土木工程領(lǐng)域工程設(shè)計(jì)教育方案的探索

芮大虎，楊建輝，趙雨霞

(河南理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 焦作 454000)

土木工程領(lǐng)域工程設(shè)計(jì)教育方案的探索

芮大虎，楊建輝，趙雨霞

(河南理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 焦作 454000)

根據(jù)美國土木工程師學(xué)會(huì)關(guān)于工程設(shè)計(jì)的2025年發(fā)展綱要，對未來土木工程技術(shù)人員所具備的能力進(jìn)行了量化指標(biāo)的評價(jià)，同時(shí)對相應(yīng)的課程體系和相應(yīng)的知識體系進(jìn)行了規(guī)劃，明確了未來工程師所應(yīng)具備的能力和相應(yīng)的培養(yǎng)模式。本文根據(jù)美國、日本在工程設(shè)計(jì)教育的實(shí)施概況，比較了我國現(xiàn)階段土木工程教育與國際上的差距，提出了高等教育改革的必要性和改革的方向，以及適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代的工程設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)模式，從而促進(jìn)我國現(xiàn)階段的高等教育從“知識導(dǎo)向型”向“能力導(dǎo)向型”轉(zhuǎn)變，以便更好地配合國家所提出的人才戰(zhàn)略的實(shí)施。

高等教育；土木工程；工程設(shè)計(jì)；工程教育；工程師能力

伴隨著經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程，高等工程教育的國際化進(jìn)程也隨之而來，探討建立具有國際實(shí)質(zhì)等效性的中國高等工程教育專業(yè)認(rèn)證制度，已經(jīng)成為我國高等教育所面臨的迫切問題。這是因?yàn)楣こ探逃龑I(yè)認(rèn)證的主要目的是為了構(gòu)建工程教育質(zhì)量監(jiān)控體系和工程教育與企業(yè)界的聯(lián)系機(jī)制，這不僅是適應(yīng)我國當(dāng)前深化改革開放、加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、提高經(jīng)濟(jì)質(zhì)量建設(shè)的需要，而且還是推動(dòng)我國高等教育國際化進(jìn)程的激勵(lì)手段，符合我國所倡導(dǎo)的人才戰(zhàn)略方針。因此，推動(dòng)工程教育的國際互認(rèn)制度，提高我國綜合國際競爭力，是我國高等教育所面臨的現(xiàn)實(shí)而又必須解決的問題。我國的工程教育專業(yè)認(rèn)證試點(diǎn)工作是始于2006年，并參照《華盛頓協(xié)議》的基本框架要求而進(jìn)行的。其中，《華盛頓協(xié)議》的主要內(nèi)容是國際上高等工程教育學(xué)歷互認(rèn)和工程職業(yè)認(rèn)證體系。截止2009年底，已經(jīng)加入該協(xié)議的正式成員國(地區(qū))有13個(gè)，分別是美國、加拿大、英國、澳大利亞、愛爾蘭、新西蘭、中國香港、南非、日本、新加坡、韓國、中國臺灣和馬來西亞；4個(gè)臨時(shí)成員國有德國、俄羅斯、印度和斯里蘭卡。由此可以推論，隨著認(rèn)證工作的不斷推進(jìn)，加入該協(xié)議的成員國(地區(qū))將越來越多，而加入的門檻也將越來越高[1-3]。因此，我國的高等學(xué)校應(yīng)充分認(rèn)識并重視這一工作的重要性和迫切性，并開始著手進(jìn)行前期的準(zhǔn)備工作。

