選題情況、研究情況、展示情況等進(jìn)行總結(jié)評價，引導(dǎo)學(xué)生開展反思，用發(fā)展眼光審視自己的整個研究過程。相互討論，出謀劃策，為今后研究提出建議，明確未來研究方向。

上述7大科研能力支柱的建立過程如圖2所示，“能力支柱①”的建立過程是“學(xué)”的過程，之后則是“研”的過程，整個教學(xué)模式的科研屬性鮮明，同時，“能力支柱②、③、⑦”的建立過程有教學(xué)者的引導(dǎo)和輔助，繼承了傳統(tǒng)支架式教學(xué)理論中教師適時協(xié)助的優(yōu)秀理念。7根能力支柱的建設(shè)過程既是科研支架式教學(xué)模式的基本流程，又指明了科研創(chuàng)新素質(zhì)的能力架構(gòu)。與現(xiàn)有教學(xué)模式不同，以上流程雖具有動作行為特性，具備明確的可操作性，但在“能力域”中進(jìn)行探討，不再關(guān)注研究生對教學(xué)內(nèi)容的吸收與理解過程，而是直接面向能力素質(zhì)的構(gòu)建與培養(yǎng)，對每個環(huán)節(jié)的科研能力指標(biāo)作明確指示，并直接以能力素質(zhì)的塑造為教學(xué)目標(biāo)。

另外，科研創(chuàng)新能力體系的建立是一個長期過程，分為不同層次，課程教學(xué)是研究生培養(yǎng)的前端部分，主要完成基礎(chǔ)構(gòu)建和“底層框架”建設(shè)，高層次能力框架的進(jìn)一步建設(shè)將在后期研究生畢業(yè)課題研究和科研職業(yè)生涯中逐步完成。

五、科研支架式教學(xué)模式的實施方案

（一）教學(xué)內(nèi)容組織：促進(jìn)學(xué)科交融，開展專題研究式教學(xué)

當(dāng)前，我國高等院校巖土工程專業(yè)仍主要局限在本學(xué)科內(nèi)部沿縱向發(fā)展，與其他學(xué)科橫向聯(lián)系不夠。為適應(yīng)時代的發(fā)展，有必要在學(xué)科交叉融合的思路下建立巖土工程學(xué)科新的課程教學(xué)體系。為適應(yīng)“新工科”教育的重大變革，陸軍勤務(wù)學(xué)院巖土工程學(xué)科著力促進(jìn)學(xué)科交叉與信息融合，打破學(xué)科知識界限，從專業(yè)分割轉(zhuǎn)向跨界交叉，加強(qiáng)巖土工程與信息技術(shù)的融合，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為平臺，以“巖土工程+信息技術(shù)”的模式制定全新的課程教學(xué)計劃。

同時，適當(dāng)打破教材對知識內(nèi)容的章節(jié)分割形式，開展專題研究式教學(xué)。教學(xué)者統(tǒng)籌安排一學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容，劃分為4～5個專題，實行模塊化教學(xué)。以“高等巖土塑性力學(xué)”課程為例，可劃分為：連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)與巖土基本力學(xué)特性、巖土彈性本構(gòu)模型、巖土塑性理論與彈塑性本構(gòu)模型、含主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)的土體一般應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系，共四個專題。每個專題均按照7大科研能力支柱建立的過程實施教學(xué)，輪番強(qiáng)化各項科研能力的培養(yǎng)。即研究生首先自主學(xué)習(xí)專題內(nèi)容中的經(jīng)典理論，再由教師引導(dǎo)，指明進(jìn)一步研究方向，接下來實施問題探究，向研究縱深發(fā)展。

（二）教學(xué)與課堂形式：一切服務(wù)于科研，實行“三課”教學(xué)

立足于科研過程的需求，實行由教師主導(dǎo)的討論課、輔導(dǎo)課與反思課“三課”教學(xué)。其中，討論課主要用于專題內(nèi)容創(chuàng)新方向研討與研究成果的展示、交流;輔導(dǎo)課主要用于研究方案的構(gòu)建;反思課主要用于研究總結(jié)與提升。7大科研能力支柱的建設(shè)過程對應(yīng)的教學(xué)與課堂形式如表2所示。

（三）教學(xué)日歷與課時安排：保證研究時間，強(qiáng)調(diào)持續(xù)科研，實行“彈性”課時制

傳統(tǒng)教學(xué)一般不采用專題模塊化的形式，而是圍繞零散知識點展開，通常對教學(xué)內(nèi)容實行高頻率授課，對學(xué)生開展高密度知識刺激：一般將總課時分散到連續(xù)的數(shù)周內(nèi)進(jìn)行教學(xué)，每周一般安排1～2次教學(xué)，每次教學(xué)安排為1～2課時，比如極限有限元及其應(yīng)用課程總計32課時，安排在連續(xù)的8周內(nèi)，每周安排2次教學(xué)，每次為2課時，在一學(xué)期的其他周次內(nèi)，完全不涉及本門課程的教學(xué)，知識內(nèi)容基本處于“閑置”或“遺忘”狀態(tài)。這種“沖刺”型教學(xué)方案主要著眼于對知識點的灌輸，以機(jī)械完成教學(xué)任務(wù)為目的，相鄰兩次教學(xué)之間的期限短，學(xué)生的反應(yīng)時間少，基本不具備讓學(xué)生開展自主研究的條件。

