石岩 郑国足

[摘 要] 为适应新形势下高校教学改革的新任务、新要求，培养不忘初心、专业技术扎实和具有创新能力的高素质专业人才，基于“结构设计原理”课程教学现状，论述了“教学促进科研，科研反哺教学”这一教学与科研相融合的关系，进一步讨论了如何在教学过程中将理论知识与实际工程相结合，且就如何将“互联网+”教学模式科学合理地应用于该课程的教学改革中进行了初步探索与思考，最后探讨了该课程应与思想政治教育同向同行、协同发展。

[关键词] 教学改革;教研融合;工程实践;互联网+;课程思政

[基金项目] 2019年度兰州理工大学校级高等教育研究项目“‘混凝土基本构件实验虚实结合实验教学方法探究”（GJ2019C-10）

[作者简介] 石 岩（1985—），男，甘肃通渭人，博士，兰州理工大学土木工程学院副教授，主要从事桥梁工程研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）26-0072-04   [收稿日期] 2021-03-31

一、引言

党的十九大报告指出，中国的发展，必须长期坚持全面深化改革。全面深化改革，是实现中华民族伟大复兴的中国梦的必由之路;“科教兴国”战略，是实现中华民族伟大复兴的中国梦的源源动力。在新时代党中央开展全面深化改革的大背景下，为实现“科教兴国”这一伟大战略目标，必须深化高等教育领域综合改革，并要求各高校各专业根据党中央的统筹规划和要求逐步进行教学改革。“结构设计原理”是土木工程学科的一门重要专业基础课，理论性和实践性强，具有承上启下的作用。课程内容是后续专业课程的理论与工程基础，也是学生进行毕业设计及参与工程实践的必备知识，在相关专业高级工程技术人员的培养过程中处于核心地位。然而，“结构设计原理”传统的教学方式存在着“满堂灌”“填鸭式”以及思维方式老套等诸多问题。而且，当下高等院校各类学科在教学上普遍存在发展不平衡的问题，既有“重教学，轻科研”的现象，也有“重科研，轻教学”的风气[1];既有只谈理论不讲实践的现状，也有狠抓工程应付教学的情况[2]。如何借助“互联网+”技术全面深化学科教学改革，在课程教学中引入思想政治教育元素，都是新时代背景下对教学提出的新任务、新要求[3]。面对以学生为中心、培养学生创新思维和创新能力的教学目标，面对各类课程都要与思想政治教育同向同行、协同发展的教学新形势，传统的教学方式显然不能满足新形势下的新任务、新要求。因此，本文以“结构设计原理”这一基础课程为例，对教学与科研、教学与工程、教学与“互联网+”以及教学与思想政治教育的关系进行客观评价（如图1），以探索如何对“结构设计原理”的教学方式进行高效改革与实践。

二、教学与科研相得益彰

“结构设计原理”在土木工程专业中处于核心主干地位。然而，传统“填鸭式”、教条式的教学方法只重视在课堂和听讲中学习，将教学与科研分离开来，不仅没有将课程教学的精髓完美展现，也不利于激发学生独立思考和开拓创新的能力。新时代下教学与科研之间存在的互动和相长关系不应被忽略，彼此是不可分割的。著名科学家钱伟长指出，大学必须拆除教学与科研之间的高墙，教学没有科研做底蕴，就是一种没有观点和灵魂的教育。随着各专业教学改革的不断推进和“双一流”专业的建设与引领，“结构设计原理”课程必须打破传统教学方式和思维的禁锢，将教学和科研有机结合，做到让学生在“研究中学习，学习中研究”，实现“教学促进科研，科研反哺教学”这一教研融合的目标。这是世界一流名校的主流趋势，也是新时代“双一流”建设的必然选择。

