土木工程專業(yè)實踐能力靶向培養(yǎng)體系構(gòu)建

杜文學(xué) 高健 孫平平 陳敏志 李海濤

摘要：“新工科”背景下，土木工程專業(yè)建設(shè)需結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)特色，構(gòu)建應(yīng)用型人才培養(yǎng)實踐體系。根據(jù)土木工程專業(yè)本科生能力培養(yǎng)與職業(yè)發(fā)展需要，結(jié)合專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的項目制一體化設(shè)計及課下科技創(chuàng)新活動的針對性開展，形成明確的靶向“創(chuàng)新+”專業(yè)實踐能力培養(yǎng)體系，實現(xiàn)培養(yǎng)綜合實踐能力的專業(yè)人才目標。近三年浙江水利水電學(xué)院實踐表明，土木專業(yè)學(xué)生通過創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺及專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)訓(xùn)練，達到了專業(yè)畢業(yè)要求及人才培養(yǎng)目標，提高了就業(yè)競爭能力及社會服務(wù)能力。

關(guān)鍵詞：項目制;“創(chuàng)新+”;實踐教學(xué);就業(yè)質(zhì)量

中圖分類號：G642.0;TU ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：10052909（2021）05016307

“新工科”包含兩個層面建設(shè)：一是對接新興產(chǎn)業(yè)。以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心，設(shè)置和發(fā)展一批新興工科專業(yè)[1-3]，如智能制造[4]、智能科學(xué)與技術(shù)等;二是現(xiàn)有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新。研究與謀劃在“新理念”下設(shè)計“新體系”，形成“新模式 ”，構(gòu)建“新結(jié)構(gòu)”，完善“新質(zhì)量”，落實“三全育人”長效人才培養(yǎng)機制并獲得良好效果。高等院校在落實人才培養(yǎng)專業(yè)體系建設(shè)過程中，需系統(tǒng)、完整的體現(xiàn)新工科“五新”要求，土木工程傳統(tǒng)工科專業(yè)建設(shè)也需適應(yīng)時代的進步與發(fā)展需求。

一、土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)需求

土木工程專業(yè)作為傳統(tǒng)工科專業(yè)，在人類不同歷史發(fā)展階段具有不可替代地位，為人類的生產(chǎn)生活提供了基本和必要的保障。在當今大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的時代，傳統(tǒng)本科教育如何發(fā)展才可更好履行高等教育賦于的職能，以適應(yīng)當今產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，服務(wù)經(jīng)濟和社會發(fā)展。土木工程專業(yè)“五新”結(jié)構(gòu)發(fā)展迫切需要傳統(tǒng)工科院校重點考慮人才培養(yǎng)目標、課程體系構(gòu)建、課程內(nèi)容設(shè)置及畢業(yè)要求達成等。正視新一輪科技革命和支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展服務(wù)及中國制造2025年國家戰(zhàn)略發(fā)展需求，本著對學(xué)生負責(zé)、對家長負責(zé)、對學(xué)校負責(zé)、對社會負責(zé)的宗旨，立足區(qū)域經(jīng)濟與社會發(fā)展需要，建出特色、亮明態(tài)度、展現(xiàn)效果[5-8]。在土木工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)過程中，注重發(fā)現(xiàn)問題、分析及解決問題的能力至關(guān)重要。作為傳統(tǒng)工科專業(yè)，其理論分析及實操精度的要求相比航空航天等高精細密專業(yè)要粗糙得多，而來源于實際工程現(xiàn)場經(jīng)驗就顯得尤為重要，這一點恰恰是在校學(xué)生或剛走向崗位的人員所欠缺的。

大學(xué)生作為思想最為活躍的一代，以學(xué)科競賽為載體的“領(lǐng)進門”，以學(xué)生發(fā)展為中心的教育理念，從問題入手找對路徑，構(gòu)建“創(chuàng)新+”專業(yè)實踐教學(xué)體系，以達到可量化、可描述的培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才目標。本文以地方應(yīng)用型高校浙江省優(yōu)勢專業(yè)——浙江水利水電學(xué)院土木工程專業(yè)為例，通過構(gòu)建“創(chuàng)新+”專業(yè)實踐教育體系，以實現(xiàn)對人才培養(yǎng)質(zhì)量及效果的改革嘗試。

