基于學(xué)科競賽的土木工程實踐教學(xué)體系研究

曾聰 劉衛(wèi)星 王德弘 程玲 寧喜亮

[摘 要] 土木工程專業(yè)的實踐教學(xué)體系對人才培養(yǎng)質(zhì)量起著重要作用。提出學(xué)科競賽理念的核心內(nèi)涵是項目導(dǎo)向、開放性命題和競賽形式，最終目的是激發(fā)學(xué)生的興趣和主觀能動性，并在深入分析當(dāng)前省屬高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)體系存在問題的基礎(chǔ)上，將學(xué)科競賽理念融入土木工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的改革中，提出了“三維度”實踐環(huán)節(jié)整合方案，以實踐環(huán)節(jié)安排、實踐任務(wù)設(shè)計和實踐成果考核為三個主要維度，將實習(xí)、課程設(shè)計、實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計進行了深度整合重構(gòu)。

[關(guān)鍵詞] 學(xué)科競賽;實踐教學(xué)體系;土木工程;省屬高校

[基金項目] 2019年度吉林省高等教育學(xué)會高教科研重點課題“行業(yè)特色型大學(xué)土木工程學(xué)科核心競爭力提升策略研究”（JGJX2019C20）;2020年度吉林省高等教育學(xué)會高教科研課題“工程教育認(rèn)證背景下土木工程專業(yè)實踐教學(xué)改革研究與實踐”（JGJX2020D100）;2018年度吉林省高等教育學(xué)會高教科研重點課題“面向新工科的地方行業(yè)院校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力影響因素及其作用機制研究”（JGJX2018C117）

[作者簡介] 曾 聰（1981—），男，吉林省吉林市人，土木工程博士，東北電力大學(xué)建筑工程學(xué)院副教授，主要從事鋼結(jié)構(gòu)研究;劉衛(wèi)星（1971—），男，吉林省吉林市人，土木工程博士，東北電力大學(xué)建筑工程學(xué)院副教授，主要從事工程管理研究;王德弘（1985—），男，河南商丘人，土木工程博士，東北電力大學(xué)建筑工程學(xué)院副教授，主要從事混凝土結(jié)構(gòu)研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）15-0085-04 [收稿日期] 2021-09-03

引言

教育部早在2007年就明確指出大學(xué)生競賽活動能夠激發(fā)大學(xué)生的興趣和潛能，培養(yǎng)大學(xué)生的團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新精神。當(dāng)今，在全國高校開展的各類具有較大影響和廣泛參與面的學(xué)科競賽更是得到了有關(guān)部門、高等院校及企業(yè)界的高度重視，成為突破現(xiàn)行實踐教學(xué)體系和人才培養(yǎng)方式，培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的有效途徑[1]。近年來，更多的省屬院校參與到各類學(xué)科競賽中，學(xué)科競賽成為省屬院校實踐教學(xué)體系建設(shè)的一個新的切入點。目前的研究總體上分為三類：一是基于學(xué)科競賽本身培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的研究[2-4]，二是將學(xué)科競賽的形式引入教學(xué)中[5，6]，三是基于學(xué)科競賽理念開展的實踐教學(xué)體系改革[7]。對于省屬高校來說，國家級學(xué)科競賽門檻仍較高，能夠真正參與到國家級學(xué)科競賽的學(xué)生畢竟是極少數(shù)，即使是省級競賽，能夠參加的學(xué)生也是十中無一，如何使學(xué)科競賽對于省屬高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)發(fā)揮更為普適的積極作用是非常值得研究的問題。競賽只是手段，核心在于理念和目標(biāo)，本文從挖掘?qū)W科競賽理念內(nèi)涵入手，結(jié)合省屬高校特點，對學(xué)科競賽如何在土木工程專業(yè)實踐教學(xué)體系建設(shè)中發(fā)揮引領(lǐng)作用做了全新的詮釋。

