师生型科研团队在应用型人才培养中的教学改革研究

王喜刚，刘 峰，田继龙，高 健，邢 洋

(辽宁科技学院 资源与土木工程学院，辽宁 本溪 117004)

在新时代下，深度产教融合、校企合作的应用型人才培养是应用型高校高质量发展的重要内容。习近平总书记在党的十九大报告中强调“深化产教融合、校企合作”。2017年12月，国务院办公厅发布《关于深化产教融合的若干意见》，提出要“大力支持应用型本科和行业特色类高校建设”。2019年3月，国家发展和改革委员会、教育部发布《建设产教融合型企业实施办法(试行)》。同年10月，国家发展和改革委员会印发《国家产教融合建设试点实施方案》。这一系列政策的出台，标志着我国产教融合已进入纵深改革和细化实施的阶段。虽然国家层面上对产教融合给予了大力支持，但高校在运行和实施过程中也遇到了大量的问题。

罗成翼等[1-4]详细分析了我国应用型人才培养过程中产教融合的不足及现状，给出了国内常用的解决方法；
冯超等[5-6]基于植物学、药理学进行了科研与教学相结合模式的探讨研究，表明科研与教学相融合可提高学生培养质量；
赵志丹等[7-10]详细分析了科研驱动教学的有机尝试，获得了良好效果。

辽宁科技学院土木工程类专业群自2013年起依托生产实习等教学环节开展了校企合作、产教融合的工作，经过多年的运行积累了一些经验，但在产教融合深度上、广度上还存在诸多问题。项目以辽宁科技学院土木类专业群应用型人才培养为研究内容，通过构架师生型科研团队解决和改善由于产教融合不深入的问题。以土木工程、道路桥梁与渡河工程、工程造价专业为例，按照OBE理念，根据企业需求，制定“基础实践-专业实践-生产实习-毕业设计”整个链条的科研教学相融合的教学实践体系。

在已有的科研团队基础上，制定了吸纳学生参与科研团队的方法，将科研团队、科技类社团和学生有机结合。岩土力学科研团队、爆破科研团队与交通技术协会、爆破技术协会进行联合，通过教师科研方向与学生科技类社团结合，产生了“壹克拉”师生型科研团队，教师深度参与社团科技类活动，将社团的常规活动有机融入教师科研项目，引导学生在热点问题上创新性开展工作。围绕教师科研方向，结合教学环节，打造教学实践科研链条，科研项目紧密结合教学重点，突出以实践教学为重点，以创新型人才培养为目标，构建科研教学相结合的实践教学内容和教学形式。打造基础实践-专业实践-生产实习-毕业设计链条，与科研团队有机结合的实践教学体系。师生型科研团队还要紧密围绕施工企业生产中遇到的技术难题设置研究内容，构建学习单元，形成系统化的实践教学内容，在教学实践基础上，进行项目升级改造，提高实践项目的挑战性。以学生培养为中心，学生在参与科研工作中，要着力为学生创新型培养提供发展空间，而不能是仅仅帮助教师完成科研内容。建立校企联合评价办法，以成果或项目目标为考核点，考核成员的贡献度，建立过程考核和结果考核相结合的考评机制。

“壹克拉”岩土科研团队共有24名成员，其中教师2人，学生22人。根据学生的学习情况，共设置了两个研究方向。

一是对应于理论教学中土木工程材料等课程，开展尾矿资源在混凝土、砂浆中的应用研究。对标土木工程材料课程及实践内容设定项目内容，把混凝土配合比设计、建筑砂浆配合比设计、混凝土和建筑砂浆基本物理力学性质等内容融入项目中，以项目为载体让学生通过设计，经过试验验证，到最后的现场应用，把理论转化为工程案例，培养学生独立思考的能力。通过替换骨料、级配分析及颗粒流新理论的引入让学生做的项目不再是简单的重复性实验，而是具有创新性的实验。以花岗岩粉为研究对象，分析花岗岩粉基本物质指标，判定做混凝土基材的可行性，深入研究花岗岩粉对水泥浆、混凝土的影响。在考虑掺花岗岩粉混凝土内部结构的细观层次上，对混凝土力学行为进行分析，阐述花岗岩对混凝土力学性能的影响规律，建立颗粒离散元数学模型模拟分析掺花岗岩粉混凝土力学性能。通过试验方案设计和分析，学生能够把课堂上学习的级配分析理论、配合比设计方法、不同颗粒形状对强度的影响等都应用到实际工程中。混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀性能试验依照国标《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，采用逐级加压法对混凝土抗冻性能进行检测，从而研究花岗岩粉掺量对混凝土抗渗性能的影响；
采用快冻法，根据不同掺量花岗岩粉对混凝土抗冻性能进行检测，根据实验确定混凝土的动弹模量损失、质量损失，研究花岗岩粉掺量对混凝土抗冻性能的影响；
采用抗硫酸盐试验机测定混凝土强度和质量损失，研究花岗岩粉掺量对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响。图1为新型砂浆试验，在此试验中教师和学生共同讨论试验方法，引导学生根据课堂所学知识设置试验方案，在传统砂浆基础上采用了花岗岩粉，通过配合比设计，得到了含花岗岩粉砂浆，再检验其技术性能，验证新材料的可行性。通过这种理论联系实际、课堂知识结合科研项目的形式培养学生的创新思维。

