建构“创新”基因，改革岩土塑性力学研究生教材

　　【摘要】研究生教育是国家人才竞争和科技竞争的集中体现。研究生教材是研究生培养质量的重要保障。充分考虑研究生的培养规律，以建构主义学习理论为依据，从科学范式与内容模块化设计、研究方法与内容深度融合、创新过程“非理性突跃”和“预见性”创新特质培养等角度，重塑岩土塑性力学教材新体系，充分激发研究生自主学习潜力，建构研究生的创新基因，形成基于研究生培养规律的教材建设理论。通过40余年的努力，新教材取得了良好的教学效果，在国内外均有较大影响，对提升研究生教育质量具有一定的推动作用。

　　【关键词】研究生教育教材建设创新学科前沿

　　研究生教育是国家人才竞争和科技竞争的集中体现，是建设创新型国家的核心要素之一。改革开放以来国家高度重视研究生教育，出台了一系列重要政策，明确了研究生教育的战略地位和发展目标，围绕服务需求、提高质量的主题主线，全面深化研究生教育改革。研究生培养规模稳步提升、结构不断优化，形成了学术型与应用型人才并重的培养格局，培养了大批服务于国家和地方经济社会发展、科学技术进步、文化传承创新的优秀人才，国际影响不断扩大。研究生教材是研究生培养质量的重要保障，是教学内容和教学方法的载体，也是研究生培养单位教学水平、科研水准的重要体现。

　　因此，研究生教材建设受到国家教育部门、研究生培养单位与教师的高度重视。针对早期我国研究生教育中优秀研究生教材匮乏现象，王宏元提出研究生教材建设要为人才培养目标服务，适应学科发展和现代化建设的需要，同时应反映培养单位的学科优势和特色。[1]黄建滨等通过对1999～2008年国内出版的45种非英语专业研究生英语教材的调查分析，发现教材日益注重研究生英语学习的特点和需求，体现出人性化、多样化和实用化，凸显出“个性化、协作化、模块化和超文本化”等先进教学理念。[2]

　　李玉兰等对国内外机械工程学科研究生教材进行了比较，分析了相关教材的出版情况、生命周期、版本更新、章节内容等特征，发现国外研究生教材的生命周期较长，教材修订和再版的比例明显比国内大，出现了不少历久弥新的经典教材。[3]比如，RussellCHibbele著的《EngineeringMechanics：Dynamics》2016年再版至第14版，经常脱销，是力学教材中的“常青树”。[4]

　　当前，我国研究生培养模式已经由学术型为主转换到学术性、应用型并重，孙益等分析了欧美日等主要发达国家研究生教材遴选与管理的历史、现状与特征，特别是部分直接用于学习方法和研究方法培养的研究生教材[5]，例如《博士论文研究方法》[6]《文献整理技巧》[7]等等。工程专业学位研究生的培养目标是向国有大中型企业输送应用型、复合型高层次工程技术和工程管理人才，培养过程侧重于工程应用，注重理论与实践的紧密结合。刘金旺等提出应基于“大工程观”理论，改革应用数理统计课程，以教育心理学建构主义理论指导教材改革，加大知识应用内容。[8]

　　陈煜等整理了理论与工程实践相结合的大量案例，编撰专门教材《火炸药设计技术与方法》，注重对学生分析、解决问题的实践创新能力培养。通过对国内外研究生教材建设现状的总结分析，发现优质研究生教材的建设过程具有如下规律：①以人才培养为核心，以学生为本，倡导人性化、多样化，凸显学科优势和特色[1，2];②以动态观点关注教材建设的全周期过程，出版刊出不是终结，后续的完善、优化、修订、再版有力推进，强调岁月打磨与历史积淀[3，4];③知识浸润与基础科研素养培养并重[57]，对于工程学科，还应注重理论与实践并重。[8，9]本文结合研究生的培养规律，基于本教研团队岩土塑性力学课程40年教材著述与应用的改革与实践，在充分吸收上述高品质研究生教材建设规律的基础上，建立进一步激发研究生自主学习潜力和强化创新素质培养的研究生教材建构理论，可为相关课程教材改革提供参考依据。

