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如何培养学生的工程判断和独立思考能力 精选

已有 9217 次阅读 2010-11-12 09:25 |个人分类:教书育人|系统分类:教学心得

工程学科的大学生,研究生在大学里学习专业基础知识及相关的分析解决问题的能力和技巧。这些知识大多是从书本上获得的。当学生毕业后,从事具体的工程设计时,常常发现不知道如何把学校的知识应用到工程实际中。而很多的学生虽然记住了许多的公式和解题方法,面对实际的工程项目却一点概念都没有。这些问题可以归结为缺乏经验,或者说是缺少工程判断能力(engineering judgment)。

工程判断能力, (engineering judgment ability) 似乎是个不太容易衡量和把握的概念。平时学校的考试主要测试学生对公式和解题技巧的掌握。美国的很多课程最后包括一个大的课程设计,这就是一个很好的对课程知识综合理解和应用的练习。这学期我给本科生上结构力学课。这门课一个最重要的部分就是练习画弯矩图。这些学生此前都已经修过静力学和材料力学,学过基本的构件分析方法和弯矩图。很多学生都有些疑惑,为什么已经学过了弯矩图,在这门课程里还要继续花费时间学习不同的方法呢?知道学生的疑惑,我就专门花时间强调工程判断能力的重要性。我打了个比方。我儿子现在六岁,会做加法。几年前他就会数数,从1数到100. 如果让他算3+5,以前他会扳手指头算出来等于8,而现在他知道用加法直接得出8. 会做加法不仅仅提高了速度,还影响了他思考的方式。回到结构的弯矩图。以前你可以用积分方法花一个小时把弯矩图画出来,还不知道对不对。这门课要培养的能力是你能在几分钟内不经计算就可以大致知道结构的受力和变形情况,据此可以检查计算结果是否合理。这就是培养学生的工程判断能力。一个只会按照公式计算而不会判断结果是否合理的人不是一个合格的工程师,也不会成为一个好的研究人员。在给学生考试评分时,我也是侧重对概念的考核,而对于小的计算错误基本忽略。

今天参加了博士生的资格考。其中一个学生对几个问题的计算部分都做得不错,干净漂亮。可是到了概念题时,就发现很大的问题。对于一些基本的本科生就该掌握的概念问题,他几乎一点都不知道。比如说静定结构,杆件制造误差或者温度改变不引起构件内力,对于我们专业的学生来说这应该是一个常识,这个学生居然不知道。混凝土长期荷载下会产生徐变。他知道徐变这个词,却不知道是什么意思。我可以看到很多亚洲国家培养的学生有类似的问题。知识学得太死,学生学习的目标主要是为了应付考试,而不是兴趣。我相信如果学生有兴趣,自然会去寻求课本以外的知识。

对于开始研究课题的博士生,我注意到的另外一个问题是独立思考能力。我的研究生课上曾经有一个印度女孩,作业考试都不错。当时同一个班里还有她同一个实验室的另外两个学生,那两个学生的成绩不如她好。但是跟她的导师聊天发现,她的老师对她非常不满意,而很喜欢另外两个学生。原因就在于这个女生只会做老师布置好的任务,超出这个范围就不知道怎么做了,也没有自己的研究构想。指导这样的学生是很吃力的。

跟一些同事聊过之后发现我还是很幸运的。我的第一个博士生是个非常勤奋 又有独立研究能力的学生。现在他快要毕业了,真是有点舍不得他走。新来的学生还需要一些时间才能独立开展工作。我发现是否读文献也反映了学生独立工作的能力。独立的学生遇到问题会主动地找文献,寻求解决问题的办法。而被动的学生只会按照我一开始制定的计划,不离左右,亦步亦趋的按原计划行事。我多次给学生说,博士生不是廉价劳动力。博士阶段的训练最重要的就是培养独立分析问题解决问题以至于提出问题的研究能力。仅仅完成我布置的任务是不够的。培养学生,任重而道远。遇到一个勤奋好学又目标明确的好学生,那是我的运气。



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