岩土工程专业课程中科研育人的实践探讨

余鹏程 张迎宾 彭新艳 李得建 程肖

摘  要：科研育人是高校实现全方位育人不可或缺的重要环节。针对岩土工程专业课程在推行科研育人时遇到的教学学时、课程内容、科研参与和后续培养方面的问题，该文从课程时长、课程内容、科研参与和后续培养等方面进行探讨，并给出提升课堂教学质量、建立科研-教学一体化团队、扩展科研参与渠道和建立全程培养机制等岩土工程学科科研育人发展建议，为科研育人的有效实施提供帮助。

关键词：高校；岩土工程；科研育人；专业课程；人才培养

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）35-0163-04

Abstract： Education through research is indispensable components for comprehensive education in universities. This paper discusses the problems encountered in implementing education through research for Geotechnical Engineering courses， including course duration， course content， participation in research， and subsequent development. It also provides suggestions for improving the quality of classroom teaching， establishing an integrated research-education team， expanding research participation channels， and establishing a comprehensive training mechanism for the development of research-based education in geotechnical engineering disciplines， thus providing assistance for the effective implementation of research-based education.

Keywords： university; Geotechnical Engineering; education through research; professional course; talent cultivation

高等教育对国家经济发展和社会进步有着重要意义。作为高等教育的两大主要任务，在很长一段时间内，教学和科研有着相对独立的运作方式，也有着各自不同的目标使命。然而，从本质上说，教学和科研都服务于人才培养，二者并不是严格对立、泾渭分明的[1]。我国学者崔明德[2]在21世纪初提出，在“教学育人”“管理育人”和“服务育人”外，还存在“科研育人”的育人方式，而且有着更为重要的地位。科研育人，是指科研工作者在从事科研工作的同时，将科研过程、科研成果等应用于教学工作，培养学生的科研创新能力[3]。2015年，党中央正式提出“科研育人”的要求。2017年，中共中央、国务院发布《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》，明确指出要“坚持全员全过程全方位育人。把思想价值引领贯穿教育教学全过程和各环节，形成教书育人、科研育人、实践育人、管理育人、服务育人、文化育人、组织育人长效机制”。习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”[4]。由此可见，科研育人作为高校育人的重要环节，其重要性和意义不言而喻。

科研育人的内涵和方式在高校教育实践中得到了发展。例如，福建学院范五三等[5]提出科研育人应建立符合高校师生现实需要和科研诉求的动力机制；浙江大学楼建悦等[6]分析了研究生科研能力现状，并提出科研育人的有效途径；清华大学谢维和教授认为育人是大学科研的本质特征，提出育人是大学科研的重要任务[7]。上述理论和观点极大地丰富了科研育人的内涵，对指导高校科研育人工作顺利、高效开展有着重要意义。然而，在科研育人的高校实践中，一些问题也逐渐暴露出来，如教学学时有限、课程内容基础等。这些问题有着鲜明的学科差异性，即不同学科表现出的主要问题有所不同，和教学背景、学科性质、教学内容和教学方式有着很大的关系。如刘海涌等[8]以能源动力类实验课程为例，研究了新形势下科研育人的运作机制，并给出了源动力类实验课程科研育人的现状分析和優化思考；潘广炜等[9]研究了课程思政中的科研育人，总结了研究生思政教育中实施科研育人面临的主要问题，即理念不清、评价不准、环境受限，并进一步提出了科研育人的优化途径。

岩土工程作为土木工程二级学科之一，在土木工程专业培养中占有重要地位。同时，岩土工程专业课程具有鲜明的理论性、实践性和前沿性，对学生培养的要求较高。在教学实践中融合科研育人，对达到既定培养目标、完成课程教学指标有着极大帮助。岩土工程中的科研育人实践同样面临着一些问题和挑战，本文以岩土工程学科专业课程为例，着重探讨了实施科研育人的现状和制约因素，进而提出相应的解决方法，从而为科研育人的高质量实施提供参考。