　　一、基于研究生培养规律的教材建设理论

　　(一)研究生教育的核心———创新精神

　　研究生教育的重要标志是强调专业教育，注重专业问题的深度和解决方案的首创性，致力于建构学生的科研素养。这决定了研究生的学习内容具有鲜明而深刻的专业背景，同时，学习过程还带有科研性质，学生毕业以后也将有更多的机会从事专业技术密集型工作。《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)》也指出，应探索并推行创新型教育方式方法，突出培养学生的科学精神、创造性思维和创新能力。

　　科学研究和教学过程融合是研究生教育显著不同于其他层次教育的重要特征，科学研究总是不断探索新领域、新问题，研究生教材要更鲜明地突出科学方法与科学观点，富于启迪。因此，研究生教育的核心特征是“创新”，应将其深刻融入研究生教材的编著过程中。岩土塑性力学是陆军勤务学院拳头专业———岩土工程研究生层次的核心课程，岩土塑性力学教材作为实现上述培养目标的重要载体和基础，其内容要突出前沿性、与时俱进，注重激发研究生的创新能力。

　　(二)研究生学习的教育心理学特征———自驱感明显

　　自我实现的需要是人格形成、发展、扩充、成熟的驱动力，对学习成效有重要影响，成人学习者具备能动性、有效性和相对独立性的自主学习特征。[10]通过对研究生的心理和学习特点的研究，发现他们具有很强的独立自主意识、较为完整的知识结构和突出的自主学习能力，已经具备实现有意义学习的先决条件。因此，为进一步保持、深度激发这种有利条件，研究生教材的编写要适应创新教育趋势，符合研究生自主学习的特点，激发学生内在驱动，充分开发潜能，达到自觉、主动、创造性地自我实现学习。

　　学习愿望和兴趣又是学生自发性和主动性的重要影响因素，教材内容本身决定学生是否产生直接兴趣，对学习自主性、学习成效有重要影响。因此，研究生教材的编撰应深入浅出，引人入胜，能激发研究生的创新激情和兴趣，注重研究方法培养，促进自主学习与提升研究能力，提高研究生学习效率。

　　(三)紧贴研究生培养规律的工科研究生教材建构理论

　　随着教学改革研究的深入，建构主义学习理论[11]受到了国内外学者与教师的高度重视。建构主义的理论起源于皮亚杰的结构与建构观、维果茨基的心理发展理论和布鲁纳的认知建构论。学习是学生基于已有知识和经验，通过一系列高层次思维活动(如有目的、有意识、连贯性地对知识进行分析、综合、应用、反思和评价等)对新知识进行的主动建构过程，注重积极自主的自我管理和调节。

　　学习具有社会互动性和情境性，学习者及助学者形成协作团体，利用必要的学习材料(如教材)，通过意义建构的方式获得新知。在充分激发研究生自主学习潜力的基础上，研究生教学的价值应集中体现在“创新素养”的培养上，这一理念符合研究生教育的特点和培养目标，对我国研究生教材改革具有重要的理论指导意义。本研究立足研究生培养规律，着力发挥研究生自主学习的自驱感，建构“创新”基因，建立岩土塑性力学教材新体系，激发学生的学习兴趣与创新激情，促进研究生创新能力的培养，提升我国研究生教育的培养质量：

　　(1)根据岩土力学不同发展阶段的科学范式，构建岩土塑性力学模块，促进研究生的自主学习;注重层次性，便于学生在熟悉的基础上构建新知识，有利于研究生自主探索;岩土塑性力学的跳跃发展范式，能使研究生体验到岩土塑性力学激荡起复的革命历程，激发他们的创新意识。(2)研究方法与教材内容深度融合，授人以渔，助力研究生的自主学习与研发。不同研究方法与课程内容有机融合，再现了知识的产生过程，体现了新知识建构的生动情境，培养了研究生的创新潜质。

　　(3)创新的非理性过程与教材的“理性抛光”有机融合，实现研究生创新的过程教育。科研创新是复杂的高级脑力劳动，是非理性的顿悟，教材编排过度注重逻辑，会掩盖原创过程。本教材结合作者新知识的创新亲身经历，开展新知识的理性表述，辅以新知识“突变”创造过程描述，为研究生构建创新的过程情景，激发他们的创新激情。(4)突出预见性思维案例的产生过程描述，培养“预见性”创新特质。预见性是最有价值的创新思维，本教材结合预见性思维案例和学科发展趋势，突出预见性范例的产生过程表述，着力预见性思维的学习与训练，建构学生的“预见性”创新特质。