根據(jù)Harvey Mudd College(美國)的教育報(bào)道，自1990年后期開始，美國工程技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)(Accreditation Board for Engineering and Technology，以下簡稱為ABET)把工程設(shè)計(jì)能力(Engineering Design，以下簡稱為ED)作為教育計(jì)劃，并經(jīng)過三年(1997-1999年)的試行[4]，于2000年發(fā)表了Engineering Design Criteria 2000的報(bào)告[5]，由此基本確立了工程設(shè)計(jì)教育的完整體系。為了進(jìn)一步地完善這一先進(jìn)的教育體系，美國土木工程學(xué)會(huì)(ASCE)又于2007年3月發(fā)布了“The Vision for Civil Engineering in 2025”報(bào)告[6]，并于2008年2月，把未來土木工程師所應(yīng)具備的能力歸納到“Civil Engineering Body of Knowledge for The 21st Century, Second Edition”(以下BOK2)[7]，并把工程設(shè)計(jì)能力定義為承擔(dān)可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)者所必備條件。目前，在亞洲開展這項(xiàng)工作最早、最普遍、最完善的國家是日本，時(shí)間是1996年，并以北海道大學(xué)、東北大學(xué)、東京大學(xué)、東京工業(yè)大學(xué)、名古屋工業(yè)大學(xué)、京都大學(xué)、大阪大學(xué)和九州大學(xué)這8所大學(xué)為代表，成立了工學(xué)部長會(huì)議(Japan Accreditation Board for Engineering Education，以下簡稱為JABEE)中心，正式引入了工程設(shè)計(jì)教育理念；并由此在其他各高校推廣實(shí)施了工程設(shè)計(jì)教育和創(chuàng)新教育等新的教育體系[8]。

本文主要依據(jù)作者多年來在國外留學(xué)和工作中對國際工程教育理念的思考，并以近年來美國和日本的工程設(shè)計(jì)教育研究動(dòng)向?yàn)閰⒖迹噲D結(jié)合我國現(xiàn)階段的高等教育特點(diǎn)和我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，探討我國在面向創(chuàng)新性國家建設(shè)中的國際化工程教育改革的必要性。

一、BOK2工程設(shè)計(jì)教育的基本內(nèi)涵

根據(jù)美國土木工程學(xué)會(huì)所制定的2025年發(fā)展綱要，對未來土木工程師的培養(yǎng)方案BOK2進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃；并以ASCE BOK 委員會(huì)為主體，以Committee on Academic Prerequisites for Professional Practice(CAPPP), Committee on Professional Practice(CPP), Educational Activities Committee(EAC), Committee on Curricula and Accreditation(CCA)和 The Department Heads Council(DHC)幾個(gè)分會(huì)為具體實(shí)施單位，以產(chǎn)、官、學(xué)、領(lǐng)導(dǎo)相互密切協(xié)作的方式，培養(yǎng)具有全球化視點(diǎn)的土木工程師。即未來土木工程師的培養(yǎng)，不能僅限于高等教育機(jī)構(gòu)，而更應(yīng)結(jié)合社會(huì)發(fā)展的需要并結(jié)合非教育機(jī)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)。

(一)工程師的的能力指標(biāo)

BOK2提出的工程師所應(yīng)具備能力指標(biāo)如表1所示。其中，能力指標(biāo)由基礎(chǔ)能力(Foundational outcomes)、技術(shù)能力(Technical outcomes)和專業(yè)能力(Professional outcomes)三部分組成。而基礎(chǔ)能力則包含數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、人文科學(xué)(語言學(xué))和社會(huì)科學(xué)等內(nèi)容；技術(shù)能力則包含材料科學(xué)、力學(xué)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、問題認(rèn)識和解決、設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)管理、工程管理、土木工程專業(yè)技術(shù)等內(nèi)容；專業(yè)能力則包含信息交流、公共政策、企業(yè)管理、領(lǐng)導(dǎo)能力、團(tuán)隊(duì)精神、學(xué)習(xí)態(tài)度和倫理責(zé)任等內(nèi)容。為了量化上述能力指標(biāo)，對表1中1-6階段中關(guān)于知識、理解、應(yīng)用、分析、綜合化、評價(jià)、評估等內(nèi)容，規(guī)定了應(yīng)達(dá)到的水平。另外，也明確了針對學(xué)士(B)、碩士(M/30)以及注冊工程師考試資格(E)分別所應(yīng)達(dá)到的水平。而日本技術(shù)者教育認(rèn)定機(jī)構(gòu)(JABEE)則比較重視工程設(shè)計(jì)能力，但BOK2中并沒有單獨(dú)對“工程設(shè)計(jì)能力”的評價(jià)，而只是將其定義為應(yīng)用綜合知識解決實(shí)際工程問題的能力。

