国际探究型大学《结构动力学》课程探究生教学比较探究

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1、国际探究型大学《结构动力学》课程探究生教学比较探究　　摘要：本文调研了麻省理工学院、斯坦福大学、剑桥大学、新加坡国立大学、东京大学、苏黎世理工学院等国际著名研究型高校土木工程专业修课型硕士生、科研型硕士生和博士生的培养计划和《结构动力学》课程教学计划，并比较了《结构动力学》相关课程的修课要求、课程序列、教学内容、教学方式、考核方法、教学资料等内容，通过比较研究对我国土木工程专业研究生教学改革中的《结构动力学》课程建设提供了有意义的建议。关键词：结构动力学；比较研究；课程建设；研究生一、引言7《结构动力学》是土木工程专业研究生培养阶段的重要课程，是结构抗震分析、结构抗风分析、结构抗爆分

2、析、结构振动控制、结构健康监测等课程学习与课题研究的基础。随着大跨桥梁、高耸楼宇等柔性结构的大规模建设，工业界对土木工程专业技术人员在工程结构振动方面的理论认识和工程直觉的要求越来越高，《结构动力学》课程在土木工程专业学生培养中的重要性也愈发突出。特别是在国家和社会日益强调创新性人才培养的今天，如何通过课程教学帮助学生们从本质上理解工程问题、从而创新地解决工程问题成为工程学各专业高等教师面临的巨大挑战。本研究调研了若干国际顶级研究型大学土木工程专业修课型硕士生、科研型硕士生、博士生培养计划和《结构动力学》课程教学计划，希望通过对比研究对我国土木工程专业相关课程的教学改革提供有意义的参

3、考。二、样本选定与资料搜集本研究采用网络调查的方式调研了六所国际著名研究型大学的土木工程专业。这六所高校根据2011年QS世界大学排行榜土木工程专业榜单选定，包括：排名第一的美国麻省理工学院（MIT）、排名第二的美国加州斯坦福大学（SU）、排名第三的英国剑桥大学（UCAM）、排名第七的新加坡国立大学（NUS）、排名第八的日本东京大学（TU）、排名第十的瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH））。这六所高校均为土木工程专业排名世界前十的高校，同时兼顾了区域和国家的分布（北美、欧洲、亚洲区各两所），以期最好地代表不同文化背景下相关课程的教学。调查过程中主要注意搜集了以下四方面的资料，包括：（1）

4、相关院校土木工程专业结构工程方向修课型硕士生、科研型硕士生、博士生的培养方案；（2）相关院校课程体系列表与介绍；（3）《结构动力学》相关课程的教学大纲、教学计划、教学资料；（4）《结构动力学》相关课程教师的教学情况介绍等。三、比较分析7基于搜集到的相关原始资料，本研究在以下六方面进行了比较分析，包括：修课要求、课程序列、教学内容、教学方式、考核方法、教学资料等。课程修课要求比较表明（如表1所示）：对于修课型或工程型硕士生培养，MIT和SU规定《结构动力学》课程为核心必修课程，其他四所学校则规定《结构动力学》相关课程为结构工程方向研究生的限定选修课程；对于研究型硕士或博士培养，六所学校

5、均给予研究生较大空间确定自身修习范围并建议学生根据自身的学术兴趣和导师意见选修课程列表中出现的不同深度的《结构动力学》课程。注：C—必修课程；R—限定选修课程；S—建议选修课程；A—任意选修课程。《结构动力学》课程序列比较表明：由于本科阶段各校均会以不同课程讲授结构动力学理论基础知识，因此在研究生阶段，各校围绕《结构动力学》的教学主要在于开设以介绍土木结构振动现象及相应的结构动力学工程应用为主的进阶课程（如MIT、SU、UCAM、ETH、NUS、UT）以及以介绍结构动力学中复杂物理问题及理论模拟与分析方法（如MIT、UCAM与ETH等的非线性振动、SU与UCAM等的随机振动等）为主的

6、高级课程。进阶课程通常供修课型硕士生学习，也可供本科高年级学生、科研型硕、博士研究生选修。高级课程则通常面向科研型研究生不定期开课。7课程教学内容比较表明（如表2所示）：为了保证课程的完备，不论基础课程中有无覆盖，进阶课程中结构动力学的基本理论知识通常都会加以介绍，同时以结构在各种动力荷载下的结构振动现象模拟和响应分析方法作为重点。这些动力荷载引起的振动现象包括：结构机（车）荷载振动模拟与响应分析（如SU、UCAM、ETH），结构人致振动模拟与响应分析（如ETH），结构地震振动模拟与响应分析（如SU、UCAM、ETH、NUS、UT），结构风致振动模拟与响应分析（如UCAM、ETH、N

7、US、UT），结构爆炸冲击振动模拟与响应分析（如UCAM、ETH、NUS）等。同时，作为面向工程应用的进阶课程，结构减灾设计方法、结构抑振理论方法及技术、结构动力测试原理与技术也是各校课程中会讲授的内容。另外，UCAM和ETH还介绍了结构动力灾变分析中经常需要采用的非弹性动力响应分析方法。课程教学方式比较表明：虽然课堂讲授基础理论知识是最主要的教学方式，但在进阶课程中，教师们更多地运用了实践活动的教学方式。这些活动包括工程课程设计与分析（如UCAM、UT）