在科研支架式教學(xué)模式中，提出改變傳統(tǒng)的教學(xué)日歷與排課方案，將整門課程的安排貫穿學(xué)期首尾，以一門課4～5個專題，一學(xué)期20個教學(xué)周計算，每連續(xù)的4～5周為一個教學(xué)區(qū)間，集中進(jìn)行某一專題的教學(xué)和研究。這樣，各專題的研究時間得以充分保證，同時，課程教學(xué)期限延長至整學(xué)期，科研的持續(xù)性得以實現(xiàn)。另外，打破現(xiàn)有教學(xué)模式每次教學(xué)課時均分等長的方案，根據(jù)科研環(huán)節(jié)的需要，實行“彈性”課時制，以一門課4～5個專題，整門課共32個課時計算，每個專題可分配6～8個課時。

（四）研究開展形式與課程考核機(jī)制：實行獨立研究，重視過程管控

強(qiáng)調(diào)對研究生獨立科研能力的培養(yǎng)，通過變換參數(shù)、改變約束條件等方式實行“一人一課題”，鼓勵開放討論，適時尋求教師指導(dǎo)，重視全體參與、人人獨立。建立靈活的考核機(jī)制，重視對科研活動的過程管控，實行“一專題一考核”，將專題研究報告、專題成果展示作為專題考核的主要內(nèi)容。大幅增加專題考核成績在課程總成績中的比重，甚至可視情況取消期末考試，直接通過專題考核成績確定課程最終成績。

六、科研支架式教學(xué)模式的實施成效

巖土工程是陸軍勤務(wù)學(xué)院的“拳頭”專業(yè)，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界具有較高的影響力。該專業(yè)創(chuàng)辦歷史悠久，始終強(qiáng)調(diào)將創(chuàng)新作為靈魂，著力培養(yǎng)研究生的前瞻性眼光和科研嗅覺。近年來，科研支架式教學(xué)模式的實施與探索使研究生培養(yǎng)階段前期的課程教學(xué)在實現(xiàn)基本知識建構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步成為學(xué)生科研能力培養(yǎng)的“預(yù)備役”，實現(xiàn)研究素養(yǎng)的早期孕育和不斷積累，學(xué)生進(jìn)入論文研究階段的過程更加平滑、自然。同時，“科研能力支架”的逐步建構(gòu)為我院巖土工程交叉前沿領(lǐng)域研究的起步和深入提供了素質(zhì)牽引，研究生創(chuàng)新能量的積蓄度明顯提升，科研爆發(fā)力增強(qiáng)，開展了一系列站位前端、見解獨到的研究。其中，極具代表性的是基于人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)深度挖掘等交叉理論的滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、巖土材料塑性本構(gòu)模型內(nèi)稟機(jī)制研究，如圖3所示[24-28]。由于切入方向獨特，為重慶市三峽庫區(qū)王爺廟滑坡處置、重慶市渝中區(qū)兩江橋接口工程等現(xiàn)實重大工程案例提供了有價值的理論依據(jù)，取得了喜人的教學(xué)、科研成效。

七、結(jié)語

在新工科建設(shè)背景下，本文立足學(xué)科交叉，探索巖土工程學(xué)科的創(chuàng)新教學(xué)模式，提出了針對研究生培養(yǎng)的科研支架式教學(xué)模式。該模式首次嘗試在“能力域”下思考，直接面向?qū)W習(xí)者科研能力的塑造與培養(yǎng)，提出研究生的整體培養(yǎng)過程是“科研能力支架”的建設(shè)過程。在教學(xué)過程中加入科研模式，以科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)為指針，實行“學(xué)”“研”并軌，開啟一入學(xué)上課即開始科研能力訓(xùn)練的教學(xué)新局面，將科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提至起點并貫穿研究生培養(yǎng)始終。實踐中，該模式取得了良好的教學(xué)、科研成效，開啟了新工科巖土工程學(xué)科人才培養(yǎng)的新局面。參考文獻(xiàn)：

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Scientific scaffolding teaching mode of graduate education of geotechnical

engineering under the background of emerging engineering education

YAO Weilai， LIU Yuanxue， CHEN Jin， CHENG Xiang

（Department of Military Facilities， Army Logistics University of PLA， Chongqing 401311， P. R. China）

Abstract：

Under the background of emerging engineering education， the cultivation of outstanding scientific and technological talents in geotechnical engineering asks for higher requirements for graduate education in terms of innovation， scientific research and academy. “Scientific scaffolding” mode recommended by this research is created under “capability domain” for the first time， which is different from the traditional teaching mode， and designed by considering competency training rather than contents of courses. The graduate education is a process of construction of ability system， namely， the building of “scientific scaffolding”. In the training programs， curriculum teaching is the initial period and critical part for the assembling of “scientific scaffolding”， which is given by distinct researching attributes. Courses organized within multi-disciplines， are taught by learning a series of special subjects， forming a new education pattern that learning a special subject， carrying out a research at the same time. The training of scientific research is conducted through the whole process of graduate education from the beginning. In this paper， the theoretical basis of “scientific scaffolding” mode is discussed， the designing idea is presented， the implementation processes are investigated， and ideal teaching effects are highlighted in practice， which may break new frontiers for the graduate education.

Key words：

emerging engineering education; geotechnical engineering; postgraduate education; scientific scaffolding; teaching mode

（責(zé)任編輯 袁 虹）

修回日期：2021-05-25

基金項目：重慶市高等教育教學(xué)改革研究項目（213503;193352）

作者簡介：

姚未來（1990—），男，中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院軍事設(shè)施系講師，博士，主要從事巖土塑性力學(xué)、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用研究，（E-mail）1131015227@qq.com;（通信作者）劉元雪（1969—），男，中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院軍事設(shè)施系教授，博士生導(dǎo)師，主要從事巖土工程教學(xué)與科研研究，（E-mail）lyuanxue@vip.sina.com。