二、土木工程“創(chuàng)新+”靶向教育體系構(gòu)建

不管是古代的“掘土為穴，筑木為巢”，還是當今的高樓林立，土木工程專業(yè)從來不缺乏朝氣。軍事工程、工業(yè)建筑、民用建筑、水利設(shè)施、交通樞紐及地下工程等無一不體現(xiàn)與時俱進。建筑是城市的音符、固化的音樂，在滿足基本功能的同時也在彰顯時代發(fā)展的特色與烙印。土木工程的發(fā)展依賴于土木工程材料的進步、建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展、分析設(shè)計方法的精確及施工工藝技術(shù)的保障四個方面。從早期就地取材所用的土、石材、木到中期的磚、砌塊，再到水泥、混凝土、鋼材的大范圍使用，不同歷史時期新建筑材料的不斷出現(xiàn)與使用，極大促進了土木工程行業(yè)的發(fā)展。單層、多層及高層建筑的出現(xiàn)，是對土地的利用率及區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的需要。新建筑結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新，需具備相配備的建筑材料，而新材料、新體系則需要新的分析理論來支撐。計算分析方法的不斷更新及優(yōu)化，為工程建設(shè)提供了重要依據(jù)。在建筑工程發(fā)展歷程中，無論從材料運用、結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型、設(shè)計分析方法、施工技術(shù)等都體現(xiàn)著創(chuàng)新意識，展現(xiàn)了人類的智慧對土木工程專業(yè)的改革創(chuàng)新發(fā)展的重要性。

人才培養(yǎng)作為高等院校的重要使命，具有兩方面特征：一是時效性要求高;二是保持長久效果及影響。因此，土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)，需要切實把握“怎樣培養(yǎng)人”的問題，考慮如何適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展，確保培養(yǎng)的人才具有良好的社會需求及競爭能力。同時，人才培養(yǎng)應(yīng)保證符合社會進步、具有終身學(xué)習(xí)能力及事業(yè)長遠發(fā)展態(tài)勢。對于回答“培養(yǎng)什么人”的問題，土木工程專業(yè)恰恰具備了這種特質(zhì)。

（一）構(gòu)建實踐教育體系

構(gòu)建土木工程“創(chuàng)新+”靶向?qū)嵺`教育體系，需打破傳統(tǒng)教學(xué)實踐模式，整合課程教學(xué)資源，以工程項目為載體，通過團隊協(xié)作完成專業(yè)知識實踐能力培養(yǎng);發(fā)揮學(xué)生主體地位，分工協(xié)作完成各個單體實踐學(xué)習(xí)任務(wù)。根據(jù)專業(yè)教學(xué)團隊多輪研討，教學(xué)項目的選擇是保證學(xué)生執(zhí)行效果及實踐能力培養(yǎng)質(zhì)量的先決因素，其目的是能夠肩負專業(yè)（含專業(yè)基礎(chǔ)課程）課程實踐教育責(zé)任，滿足相關(guān)課程教學(xué)環(huán)節(jié)對實踐能力的需求。

浙江水利水電學(xué)院作為省屬應(yīng)用型本科院校，在建設(shè)高水平應(yīng)用型大學(xué)過程中始終堅持服務(wù)社會經(jīng)濟發(fā)展的特色育人之路，較早的提出符合學(xué)校人才培養(yǎng)的教育教學(xué)模式（SWH-CDIO-E）。土木工程專業(yè)作為試點專業(yè)，近年來不斷嘗試及探索如何培養(yǎng)符合社會發(fā)展需要的人才，基于學(xué)科邏輯和傳授知識目的，在實踐教育體系搭建過程中，改變傳統(tǒng)以教師為中心，向以學(xué)生發(fā)展為中心的培養(yǎng)觀念轉(zhuǎn)變。在落實高等院校國家級專業(yè)認證（三級）的過程中，土木工程專業(yè)針對性的修訂了人才培養(yǎng)方案，把重點工作集中在課程重置及內(nèi)容整合上。