一、學(xué)科競賽理念的內(nèi)涵

學(xué)科競賽是在緊密結(jié)合專業(yè)基礎(chǔ)知識的前提下，以競賽的方式培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，引導(dǎo)學(xué)生通過完成競賽任務(wù)來發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作意識和創(chuàng)新精神的系列化活動。以土木工程專業(yè)為例，本科生參加人數(shù)較多、影響較大的國家級學(xué)科競賽主要包括：全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽[8]、“創(chuàng)青春”全國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽[9]、全國大學(xué)生節(jié)能減排競賽社會實踐與科技競賽、全國高校學(xué)生鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競賽、全國周培源大學(xué)生力學(xué)競賽等。通過對現(xiàn)有的學(xué)科競賽的規(guī)則、賽制和組織形式的分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)科競賽的內(nèi)容雖然多種多樣，但基本理念是相通的，最終目的都是學(xué)生的興趣和主觀能動性的激發(fā)，其核心內(nèi)涵具體包括以下三點。

（一）以項目為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力、解決復(fù)雜工程問題的能力和綜合能力

很多學(xué)科競賽都是以具體的工程項目或解決具體的工程問題為命題背景的，如結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽、巖土工程競賽和鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競賽等。這種項目化的命題可以讓學(xué)生所做的工作更加貼近工程實際，鍛煉學(xué)生的工程思維，讓學(xué)生能夠有機會針對實際工程問題大膽提出解決方案和設(shè)想，并進行實踐驗證。同時，競賽成果的形成也可以鍛煉學(xué)生動手能力、計算機的綜合運用能力、溝通和表達能力及文字基本功。

（二）以開放性的命題激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，增加挑戰(zhàn)性，拓寬學(xué)生的知識面和視野

競賽賽題普遍都是具有較強開放性的、具有一定難度和挑戰(zhàn)性的命題，能夠給學(xué)生很大的發(fā)揮空間，有效地挖掘?qū)W生的潛力，鍛煉其創(chuàng)新意識。另外，很多學(xué)科競賽的內(nèi)容是不局限于土木工程專業(yè)本身的，比如“創(chuàng)青春”全國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽和全國大學(xué)生節(jié)能減排競賽社會實踐與科技競賽等，這對于開闊學(xué)生眼界、使學(xué)生接觸更多相關(guān)領(lǐng)域知識甚至是跨學(xué)科知識具有十分重要的作用。

（三）以競賽的形式激發(fā)學(xué)生的求勝欲，鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、心理素質(zhì)和團隊協(xié)作意識

當(dāng)代大學(xué)生都具有很強的自我表現(xiàn)欲望、競爭意識和集體榮譽感，“競賽”這種形式可以有效地調(diào)動參賽學(xué)生的熱情，讓學(xué)生為了取勝而去主動思考和學(xué)習(xí)，挖掘?qū)W生的潛能。同時，激烈的競爭也可以磨礪學(xué)生的心理承受能力，讓學(xué)生勇于面對挑戰(zhàn)。大部分學(xué)科競賽是以指導(dǎo)教師帶領(lǐng)幾名學(xué)生組成的小隊為單位參加的，在明確的項目選題或者賽題驅(qū)動下，在高漲的學(xué)習(xí)熱情下，所有團隊成員都會有明確分工，為團隊貢獻出全部智慧和能力，共同經(jīng)歷團隊的勝敗，其團隊協(xié)作能力將得到質(zhì)的提高。從工程教育認(rèn)證的視角看，學(xué)科競賽正好體現(xiàn)了以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向和以學(xué)生為中心的思想，合理運用學(xué)科競賽的核心理念，對于培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力起到積極的推動作用。

二、實踐環(huán)節(jié)存在的問題

實踐教學(xué)體系是培養(yǎng)學(xué)生能力的重中之重，土木工程專業(yè)實踐教學(xué)體系具體包括課程設(shè)計、實習(xí)實訓(xùn)、課外培養(yǎng)、畢業(yè)設(shè)計和實驗五個主要方面，目前省屬高校的實踐教學(xué)普遍存在以下問題。

