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        基于“三位一體”的研究生專業(yè)基礎(chǔ)課融合教學(xué)模式構(gòu)建

        2023-12-04 07:46:30張有宏常新龍王哲君
        教育教學(xué)論壇 2023年45期
        關(guān)鍵詞:斷裂力學(xué)基礎(chǔ)課三位一體

        張有宏,常新龍,王哲君

        (火箭軍工程大學(xué) 導(dǎo)彈工程學(xué)院,陜西 西安 710025)

        引言

        研究生教育肩負(fù)著高層次人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的重要使命,是國(guó)家發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步的重要基石。習(xí)近平總書記曾強(qiáng)調(diào)“發(fā)展是第一要?jiǎng)?wù),人才是第一資源,創(chuàng)新是第一動(dòng)力[1]”“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)本質(zhì)上是人才驅(qū)動(dòng)[2]”“黨和國(guó)家事業(yè)發(fā)展迫切需要培養(yǎng)造就大批德才兼?zhèn)涞母邔哟稳瞬牛?]”。隨著研究生招生數(shù)量的增多,專業(yè)學(xué)位研究生數(shù)量不斷增加,跨專業(yè)研究生也越來(lái)越多,這些新情況使得我國(guó)研究生教育面臨一些新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。比如,部分研究生表現(xiàn)出基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備少、實(shí)踐能力弱和創(chuàng)新能力不足等問(wèn)題[4-5]。為解決上述問(wèn)題,需要圍繞“強(qiáng)基礎(chǔ)、會(huì)應(yīng)用、拓創(chuàng)新”的指導(dǎo)思想,提高研究生的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備,深化專業(yè)技能,提高專業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力,提升研究生的科研能力和自主創(chuàng)新能力。通過(guò)將高效學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)貫穿研究生的日常學(xué)習(xí)生活,潛移默化地塑造學(xué)生的科技報(bào)國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng),促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,為中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的接班人[6]。

        基于此,本文提出基于“基礎(chǔ)知識(shí)強(qiáng)化,仿真試驗(yàn)并行,實(shí)踐案例解剖”的教學(xué)思路,并全面服務(wù)于學(xué)生知識(shí)應(yīng)用和創(chuàng)新能力培養(yǎng)這一主旨的“三位一體”融合教學(xué)模式。此教學(xué)模式在研究生專業(yè)基礎(chǔ)課已實(shí)踐十余年,通過(guò)這一舉措,期望能為研究生培養(yǎng)質(zhì)量的不斷提升提供有利借鑒。

        一、研究生專業(yè)基礎(chǔ)課“三位一體”融合教學(xué)模式的內(nèi)涵

        當(dāng)前第四次工業(yè)革命迅猛來(lái)襲,其基本特征是“跨界和融合”。因此,對(duì)接國(guó)家重大戰(zhàn)略和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求,推動(dòng)育人、科研與產(chǎn)業(yè)對(duì)接,探索產(chǎn)教深度融合的人才培養(yǎng)模式已迫在眉睫[7]。新時(shí)代的研究生既要學(xué)習(xí)知識(shí),更要研究問(wèn)題,所以其本質(zhì)在于“研究”,即“研究性”或“探究性”[8]?!把芯啃浴北举|(zhì)要求研究生必須參與研究工作,并在研究實(shí)踐中鍛煉創(chuàng)新能力。高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng),特別是研究生教育,不是躲在書齋中的教育,而是要積極主動(dòng)服務(wù)于國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。新時(shí)代研究生教育應(yīng)堅(jiān)持“四個(gè)面向”,培養(yǎng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高層次人才[7]。

        專業(yè)基礎(chǔ)課是介于公共基礎(chǔ)課和專業(yè)技術(shù)課之間的中間教學(xué)階段,起到知識(shí)承前啟后的作用,是研究生了解、學(xué)習(xí)本專業(yè)領(lǐng)域?qū)iT知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)質(zhì)量的高低直接關(guān)系到學(xué)生后續(xù)科學(xué)研究和論文撰寫的水平。上好專業(yè)基礎(chǔ)課,首先要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。在長(zhǎng)期的“教”與“學(xué)”過(guò)程中,因受市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下出現(xiàn)的急功近利等社會(huì)不良風(fēng)氣的影響,部分學(xué)生不可避免地產(chǎn)生了厭學(xué)的情緒。產(chǎn)生厭學(xué)情緒的原因主要包含幾個(gè)方面:(1)部分學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容、實(shí)際應(yīng)用及與本專業(yè)后續(xù)課程的關(guān)系不是很清楚;(2)一些學(xué)生對(duì)自己就讀的專業(yè)不感興趣;(3)部分學(xué)生缺乏對(duì)職業(yè)生涯的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃,上課僅僅是為了上課,僅僅是為了取得一個(gè)考試成績(jī),和后續(xù)的科學(xué)研究及職業(yè)背景缺乏聯(lián)系。提高授課質(zhì)量,是執(zhí)教者的共同目的,想要提高專業(yè)基礎(chǔ)課的授課效果,首先要掌握足夠多的專業(yè)知識(shí),了解與課程相關(guān)的典型和重要案例,及時(shí)和恰當(dāng)?shù)貍鬏斝碌挠^點(diǎn)和理論[9]。同時(shí),更重要的是搭建知識(shí)學(xué)習(xí)、知識(shí)應(yīng)用和職業(yè)規(guī)劃之間的有機(jī)聯(lián)系,清楚知識(shí)的“源頭”,知識(shí)流經(jīng)的“路線”和知識(shí)的“歸宿”。