(二)BOK2的內(nèi)涵與工程設(shè)計(jì)能力

根據(jù)BOK2，工程師所必備的能力與ED能力有關(guān)的指標(biāo)和培養(yǎng)土木工程師工程設(shè)計(jì)能力所需的技能要求，是相互聯(lián)系的，如表2所示。其中，表2中BOK1為BOK2實(shí)施過程中的過度方案。

針對我國土木工程工程設(shè)計(jì)教育所欠缺的能力，根據(jù)BOK2將工程設(shè)計(jì)能力所包含的內(nèi)容分別列于表3、表4和表5，其陰影部分是我國現(xiàn)階段教育中學(xué)生所普遍缺乏的能力。

根據(jù)國外一些大學(xué)近年來所開展的工程設(shè)計(jì)教育實(shí)施的基本情況，如表6所示，可作為我國高校開展實(shí)施BOK2的參考，并根據(jù)學(xué)校的自身特點(diǎn)，可著重發(fā)展某一強(qiáng)項(xiàng)。

由上述表1-表6所示，我國現(xiàn)階段的土木工程教育與國際上相比，有著顯著的差別。根據(jù)我國的引進(jìn)來和走出去的發(fā)展戰(zhàn)略，加強(qiáng)土木工程設(shè)計(jì)教育，是現(xiàn)階段教育機(jī)構(gòu)所應(yīng)及時(shí)、重點(diǎn)思考的問題，是和國際教育接軌所必不可缺少的發(fā)展步驟，更是我國深化改革開放，提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)中華民族復(fù)興所必須的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。同時(shí)，從另外一個(gè)側(cè)面也說明了，今后土木工程技術(shù)人員所承擔(dān)的職責(zé)將擴(kuò)大，單憑某一門專業(yè)來評價(jià)工程師水平的時(shí)代即將消失，這更說明了改革我國現(xiàn)階段的單一教育模式，不僅是必要的，而且更是迫切的。

二、國外土木工程設(shè)計(jì)教育的實(shí)施概況

工程設(shè)計(jì)能力可以認(rèn)為通過對學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法的教育，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用各方面的知識與技能以及解決工程實(shí)際問題的能力。由表5所示。可以看到各個(gè)大學(xué)根據(jù)自己的教育理念和目標(biāo)，著重開發(fā)相關(guān)課程，以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考，并能嫻熟地運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。

日本金沢工業(yè)大學(xué)為培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、解決工程實(shí)際問題的能力，于1995年實(shí)施了工程設(shè)計(jì)教育。該校著重培養(yǎng)學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)和解決非常規(guī)或無固定答案的問題，從而設(shè)計(jì)出與眾不同的創(chuàng)新性方案，并加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)專業(yè)的設(shè)計(jì)能力，以便能夠獨(dú)立自主或通過合作解決問題，也因此培養(yǎng)了學(xué)生的與人溝通和領(lǐng)導(dǎo)能力等重要的基本技能[9]。

在工程設(shè)計(jì)教育中，主要是以學(xué)生為主，而要解決的問題主要包括以下幾個(gè)方面：具體研究課題選定(包括設(shè)計(jì)課題和項(xiàng)目主體)；收集課題有關(guān)的信息，并對這些信息進(jìn)行分析；在相關(guān)的約束條件下，對課題解決方案進(jìn)行比較選型和評價(jià)；完成具備最終結(jié)論的設(shè)計(jì)方案的書面報(bào)告；結(jié)果展示，用第三方能夠理解的方式對期望目標(biāo)進(jìn)行有效地交流。這些內(nèi)容是工程設(shè)計(jì)中的基本內(nèi)容，其目的是讓學(xué)生能夠充分理解工程設(shè)計(jì)方法，解決開放性問題時(shí)的必要性和重要性，體會(huì)并實(shí)踐邏輯思維科學(xué)的重要性和運(yùn)用多角度綜合知識解決問題的基本技能。