　　二、突出“创新建构”的教材改革

　　(一)科学范式与内容模块化设计事物的发展变化一般具有连续性和渐进性，然而，库恩在研究科学技术发展史时，发现科技发展并不是“连续的、线性的、螺旋上升的”，而是一种新概念、新理论和新技术取代旧概念、旧理论和旧技术的过程，并且该过程往往比较迅速，具有明显的“跳跃感”和“突变感”。[12，13]借用“政治革命”这一政治概念，库恩称其为“科学革命的结构”，即旧范式的坍塌和新范式的兴起。新范式和旧范式之间甚至没有继承性，新范式之所以崛起，是因为它不仅能解决旧范式能解决的科学问题，更重要的是它的适用范围更广，可以解决旧范式不能解 决的重要难题。整个科学史遵循着“前科学时期→常规科学时期→反常和危机时期→科学革命时期→新的常规科学时期”的规律，不断周期运动而向前推进和发展。

　　(二)突出研究方法与内容的结合研究方法是研究生从事科研工作的核心竞争力。帮助研究生掌握科学研究方法，可以增强研究生创新意识，培养研究生科研素质与实践运用能力，促进学科交叉创新，提高研究生自主学习与研发能力。研究方法培养受到国际一流名校的高度重视。然而，忽视研究方法的传授，不重视研究思想的熏陶，仅仅进行知识灌输的现象却在国内研究生教育中大量存在。目前，即便是关于研究方法的讲授途径也大多是抽象的方法描述，容易脱离知识内容，缺乏与内容之间建立联系，导致教师讲述研究方法时经常是难以详细描述，更难以做到生动具体，授课往往晦涩难懂。

　　(三)创新过程的“非理性突跃”与教材的“理性抛光”创新不仅是我国，也是当今世界上出现频率非常高的一个词。创新素质是研究生培养的核心。创新是以新颖独创的方法解决难题的思维过程。突破常规思维的界限，以超常规甚至反常规的方法、视角去思考问题，提出独特的解决方案，从而出现独到的、有价值的思维成果。

　　学习是学习者主动建构内部心理表征的过程，不仅包括结构性的知识，还包括大量非结构性的知识。学习过程相当复杂，往往是对以往经验出现选择性注意作为开始，然后信息的加工处理交替发生在长时记忆、短时记忆、瞬时记忆中，最终促成意义建构成功。本教材讲述的知识，尤其涉及到广泛概念的相互作用，且实例间差异性显著，属于典型的结构不良领域知识，教学过程属于高级知识传授过程。这种高级学习、创新过程心理环节繁杂，复杂程度高，往往充斥着非理性思维活动，尤其是有趣的创新过程，更是思维跳跃感强烈，充满了一个个“苹果砸在牛顿头上的顿悟”。然而，教材编排必须要符合逻辑，注重循循善诱，强调理性，否则就成为“天书”。

　　于是，矛盾之处出现了：创新鼓励突破常规，甚至允许天马行空，而还原科研突破过程的教材却要符合逻辑，注重理性，两者之间出现了“撕裂感”。正如笔者编写的《高等岩土塑性力学》，在研究主应力轴旋转对岩土本构模型的影响时，创造性地提出岩土弹塑性理论完全应力增量表述体系[15]，该新思想的“突跃”创新思维过程充满了“顿悟”色彩，与教材的“理性”表述完全不同。

　　该创新突破的真实过程是从岩土剪应力—体积变形方面联想产生的顿悟，但教材编撰时采用的表述是：岩土增量应力—应变关系的广义推广，十分符合知识逻辑。这种“理性抛光”虽然逻辑性强，便于理解，但却掩盖了新知识的真实产生过程。笔者作为新知识的创造者，在教材编撰过程中，不仅对新知识做理性、系统地表述，同时，还注重结合自己的科研过程，再现知识创造的“突变”过程，激发研究生顿悟，激发他们的好奇心与创新激情。

　　(四)创新“预见性”特质培养

　　建构主义对知识的客观性和确定性提出了一定挑战，强调知识的动态性。学习是学习者主动建构自己知识经验的过程，注重新知识经验与原有知识经验的双向的交互作用，建构过程造成经验系统的“生长”、重新组织、转换和改造。学生在接受新知的过程中，经验系统处于动态运转之中，不断发生推理、分析、质疑、鉴别、预测等高级别思维活动，对学科的进一步发展、技术的未来趋势等问题也开始有所思考。事实上，预见性是创新思维中最有价值的一部分。预防，是做好任何一件事情最重要、最经济、最难能可贵的指导思想、基本原则和方式方法。重大工程装备和武器系统在设计阶段1美元的可靠性投入，可以节省30美元的制造、维修、保障费用;投入预防的医学费用效费比远远高于投入治疗的医药效费比。