（一）連貫性和工程性不強

各個實踐環(huán)節(jié)獨立開展，缺乏有效聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生得到的僅是孤立的實踐訓(xùn)練，對該實踐環(huán)節(jié)在整個專業(yè)知識體系中的地位把握不足，而且孤立開展的實踐環(huán)節(jié)由于工作量限制很難設(shè)定真實的工程背景，也往往無法考慮實際工程方案的復(fù)雜多變，不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力和工程創(chuàng)新意識，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外，由于每個實踐環(huán)節(jié)的完成質(zhì)量并不會對后續(xù)實踐環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響，也助長了學(xué)生不求甚解的應(yīng)付心理。

（二）開放性和挑戰(zhàn)性不足

當(dāng)前的各個實踐環(huán)節(jié)往往給定了很詳細的初始條件甚至是具體的實施方案，這使得實踐環(huán)節(jié)本質(zhì)上更像一道大作業(yè)，沒有給學(xué)生足夠的發(fā)揮空間，而且當(dāng)前實踐環(huán)節(jié)任務(wù)的難度普遍偏低，缺乏挑戰(zhàn)性，這對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力、解決實際工程問題的能力和團隊協(xié)作能力都是不利的。

（三）學(xué)生參與熱情不高

究其原因，一方面是現(xiàn)有的實踐環(huán)節(jié)教學(xué)和考核的方式都比較單一，考核難度也較低，另一方面是學(xué)生對于實踐環(huán)節(jié)的任務(wù)缺乏代入感和認(rèn)同感，這都會造成學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主觀能動性不足，在客觀上也會助長抄襲和應(yīng)付的現(xiàn)象，不利于團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)。省屬高校本科生人數(shù)普遍較多，實踐環(huán)節(jié)一般都采用分組的方式完成，分組后的團隊往往只有少數(shù)學(xué)生是獨立完成，其他團隊成員只是“搭便車”，團隊協(xié)作只是空談，即使是獨立完成的同學(xué)，由于熱情不高，往往也是得過且過，對成果無法做到精益求精。

（四）教學(xué)方法單一，無法激發(fā)學(xué)生的熱情

當(dāng)前，課程設(shè)計的模式一般為布置任務(wù)、輔導(dǎo)答疑、答辯;實習(xí)的模式一般為參觀+撰寫實習(xí)日記和實習(xí)報告;畢業(yè)設(shè)計的模式一般為開題、每周指導(dǎo)檢查、階段性檢查、答辯。從整體上看，實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)和考核形式都比較單一，缺乏學(xué)生之間的碰撞，缺少對學(xué)生熱情的激發(fā)環(huán)節(jié)。

三、基于學(xué)科競賽理念的“三維度”實踐環(huán)節(jié)整合

基于學(xué)科競賽理念，以土木工程專業(yè)為例，以項目為主線，以實踐環(huán)節(jié)安排、實踐任務(wù)設(shè)計和實踐成果考核為三個主要維度，將建筑工程方向的兩個實習(xí)、七個課程設(shè)計、三個實訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計進行了深度整合重構(gòu)，整合后的實踐教學(xué)體系如下圖1所示。

（一）實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的安排——以項目為紐帶，開展實踐環(huán)節(jié)整合

大三分專業(yè)方向之后就讓學(xué)生選擇自己的項目，一人一題或一組一題。以建筑工程方向為例，項目可以是一棟民用建筑，通過建筑的使用功能（住宅、辦公樓、宿舍樓等）、結(jié)構(gòu)體系（框架、框架剪力墻等）和項目建設(shè)地點進行區(qū)分。還可以加入項目建議書環(huán)節(jié)，由學(xué)生闡述項目的實施背景、意義和可行性，指導(dǎo)教師進行評審或答辯，項目建議書可以不做具體內(nèi)容要求，讓學(xué)生自由發(fā)揮，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新意識和自主學(xué)習(xí)能力，激發(fā)學(xué)生的興趣和對項目的歸屬感。同時，學(xué)生在項目建議書的撰寫過程中，也可以了解一些建筑、規(guī)劃和環(huán)保等相關(guān)領(lǐng)域的知識。之后的實踐環(huán)節(jié)以民用建筑與工業(yè)建筑兩條主線進行，其中民用建筑部分始終以之前選擇的項目題目貫穿始終，所有課程設(shè)計成果均保留并作為后續(xù)設(shè)計的依據(jù)，實習(xí)作為理論與實際相互印證的重要環(huán)節(jié)。整個實踐訓(xùn)練是從建筑設(shè)計到結(jié)構(gòu)設(shè)計再到施工組織管理的一個完整的實踐過程。最終，再通過畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)進行一次綜合性的強化訓(xùn)練。

