土木卓越工程師核心課程教學研究

范小春 王鑫

摘 要 卓越工程師課程體系建設是近年來高校在專業(yè)發(fā)展研究上的熱點問題。本文立足土木工程教學中與工程結(jié)合緊密的核心課程，以專業(yè)基礎課結(jié)構(gòu)力學、專業(yè)課混凝土結(jié)構(gòu)設計和實踐課程測量實習為切入點，對土木卓越工程師培養(yǎng)教學系統(tǒng)研究。按照卓越工程師培養(yǎng)目標，搭建以扎實的基礎理論、以工程意識養(yǎng)成和工程素質(zhì)培養(yǎng)為主線的“兩個平臺”的課程教學體系建設；強化以理論與實踐的緊密結(jié)合、應用與生產(chǎn)科研結(jié)合的“兩個結(jié)合”為核心內(nèi)容的卓越工程師培養(yǎng)模式，有效實現(xiàn)了土木工程卓越工程師的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 卓越工程師 核心課程 兩個平臺 兩個結(jié)合 教學研究

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Civil Excellent Engineers Core Course Teaching Research

FAN Xiaochun[1]， WANG Xin[2]

（[1] School of Civil Engineering & Architecture， Wuhan University of Technology， Wuhan， Hubei 430070；

[2] Urban Construction School， Huazhong University of Science and Technology Wuchang Branch， Wuhan， Hubei 430064）

Abstract Excellent engineer course construction is a hot topic in recent years on the professional development of universities. This article is based civil engineering teaching core curriculum linked closely with engineering， professional basic course "Structural Mechanics"， specialized "Design of Concrete Structures" and practical course "Surveying Practice" as the starting point for the civil engineer research excellence in teaching systems training. Training engineers in accordance with the goal of excellence， build a solid foundation in theory， to engineering and engineering quality training to develop awareness of the main line of the "two platforms" course teaching system construction； enhanced to closely integrate theory and practice， combined with the application of scientific research and production "Two combination" as the core content of the outstanding engineer training mode， the effective realization of civil engineering excellence in training engineers.

Key words excellent engineer； core course； two platforms； two combinations； teaching research

我國有工科類在校學生700多萬，居世界首位，但培養(yǎng)質(zhì)量卻無法與世界先進國家相比?？萍既肆Y源的總量3200萬人，每年有3萬多項省部級以上科技成果和7萬多項專利技術(shù)，但能推廣應用的僅占10%左右。①出現(xiàn)這種現(xiàn)象的一個重要原因是我國缺少能夠進行科技成果轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才?；谶@一問題，2010年6月教育部在天津大學召開了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）啟動大會，并聯(lián)合國務院有關(guān)部門、行業(yè)協(xié)（學）會和部分企業(yè)，共同部署和實施“卓越計劃”。②③

“卓越計劃”是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》（2010-2020年）和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要》（2010-2020年）的重大改革項目，致力于面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為建設創(chuàng)新型國家、實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化奠定堅實的人力資源基礎。④

武漢理工大學土木工程專業(yè)是教育部第二批“卓越計劃”試點專業(yè)。在“卓越計劃”實施前，我校土木工程專業(yè)的培養(yǎng)方案和課程體系采取“2+2”模式，即前兩年學習“公共基礎課+學科基礎課”，后兩年學習“專業(yè)課+專業(yè)方向課”。這顯然不能滿足卓越工程師的培養(yǎng)要求，主要存在以下問題：（1）卓越人才培養(yǎng)方案問題。針對教育部提出的“卓越工程師培養(yǎng)計劃通用基礎標準”，如何結(jié)合本校土木工程專業(yè)的特點，對培養(yǎng)方案進行修改、細化和實踐。（2）工程教育問題。教師隊伍的工程思想、工程訓練有待加強；教學過程中的工程理論內(nèi)容陳舊，脫離現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展；工程訓練項目少，嚴重脫離生產(chǎn)現(xiàn)場；工程實踐安排少，缺乏工程現(xiàn)場氛圍。⑤（3）土木工程領(lǐng)域需要卓越工程師。我國的基礎設施建設蓬勃發(fā)展，被國際建筑界稱為“世界上最大的建筑工地”。⑥而工程建設中的很多問題（如杭州地鐵塌陷事故）涉及力學、變形測量、結(jié)構(gòu)等多方面，這就要求未來土木工程師在學校應該受到卓越培養(yǎng)。

