新工科背景下土木工程研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索

鄭輝　軒帥飛　梁雪嬌　祝方才　劉方成

摘 要：科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對(duì)我國(guó)的工業(yè)發(fā)展提出了新的要求，“新工科”為工程教育改革提供了方向?？萍几锩彤a(chǎn)業(yè)變革對(duì)工程專業(yè)人才培養(yǎng)也提出了新的挑戰(zhàn)，未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)需要的是創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、工程實(shí)踐能力強(qiáng)的“新工科”人才。土木工程高素質(zhì)人才的培養(yǎng)機(jī)制面臨的最大困境是現(xiàn)實(shí)的社會(huì)需求與面向未來(lái)的工程技術(shù)之間的脫節(jié)，研究生實(shí)踐能力不強(qiáng)、創(chuàng)新能力不足。文章結(jié)合湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院研究生培養(yǎng)的實(shí)際情況，從優(yōu)化課程體系、完善導(dǎo)師制度、重視科研實(shí)踐等方面探索建立研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)模式的有效策略。

關(guān)鍵詞：新工科;土木工程;創(chuàng)新能力;研究生

一、引言

“新工科”（EmergingEngineeringEducation：3E）是基于國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新形勢(shì)、立德樹(shù)人新要求而提出的我國(guó)工程教育改革方向，通過(guò)“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”構(gòu)成了新工科建設(shè)的“三部曲”，開(kāi)拓了工程教育改革新路徑?？萍几锩彤a(chǎn)業(yè)變革對(duì)工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)，未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)需要的是創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、工程實(shí)踐能力強(qiáng)的“新工科”人才。這就要求學(xué)校對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)提出新的要求，《斯坦福2025》建議，學(xué)生的培養(yǎng)應(yīng)該以“使命性學(xué)習(xí)”替代“專業(yè)性學(xué)習(xí)”，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)從掌握具體的專業(yè)知識(shí)提升到具有服務(wù)社會(huì)、解決全球性綜合性的能力。

目前，智能化、高性能復(fù)合材料在土木工程中得到了廣泛應(yīng)用;預(yù)制拼裝BIM技術(shù)、數(shù)字化建造技術(shù)、3D打印技術(shù)等智慧建造也在土木建筑領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用;云技術(shù)、大數(shù)據(jù)也使得工程項(xiàng)目管理可視化。隨著新工科建設(shè)的深入，傳統(tǒng)土木工程專業(yè)必將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。當(dāng)前，土木工程高素質(zhì)人才的培養(yǎng)機(jī)制面臨著的最大困境是現(xiàn)實(shí)的社會(huì)需求與面向未來(lái)的工程技術(shù)之間的脫節(jié)。學(xué)校的傳統(tǒng)培養(yǎng)模式不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，高學(xué)歷研究生畢業(yè)后求職困難，企業(yè)對(duì)掌握新技術(shù)人才又“一才難求”，因此迫切需要對(duì)目前研究生的能力培養(yǎng)模式進(jìn)行改進(jìn)。

湖南工業(yè)大學(xué)土木工程一級(jí)學(xué)科于2010年獲得碩士學(xué)位授予權(quán)，下設(shè)巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、橋梁與隧道工程、供熱燃?xì)馔L(fēng)及空調(diào)、市政工程五個(gè)二級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)，目前在校研究生70人，導(dǎo)師25人，師生比達(dá)到0.33，此外擁有總值5000多萬(wàn)的儀器設(shè)備。但近年來(lái)，研究生的培養(yǎng)還是存在實(shí)踐能力不強(qiáng)、創(chuàng)新能力不足等突出問(wèn)題，因此探索在新工科背景下的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式很有必要。結(jié)合本校的實(shí)踐，借鑒美國(guó)目前的研究生培養(yǎng)模型，創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式可從改革課程體系、完善導(dǎo)師制度、重視科研實(shí)踐等方面入手。

二、改革課程體系

改革課程體系主要是探索構(gòu)建綜合性課程、問(wèn)題導(dǎo)向課程與交叉學(xué)科研討課程，提高課程興趣度和學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度。調(diào)整前后雖然總學(xué)分基本保持不變，但選修課的可選擇范圍增加，下表為主要的選修課對(duì)比。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，相比2015版培養(yǎng)方案，新版培養(yǎng)方案的選修課門(mén)數(shù)增加了50%，總門(mén)數(shù)增加了9門(mén)，且打破了學(xué)科組的概念，學(xué)生可結(jié)合自身課題研究的需要選修合適的課程。這無(wú)疑有利于交叉學(xué)科的發(fā)展。而且學(xué)院在大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，更新了課程體系，選修課中僅8門(mén)維持前一版方案，開(kāi)設(shè)了19門(mén)新課供學(xué)生選擇。新培養(yǎng)方案的課程設(shè)置突出了課程的前沿性、交叉性、綜合性和科學(xué)性，為跨學(xué)科、交叉學(xué)科知識(shí)的打通創(chuàng)造條件，為人才的創(chuàng)新培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