在大類招生方面，實施分方向培養(yǎng)。在充分研究《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標準》及《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》文件的基礎(chǔ)上，教學(xué)團隊對專業(yè)教學(xué)體系進行了大膽嘗試與改革，有計劃的全面推進“項目制”課程建設(shè)，打通理論課與實踐環(huán)節(jié)，設(shè)計實踐教學(xué)任務(wù)，引入教學(xué)實踐項目，對標課程內(nèi)容，以教學(xué)環(huán)節(jié)完成質(zhì)量情況來評價人才培養(yǎng)效果和衡量培養(yǎng)目標的達成度。

具體可以總結(jié)為：在人才培養(yǎng)過程中以專業(yè)導(dǎo)論為號角，以學(xué)科競賽為抓手（入學(xué)即建立創(chuàng)新驅(qū)動），工程項目為載體，以解決實際工程問題為目標，整合實踐環(huán)節(jié)，對接理論課程（專業(yè)素質(zhì)針對性夯實），展開創(chuàng)新型實踐能力的靶向培養(yǎng)，如圖1所示。

對土木工程專業(yè)而言，學(xué)生畢業(yè)后應(yīng)能夠勝任工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析、施工管理、房產(chǎn)開發(fā)、工程預(yù)決算等工作，具備掌握工程結(jié)構(gòu)全過程、全生命周期工程行為，提升創(chuàng)新能力及專業(yè)實踐能力。自2017年起，土木工程專業(yè)修訂了人才培養(yǎng)方案，對課程體系進行了梳理與整合，啟動學(xué)生專業(yè)綜合實踐針對性能力培養(yǎng)，在學(xué)時、學(xué)分分配及課程設(shè)置上，完成了與工程教育專業(yè)認證的初步對接，主要內(nèi)容集中在土木工程專業(yè)實踐教育教學(xué)環(huán)節(jié)重構(gòu)設(shè)計上。具體落實是以任務(wù)量適中、“五臟俱全”的工程項目為載體，如公共建筑綜合體，通過專業(yè)導(dǎo)論課程改革[9-10]（以講座及科技活動形式開展），引入專業(yè)能力培養(yǎng)知識模塊并貫穿于專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中。根據(jù)工程結(jié)構(gòu)項目的可行性，從建筑設(shè)計、外觀構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計及骨架建構(gòu)，到工程施工和外觀的骨架形成，調(diào)研論證、規(guī)劃設(shè)計、施工使用及維護全過程，為學(xué)生能力提供全方位培養(yǎng)。期間輔以各類學(xué)生素質(zhì)能力拓展的學(xué)科競賽活動，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識能力及工程實踐能力，使學(xué)生成為從專業(yè)“小白”到富有創(chuàng)造力、創(chuàng)新意識的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

該項目的難點在于土木工程實踐教育體系多年來自成一脈，實習(xí)、課程設(shè)計、實驗、畢業(yè)設(shè)計等關(guān)聯(lián)性不大，短時間內(nèi)學(xué)生難以整體認識。加上學(xué)科競賽等創(chuàng)新思維訓(xùn)練在本科一、二年級未得以有效落實，與后繼開展的專業(yè)實踐能力培養(yǎng)很難有效融合，直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量與效果。因此，在項目開展過程中，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的打通及整合會存在較大阻力，需要教學(xué)團隊集體研討，明確改革方向并嚴格落實執(zhí)行。

（二）構(gòu)建路徑

全過程培養(yǎng)以學(xué)生綜合實踐能力提高為中心展開，如圖2所示。畢業(yè)設(shè)計以若干課程設(shè)計為支撐，課程設(shè)計以各門專業(yè)課程知識點掌握與有效運用為依據(jù)，各類實習(xí)及競賽等創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)能夠加強學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的深入理解，進而形成反向設(shè)計、正向施工完成人才培養(yǎng)的全過程，具體梯度化構(gòu)建路徑如下。

（1）“領(lǐng)進門”。材性實驗、力學(xué)實驗是學(xué)生開展學(xué)科競賽作品的創(chuàng)新源泉，是后繼專業(yè)課程開展必備的專業(yè)基礎(chǔ)。基礎(chǔ)類實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)對學(xué)生順利介入創(chuàng)新活動意義重大，可幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題，并有效進入創(chuàng)新活動的開展過程中。我校魯班創(chuàng)新實踐班、力學(xué)與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新協(xié)會等學(xué)生科技創(chuàng)新平臺的建立，強化了第一課堂和第二課堂間的聯(lián)動效應(yīng)，鼓勵學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)、創(chuàng)新性實驗、創(chuàng)業(yè)計劃（模擬）及參加社會實踐、科技節(jié)等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)潛能。特別是魯班創(chuàng)新實踐班已建立導(dǎo)師制度，有相應(yīng)的班規(guī)、班紀及針對性的培養(yǎng)目標及實施方案。