图1 砂浆试验

二是结合土力学、工程力学课程教学内容，开展尾矿资源在路基中的应用研究，将本钢矿山废弃的尾矿粉应用到路基中，来改良路基土的性能。理论课程中应力理论和三轴试验是比较难懂的知识，通过把具体知识项目化，学生在设计的过程中，就会主动去思考三向应力如何应用，尤其是强度理论中的剪切问题，学生通过试验对比会发现材料对破坏角的影响等问题，可以帮助学生更好地理解材料的不同物理参数对试验的影响，直观的把理论应用到实践中。项目主要对尾矿粉改良土的静态、动态力学性能进行研究，通过室内动三轴试验和现场循环荷载试验研究确定路基改良土的配比；
通过经济、技术对比分析，考察采用尾矿粉改良路基土是否有一定优势，是否可以进行规模化应用，是否可以达到变废为宝的效果。表1为学生设置的三轴试验方案，表1中的三轴试验主要包括土样制备、土样安装、施加荷载、数据处理等。试验采用STD-10型三轴试验系统进行，加载模式为液压伺服式，固定好土样后，按照表1中的数值先施加围压，当围压稳定后，再施加轴向试验荷载，采用应变控制式加载方式，轴向加载速率设定为0.5 mm/min，采用应变控制模式判断破坏，应变破坏为10%，通过设备自带的数据采集系统收集应力、应变、位移等相关数据，进行三轴试验数据的后处理。

表1 三轴试验设计方案

在水泥路基土中加入尾矿粉是科研团队获批的辽宁省教育厅项目，依托该项目开展不同围压、不同掺量的土样三轴试验，能够将土力学知识、路基路面知识与该项目结合起来，通过尾矿粉新材料的引入，培养学生在新材料研发领域的逻辑思维。土力学的三轴试验本身就是教学的难点问题，通过这种方式学生可以更加深入地理解课堂上的三轴试验原理。

通过将教学中的理论应用到具体试验中，能够培养学生理论联系实际的能力。在操作中还可以把课程试验和综合实训有机结合起来，具体就是实习实践项目化，有考核指标，让学生作为项目的主导者、设计者，通过优化方案使学生主动寻找问题，提出解决问题的方法，增强学生学习的兴趣和成就感。

项目组成员依托辽宁省本溪地区矿山资源，开展了铁尾矿固废在路基土中应用方面的研究。通过土的静动三轴试验研究了铁尾矿固废改良土的宏观力学特性，对比分析了铁尾矿固废对改良土静态强度、动强度、阻尼比、塑性累积等特性的影响；
研究了铁尾矿固废改良土的冻融循环特性、干湿循环特性，得到了大量的试验数据。项目组成员发表学术论文10余篇，获批辽宁省科技厅基金项目2项，辽宁省教育厅自然科学基金项目2项，获批发明专利1项，获辽宁省科技进步一等奖1项。学生在经过一个整体试验后，对理论的掌握更加深入，通过试验方案的优化调整，学生能够掌握试验参数对工程的具体影响，培养了学生工作中解决具体问题的实践能力，有效提高了应用型人才培养质量。

师生型科研团队根据理论教学内容来设计实习和实践内容，实习实践内容项目化，贴近工程实际；
在项目设计上融入创新元素，项目训练的系统性高于实验室常规项目；
通过对土木工程材料、工程力学、土力学等课程理论教学体系和实践教学体系的有机结合，有效提高了理论教学和实践教学的质量，弥补了由于产教融合不理想导致的应用型人才质量培养的问题；
其他课程也可以采用项目化设计的思路设置实践内容，可以有效达到应用型人才培养目标，通过人才培养方案、教学大纲的设计可以达到更加理想的效果。

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