以大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目為平臺(tái)的教學(xué)改革探索

郭智剛　林自煒　楊浩琳　齊帥夫

[摘 要]目前各大高校紛紛開展大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目，以培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力。然而大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目在實(shí)施過程中存在一些問題，更為重要的是項(xiàng)目沒有與學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)緊密結(jié)合起來。將大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目?jī)?nèi)容和課堂教學(xué)融到一起，讓兩者相互促進(jìn)，能改變學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的枯燥性，培養(yǎng)學(xué)生溝通能力和口頭匯報(bào)能力，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

[關(guān)鍵詞]創(chuàng)新活動(dòng)；課堂教學(xué)；教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）05-0147-02

大學(xué)是提供教學(xué)和學(xué)術(shù)研究的場(chǎng)所，在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力方面起著非常重要的作用。為了適應(yīng)國(guó)家提出的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，各大高校紛紛開展大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，以培養(yǎng)和提高大學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。我校大學(xué)生科研創(chuàng)新項(xiàng)目分為校級(jí)項(xiàng)目和市級(jí)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目資助1000～10000元不等的經(jīng)費(fèi)。筆者帶過三屆大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，通過開展創(chuàng)新項(xiàng)目筆者發(fā)現(xiàn)，在項(xiàng)目開展的過程中，部分學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，教師與學(xué)生之間的溝通加強(qiáng)，學(xué)生的思維很活躍。但是在項(xiàng)目的實(shí)施過程中筆者也發(fā)現(xiàn)一些問題，如部分學(xué)生由于對(duì)項(xiàng)目的認(rèn)識(shí)不足，常常半途而廢；項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)之間的分工欠協(xié)調(diào)；項(xiàng)目投入時(shí)間相對(duì)較少，與上課沖突較多。更為重要的是，大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目?jī)?nèi)容并沒有與學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)緊密聯(lián)系起來。因此，本文以大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目為平臺(tái)對(duì)教學(xué)改革進(jìn)行探討：一方面，我們將大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目?jī)?nèi)容融入課堂教學(xué)中；另一方面，我們又將理論知識(shí)融合到大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目中，讓兩者互相促進(jìn)，從而改變學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識(shí)的枯燥性，以強(qiáng)化學(xué)生綜合應(yīng)用和解決實(shí)際問題的能力，為“卓越一線工程師”人才培養(yǎng)提供有力的支撐。

一、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施過程存在的問題

（一）項(xiàng)目申請(qǐng)問題

大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目在立項(xiàng)之前需要申請(qǐng)。大一、大二的學(xué)生由于專業(yè)課學(xué)習(xí)得不多，基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)欠缺。大四的學(xué)生因?yàn)橐佳?、找工作，參與的興趣不大。參與申請(qǐng)的學(xué)生大部分是大三的學(xué)生。而大三的學(xué)生剛剛接觸專業(yè)課，對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解還不夠。因此，大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的題目和內(nèi)容大部分是由教師提供，這使得部分學(xué)生依賴教師，憑一時(shí)沖動(dòng)或?yàn)榱藙?chuàng)新學(xué)分而申報(bào)項(xiàng)目，沒有主動(dòng)了解項(xiàng)目的意愿，他們根本不知道進(jìn)行創(chuàng)新項(xiàng)目的目的是什么。

（二）項(xiàng)目實(shí)施問題

項(xiàng)目得到資助后，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，一旦出現(xiàn)一點(diǎn)困難，部分學(xué)生就會(huì)一改申請(qǐng)時(shí)的積極態(tài)度，表現(xiàn)出畏難情緒，很少與項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、教師溝通。也有部分學(xué)生因?yàn)槠綍r(shí)課程任務(wù)重或者考研而無法投入充足的時(shí)間跟進(jìn)項(xiàng)目，而文獻(xiàn)閱讀、編程或搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)又因時(shí)間關(guān)系不能連續(xù)進(jìn)行。部分學(xué)生認(rèn)為大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目很高深，由于沒有很好地理解項(xiàng)目，這導(dǎo)致他們半途而廢，無法結(jié)題，沒有達(dá)到理想的實(shí)踐效果。

（三）項(xiàng)目與教學(xué)的關(guān)聯(lián)問題

因?yàn)榇髮W(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目大部分是教師科研項(xiàng)目的部分內(nèi)容，學(xué)生很難理解這方面的知識(shí)，也很難將其與學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)緊密結(jié)合起來。部分大學(xué)生認(rèn)為，創(chuàng)新項(xiàng)目和教學(xué)完全是兩件獨(dú)立的事情，從而降低了項(xiàng)目實(shí)施的主觀能動(dòng)性，這就沒有達(dá)到創(chuàng)新的目的。

二、將教學(xué)理論知識(shí)融入大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目

筆者基于帶過的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目?jī)?nèi)容，將大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目和教學(xué)緊密結(jié)合在一起，從而克服了大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目在實(shí)施過程中存在的問題。

（一）項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目為校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，題目分別為《三維簡(jiǎn)支鋼桁架橋梁模型設(shè)計(jì)與靜力試驗(yàn)測(cè)試》、《基于多源數(shù)據(jù)融合的鋼桁架橋模型的靜力特性分析》、《簡(jiǎn)支鋼桁架橋動(dòng)力試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)與試驗(yàn)過程模擬分析》和《基于無線傳感的簡(jiǎn)支鋼桁架橋模型動(dòng)力特性分析》。項(xiàng)目?jī)?nèi)容為設(shè)計(jì)三維簡(jiǎn)支鋼桁架橋模型，對(duì)簡(jiǎn)支鋼桁架橋進(jìn)行靜力、動(dòng)力試驗(yàn)測(cè)試分析，并建立有限元模型進(jìn)行數(shù)值模擬，將試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，為簡(jiǎn)支鋼桁架橋提供一定的設(shè)計(jì)依據(jù)。

