袁曉靜 邵永健 劉凡 馬俊玲

[摘 要]社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展對高校人才培養(yǎng)提出了更高的要求，亟須大批創(chuàng)新實踐能力強的高層次人才。文章基于研究生創(chuàng)新實踐能力現(xiàn)狀、內涵及構成要素，以土建類專業(yè)為對象，以創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為目標，構建了“2個中心，4個階段”的項目教學法框架。結合結構實驗技術課程，圍繞項目準備、論證、執(zhí)行和評價四個階段開展教學實踐活動。通過跟蹤學生在后續(xù)階段的綜合表現(xiàn)，評價項目教學法的實踐效果。

[關鍵詞]研究生教育;土建類;創(chuàng)新實踐能力;項目教學法

[中圖分類號] G643 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）03-0193-05

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各種異形結構、超高結構、復雜結構應運而生，如國家體育場、上海中心大廈、港珠澳大橋等[1]。國家基建需要大批創(chuàng)新型人才。研究生教育作為高層次人才培養(yǎng)的重要組成部分，是我國教育的重中之重，應積極探索人才培養(yǎng)的新模式，培養(yǎng)具有實踐精神和創(chuàng)新能力的復合型高素質人才，以適應和支撐國家創(chuàng)新型發(fā)展戰(zhàn)略[2]。

近年來創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)受到廣泛關注，已成為研究生教育研究中的一個熱點問題。朱根華、嚴志宏、楊明等[3]探索基于過程控制理論的研究生創(chuàng)新實踐教育培養(yǎng)模式，從研究生的科研技能、創(chuàng)新能力、實踐能力等環(huán)節(jié)入手，建立了一套主成分分析法學生綜合評價體系。王瑞紅[4]在分析實踐基地建設面臨的主要問題的基礎上，提出了實踐基地建設的協(xié)同創(chuàng)新機制，指出協(xié)同創(chuàng)新對提高研究生實踐能力有積極的促進作用。袁清珂、成思源、駱少明等[5]在機械工程專業(yè)以研究生培養(yǎng)質量為目標，探索了研究生實踐環(huán)節(jié)的設置，明確了通過實驗環(huán)節(jié)可以提高研究生的創(chuàng)新實踐能力。此外，很多學者提出開放科研實驗室，開拓校外實踐基地，優(yōu)化教學評價指標等方法來促進研究生創(chuàng)新實踐能力的提升[6]。學者們一致認為，在研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)中，必須堅持“學生為本，立足實踐”的教學理念。

項目教學法是引導學生主動思考問題、解決問題的教學方法。以項目帶動教學，以學生為主體，探索性地實施一個完整的項目，把實踐教學與理論教學有機結合，讓學生在教師的幫助下掌握知識、獲得技能、鍛煉能力[7]?？梢姡瑥娬{實踐和探索的項目教學法特別適用于土建類專業(yè)的教學活動，其能在強化理論知識的同時，提高學生的創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)出符合我國現(xiàn)代化基礎建設需要的應用型和復合型人才。

一、研究生創(chuàng)新實踐能力構成

（一）研究生創(chuàng)新實踐能力現(xiàn)狀

大部分研究生都是應屆學生，沒有工作經(jīng)歷。在學校，他們接受的都是應試教育，以課堂學習為主，以通過考試為目的;在家里，他們大部分是獨生子女，動手能力較差，更別提參與生產(chǎn)實踐活動了。

本科階段設置的實踐教學環(huán)節(jié)，大多以觀摩為主，需要自主動手、獨立完成的環(huán)節(jié)很少。到了研究生階段，受客觀條件限制，前期課程仍然以灌輸式的課堂學習為主，雖然設置了實踐學分，但仍然存在走馬觀花的現(xiàn)象，缺乏“荷槍實彈”的訓練。學生在完成碩士學位論文時表現(xiàn)為：開題階段，缺乏自主積極性，過于依賴導師;試驗階段，制訂試驗方案能力不足，實際操作能力差，過于依賴實驗室教師。這導致試驗周期長，試驗效果差，最后自然也就寫不出高質量的學位論文，更談不上知識創(chuàng)新了[8]。

實踐是土建類學生創(chuàng)新能力的基礎，也是提升創(chuàng)新能力的源泉。實踐環(huán)節(jié)的先天不足導致學生創(chuàng)新能力的缺失。