目前，在“高等学校大学生实践创新训练计划”的支持下，一大批国内高校的大学生从本科阶段就已经开始加入科学研究、技术开发和社会实践等创新训练活动中。“结构设计原理”课程要想突破传统教学方式和思维的禁锢，实现创新教学，一方面要抓住本科生科研创新训练计划这个机会，改变传统教学的方式和思维[4];另一方面，要合理利用教学设备和资源，将科研训练融入“结构设计原理”的课堂教学过程，将教师的科研工作与教学工作充分融合，做到寓教于创新[5]。

首先，由教师通过网络交流平台提前给定“结构设计原理”这门课中最基本的知识点、重点和难点，要求学生课前自学基本知识点，预习重点和难点，教师在课堂上对基本知识点做串联式讲解，逐渐引导和扩展到重点和难点。对于重要且难的知识点，在课堂教学过程中引入科研元素。比如，梁截面弯曲破坏特征、剪切破坏模式及模拟方法等，应从科研的思维角度出发，启发学生多思考、多调研、多动手;在深入了解其理论背景的基础上，采用合理的科研方法研究重点和难点问题，做到知行合一，使学生具备对简单构件进行设计及综合运用基本概念分析构件受力特性的能力[6]。

其次，在上述过程中，学生可自由探索、发现问题、提出新想法，并在“科研创新训练计划”的实践过程中利用Excel、Matlab等编程软件和MIDAS/Civil、OpenSees、桥梁博士等有限元软件对碰到的问题和提出的新想法进行实践操作，从有限元的思想解决问题、验证想法。同时，参与到教师的科研团队中来，合理利用团队的共享资源，用实际行动探索和实践自己所认准的研究方向，并做长期坚持。这一训練过程将对以后从事科研或其他工作都带来很大的益处。

最后，在“结构设计原理”课程教学和科研创新训练的整个过程中，学生能做的研究方向可出自“结构设计原理”而不局限于“结构设计原理”。从“结构设计原理”课程的知识点和问题映射到其他科目、其他方向上，收到触类旁通、举一反三的效果，如此可碰撞出更多的知识火花，发现更多的可创新之处，为后期科研工作积累下可开发点。

实现从教学到科研的转变，必须抓住两条线：一是将科研训练融入课堂教学过程，二是利用好“本科生科研创新训练计划”这一有利条件。在课堂教学中鼓励学生发挥主观能动性，针对某一细节问题深入研究，实现“小题大做”，培养其科研创新能力。此外，教师应该重视课堂中师生相互启发的作用，也许在与学生的讨论过程中，教师也会获得新的科研灵感。这也是教学相长的意义所在。

三、教学与工程、试验紧密结合

“结构设计原理”课程的大部分内容源于实际，用于实际，与工程实践密切相关。课程的理论知识抽象，工程问题复杂，这给学生学习和教师授课带来了一定的困难。如何提高教学质量，培养更多应用型创新人才，是“结构设计原理”等专业课程教学应引起重视的问题。

（一）实际回归理论，理论联系实际

课程有着鲜明的工程特点，在教学过程中培养学生理论联系实际的能力尤为重要。教师应当尽可能将课程理论与工程问题相结合，逐步建立学生的工程素养。例如，在讲到材料横截面的特性对其刚度与强度的影响时，引入T型梁为什么要做成T型的讨论，在学生顺利答出是为了提高强度和节约成本后，扩展到工程中还有哪些类似的例子进行讨论。这样不仅加深了学生对理论的理解，而且调动了学习的积极性和主动性，提升了学生分析问题、解决问题的能力，培养了学生的工程意识。

（二）提早接触工程软件、规范等工具

工具的使用是解决工程问题必不可少的方法之一。指导学生尽早接触相关工程结构分析软件与规范是教学的重要任务之一，也是理论联系实际的具体体现。教师应当结合课程内容介绍相关工程软件。例如讲到梁的承载力验算时，先用理论知识进行书面求解，再用相关软件做梁的抗弯、抗剪、挠度等验算，最后将两者结果进行对比分析。