另外，研究生教育的課堂教學(xué)方式也進(jìn)行了變革，除了必要的以教師板書(shū)或PPT教授為主的被動(dòng)式教學(xué)外，要求教師增加研討會(huì)、科研實(shí)踐等方式進(jìn)行教學(xué)。以必修課程高等混凝土結(jié)構(gòu)原理為例，教師不再以目前市面上的教材來(lái)設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度，而是將32個(gè)課時(shí)分解成8個(gè)模塊，每個(gè)模塊設(shè)計(jì)一個(gè)教學(xué)主題，教師講授2個(gè)課時(shí)，然后提出3個(gè)開(kāi)放性的問(wèn)題，學(xué)生4～5人一組，分成3個(gè)小組，每組學(xué)生通過(guò)查文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)試驗(yàn)、理論模擬等方式提出1個(gè)開(kāi)放性問(wèn)題的解決思路，然后給每組45分鐘時(shí)間用于研討。課程結(jié)束后，學(xué)生將對(duì)有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)的至少8個(gè)問(wèn)題進(jìn)行主動(dòng)思考和總結(jié)，雖然不能面面俱到，但也啟發(fā)了學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。這種課程教學(xué)的改革，使得課堂教學(xué)以學(xué)生為中心，教師提綱挈領(lǐng)，通過(guò)廣泛的啟發(fā)、討論引導(dǎo)學(xué)生積極討論，以開(kāi)拓學(xué)生的研究思路。

此外，研究生教育還應(yīng)結(jié)合慕課、互聯(lián)網(wǎng)課程，將具體知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)交給網(wǎng)課，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，將課堂真正變成開(kāi)放式的、啟發(fā)式的教學(xué)陣地。當(dāng)然，這種改革對(duì)教師提出了新的要求，教師需要率先改變自己的心態(tài)，多花時(shí)間和精力，多接觸本領(lǐng)域前沿技術(shù)，跟蹤新技術(shù)的發(fā)展，并善于提出開(kāi)放性的問(wèn)題，甚至提出教師本人也無(wú)法給出正確答案的問(wèn)題，以此促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。

三、完善導(dǎo)師制度

研究生導(dǎo)師是研究生培養(yǎng)的主要責(zé)任人，導(dǎo)師自身的道德水平、學(xué)術(shù)素養(yǎng)和科研能力都深深地影響著學(xué)生。雖然國(guó)家和學(xué)校鼓勵(lì)導(dǎo)師群或者集中指導(dǎo)制，但實(shí)際操作的時(shí)候往往還是單個(gè)導(dǎo)師對(duì)研究生進(jìn)行指導(dǎo)，而且還經(jīng)常出現(xiàn)部分導(dǎo)師的工作重心在申請(qǐng)課題、完成橫向課題、跑業(yè)務(wù)等事務(wù)上的現(xiàn)象，采取了“放羊模式”進(jìn)行研究生培養(yǎng)。傳統(tǒng)意義上的“師徒制”不僅不利于開(kāi)闊研究生的視野開(kāi)闊，更會(huì)使研究的科研和能力培養(yǎng)受導(dǎo)師科研興趣而左右，限于導(dǎo)師精力和側(cè)重點(diǎn)的問(wèn)題，這種培養(yǎng)模式是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的障礙。為改變這一困局，可采用導(dǎo)師群指導(dǎo)學(xué)生的模式。通過(guò)建立研究生科研團(tuán)隊(duì)，發(fā)揮集體的力量，使研究生接觸更多的學(xué)術(shù)思想，促進(jìn)學(xué)生的自主創(chuàng)新。

“導(dǎo)師群”制度一般是指一群導(dǎo)師和研究生在一定的管理機(jī)制下，有組織有計(jì)劃地進(jìn)行系統(tǒng)協(xié)作、共同學(xué)習(xí)，以學(xué)術(shù)交流為平臺(tái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。一般可在不改變既有研究生培養(yǎng)模式的基礎(chǔ)上，學(xué)院通過(guò)設(shè)置第二指導(dǎo)老師將研究生和導(dǎo)師按照研究方向、研究興趣進(jìn)行組隊(duì)，如下圖所示。

以土木學(xué)院為例，目前平均1位導(dǎo)師1年可指導(dǎo)1個(gè)研究生，通過(guò)導(dǎo)師群的制度，可將3～4位導(dǎo)師組成一個(gè)興趣小組，該小組內(nèi)有3～4老師，9～12位研究生。興趣小組不以行政強(qiáng)度為基礎(chǔ)，主要基于興趣，研究方向也可以不同。興趣小組定期展開(kāi)學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，每次活動(dòng)實(shí)現(xiàn)確定1～2個(gè)討論主題，由高年級(jí)學(xué)生或者教師進(jìn)行主講，提出研究思路或者研究方向，其他導(dǎo)師和學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴、廣泛討論。定期召開(kāi)類似活動(dòng)不僅可以拓展學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，增加學(xué)生接觸前沿技術(shù)的機(jī)會(huì)，建立平等、民主、和諧的師生關(guān)系還可以促進(jìn)教師間相互學(xué)習(xí)、相互交融、取長(zhǎng)補(bǔ)短，融合出新的研究點(diǎn)。興趣小組還可以使得成員更有計(jì)劃觀念，無(wú)形中形成良性競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。