（二）研究生創(chuàng)新實踐能力內涵及構成

創(chuàng)新實踐能力[9]是指在有足夠知識儲備的基礎上，通過積極參加實踐活動，發(fā)現(xiàn)新問題，并嘗試用創(chuàng)造性的思維和方法解決問題，從創(chuàng)新行為上反映創(chuàng)新能力的綜合表現(xiàn)。創(chuàng)新和實踐緊密聯(lián)系，相互補充，相輔相成。創(chuàng)新離不開實踐，實踐有助于創(chuàng)新。

項目組結合土建專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，構建了土建類研究生應具備的創(chuàng)新實踐能力要素，如圖1所示。

1.自主學習能力。研究生不僅要能接受他人傳遞的知識（研究生入學后的第1年，主要是通過學校開設的各類課程教學達到此培養(yǎng)目的），還要能在導師的指引下基于問題去探索、研究、發(fā)現(xiàn)和解決問題（后面1～1.5年的課題研究階段，主要通過參與導師課題組的科研項目達到此培養(yǎng)目的）。這就要求研究生具備自主學習能力，能自主進行科技檢索、篩選閱讀和歸納總結各類文獻，進而更新自己的知識結構。導師會根據(jù)自己在研究的科研項目，指導學生了解專業(yè)方向的國內外研究動態(tài)。學生需要通過自學去理解、探尋目前的熱點課題，并結合自己的個人能力，和導師進行有效的溝通交流，最后凝練出適合自己的研究課題。

2.綜合應用能力。有了足夠的專業(yè)知識儲備后，還應具有綜合應用能力，即敏銳的觀察能力、科學的思維方式、專業(yè)的研究方法和精準的成果表達。

3.實踐活動能力。薩迪說：“無論你腹中有多少知識，假如不用便是一無所知?！蓖两愌芯可鳛榧缲搰一ㄖ厝蔚母邔哟稳瞬牛仨氂凶吭降膶嵺`能力。研究生在校期間有各種科研實踐活動，如主持各級創(chuàng)新計劃項目，參與導師的各類科研項目;有社會實踐活動，如協(xié)助本科生的授課、輔導、答疑活動，從事教學行政管理部門的輔助管理工作，結合論文參加的必要的工程實踐活動，參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐和各類專業(yè)競賽。

應通過實踐活動來檢驗理論知識的掌握及應用情況。在實踐活動中，要勤于思考，敢于懷疑，勇于提問，并嘗試用創(chuàng)造性的方法去解決問題。實踐能力是研究生培養(yǎng)質量的重要指標，是創(chuàng)新能力的重要基礎[10]。

4.知識創(chuàng)新能力。研究生教育區(qū)別于本科生教育之處就在于科研能力的培養(yǎng)。而科研的本質是知識創(chuàng)新。良好的實踐能力，必然能激發(fā)出創(chuàng)新意識。有了創(chuàng)新的意識和創(chuàng)新的思維必須再次付諸實踐， 在實踐中持續(xù)改進，進而形成創(chuàng)新性成果。創(chuàng)新能力是研究生培養(yǎng)的重要目標。

5.團隊協(xié)作能力。研究生創(chuàng)新實踐能力的價值體現(xiàn)在培養(yǎng)適應社會需求的高素質人才群體。每個研究生畢業(yè)后都將走向自己的工作崗位，在不同的群體活動中面臨不同的責任和挑戰(zhàn)。一個人的能力再強也不可能面面俱到。創(chuàng)新實踐能力需要在團體活動中展現(xiàn)和發(fā)揮。可見，團隊協(xié)作能力是創(chuàng)新實踐能力中不可或缺的能力要素。

二、基于創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的項目教學法

項目教學法最主要的特點是：以項目為主線，以學生為主體，注重理論與實踐相結合。教師可通過指導將一個相對獨立的項目交由學生自己處理。項目信息的收集、計劃方案的設計、項目的實施及評價，都以學生為主體來完成。學生通過項目的執(zhí)行，了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。

土建類專業(yè)研究生培養(yǎng)以“較強的實踐能力和創(chuàng)新能力”為主要目標。隨著新工科理念的推出，研究生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)有了更高的要求[11]。本文結合土建類專業(yè)的特點，構建以土建類研究生為對象，以實踐課程為載體，以創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為目標的項目教學法（如圖2所示），包括2個中心和4個階段。

（一）2個中心

1.第1個中心：以學生為中心。傳統(tǒng)的實踐教學，都是以“教師指導”為中心，在教師的全程指導下，學生按照指定的程序，在指定時間內完成指定的任務。在項目教學法中，以學生“自我研究”為中心，教師指導為輔助。學生按照教師提出的目標要求，將一個完整的項目，按照自己事先制訂好的計劃有序執(zhí)行。學生以項目組的形式參與到項目活動中，全員參與，互相探討，分工協(xié)作，共同完成。這種教學方法有利于提高學生的學習熱情，增強操作技能，激發(fā)創(chuàng)造靈感，讓學生體驗實踐的艱辛，感受創(chuàng)新的樂趣。