三、國外工程設(shè)計(jì)教育對我國工程教育改革的啟示

我國高等工程本科教育的根本目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化需要的、德智體全面發(fā)展的、獲得工程師基本訓(xùn)練的高級工程科學(xué)技術(shù)人才。如要使土木工程專業(yè)的學(xué)生在校期間就能受到相應(yīng)良好的訓(xùn)練，其中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是要培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力。但根據(jù)我國現(xiàn)階段高等教育的單調(diào)性，與美國、日本等國家的土木工程知識體系的構(gòu)建相比較，我們尚存在著巨大的差距。根據(jù)BOK2的評價(jià)體系，為我國高等教育改革和國際化接軌可提供以下一些啟示。

(一)合理設(shè)置課程體系，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力

工程教育是科學(xué)、技術(shù)和藝術(shù)的結(jié)合，并注重自然科學(xué)、工程科學(xué)、人文社會(huì)科學(xué)以及管理科學(xué)的交叉與融合。諸如項(xiàng)目過程中的思維、行為、情感、適應(yīng)性和全球化等，工程教育中的交叉文化問題，項(xiàng)目經(jīng)理的領(lǐng)導(dǎo)藝術(shù)等等，這些素質(zhì)，正是現(xiàn)代工程實(shí)踐所必須的。由于國人的害羞、行為個(gè)性低調(diào)的本性，這限制了工程設(shè)計(jì)教育中個(gè)性、領(lǐng)導(dǎo)性、藝術(shù)性和集體性的發(fā)揮，因此應(yīng)積極改變過去單一、狹窄的專業(yè)人才培養(yǎng)模式。但不同的高校，應(yīng)根據(jù)自己的學(xué)科、專業(yè)結(jié)構(gòu)、以及辦學(xué)條件和風(fēng)格等定位，探索建立具有個(gè)性特征的人才培養(yǎng)模式，而不是一窩風(fēng)地盲目跟從。而關(guān)于土木工程的教學(xué)，應(yīng)以現(xiàn)代工程為背景，進(jìn)行生動(dòng)有效的工程教育；同時(shí)還必須充分利用現(xiàn)代化的信息技術(shù)，如從互聯(lián)網(wǎng)中及時(shí)地了解土木工程中的前沿知識、工程案例，然后進(jìn)行系統(tǒng)的工程教育，從而開拓學(xué)生的視野，并使學(xué)生養(yǎng)成良好的現(xiàn)代工程意識和思維方式，自覺地樹立現(xiàn)代工程人才的價(jià)值觀。

(二)注重創(chuàng)新能力和提高工程設(shè)計(jì)水平

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，就要有一支具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的教師隊(duì)伍。但由于我國的傳統(tǒng)教育與科研模式，雖然可以培養(yǎng)很多教師在自己所從事的過窄的研究領(lǐng)域內(nèi)具有很高的造詣，但對本領(lǐng)域以外的知識了解則很少。而現(xiàn)在的土木工程專業(yè)是以前各個(gè)專業(yè)方向的整合與融會(huì)，因此就需要調(diào)整相應(yīng)的課程設(shè)置、課程內(nèi)容、學(xué)時(shí)數(shù)、教案及考核方式等。如《混凝土結(jié)構(gòu)》、《基礎(chǔ)工程》、《土木工程施工與管理》、《土木工程專業(yè)英語》和《概預(yù)算》等課程，其涉及面要比以前寬泛得多，既不是針對從前的工民建方向，也不是只針對交通土建方向，更不是幾個(gè)方向的簡單疊加。因此，只有注重對“雙師型”的教師培養(yǎng)，才能不斷提高教師的綜合工程設(shè)計(jì)水平，從而才能夠勝任指導(dǎo)學(xué)生的工程實(shí)踐訓(xùn)練。

(三)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，建立需求導(dǎo)向的工程人才培養(yǎng)體系