　　三、岩土塑性力学教材改革历程、效果与影响

　　本教材第一版《岩土塑性力学基础》于1983年初成稿，是油印稿讲义，主要涉及岩土本构关系相关的一些基本概念与原理。

　　1989年中国建筑工业出版社正式出版了《岩土塑性力学基础》[18]，该书增加了滑移线与极限分析，获水利部优秀科技图书一等奖。将经典塑性力学原理扩大到广义塑性力学范畴，2002年在中国建筑工业出版社出版了第二版《广义塑性力学———岩土塑性力学原理》[14]，获国家科学技术著作出版基金资助。引入有限元极限分析法等新发展，教材编写者在中国建筑工业出版社出版了第三版《岩土塑性力学》[19]，并获国家科学技术著作出版基金第二次资助。

　　吸收本研究团队与国内外最新研究成果，重构“创新建构”的教材体系，使其更有利于研究生培养，出版了第四版的中文版《高等岩土塑性力学》[15](被列入“十三五”国家重点出版规划项目)，英文版《PlasticMechanicsofGeomaterial》由中国科技出版传媒股份有限公司[20]和SpringerPress[21]联合出版，第三次获国家科学技术学术著作出版基金资助，并列入“十三五”国家重点出版规划。当前岩土力学与大数据等高新技术正在深 入交叉融合，团队也在策划本教材的第五版“大数据与岩土塑性力学”。

　　本系列教材自出版以来，一直受到岩土力学与工程界高校教师、研究生、科研与设计人员的欢迎，也被陆军勤务学院、中科院武汉岩土力学研究所、清华大学等20余个研究生培养单位作为研究生教材或参考书。在中国科学院力学所、浙江大学等高校和研究所作过50余次岩土塑性力学的学术报告。学院岩土塑性力学领域的研究生培养成绩斐然。研究生在中科院一区等国际优秀刊物发表系列论文，9篇学位论文获得省部级优秀学位论文，两篇学术论文被评为全国百篇最有影响的中文期刊论文，三位学生获得重庆市自然科学三等奖，获得重庆市基金资助12人次。

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　　四、结论

　　本研究从研究生教育特征和研究生的学习心理学出发，以建构主义学习理论为依据，形成了基于研究生培养规律的教材建设理论。从科学范式与内容模块化设计、突出研究方法与内容的结合、“非理性突跃”创新过程与“预见性”创新特质培养等角度，重构岩土塑性力学教材新体系，着力培养研究生自主学习的自驱感，建构研究生的创新基因，在教学中激发学生的学习兴趣，促进研究生创新能力培养，提升我国研究生教育的培养质量。本教材再版四次，三次获得国家科学技术学术著作出版基金资助，两次列入“十三五”国家重点出版规划项目，受到国内岩土领域重要研究生培养单位欢迎，学院岩土塑性力学领域的研究生培养成绩斐然。

　　参考文献

　　[1]王宏元.略论研究生教材建设[J].学位与研究生教育，1995(6)：4748.

　　[2]黄建滨，于书，林莹.非英语专业研究生英语教材调查分析与思考[J].学位与研究生教育，2009(11)：3134.

　　[3]李玉兰，孙锐，魏群义.国内外大学机械工程学科研究生课程教材的比较研究[J].研究生教育研究，2011(6)：3540.

　　[4]RUSSELLlCHIBBELE.EngineeringMechanics：Dynamics(14thEdition)[M].Pearson：Hoboken，USA，2016.

　　[5]孙益，陈露茜，王晨.高校研究生教材建设的国际经验与中国路径[J].学位与研究生教育，2018(2)：7277.

　　[6]丹·雷梅尼.社会科学系研究生的研究方法：在写硕士、博士论文之前[M].小樽商科大学商业创造中心，译.东京：同文馆出版株式会社，2002.

　　[7]赞岐美智义.数字文献整理术：最新EndNote活用指南[M].东京：克诚堂出版株式会社，2014.

　　作者：刘元雪姚未来陈进郑颖人

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