2.第2個中心：以實踐過程為中心。傳統(tǒng)實踐教學中，大多以“課堂式灌輸”為中心，以教師講解為主，而學生主要是觀摩或臨摹。學生跟著教師的思路走，被動地接受知識。在項目教學法中，模擬真實項目，以學生自我建構知識為宗旨，自我探索為基礎，尋找完成項目的方法，從而得到項目的研究成果。其強調實踐過程，弱化學習結果。學生通過自主地完成一個系統(tǒng)的項目來提高自身的創(chuàng)新實踐能力。

（二）4個階段

項目教學法以項目為依托，根據(jù)土建類實踐課程的特點，可以將項目教學法分解為4個主要階段：項目準備階段、項目論證階段、項目執(zhí)行階段和項目評價階段。

1.項目準備階段。這個階段，對教師來說主要就是選擇合適的教學項目。教師應根據(jù)實際情況選定適合項目教學法的項目?！昂唵蔚牟幌胱觯y的不敢做”是研究生入學階段的狀態(tài)。設置難易適中的內容進行項目教學法，既能激發(fā)學生的興趣和熱情，又能鍛煉其實踐能力。還應根據(jù)學生個體的差異設置不同的教學目標，如一般目標和高級目標，讓學生根據(jù)自己的能力自主選擇，體現(xiàn)“教學有法，教無定法，貴在得法”的原則。

項目選定后，學生可自行分組，每組2～3人。項目組成立后，即開展前期調研。教師需要引導學生圍繞項目目標開展前期準備。如：這個項目順利開展的前提是什么，有哪幾個關鍵步驟？在關鍵節(jié)點，需要注意些什么？哪些資料是值得學生查閱和研究的？以此來發(fā)揮教師的引導作用。

2.項目論證階段。學生在做了充分的前期準備工作后，制訂項目的計劃方案。這個方案可行與否，實踐基地的條件又是否滿足，需要教師來審核把關。在這個階段中，學生既可以在前期大膽發(fā)揮想象，又能保證項目的可靠執(zhí)行。審核通過，鍛煉了學生的創(chuàng)新力;不通過返回，也可培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的意識，并鍛煉學生良好的心理素質。

這一過程既可以加強師生之間的互動、學生之間的交流，又可以訓練學生的邏輯思維能力和語言表達能力。

3.項目執(zhí)行階段。項目組成員編制詳細的項目實施方案，對項目的組成要素進行合理分解，有序安排。實施過程中涉及的新知識、新方法、新技術，需要進行專項研究;遇到的實際操作難點和關鍵點，需要項目團隊精誠合作，共同解決。學生需要在教師的指導下，注意數(shù)據(jù)的收集及處理，成果的積累與表達。在執(zhí)行過程中，要擅于觀察總結，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題。

在執(zhí)行過程中，學生遇到困難時，教師應給予啟發(fā)性的提示;學生操作錯誤時，教師需及時提醒與糾正，以免挫折過多，打擊學生的實施熱情。

4.項目評價階段。不同于以往的教學方法，項目教學法強調“以學生為中心”，在學生執(zhí)行項目的過程中鍛煉各種能力，因此項目的評價標準就不能僅僅以最后的考核成績（或報告）為標準。項目評價應具備科學性，要體現(xiàn)項目過程性的評價。評價應由三方面構成：學生自我評價、團隊（或成員）互相評價和教師評價。評價內容要覆蓋理論知識掌握及應用能力、實際操作能力及創(chuàng)新意識等要素。

項目教學法將傳統(tǒng)的“單元式碎片式實踐”轉化為 “項目式系統(tǒng)式實踐”，讓學生體驗一個完整的項目。碩士學位論文是研究生培養(yǎng)中最重要的部分，包括論文的選題、開題、做題（中期檢查、預答辯、評閱）和結題（答辯）等環(huán)節(jié)。項目教學法其實也是模擬了論文的完成過程。

三、項目教學法在實驗教學中的實踐

實踐是認知之本，是創(chuàng)新之源，是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的必經(jīng)之路。實驗教學是提高實踐能力的重要手段。很多高校都把實驗教學與理論教學、學位論文研究并列。