        在專業(yè)課教學(xué)環(huán)節(jié)中,必須注重學(xué)生基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng),始終堅(jiān)持基礎(chǔ)理論講解和知識(shí)應(yīng)用“理技并重”。經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐,初步形成了“基礎(chǔ)知識(shí)強(qiáng)化,仿真試驗(yàn)并行,實(shí)踐案例解剖”的教學(xué)思路,在授課過(guò)程中,注重學(xué)生基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。首先對(duì)基礎(chǔ)理論進(jìn)行深入講解,使學(xué)生熟悉專業(yè)理論的源頭、解題思路;之后利用仿真分析工具求解較為復(fù)雜的工程實(shí)踐問(wèn)題,使學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論達(dá)到再消化;最后,通過(guò)實(shí)踐案例引導(dǎo)剖析,使學(xué)生知源、會(huì)用、明理、創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)具備基本科學(xué)研究能力的最終目的,為后續(xù)科研實(shí)踐和大論文撰寫奠定良好的基礎(chǔ)。構(gòu)建的“三位一體”融合教學(xué)模式如圖1所示。

        圖1 研究生專業(yè)基礎(chǔ)課“三位一體”融合教學(xué)模式示意圖

        “三位一體”融合教學(xué)模式包含三項(xiàng)主體模塊,一是基礎(chǔ)知識(shí)強(qiáng)化,專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識(shí)是應(yīng)用實(shí)踐的“源頭”,是教學(xué)的本源,應(yīng)向?qū)W生完整系統(tǒng)地講授專業(yè)知識(shí)體系。在此基礎(chǔ)上,借助仿真分析工具和必要的試驗(yàn)驗(yàn)證,進(jìn)一步向知識(shí)應(yīng)用過(guò)渡,同時(shí),還能使所學(xué)知識(shí)“落地生根”。最后,結(jié)合實(shí)踐案例求解,剖析其中涉及的專業(yè)知識(shí)和應(yīng)用流程,使學(xué)生明晰知識(shí)應(yīng)用的全部過(guò)程,逐步培養(yǎng)其獨(dú)立從事科學(xué)研究和實(shí)踐工作的素養(yǎng)和能力。通過(guò)這樣的全方位全流程強(qiáng)化演練,為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)也提供了“源動(dòng)力”,便可實(shí)現(xiàn)研究生教育高質(zhì)量發(fā)展的終極目標(biāo)。

        二、研究生專業(yè)基礎(chǔ)課“三位一體”融合教學(xué)模式的實(shí)踐及效果

        結(jié)合“三位一體”融合教學(xué)模式內(nèi)涵,在航空宇航科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的“工程斷裂力學(xué)基礎(chǔ)”課程授課環(huán)節(jié)開展了十余年具體的實(shí)踐。圖2為“三位一體”融合教學(xué)模式應(yīng)用于“工程斷裂力學(xué)基礎(chǔ)”課程的知識(shí)脈絡(luò)示意圖。

        圖2 基于“三位一體”的“工程斷裂力學(xué)基礎(chǔ)”知識(shí)脈絡(luò)示意圖

        在課程教學(xué)過(guò)程中,持續(xù)強(qiáng)調(diào)教學(xué)的科學(xué)性及知識(shí)的本源性。在教學(xué)環(huán)節(jié)中注重打牢理論基礎(chǔ),以扎實(shí)和富有邏輯性的理論基礎(chǔ)促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收,強(qiáng)化斷裂力學(xué)理論在航空航天結(jié)構(gòu)工程中的實(shí)際應(yīng)用。系統(tǒng)講解斷裂力學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展、演化以及相關(guān)基礎(chǔ)理論,層層遞進(jìn),講清斷裂力學(xué)和彈塑性力學(xué)之間的邏輯關(guān)系和解題思路差異,使學(xué)生在掌握斷裂力學(xué)基本概念和基本原理的同時(shí),能夠在思維能力、創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力等方面得到鍛煉和提高。教學(xué)過(guò)程中體現(xiàn)以人為本,結(jié)合學(xué)生研究生階段從事的科研方向及課題,鼓勵(lì)學(xué)生查詢和學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外最新科研文獻(xiàn),引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)更深層次的研究。