（二）具體實(shí)施過程

首先，學(xué)生根據(jù)橋梁工程中鋼桁架橋的知識(shí)，設(shè)計(jì)了一座三維鋼桁架橋模型。其次，學(xué)生根據(jù)所學(xué)的工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)對(duì)三維鋼桁架橋模型進(jìn)行靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)。最后，學(xué)生根據(jù)所學(xué)的結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)，利用Matlab軟件編制程序建立三維鋼桁架橋數(shù)值模型，得到靜載數(shù)據(jù)和模型的模態(tài)數(shù)據(jù)，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比；同時(shí)，學(xué)生根據(jù)所學(xué)的有限元分析知識(shí)，利用有限元軟件建立三維鋼桁架橋模型，得到靜載數(shù)據(jù)和模型的模態(tài)數(shù)據(jù)，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

通過鋼桁架橋的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，學(xué)生能了解鋼桁架橋模型的靜力和動(dòng)力特性，鞏固和加深課堂所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)（涉及結(jié)構(gòu)力學(xué)、橋梁工程、工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)、有限元分析等課程），初步掌握了軌道工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的理論和方法。更重要的是這培養(yǎng)了學(xué)生自主設(shè)計(jì)試驗(yàn)和操作試驗(yàn)的能力、綜合分析和解決問題的能力、解決工程實(shí)踐問題的能力，為學(xué)生今后對(duì)大型結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力計(jì)算與分析、工程試驗(yàn)與測(cè)試、工程結(jié)構(gòu)力學(xué)性能評(píng)價(jià)等打下了良好的基礎(chǔ)。

三、將大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目融入教學(xué)

（一）項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目為校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，題目分別為《基于有限元的滑坡穩(wěn)定性分析》、《鋼格柵板有限元分析與試驗(yàn)測(cè)試》。項(xiàng)目《基于有限元的滑坡穩(wěn)定性分析》的內(nèi)容為用有限元軟件建立現(xiàn)場(chǎng)滑坡模型進(jìn)行穩(wěn)定性分析，確定滑坡的可能滑動(dòng)面和符合實(shí)際情況的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，得到滑坡土體所能提供的最大抗剪強(qiáng)度與外載荷在邊坡內(nèi)所產(chǎn)生的實(shí)際剪應(yīng)力之比；通過抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)來判斷滑坡的穩(wěn)定，與現(xiàn)場(chǎng)滑坡情況進(jìn)行對(duì)比，從而為邊坡穩(wěn)定提供技術(shù)參數(shù)與依據(jù)。項(xiàng)目《鋼格柵板有限元分析與試驗(yàn)測(cè)試》的內(nèi)容為利用有限元軟件建立鋼格柵板有限元模型，模擬鋼格柵板在實(shí)際應(yīng)用中的各種復(fù)雜的受力工況，得到鋼格柵板在荷載作用下的位移和應(yīng)變，以及不同類型的鋼格柵板構(gòu)件的受力性能，分析鋼格柵板的動(dòng)力特性，并進(jìn)行靜、動(dòng)力試驗(yàn)測(cè)試，將試驗(yàn)結(jié)果與有限元結(jié)果進(jìn)行比較，同時(shí)進(jìn)行靜、動(dòng)力有限元模型修正，為鋼格柵板的工程應(yīng)用提供技術(shù)支持。

（二）具體實(shí)施過程

路基工程這門課中包含路基邊坡穩(wěn)定性分析的知識(shí)點(diǎn)。如果僅僅單純地進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)講授，學(xué)生很難理解。通過大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目《基于有限元的滑坡穩(wěn)定性分析》所做的內(nèi)容，在課堂上進(jìn)行講解，學(xué)生可以更好地理解邊坡穩(wěn)定性分析的計(jì)算方法。圖1為學(xué)生基于有限元所做的邊坡失穩(wěn)時(shí)位移等值線圖。

有限元分析這門課主要講有限元理論和軟件的操作。如果單純地講解理論知識(shí)，學(xué)生學(xué)起來會(huì)感覺很枯燥，也很難理解。通過大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目《鋼格柵板有限元分析與試驗(yàn)測(cè)試》所做的內(nèi)容，在課堂上進(jìn)行講解和操作，可以使學(xué)生更好地理解有限元的基本理論，提高學(xué)生對(duì)有限元軟件分析結(jié)構(gòu)的興趣，讓學(xué)生了解到鋼格柵板的應(yīng)用。圖2為學(xué)生基于有限元所做的鋼格柵板的靜力分析。

四、結(jié)束語(yǔ)

將大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目作為教學(xué)的案例和研究性專題，同時(shí)將教學(xué)理論知識(shí)用于指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目，能使大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目和教學(xué)緊密結(jié)合在一起。這種方式能突出學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使教學(xué)富于彈性，同時(shí)還能激發(fā)學(xué)生探究問題的興趣，提高學(xué)生解決問題的能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的積極性。大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目能使大學(xué)生熟練掌握創(chuàng)新項(xiàng)目所需要的各門課程的知識(shí)點(diǎn)，能提高大學(xué)生知識(shí)運(yùn)用的能力。最后，大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目還培養(yǎng)了學(xué)生的溝通能力和口頭匯報(bào)能力。

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[責(zé)任編輯：陳 明]