對于土建類研究生來說，開展實驗研究的能力是衡量實踐能力的主要標準。由于本科階段有相關的實驗技能課程，所以在研究生階段一般不設置實驗課。但是從科研試驗階段研究生的表現(xiàn)來看，他們對一些基本實驗技能的掌握缺乏完整性和系統(tǒng)性。學生在這些簡單的實驗技能上耽誤時間、浪費精力，甚至走彎路。因為傳統(tǒng)的實驗教學將這些基本的實驗技能分割成幾個獨立的、不連貫的小實驗，每個小實驗都采用統(tǒng)一的過程、固定的步驟進行大班實驗教學，最后以提交一份統(tǒng)一格式的實驗報告結束。由于空間限制和個體差異，有些學生并沒有參與其中，只是作為旁觀者。這制約了學生的主觀能動性，降低了學生的學習熱情。

以培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新實踐能力為目標，結合研究生一年級的結構實驗技術課程，根據(jù)實驗室的特定條件，項目組開展項目教學法教學實踐。

（一）項目準備階段

1.項目選題。結構實驗是一項科學實踐性很強的活動，是研究和發(fā)展工程新結構、新材料的重要手段，在工程結構科學研究和技術革新等方面起著重要作用。試件作為一個系統(tǒng)，所受到的外部作用（如力、位移、溫度等）是系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，試件的反應（如應變、應力、位移等）是系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)。通過對輸出數(shù)據(jù)的量測、采集和分析處理，可以了解試件系統(tǒng)的特性而做出評價。應力值是評定結構工作狀態(tài)的重要指標。在實驗研究中，應變量測幾乎是必不可少的一項工作[12]。

結合實驗室的條件，項目組選定懸臂梁受荷下的內力量測項目開展項目教學法。通過實施一個完整的項目教學，讓學生進行基本實驗技能的學習，培養(yǎng)學生做科研試驗的能力。

2.理論計算。理論分析、數(shù)值模擬和科學試驗是土建專業(yè)主要的三種科研手段。研究生首先要有足夠的理論計算能力，在試驗階段才能運籌帷幄。在學生理解了項目的目標以后，要求學生提交一份理論計算書，計算出懸臂梁在受荷下的理論內力。這就需要學生做充分的調研活動，收集懸臂梁的參數(shù)（如截面尺寸、材料性能）、加載制度和受荷等情況。

3.制訂項目計劃。教師通過項目小組討論的形式，引導學生分析實驗方法和實施步驟。學生通過自行查閱文獻，翻閱規(guī)范規(guī)程，確定實驗方法和測量設備，最后擬定項目的執(zhí)行計劃（如圖3所示）。

（二）項目論證階段

制訂好項目的執(zhí)行計劃后，由教師主持項目論證，和學生探討項目計劃的可行性及可能遇到的問題。教師確認計劃可行后，即可進入執(zhí)行階段;有不合理的地方需要學生再次修改完善。

（三）項目執(zhí)行階段

1.應變片的粘貼。應變片是應變電測技術中的感受原件，其粘貼質量的好壞對測量結果影響很大。電阻應變片的粘貼技術復雜，工作量大，技術要求十分嚴格。常規(guī)教學實驗要求在規(guī)定時間內完成一個粘貼的流程。至于粘貼好的應變片是否能很穩(wěn)定地進行測量工作并不做要求，學生對于應變片的粘貼質量對后續(xù)測量的影響更是沒有概念。

項目教學法中，這個階段，學生不再是依葫蘆畫瓢，敷衍了事，而是嚴格按照自己事先制訂好的粘貼步驟操作。從篩選、打磨、清洗，到貼片、固化、焊接，再到固定、檢查、保護，都必須規(guī)范操作。否則，面臨的將是無法測量，重新粘貼。根據(jù)項目計劃，一共需要粘貼6片應變片（見圖4），2～3人一組的話，每人至少貼2片，通過重復操作，學生可以熟練掌握應變片的粘貼技術要領。

2.溫度補償效應。應變片粘貼完成后，需將應變片接入橋路，為下一步的測試工作準備。在使用惠斯登電橋原理接線前，需要了解溫度補償片的作用。溫度補償片到底有多重要？如何抵消溫度效應？很多研究生在進入科研試驗階段后，仍不清楚溫度補償片的作用和原理，經(jīng)常忽視溫度補償片的制備，給試驗的應變采集工作帶來很大的困擾。在項目教學中設置此環(huán)節(jié)可以加深研究生的理解。