        此外,在授課時(shí),從斷裂力學(xué)源頭講起,逐步過(guò)渡到航空航天結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用,從而培養(yǎng)學(xué)生的基本科學(xué)素養(yǎng),建立起知識(shí)和應(yīng)用之間的橋梁,培塑學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力。在斷裂力學(xué)的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用的講解部分,始終聯(lián)系航空航天實(shí)際結(jié)構(gòu),并安排常用斷裂參數(shù)的測(cè)試內(nèi)容,從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、知識(shí)綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力。為了更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能、培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,結(jié)合課程特點(diǎn),建設(shè)導(dǎo)彈典型材料斷裂案例及演示樣本,通過(guò)外出參觀,了解固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)涉及的藥柱、絕熱層、襯層和碳纖維復(fù)合材料殼體加工制作流程及注意事項(xiàng),在了解典型彈用金屬和非金屬結(jié)構(gòu)的工藝流程的基礎(chǔ)上,明晰斷裂力學(xué)試驗(yàn)件的加工需求及設(shè)計(jì)。結(jié)合常用的斷裂韌度測(cè)試方法,如KIC測(cè)試、COD測(cè)試、J積分測(cè)試和疲勞裂紋擴(kuò)展速率的測(cè)試,強(qiáng)化并完善了導(dǎo)彈典型材料斷裂案例及演示樣本。同時(shí),本課程最大的特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)斷裂基礎(chǔ)理論和仿真軟件的綜合應(yīng)用,學(xué)生在進(jìn)行斷裂力學(xué)理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行斷裂力學(xué)的仿真分析。為強(qiáng)化斷裂力學(xué)理論在導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)工程中的實(shí)際應(yīng)用,結(jié)合各型導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)材料特征,依照不同導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)材料類型和分析對(duì)象,配置建立了各類專題性文檔及視頻參考資源,作為課程輔助素材供學(xué)生共享使用。通過(guò)仿真試驗(yàn)并行訓(xùn)練,實(shí)現(xiàn)知識(shí)應(yīng)用的進(jìn)階,為課程高質(zhì)量學(xué)習(xí)效果奠定基礎(chǔ)。

        最后,加強(qiáng)實(shí)踐案例的全教學(xué)環(huán)節(jié)剖析。一是在日常授課中,節(jié)節(jié)有案例,這些案例來(lái)源于科研項(xiàng)目、學(xué)術(shù)論文及往屆學(xué)生優(yōu)秀作業(yè)。對(duì)往屆學(xué)生的課題研究成果和參考的相關(guān)資料進(jìn)行詳細(xì)整理,并選取若干發(fā)表在核心刊物的優(yōu)秀研究論文,建立優(yōu)秀研究論文寫作過(guò)程檔案,組成課程專題研究成果集。這些成果可以對(duì)后續(xù)學(xué)生起到示范作用,促進(jìn)后續(xù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力和興趣,豐富學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域,拓寬知識(shí)的應(yīng)用范圍,提高學(xué)生對(duì)斷裂力學(xué)理論學(xué)習(xí)的興趣。

        將“三位一體”融合教學(xué)模式應(yīng)用于研究生專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié),并持續(xù)抓牢基礎(chǔ)知識(shí)強(qiáng)化、仿真試驗(yàn)并行和實(shí)踐案例剖析三個(gè)主要環(huán)節(jié),授課效果良好。每屆學(xué)生的大作業(yè)經(jīng)過(guò)修改完善,有近50%被核心刊物錄用。此外,學(xué)生在之后的科研項(xiàng)目研究和大論文撰寫中,呈現(xiàn)出較強(qiáng)的知識(shí)應(yīng)用能力,項(xiàng)目研究上手較快、完成質(zhì)量較高。

        結(jié)語(yǔ)

        研究生教育的能力和水平是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的基礎(chǔ),沒(méi)有一流的研究生教育,難以實(shí)現(xiàn)科技的自強(qiáng)自立,難以真正建立自主創(chuàng)新的生態(tài)體系。本文構(gòu)建了基于“三位一體”的研究生專業(yè)基礎(chǔ)課融合教學(xué)模式。這一教學(xué)模式主要抓住基礎(chǔ)知識(shí)強(qiáng)化、仿真試驗(yàn)并行和實(shí)踐案例剖析三個(gè)主要環(huán)節(jié),這三個(gè)環(huán)節(jié)既相互獨(dú)立又有機(jī)統(tǒng)一,在教學(xué)環(huán)節(jié)中缺一不可。這一教學(xué)模式為推進(jìn)研究生教育內(nèi)涵式發(fā)展、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)獲取與應(yīng)用能力提供了思路,對(duì)相關(guān)課程教學(xué)亦具有較好的參考借鑒意義。

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