本文立足土木工程教學中與工程結(jié)合緊密的核心課程，以專業(yè)基礎課結(jié)構(gòu)力學、專業(yè)課混凝土結(jié)構(gòu)設計和實踐課程測量實習為切入點，按照卓越工程師培養(yǎng)目標，加強土木工程核心課程體系建設的投入和管理，建立以搭建“兩個平臺”的課程體系和強化“兩個結(jié)合”為核心內(nèi)容的卓越工程師培養(yǎng)模式。

1 “兩個平臺”建設

“兩個平臺”：一是指基于工程意識養(yǎng)成和工程素質(zhì)培養(yǎng)的土木工程核心課程體系平臺；二是指以扎實的基礎理論為平臺。基于卓越工程師培養(yǎng)的教育理念，構(gòu)建基于解決實際工程問題的課程體系，制定基礎理論扎實和創(chuàng)新能力強的卓越土木工程師的課程教學體系，搭建以提高創(chuàng)新精神和實踐創(chuàng)新能力的實踐教學平臺，構(gòu)建基礎理論與實踐緊密結(jié)合的教學方法，⑦實現(xiàn)“兩個平臺”的建設。

根據(jù)土木工程專業(yè)“卓越工程師培養(yǎng)計劃” 的培養(yǎng)標準和專業(yè)培養(yǎng)方案，從理論課程體系、校內(nèi)外實踐教學體系、培養(yǎng)標準實現(xiàn)途徑三方面對土木工程課程體系和教學內(nèi)容進行了重大改革，對相應的課程體系進行了專業(yè)設計。

1.1 理論課程體系

基于卓越工程師培養(yǎng)的教育理念，從公共理論課、學科基礎課、土木工程專業(yè)基礎課、土木工程專業(yè)課程、土木工程管理五個方面構(gòu)建兩個平臺的理論課程體系，見表1。

1.2 校內(nèi)外實踐教學體系

基于卓越工程師培養(yǎng)的教育理念，從校內(nèi)、校外兩個層面構(gòu)建兩個平臺的實踐教學體系，見表2。

1.3 平臺培養(yǎng)標準實現(xiàn)途徑

土木卓越工程師的能力要求主要有以下幾點：（1）具有扎實的力學與物理基礎知識，深刻理解土木工程結(jié)構(gòu)的力學性能和特點，能夠根據(jù)工程要求優(yōu)化、設計或開發(fā)新的結(jié)構(gòu)形式。（2）具有扎實結(jié)構(gòu)設計的基礎知識，能夠根據(jù)實際工程要求對項目進行設計、分析計算。具有較強的結(jié)構(gòu)綜合設計能力。能根據(jù)業(yè)主需要提出基于性能的設計和優(yōu)化。（3）具有較強的知識拓展能力，能夠?qū)⑾嚓P(guān)學科（如數(shù)學、力學、機械等）的知識和理論與土木工程的實踐相結(jié)合，優(yōu)化或開發(fā)新結(jié)構(gòu)體系及施工技術(shù)。（4）熟練掌握復雜工程的施工工藝、方法，能夠針對不同結(jié)構(gòu)優(yōu)化或改進施工工藝；并根據(jù)結(jié)構(gòu)和市場需求，不斷改進施工方法。（5）掌握巖石、土體的勘測、測試和評估方法，培養(yǎng)較強的基礎工程設計能力。具有較強的知識運用、設計技術(shù)、管理的創(chuàng)新能力。（知識結(jié)構(gòu)深化與集成）（6）了解本專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)標準，行業(yè)的政策、法律和法規(guī)。⑨（7）具有良好的人文素養(yǎng)、高度的社會責任感和良好的工程職業(yè)道德。（8）具有較強的工程技術(shù)交流和溝通能力，具有較強的團隊精神，良好的質(zhì)量、環(huán)境、安全和社會服務意識；具有良好的全局觀、國際視野，良好的競爭和合作精神。（9）具有從事相關(guān)工程策劃、組織、管理和持續(xù)發(fā)展必需的素養(yǎng)，具有信息獲取和終身學習的能力。（10）具有應對危機和突發(fā)事件的初步能力。