“新方法”即通過對一年級創(chuàng)新力學(xué)競賽和結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽案件教學(xué)，學(xué)生在此階段不受任何思維制約，可天馬行空的想象與設(shè)計;二年級開展的各類校賽，為學(xué)生們提供在一定理論與實踐的基礎(chǔ)上“牛刀小試”;三年級省賽可提供實現(xiàn)與全省高校同臺競技的機會，全面激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識，并貫徹于項目的規(guī)劃、設(shè)計、施工、使用等生命周期運行的全過程，完成土木工程專業(yè)實踐教育綜合能力的鍛煉及培養(yǎng)，使學(xué)生入學(xué)即知曉要學(xué)什么、怎么學(xué)、學(xué)到哪個程度，學(xué)后能做什么，有的放矢。

三年來，以學(xué)生為主要完成人申請的各類授權(quán)專利16項，發(fā)表論文10余篇，利用創(chuàng)新平臺舉辦不同層次校賽20余場，參加省力學(xué)競賽，結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽等多項（如表1所示）。

（2）“找對路徑”。結(jié)構(gòu)構(gòu)件實驗、結(jié)構(gòu)體系實驗及專業(yè)實習(xí)均是為了幫助學(xué)生掌握解決實際工程問題的方法，涉及到桿件的受力特殊、配筋的型式及意義，節(jié)點連接及結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)成、承載能力等教學(xué)內(nèi)容。從大一階段天馬行空的創(chuàng)新培育，大二階段能在一定理論分析的基礎(chǔ)上完成設(shè)計創(chuàng)作，再到大三階段完成有質(zhì)量、有競爭力的作品，這個培養(yǎng)過程是學(xué)生開展力學(xué)競賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽的教學(xué)基礎(chǔ)。

（3）“大步向前”。專業(yè)課程設(shè)計是學(xué)生專業(yè)實踐能力培養(yǎng)的著重點。如果說“領(lǐng)進門里”是發(fā)現(xiàn)問題，“找對路徑”是分析問題，那么專業(yè)課程設(shè)計環(huán)節(jié)則是培養(yǎng)學(xué)生“解決問題”的能力。積累的創(chuàng)新意識及創(chuàng)造能力在專業(yè)實踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)能夠完成有效滲透并且相互融合，對學(xué)生全面的“創(chuàng)新+”專業(yè)能力的培養(yǎng)有較大幫助。從基礎(chǔ)設(shè)計、工程做法、荷載計算、內(nèi)力分析、構(gòu)成截面設(shè)計到工程語言和施工圖繪制、工程經(jīng)濟指標分析、施工管理及加固維護的工程活動全過程，是學(xué)生需要逐一擊破的“分項工程”?！胺猪椆こ獭笔且跃唧w工程項目為載體逐一完成的，對培養(yǎng)學(xué)生掌握本專業(yè)基礎(chǔ)內(nèi)容具有較好效果。

三、“創(chuàng)新+”靶向教育體系實施效果

（一）培養(yǎng)目標明確

對標學(xué)生綜合能力培養(yǎng)，提出“學(xué)科競賽+”專業(yè)能力培養(yǎng)實踐教育體系，以項目帶任務(wù)，按任務(wù)研修課程，以課程定內(nèi)容，以內(nèi)容夯基礎(chǔ)。在實際項目的落實中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題的過程中明確內(nèi)容，解決問題執(zhí)行中對標知識點，實現(xiàn)業(yè)務(wù)素質(zhì)可描述、能力培養(yǎng)可衡量，培養(yǎng)由工程“小白”到綜合實踐能力突出的高素質(zhì)創(chuàng)新實踐型人才目標。