一  岩土工程学科科研育人面临的主要问题

岩土工程是土木工程的二级学科，主要研究岩体与土体的工程问题，相关的研究领域涵盖地下工程、边坡工程、地基工程、基础工程等。岩土工程包含的专业课程体系广泛，如工程地质、土力学、基础工程、岩石力学和岩土工程勘察等。通过课程学习，旨在培养掌握岩土工程相关的数学、自然科学、工程基础和专业知识，有能力对领域内复杂工程问题展开研究并提出解决方案，能够使用或开发相应的仪器或方法的合格毕业生。岩土工程专业课往往理论性和实践性较强，具有一定的难度，需要学生在对基本原理熟练掌握的基础上，能够较好地运用到工程设计和实践当中。因此，岩土工程专业课程与科研实践结合紧密，恰当引入科研育人理念，对课程教学和人才培养具有明显的促进作用。当前，科研育人在岩土工程专业课程中的实施面临着教学学时有限、课程内容基础、科研参与不足和后续培养欠缺等问题，以下具体讨论。

（一）  教学学时有限

岩土工程专业课大多内容广泛。以土力学为例，课程一般为3学分，包含绪论、土的物理性质、土的渗透性及土中渗流、土中应力及地基应力计算、土的压缩性及地基沉降计算、土的抗剪强度、天然地基承载力、土压力和土工试验等[10]。又如岩石力学，课程一般在大三下学期开设，3学分，课程主要内容包含绪论、岩石的物理力学性质、岩体的力学特性、岩体地应力及其测量方法、岩石地下工程、岩石边坡工程、岩石地基工程和现代岩石力学研究前沿等，根据课程设置不同，也会包含水工岩石工程、岩石动力学等内容[11-12]。此外，作为专业课，这些课程对理论基础有着较高的要求，且直接与生产实践相关，学生既需要掌握课程的理论框架，又要将其与实际工程相结合，给学生学习提出了较高的要求。另外，课程教学中还需要专门安排试验教学（如土、岩石的单轴压缩试验、直接剪切试验等）和课程设计环节，进一步挤占了有限的课程时间。教学学时直接关系到教学内容设置，对科研成果引入和科研思维培养有着重要影响。

（二）  课程内容基础

由于专业课包含的教学内容普遍较为广泛，且受制于有限的教学学时，课程的教学深度往往停留在基础知识的传授。例如，岩体结构面强度是岩石力学的核心内容之一，也是国内外十分活跃的研究热点。课堂上给学生讲授的内容从结构面形貌入手，但仅仅停留在粗糙度和凹凸度的层面；介绍了给定粗糙度的标准结构面，但没有涉及如何量化研究结构面粗糙度。由此引出的B-B准则等结构面强度准则也仅仅提到了结构面强度的计算，没有对强度演化等其他知识点进行讲解。又如岩土工程专业课土力学，介绍了土的物理力学特性、土压力计算方法等，并未引入弹塑性力学等方面内容，也并未过多涉及基于弹塑性力学、张量理论的土体本构特性这一重要的研究对象。究其原因，一是受限于教学内容和课时限制，二是考虑到大多数学生的接受能力。然而，这样做也带来了一个问题，即教学内容与科研实践存在一定的差距，学生在课堂上学完后，无法满足科研对知识能力的要求，无法直接投入科研实践；此外，由于教学深度要求，课程内容与研究前沿存在一定的距离，为了进入科研状态，学生需要额外投入时间精力补充学习相关的知识，这也对学生的科研兴趣和意愿造成了一定影响。

（三）  科研参与不足

现阶段，本科生進实验室、参与科研项目在高校中已十分普遍。例如，很多高校为本科生提供了参加大学生科研训练计划（Student Research Training Program，SRTP）的机会。SRTP项目来自教师的教学科研，由研究课题依照学生实际情况转化而来，也有部分项目由学生自定。SRTP要求学生掌握专业知识和技能，并具备使用这些知识来解决实际问题的能力。有研究表明，SRTP项目对岩土工程专业学生的创新能力培养具有重要意义[13]。然而，由于资助项目数目有限，仅有少部分学生有机会参加SRTP等大学生科研项目，大部分学生依然缺乏接触科研、参与科研的机会。另一方面，大学生科研项目需要学生在课余抽出时间参加，排除课程时间、课后学习作业时间，大学生能够用在科研项目上的时间十分有限，大部分情况下只能按照导师的安排操作执行，难以全面系统地了解科研内容、进行科研思维训练。总体来说，大学生与科研接触的机会较少，难以在丰富的科研训练中锻炼自己。