針對以上要求，平臺培養(yǎng)標準的具體實現(xiàn)途徑見表3。

2 “兩個結(jié)合”建設

“兩個結(jié)合”：一是指以學生為主體的“理論與實踐的緊密結(jié)合”；二是指以教師為主導的“應用與生產(chǎn)科研緊密結(jié)合”。

（1）將教師的理論教學和實踐教學相結(jié)合，真正實現(xiàn)教學的目標在于使培養(yǎng)的學生具有堅實的土木學科領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)理論與工程應用知識，成為卓越的土木工程技術(shù)人才。（2）實現(xiàn)課程教學與科研項目相結(jié)合，豐富教學內(nèi)容。選擇優(yōu)秀的本科生適當參與科研項目，改善助研人員結(jié)構(gòu)，增強科研項目的人才培養(yǎng)功能，使兩者互動，在培養(yǎng)卓越土木工程技術(shù)人才的同時，提高核心課程教學隊伍的教學水平。

2.1 專業(yè)基礎課“結(jié)構(gòu)力學”

在結(jié)構(gòu)力學基本理論與方法教學內(nèi)容基礎上，加強學生定性分析、估算判斷的能力的訓練；使學生進一步理解、掌握和運用力學的基本概念和方法，在工程實踐中的概念設計、估算判斷、計算模型建立與簡化、計算結(jié)果討論與分析中定性分析，以實現(xiàn)“兩個結(jié)合”的建設。

（1）讓結(jié)構(gòu)力學的教學走近工程，可以有很多渠道，這里首先要提及的是關(guān)于“概念設計”中結(jié)構(gòu)力學概念的思考和關(guān)于從工程中提取結(jié)構(gòu)力學的課題的探索?！案拍钤O計”是通過運用力學和專業(yè)的基本概念，科學地選定工程對象的基本形式，合理地確定分析模型，并對計算結(jié)果進行判斷，從而優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計。它體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)力學基本理論在工程中的實際應用，在結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置、初步設計方案制定，特別是在結(jié)構(gòu)抗震設計中，都有概念設計的方法與準則。⑩通過定性結(jié)構(gòu)力學介紹概念設計所依據(jù)的力學理論，會有助于學生從理論與實際的結(jié)合上加深對于經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學理論的理解，有助于將來對于概念設計方法的理解與應用。（2）從工程中提取結(jié)構(gòu)力學課題，這是把結(jié)構(gòu)力學理論與工程應用相結(jié)合的有效渠道。從工程設計到工程施工，力學無所不在。然而，要從中準確地把握好這些力學問題，可能需要長時間實際工作的鍛煉。在這一點上，定性結(jié)構(gòu)力學以其有限的教學時間，不可能給學生以系統(tǒng)的培養(yǎng)，然而卻可以為學生指明一條道路，樹立一個目標，讓學生提前建立從結(jié)構(gòu)力學走近工程的主動意識。

2.2 專業(yè)課“混凝土結(jié)構(gòu)設計原理”

以混凝土結(jié)構(gòu)設計的基本原理為基礎，結(jié)合工程行業(yè)規(guī)范，將教材中的例題及習題工程化；著力推動基于問題的學習、項目的學習、案例的學習等，加強學生實踐能力、創(chuàng)新能力的訓練，以實現(xiàn)“兩個結(jié)合”的建設。