（二）受益面廣

項目實施過程中，重視學(xué)生個體能力的培養(yǎng)及團隊協(xié)作能力的鍛煉，從學(xué)科競賽到專業(yè)實踐能力方面均注意學(xué)生參與性及受益面問題。土木工程專業(yè)每年招生人數(shù)近60人，大一時均參與此項活動，在沒有專業(yè)背景的情況下，根據(jù)個人創(chuàng)造力及對團隊理解的完成模型設(shè)計及制作，目的是促使學(xué)生掌握大學(xué)期間專業(yè)研究內(nèi)容。魯班創(chuàng)新班（不局限于土木工程專業(yè)學(xué)生）兩屆已有近百余人，近80%的學(xué)員參加各類創(chuàng)新及學(xué)科競賽。目前，結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽我院已連續(xù)組織近16屆，參與人數(shù)達千余人，其中不乏有其他相近專業(yè)的學(xué)生參加。近一屆結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽共吸引全校近100組，共300 余名學(xué)生參加。

（三）實踐能力強

經(jīng)過近三年的“創(chuàng)新+”實踐能力培養(yǎng)，學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）階段的任務(wù)確定及內(nèi)容完成上，具備了相應(yīng)的知識儲備和實踐經(jīng)驗，并有近30%的學(xué)生積極參加了學(xué)科競賽項目，選擇就專業(yè)領(lǐng)域的新問題展開研究。特別指出的是，校企合作單位宏潤建設(shè)集團有限責(zé)任公司冠名我校學(xué)科競賽及魯班創(chuàng)新班給予了持續(xù)支持，在學(xué)生的實習(xí)實踐環(huán)節(jié)與土木工程專業(yè)建立良好的合作機制，每年均有多名畢業(yè)生選擇在相關(guān)緊密實踐基地直接就業(yè)。

四、結(jié)語

通過整合傳統(tǒng)土木工程專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，輔以各階段創(chuàng)新機制與學(xué)生能力的培養(yǎng)，形成符合行業(yè)對畢業(yè)生能力需求的“創(chuàng)新+”土木工程專業(yè)實踐能力靶向式培養(yǎng)體系，并探索性應(yīng)用于浙江水利水電學(xué)院土木工程專業(yè)，以適合專業(yè)的新時代發(fā)展與需求，學(xué)生培養(yǎng)效果明顯。主要結(jié)論如下：

（1）梯度化搭建適合不同年級、不同能力培養(yǎng)要求的創(chuàng)新平臺，為學(xué)生的個性化發(fā)展提供空間;

（2）科學(xué)化整合貫穿專業(yè)能力培養(yǎng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，針對性的完成學(xué)生專業(yè)實踐能力鍛煉;

（3）一體化融合創(chuàng)新能力培養(yǎng)與專業(yè)實踐能力培養(yǎng)，實現(xiàn)高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標。

參考文獻：

[1]李海濱，趙桂娟，鄒曉龍.新工科本科生課程優(yōu)化新探索.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2020（7）：220-222.

[2]吳巧云，肖如峰.“新工科”時代背景下德才兼?zhèn)湫屯聊竟こ倘瞬排囵B(yǎng)改革與實踐.高等建筑教育，2020，29（2）：8-15.

[3]張文剛.“五有”理念及專業(yè)認證下課程體系設(shè)置研究.大學(xué)教育，2020（2）：70-73.

[4]張衛(wèi)華，李照廣，隋智力，等.新工科背景下智能建筑專業(yè)集群建設(shè)探析.高教學(xué)刊，2020（21）：96-98.

[5]高中松，唐純翼.西部地區(qū)高校土木工程專業(yè)課程體系改革.高等教育，2019（8）：168-169.

[6]楊勇，史慶軒，師琳，等.土木工程專業(yè)課程體系改革與優(yōu)化實踐探索.高等建筑教育，2020，29（1）：31-37.

[7]戴國平，史慶軒，師琳，等.土木工程專業(yè)課程體系改革與優(yōu)化實踐探索.高等建筑教育，2020，29（1）：31-37.

[8]楊忠平，夏洪流，王志軍，等.“大土木”背景下重慶大學(xué)土木工程專業(yè)課程體系構(gòu)建.科教文匯，2019（3）：64-67.

[9]孫威，閆姵璇，李兵.高?！锻聊竟こ谈耪摗吩诮虒W(xué)中存在的問題與對策.教育教學(xué)論壇，2019，10（41）：223-224.

[10]王曉慧，宋海清，黎明鏡，等.土木工程概論課程教與學(xué)的研究.教育教學(xué)論壇，2019，7（31）：139-140.