（三）加强对课程设计的重视与训练

课程设计是联系理论知识与实际工程的重要桥梁之一。学生只有具备将抽象的理论知识应用于工程实例的能力，才能更好地学以致用。例如，讲完T型梁的设计后，立即基于工程实际指导学生展开T型梁的设计，并结合规范等进行剖析讲解。这样的训练可为学生在以后的工作岗位上将理论应用于实践打下坚实可靠的基础。

四、“互联网+”教学之初探

近年来，“互联网+”的发展影响了社会的方方面面，助力全面深化改革，推进传统行业转型升级，“互联网+”将是信息化时代的大势所趋[7]。如何将“互联网+”教学模式科学合理地应用于“结构设计原理”的教学改革中，值得积极思考与探索。通过利用常用交流平台、构建专属教学平台、打造新式翻转课堂等多种途径实现新形势下“结构设计原理”教学与“互联网+”的深度融合，如图2所示。

利用常用交流平台，建立“结构设计原理”课程的QQ、微信交流群，已经成为目前流行的将“互联网+”引入“结构设计原理”教学的最简便方法。当拥有足够多的教学资料时，可将这些教学资料整理成体系，构建专属教学平台，如大规模开放在线课程（MOOC）、超星学习平台和微信公众号等，建立“结构设计原理”线上课程，将整个课程系统的学习资料如同步课件、视频资料和课后习题等一一上传。学生根据预习要求、学习目标和兴趣进行学习，并可适当调整和安排学习进度。基于MOOC、超星或微信学习平台建立学习小组，通过学习平台在线讨论区进行问题讨论和意见交流，如此可實现本课程的视频化、网络化，方便推广与交流。

在新形势下的教学改革中，将教学与“互联网+”密切结合，利用MOOC、超星等学习平台和翻转课堂等新模式对“结构设计原理”课程的教学改革具有参考价值。一方面，丰富的网络资源可为“结构设计原理”的教学提供有力支持，有利于学生更好地预习新知、探索未知，师生更好地交流与答疑;另一方面，积极改变教学思维，利用“互联网+”技术开展多渠道、多方法的混合式教学，推进“结构设计原理”改革，提升教学质量。总之，要构建具有中国特色的“互联网+”教学模式，实现以学生为中心的教学模式改革目标。

五、“课程思政”之不忘初心

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出，使各类课程都要与思想政治理论课同向同行，形成协同效应[8]。“课程思政”便是对这一会议精神的积极响应，其核心要义是高校各类课程也应发挥思想政治教育作用。针对本课程的特点，提出以下一些“课程思政”的经验和做法，以探寻课程思政建设的基本规律和解决路径。

（一）找准课程入手点，提升学生精气神

“课程思政”建设的关键在于找准课程入手点。在实际的课程中用什么样的实例、什么样的方式授课一直是上好思想政治课程的重点和难点。教师一方面应当结合中国重大工程建设的动态和中国学者最新的研究成果，把课程知识点建立在国家技术发展的大背景下，增强学生的自豪感;另一方面，要及时掌握国外工程情况和工程技术与国内进行对比分析，把最新的信息引入课堂，提升学生的从业信心和爱国意识。例如，2020年新冠肺炎疫情初期，雷神山、火神山医院的建设反映了我国的基建能力和土木工程师的自豪。

（二）引经据典，梦想与情怀的传承

教师要引领学生领略与传承好老一辈工程人的梦想与情怀，激发积极奋斗、吃苦耐劳的坚韧意志。茅以升毅然辞去北洋大学教授工作南下杭州，带领团队自行设计并建造了我国第一座双层公路铁路两用桥——钱塘江大桥，用智慧和汗水在桥梁史上留下了浓墨重彩的一笔;布鲁克林大桥上矗立的约翰、华盛顿和爱密莉的纪念碑铭刻了那一段可歌可泣的子承父业、夫唱妇随的建桥往事……只有在坚定的理想信念、综合素质的培养以及爱国主义情怀上多下功夫，才能教育引导学生将个人的工程事业融入国家的情怀。