（四）  后续培养欠缺

岩土工程专业具有很强的实践性，许多大学生毕业后直接进入生产施工单位，其他学生主要选择继续深造。然而，无论是就业还是继续攻读学位，后续培养对于提升学生的综合能力都十分重要，特别是对攻读研究生甚至博士学位的学生，有助于其构建完整的知识体系，提升科研能力。由于硕博研究生来自不同高校，专业基础参差不齐，且学生的研究或专业方向也不尽相同，硕博阶段课程安排多以偏重基础通识为主，力求让绝大部分学生听懂。另一方面，考虑到大多数学生的接受能力，课程体系的搭建也相对独立，许多课程没有与本科内容有效搭接。最后，研究生教学与本科阶段教学具有一定的区别，由于本科生以课程教学为主，相较于研究生阶段，本科阶段课程种类较多，课时相对充足；研究生在日常教学培养的同时，还承担了一定的科研任务，时间和静力都较为分散，因此研究生课程安排一般较少，且主要集中于研究生一年级，课时安排有限，这就导致本科后续培养较为欠缺。

二  岩土工程学科科研育人的发展建议

鉴于岩土工程学科科研育人存在的教学学时有限、课程内容基础、科研参与不足和后续培养欠缺等问题，为了更加有效地推进岩土工程专业课程科研育人，着力培养学生的科研能力，并实现反哺教学工作，针对目前面临的主要问题，提出以下建议措施。

（一）  提升课堂教学质量

由于培养方案规定了在学期内需要完成的教学任务，因此显著增加教学学时往往来说并不现实。为了弥补学时限制带来的影响，最重要的就是提升课堂教学质量，在有限的学时中让学生更好地掌握专业知识。提升教学质量可以采用如下手段：①提倡课前预习。每次课结束时，向学生预告下节课的讲述内容，并要求学生在课前对相关内容进行预习；上课时利用前几分钟大致和学生讨论本节课的内容，督促学生做好预习工作；②丰富教学形式。在传统以讲授为主的教学形式基础上，增加互动环节，有意识地实施“翻转课堂”等创新教学形式，增加学生的学习兴趣，提高学生积极性，从而提高学生的学习效率；③课程内容鲜活。由于出版周期等因素限制，教材上的内容往往落后于学科发展进步，尤其在工程案例和前沿技术方面；④重视实践环节。建立健全教学实验室和试验场，在教学内容编排上，适当引入岩石物性试验、强度测试等课程实验和现场原位测试参观研学，向学生展示理论知识的实际工程运用，锻炼学生的动手能力。教师要尽量避免照本宣科，自主收集、编撰和引用新进发生的典型工程案例，将课本知识具象化，引导学生主动思考。此外，学校层面也可提供教学培训机会，如教师培训、教学演示等，邀请有经验的资深教师介绍教学理论、传授教学方法，不断精进教师的教学水平，从而进一步提升教学质量。

（二）  建立科研-教学一体化团队

在以专业基础内容讲解为主的前提下，将前沿研究内容简化，把核心研究思想融入课程教学中，让学生以可以理解的方式了解学科前沿进展。这就要求教师具有对应方向的研究背景，对教学内容有较为深刻的理解和认识，具有将科研课题和成果引入课堂的能力。建立科研-教学一体化团队可以有效实现这一点。首先，教师的研究方向应与自身的科研方向保持一致。这样一来，教师便能实时获知领域的研究前沿和热点，把握研究发展走向；其次，教师必须熟悉教学内容，准确评估各教学要点和学科前沿的关联，从而可以在恰当的位置引入研究成果，既介绍了前沿领域，又不会影响授课逻辑主线；第三，教师的授课科目应相对固定。由于各高校情况不同，可能存在授课教师轮换、教师疲于应对的情况。如果课程调换较为频繁，教师将不得不花费额外时间进行备课，且难以深层次钻研某一门课程，难以与自身研究方向相统一。最后，积极承担各级各类教学改革项目。教师应在日常一线教学过程中，找到教学痛点，并作为依托承担教学改革项目，以专项专人的方式进行有针对性的教学研究工作，并与日常科研活动有机结合，教学、科研两条腿走路，将教学经验和问题的解决方法提升凝练为教学改革成果，鼓励参加各类教研活动和报告，从而进一步促进教学成果推广应用。