（二）實踐環(huán)節(jié)的任務(wù)設(shè)計——注重開放式命題，挖掘?qū)W生潛力

實踐環(huán)節(jié)的任務(wù)設(shè)計要更加注重開放性和挑戰(zhàn)性，任務(wù)僅需明確最終的成果要求，讓學(xué)生有自由發(fā)揮的空間，指導(dǎo)教師要充分發(fā)揮指導(dǎo)作用，每個實踐環(huán)節(jié)都應(yīng)由多名專業(yè)教師參加指導(dǎo)，最好還能有企業(yè)兼職教師進行工程性把關(guān)。任務(wù)的設(shè)計還要盡量能夠充分發(fā)揮團隊協(xié)作，應(yīng)具有一定的挑戰(zhàn)性，力爭挖掘出團隊每個成員的潛力。此外，在項目引領(lǐng)下，前后工作是有延續(xù)關(guān)系的，在遇到復(fù)雜工程問題時應(yīng)要求學(xué)生提出有效解決辦法，不能簡單地修改條件甚至回避。

（三）實踐環(huán)節(jié)的考核——引入競賽的形式，激發(fā)學(xué)生的熱情

可以將競賽的形式引入實踐環(huán)節(jié)的考核中，比如可以通過知識競賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽、BIM建模競賽、BIM算量競賽、施工技術(shù)競賽等方式，或者通過評選最佳設(shè)計、最佳繪圖等方式，激發(fā)學(xué)生的積極性，可以設(shè)立優(yōu)秀實踐成果展板，將優(yōu)秀的設(shè)計圖紙、計算書、實習(xí)報告、實驗報告、課外科技作品等成果公開展示，起到示范引領(lǐng)作用。另外，在實踐環(huán)節(jié)評價時可以引入難度系數(shù)制度、獎勵加分制度，甚至是學(xué)分置換制度，對于一些能夠針對復(fù)雜工程問題提出具有創(chuàng)新性解決方案的設(shè)計應(yīng)予以特別鼓勵。

結(jié)語

省屬高校由于門檻、名額、資金和組織等客觀因素的制約，能參加國家和省級學(xué)科競賽的學(xué)生面很窄，學(xué)科競賽對人才培養(yǎng)的積極作用未得到充分發(fā)揮。我們應(yīng)另辟蹊徑，將學(xué)科競賽理念融入本科生的實踐教學(xué)體系建設(shè)中，勇于創(chuàng)新方式方法，以激發(fā)學(xué)生熱情為出發(fā)點，以項目導(dǎo)向為核心主線，以競賽和開放式命題為手段，全面構(gòu)建符合工程教育認(rèn)證理念的實踐教學(xué)體系，提升實踐教學(xué)效果，實現(xiàn)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。研究成果對省屬高校實踐教學(xué)體系建設(shè)具有一定參考價值。

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Research on the Practical Teaching System of the Civil Engineering Specialty Based on

Discipline Competition

ZENG Cong， LIU Wei-xing， WANG De-hong， CHENG Ling， NING Xi-liang

（School of Civil Engineering and Architecture， Northeast Electric Power University， Jilin， Jilin

132012， China）

Abstract： The practical teaching system of civil engineering specialty plays an important role in the quality of talent training. It is proposed that the core connotation of the concept of discipline competition is project orientation， open proposition and competition form. The ultimate purpose is to stimulate students’ interest and subjective initiative. Based on the in-depth analysis of the problems existing in the current practical teaching system of civil engineering major in provincial colleges and universities， the concept of discipline competition is integrated into the reform of practical teaching system of civil engineering major. We put forward the “three-dimensional” practice link integration scheme， which deeply integrates and reconstructs the practice， curriculum design， training and graduation design with the three main dimensions of practice link arrangement， practice task design and practice achievement assessment.

Key words： discipline competition; practical teaching system; civil engineering; provincial colleges and universities