新工科背景下面向土木工程研究生的教学改革探索——以“高等建筑材料学”课程为例

李莉，彭妙娟

（上海大学力学与工程科学学院，上海200444）

2017年，我国高等教育界首次提出新工科概念，“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”被认为是新工科教育“三部曲”，共同构成了新工科教育的体系格局［1］。2018年3月，教育部办公厅公布了首批“新工科”研究与实践项目，标志着我国的新工科教育进入实质性实施阶段。2021年4月，习近平总书记在清华大学考察时强调，对现有学科专业体系进行调整升级，瞄准科技前沿和关键领域，推进新工科、新医科、新农科、新文科建设，加快培养紧缺人才［2］。

新工科教育在“四新”中发挥着引领和支撑的作用，是促进我国从工程教育大国走向工程教育强国的重要举措［3］。新工科教育的具体内涵是：新理念、新特征、新知识、新模式、新机会和新人才［4］，即不仅要建设新型的工科，还要用这种新型的理念和模式改造传统的工科，为培养新时代的工程师服务［5］。

对传统工科专业来说，既面临新工科教育的挑战，也要响应“工程教育国际认证”的新要求。与此同时，研究生招生规模的逐步扩大和培养标准的日渐提高，也为研究生培养和课程设置带来了更多压力，教师需要在设置具体课程的同时，考虑不同学习基础的学生，并给予足够的正向反馈，以帮助学生建立科研自信和兴趣。

2021年，中华人民共和国教育部发布了《学术学位研究生核心课程指南（试行）》（以下简称《指南》），要求在土木工程专业学术学位研究生中设置“高等建筑材料学”课程，并详细规定了课程目标和教学内容，要求通过本课程的学习，学生能够熟悉土木工程发展对高性能建筑材料的需求及高性能建筑材料的研究、应用现状和发展趋势，掌握主要高等建筑材料的性质、用途、制备技术，以及性能检测和控制方法。教学内容应涵盖高性能混凝土、纤维增强水泥基复合材料、高性能钢、工程高分子聚合物材料、纤维增强树脂基复合材料、智能材料以及无机烧结熔融材料等各种高性能材料［6］。

从《指南》对课程的要求和定位不难发现，“高等建筑材料学”是一门面向“大土木”学科背景研究生的基础课，其教学活动应具备以下特点。

1.适合采用单元式或专题式的课程组织形式。不同的高性能材料虽然在功能或作用上具备相似性，但在材料构成和强度形成机理、影响因素、制备工艺等方面差异较大，不宜统一讲授。

2.适合“以点带面”，以“启发-研讨”交互为主的形式组织课堂教学。课程涉及的内容主题较为丰富，基本涵盖了当前主要的新型建筑材料且相关研究也正处于高速发展阶段。同时，“大土木”学科背景下，同一班级不同学生的专业方向也存在差异。

3.适合线上线下混合的教学形式。在时长有限的课堂教学中组织多主题的研讨，需要教师提前下发相关知识材料和学生做好充分的阅读准备，因此线上资源的建设是十分必要的，线上课程的建设将为教学活动顺利开展提供有力的保障和积极的补充。

研究生教育和本科教育的区别不仅体现在知识结构完善、学习内容深化、思考维度增多等方面，更重要的是培养和训练学生的思维方式，使其具备处理陌生问题或新问题的能力，对工科专业的研究生尤为如此，包括对问题的定义、分解、联系实际的抽象化思考和给出具象的解决方案。《指南》已经规定了本课程的基本教学内容，但并无指定教材，而目前各类建筑材料方面的教材主要针对的是本科生教学，侧重基础知识，较少涉及前沿研究，教学案例也较为浅显和简略，并不适用于本课程教学。因此，需要在《指南》框架下考虑本专业研究生平均基础知识水平，收集教学素材，重构教案。教学素材以研究专著和科技文献为主，其中文献应兼顾经典文献和前沿成果，并辅以工程案例图像、视频资源等。

大部分本专业研究生已在本科阶段学习过“建筑材料”或“土木工程材料”等前期课程，具备了阅读理解本课程基础知识的能力，教学组织的主要目的是引导学生关注前沿研究进展、梳理知识发展脉络，形成相对完整的知识结构，并引导学生立足学习内容积极思考，与个人专业研究方向结合、给科研工作带来启发、加强科研自信。同时，认知心理学的理论也已经证明，认知冲突是学习者认知投入的核心动力之一，学习者自身新旧概念的冲突以及学习者与他人的观点冲突等均是触发学生认知投入的重要来源［7］。因此，可以通过“问题研讨”来人为制造“认知冲突”，引导学生进行批判性反思与对话。一方面，加强学生的学习印象，强化学习效果；另一方面，锻炼了学生的材料组织和表达能力。这些都是从事科研工作的必备素养，研究生培养中应尤为重视。

同时，在研讨过程中还可以通过“生生互评、师生交互”等方式鼓励学生从不同角度分析问题、联系实际表达观点。有研究发现，当学生意识到自身的行为和表现是处于被观察和监督的状态时，会倾向于采取更积极的学习策略，学习更加投入［7］。

研究生阶段的教学应重视对学生文献阅读能力的培养。同时，