（三）  扩展科研参与渠道

让学生有机会承担科研项目，在科研过程中成长十分必要。丰富学生参与科研的机会，可以消除科研对学生的神秘感，增加科研对学生的吸引力，培养学生的创新和批判意识。可以通过如下途径促进学生参与科研：①鼓励学生参与各类学科竞赛。学科竞赛往往要求学生对基础学科和专业学科具有较深的理解，需要学生具备一定解决问题的能力，而这正是科研项目的基本要求。一些知名的竞赛，如全国大学生周培源力学竞赛、“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛等，与岩土工程专业学生课程安排直接相关，可促进参赛学生掌握专业知识。另一些竞赛，如“华为杯”中国研究生数学建模竞赛，则是要求参赛学生在规定的时间内，用各种方式去解决工程技术、社会发展等领域的实际问题，对学生的逻辑思维、信息调查、研究思维和写作能力均有较高的要求，参赛学生可得到全方位锻炼，其解决问题的思考方式可直接应用于科研项目攻关；②增设科研项目。扩展SRTP项目支持度，增加其他科研训练类项目，鼓励科研团队自行设立或资助学生科研项目。同时，制定配套政策鼓励学生参与各类科研项目，如奖学金加分、科创学分、评奖评优等，全方位提升学生参与科研的积极性；③鼓励科研团队开展“开放式科研”，即团队承担的科研项目在研究过程中向学生开放。例如，在进行振动台试验或三轴试验时，提前通知学生，并欢迎学生到时前来实验室参观，感兴趣的学生可以学习试验仪器的操作，并亲手執行试验；在团队召开讨论会或组会时，同样提前通告，将内部讨论转化为公开讨论，鼓励学生前来旁听或参加，并定期举办实验室参观活动，介绍相关的研究课题和试验装备。

（四）  建立全程培养机制

首先，从教学内容上，建立连贯的全程课程体系，防止硕博阶段相关课程缺乏导致本科学习的专业知识淡忘。例如，参照本科设置的土力学、岩石力学，在研究生阶段设置后续的高等土力学、高等岩石力学，通过课程上的衔接，可形成岩土工程专业课程体系，加之教学团队统筹本科生、研究生课程，可使岩土工程专业课程培养形成闭环，有助于让学生形成清晰的知识图谱。许多因难度较高或层次较深的知识内容，可以有针对性地安排到后续课程中，例如，岩石力学课程中会介绍基本的岩石强度准则，如摩尔-库伦强度准则、格里菲斯强度准则和虎克布朗强度准则等，其他更加深入的内容限于本科教学条件和学生知识储备则无法涉及。这部分内容，如岩石断裂力学相关理论、基于能量的岩石裂纹扩展等，可以纳入研究生阶段的高等岩石力学课程中，作为教学内容或扩展知识介绍，从而拓宽学生的知识面，有助于同研究方向的学生继续深入研究。其次，从培养机制上，形成本-硕-博全程培养。从本科阶段即吸引有兴趣、有意愿的学生参与团队试验，于本科阶段完成科研入门，掌握科研基本方法，优秀的学生可以在本科阶段发表学术论文，本科毕业设计可基于已研究的内容；鼓励有过团队科研经历的同学通过保研、直博或考研等途径继续在原团队深造，并保持原有课题做深做细，成为一名优秀的硕博学生。

三  结束语

科研育人是新时代高素质大学生培养的重要途径，是实现新工科建设科教融合的主要手段。本文介绍了科研育人在高校的实践背景，然后以岩土工程专业课程为例，探讨了科研育人实践存在的几点问题，并给出了相应的建议和措施，即改变传统的讲台授课方式，建立了“线上预习辅助、线下学习强化、工程案例研讨、科研项目拓展”的多维度、立体化培养教学模式，结合科研训练计划等项目，培养学生创新实践能力；形成科研-教学一体化团队，以科研反哺教学，保证课程内容体系的完整和准确；为学生接触研究前沿提供机会，鼓励学生参与科创竞赛，增设科研项目，吸纳有兴趣的学生提前进入科研团队；建立全程培养机制，由浅入深，前后呼应，实现专业知识从广度到深度的拓展，形成本-硕-博连贯培养体系，提供直硕或直博的持续培养进阶。研究成果将助力岩土工程专业课程建设，为科研育人实践提供参考。

参考文献：

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