工程實(shí)踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，而工程實(shí)踐的能力則是創(chuàng)新能力的前提條件。如歐美國家土木工程專業(yè)培養(yǎng)的特點(diǎn)是以寬度為主，但著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的完整以及自主學(xué)習(xí)的能力和實(shí)踐的能力；其次，歐美國家土木工程職業(yè)工程師的培訓(xùn)任務(wù)，很大程度上是由企業(yè)承擔(dān)；而我國的職業(yè)培訓(xùn)則是由企業(yè)被動(dòng)、簡單地承擔(dān)，如僅僅是在工作中逐漸地獲得相應(yīng)的訓(xùn)練，而高校則缺乏相應(yīng)的培訓(xùn)人才、培訓(xùn)場所和機(jī)構(gòu)。因此，改革土木工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)置與企業(yè)要求相接軌是非常必要的，可見加強(qiáng)“產(chǎn)學(xué)”合作，建立需求導(dǎo)向型的工程人才培養(yǎng)體系，是適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的迫切需要。

總之，由BOK2的培養(yǎng)體系可知，對土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)要求，具有前所未有高度和廣度，而如何培養(yǎng)出適應(yīng)21世紀(jì)的專門人才，不是一項(xiàng)簡單的任務(wù)，而是一項(xiàng)具體而復(fù)雜的系統(tǒng)工作，需要調(diào)動(dòng)整個(gè)社會(huì)的智力、財(cái)力和物力，才能培養(yǎng)出適應(yīng)全球化經(jīng)濟(jì)時(shí)代的、具有扎實(shí)的基礎(chǔ)、寬廣的知識面、綜合能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、富有創(chuàng)新精神和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力的新型土木工程設(shè)計(jì)人才。

[1] 畢家駒.美國ABET的工程專業(yè)鑒定新進(jìn)展[J].高教發(fā)展與評估, 2005，21(5): 44-50.

[2] 吳啟迪.發(fā)展高等工程教育，推動(dòng)國家創(chuàng)新體系建設(shè)——在第七次全國高等工程教育學(xué)術(shù)研討會(huì)上的書面發(fā)言[J]．高等工程教育研究，2006(5)：1-2.

[3] 查建中．面向經(jīng)濟(jì)全球化的工程教育改革戰(zhàn)略—產(chǎn)學(xué)合作與國際化[J]．高等工程教育研究，2008(1): 21-28.

[4] Engineering Accreditation Commission of ABET. Engineering criteria 2000 [S].Third edition. Baltimore, MD, 1997.

[5] Engineering Accreditation Commission of ABET. Criteria for accrediting engineering programs[S]. baltimore, MD, 1999.

[6] ASCE. Civil engineering body of knowledge for the 21st century[S]. American Society of Civil Engineers, 2007.

[7] ASCE. Civil Engineering Body of Knowledge for the 21st Century, Preparing the Civil Engineer for the Future [M]. Second Edition. Reston, Virginia: American Society of Civil Engineers, 2008.

[8] 木村定雄，鷲見浩一. Civil Engineering Body of Knowledge for The 21st Century (ASCE) を考える[C].土木學(xué)會(huì)第63 回年次學(xué)術(shù)講演會(huì)，CS12-08, 2008.

[責(zé)任編輯 王曉雪]

StudyofProgramsDesigninCivilEngineeringEducation

RUIDa-hu,YANGJian-hui,ZHAOYu-xia

(SchoolofCivilEngineeringHenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,Henan,China)

In the Vision for Civil Engineering in 2025 published by the ASCE (American Society of Civil Engineers), it proposed how to quantitatively evaluate the body of knowledge of professionals in civil engineering. It also designed corresponding curriculum and knowledge system, and clarified the necessary educating model for civil engineers in future. In this paper, based on the current status of engineering design education in the United States and Japan, we indentified the gap between China’s current engineering design education and those overseas; thus justified the need for the reform on Higher Education and proposed the direction for the reform. The reform will educate our civil engineers to better adapt themselves to the current globalization, promoted the change from“knowledge-oriented”to“capabilities oriented”in our current education system, and eventually lead to successfully outcome of China’s Professional Development Strategy.

Higher education；Civil engineering；Engineering design；Engineering education；Engineer capability

2010-03-14

芮大虎(1969-)，男，吉林通化人，博士，副教授，主要從事凍土與環(huán)境工程方面的研究。

E-mail：dhrui@hpumedu.cn

G642

A

1673-9779(2010)02-0221-07