采用半橋單補的接法來研究溫度變化對應變測量的影響。以測試片和溫度補償應變片充當外半橋，學生需根據(jù)儀器的橋路示意圖，自行完成此接法（見圖5）。用紅外線燈以30～50cm的距離，先對溫度補償片進行加熱，同時觀察儀器讀數(shù)有無變化及變化趨勢。記錄觀察結果后，等待補償片充分冷卻。再用紅外線燈同時加熱測量應變片和溫度補償片，觀察儀器讀數(shù)的變化，并記錄觀察結果。通過這個專項練習，學生真正掌握了溫度補償片的作用。

3.懸臂梁受荷下的應變量測。對應變片進行可靠的保護后，學生再次確認粘貼好的應變片是否有損壞，全部正常方可進入下一步工作。學生根據(jù)電阻應變儀的電路提示，辨別正確的連線方式，將應變片采用多點測量橋路連接到靜態(tài)電阻應變儀中，測量懸臂梁上不同位置的四點應變。

懸臂梁需分級加載，分級記錄數(shù)據(jù)。在測量過程中，教師引導學生掌握結構實驗常見的幾個專業(yè)術語，如加載裝置、加載制度、加載級別、初讀數(shù)和讀數(shù)差等;讓學生知道文字表述、表格歸納和圖片記錄這3種常用的成果表達方式。最后將實際量測結果與理論計算結果進行比對（偏差數(shù)據(jù)情況見表1），引導學生進行誤差分析。

通過這一過程，學生掌握了靜載實驗的研究方法和技能，學會了成果的正確表達方式，同時了解了理論計算與實驗數(shù)據(jù)之間必然存在差異的現(xiàn)象及原因分析。

4.基于不同橋路連接下的應變關系。完成上述實驗環(huán)節(jié)后，學生驗證了懸臂梁變截面處等強度的概念。可以利用這個等值關系，借助靜態(tài)電阻應變儀，利用惠斯登電橋 “相鄰橋臂異號，相對橋臂同號”的規(guī)律，來完成4種不同的橋路連接方法，并總結不同橋路連接下的輸出應變關系（見圖6）。

（四）項目評價階段

項目執(zhí)行完畢后，學生整理報告，對實驗過程進行分析，處理實驗數(shù)據(jù)，對整個項目獲得的實驗技能進行總結，并進行自我評價。報告沒有固定的格式，學生自己設計。教師結合整個項目過程對學生進行綜合評價，肯定學生的努力與付出，中肯地提出建議。不同小組之間進行互相評價，互相學習，揚長避短。

（五）項目教學法實踐效果

在研究生進入科研試驗前，這個項目教學幫助學生獲得了幾種重要的實驗技能，提高了學生做科研試驗的綜合能力，取得了較好的教學效果，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

1.改變了學生的學習觀念，激發(fā)了學生的學習熱情。學生在自主完成項目過程中積極研究和探索，學習能力大大提高。

2.開放實驗室，給學生提供寬松的環(huán)境和自由發(fā)揮的空間，這既鞏固了理論教學的效果，又提高了學生的實踐能力。

3.通過項目方案的制訂、實施、總結和討論，鍛煉了學生的獨立思考能力和匯報表達能力，提升了他們的創(chuàng)新能力。

4.加強了師生之間，生生之間的交流和溝通，強化了團隊合作意識。

通過對2016年以來參加過項目教學法的80余名研究生進行在校期間的跟蹤調查，我們發(fā)現(xiàn)：90%學生都參加了創(chuàng)新結構設計競賽，期間表現(xiàn)突出;60%的學生申報了省研究生科研創(chuàng)新計劃項目和校級研究生創(chuàng)新項目，其中有學生最后還獲得了省優(yōu)秀碩士學位論文和校優(yōu)秀碩士學位論文的榮譽。從進入實驗室進行科研試驗的表現(xiàn)來看，參加過項目教學法的研究生能迅速進入狀態(tài)，表現(xiàn)出很強的動手能力和協(xié)調能力，在協(xié)助導師完成研究項目時表現(xiàn)優(yōu)異。

四、結論

高校作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基地、實施科技創(chuàng)新的搖籃，為適應我國經(jīng)濟建設的高速發(fā)展，需要深化改革，尋找更多的培養(yǎng)創(chuàng)新人才的改革突破口。本文以土建類專業(yè)為例，構建以創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為目標的“2中心、4階段”項目教學法，并以結構實驗技術實驗課程為例開展教學實踐，培養(yǎng)學生自主學習、綜合運用、實踐活動、知識創(chuàng)新和團隊協(xié)作等能力，并跟蹤調查了這些學生在后續(xù)學習活動中的表現(xiàn)，評價了該教學方法對土建類研究生創(chuàng)新實踐能力提高的效果。

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[責任編輯：劉鳳華]