（三）剖析工程破坏案例，增强学生的责任意识

在传授学生知识技能的同时，应培养学生的社会责任感，特别是像“结构设计原理”这种与实际工程联系紧密的学科，更应增强学生使命担当意识，做好工程的安全防护。除了传统的书本教学，教师应当把工程中出现的典型事故和灾害造成的破坏案例引入课堂，与课程专业知识结合并讨论。例如，由无锡桥梁侧翻事故来讨论结构可靠度设计方法的合理取值，由重庆轨道交通在建桥的垂直错位事故来入手讨论悬臂施工中配重的平衡性问题。同时，讨论多以学生为第一视角开展，从而增强学生的责任心和担当意识。

（四）坚决抵制不良歪风，树立正确的价值观

针对社会流传的消极负面说法甚至错误的认识，教师应当及时、勇于发声，用科学的眼光向学生进行澄清、剖析，帮助学生建立正确的评判观。例如，把土木工程等同于工地施工和“没活路”，把国内各类工程事故原因都归结为贪腐，对此，教师应当对相关情况进行客观评价，再提出问题让学生给出建设性意见，从而帮助学生树立积极正确的世界观、人生观以及价值观。

六、结语

在新时代背景下，“结构设计原理”课程的教学改革，需要把握好教学与科研、教学与工程、教学与“互联网+”以及教学与思想政治教育的关系。教学是科研的“隐性动力”，科研是教学的“源头活水”，必须以教学促进科研，以科研反哺教学。在教学过程中，要密切将理论知识与实际工程相結合，理论联系实际;要合理利用“互联网+”技术，助力教学平台、方式和思维的改变。最后，科学地贯通课程教学与思想政治教育，使得教学与思想政治教育同向同行、协同发展，培养出不忘初心、专业技术扎实和具有创新能力的高素质社会主义建设者与接班人。

参考文献

[1]鲁中华.大学生科研创新训练计划的探索与实践[J].科技视界，2013（26）：30.

[2]李阳阳，裴青青，张萍花，等.土木工程专业基础工程应用型人才培养体系构建研究[J].价值工程，2018，（28）：124.

[3]刘玲.“互联网+”视角下土木工程专业课程建设思路研究[J].住宅与房地产，2019（27）：254.

[4]杨志超，章心因，郝思鹏，等.以科研促进教学建设高水平应用型本科院校[J].中国电力教育，2012（1）：4-5.

[5]李杨帆，朱晓东.科研训练计划与大学生创新能力培养[J].中国大学教学，2011（4）：24-25.

[6]万庆.浅析高校的“重科研轻教学”现象[J].行政科学论坛，2016（9）：53-57.

[7]张爱莉，华建民，王志军，等.基于互联网+的土木工程生产实习教学改革及实践[J].高等建筑教育，2019，28（5）：124-133.

[8]苗雨舒.习近平新时代中国特色社会主义思想下思政课程教学体系的构建[J].西部素质教育，2020，6（1）：27-28.

Exploration on the Teaching Reform in the Course of “Principles of Structure Design”

in the New Era

SHI Yan， ZHENG Guo-zu

（School of Civil Engineering， Lanzhou University of Technology， Lanzhou， Gansu 730050， China）

Abstract： In order to adapt to college teaching reform under the new situation of the new tasks and new requirements， we should cultivate professional talents who  “remain true to our original aspiration and keep our mission firmly in mind” and high-quality talent with solid professional technology and innovation ability. This paper is based on the present situation of the course teaching of Principles of Structure Design， and discusses the relationship between teaching and scientific research of “to promote scientific research by teaching， and to promote teaching by the feedback of scientific research”. It further discusses how to combine theoretical knowledge with practical engineering in the teaching process， and how to apply the “Internet +” teaching model to the teaching reform of the course scientifically and reasonably. Preliminary exploration and thinking was carried out about these issues. Finally， it discusses the new teaching situation that the course teaching and the ideological and political education should go together and develop together.

Key words： teaching reform; combination of teaching and research; engineering practice; “Internet +”; “curriculum ideological and political education”