（1）基于工程案例的理論教學方法。工程案例教學是提高學生理論聯(lián)系實際和應用理論知識解決實際問題的較好方法。 在教學過程中引入如在設計一根柱或者梁時，教師在原理學習階段，就把單層框架結(jié)構(gòu)梁、板、柱設計這樣簡單的工程案例作為課程設計穿插到教學過程中，并且充分發(fā)揮學生的主觀能動性。讓學生自己確定梁柱尺寸、選擇材料、抽象簡圖、確定荷載和進行梁柱配筋設計，使其盡早熟悉工程結(jié)構(gòu)設計需處理的內(nèi)容、基本的設計過程和查閱規(guī)范資料的方法。一方面可以激發(fā)學生的創(chuàng)新意識、提高學習勁頭；還可以培養(yǎng)學生分析處理內(nèi)容復雜、頭緒繁多的實際工作能力，使其進一步了解結(jié)構(gòu)設計的綜合性和內(nèi)容復雜性特點。

（2）科研帶動教學。在授課過程中關(guān)注學科的發(fā)展動態(tài)，利用科研成果改進教學內(nèi)容，不斷開頭學生的視野培養(yǎng)學生的科學思維方法。 如在鋼筋混凝土設計課程中引入我校老師正在開展的課題，如國家基金項目《預應力軸心受力鋼構(gòu)件抗火性能》、武漢市科技計劃《資源循環(huán)型鋼結(jié)構(gòu)住宅關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化項目》和企事業(yè)單位委托項目《巴東縣第三高級中學男生宿舍房屋安全性檢測與鑒定》等，可以增強學生的工程興趣，培養(yǎng)學生的實踐能力、科研能力和創(chuàng)新能力。

2.3 實踐課程“測量實習”

以測量學基本原理和測量設備使用為基礎，依托學院開展的各項科研和工程項目（如武漢軌道交通3號線、4號線及6號線一期安全預警監(jiān)控、大型復雜體系鋼結(jié)構(gòu)施工全過程動態(tài)監(jiān)控技術(shù)的研究、軍山長江大橋、漢江大橋、陸水河大橋橋梁檢查等），將學生真正融入實際工程，在工程中獲得解決實際問題的能力，并培養(yǎng)學生的團隊精神和協(xié)作精神，加強學生的職業(yè)道德和工程責任意識，以實現(xiàn)“兩個結(jié)合”的建設。

3 成果與結(jié)論

本項目重點在土木工程專業(yè)展開，并擴展到工程管理專業(yè)、給水排水專業(yè)、建筑學專業(yè)、建筑節(jié)能技術(shù)與工程專業(yè)的學生。項目研究期間受益學生數(shù)約1200人。

（1）經(jīng)過“兩個平臺”和 “兩個結(jié)合”的建設，使學生具有堅實的土木工程學科領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)理論與工程應用基礎知識，成為卓越土木工程技術(shù)人才，并成為能勝任工程設計、施工、管理、養(yǎng)護維修以及科學研究等方面的技術(shù)工作。近兩年來，學生獲湖北省優(yōu)秀學士論文2項；湖北省大學生優(yōu)秀科研成果三等獎1項；校大學生優(yōu)秀科研成果二等獎1項；獲第四屆中南地區(qū)高校土木工程專業(yè)“結(jié)構(gòu)力學競賽”一等獎5項，二等獎3項，三等獎6項，優(yōu)秀獎4項。（2）經(jīng)過“兩個平臺”和 “兩個結(jié)合”的建設，提高了教學隊伍的教學水平和教學質(zhì)量。近兩年來，教師獲第七屆湖北省高等學校教學成果獎二等獎1項；首屆全國高校青年教師教學競賽工科二等獎1項；第二屆全國高等學校土木工程專業(yè)多媒體教學課件競賽一等獎1項。（3）學院對近二屆土木工程專業(yè)畢業(yè)生的綜合素質(zhì)進行了跟蹤調(diào)查，調(diào)查的主要指標在思想素質(zhì)方面包括政治表現(xiàn)、奉獻精神、道德修養(yǎng)、組織紀律性等；工作能力方面包括有計算機能力、外語能力、科研能力、創(chuàng)新能力等；身體素質(zhì)方面包括心理素質(zhì)、健康狀況等。所調(diào)查的14個單項指標，優(yōu)良比率均高于90%，由此可以看出，用人單位對我校畢業(yè)生是滿意的，基本達到了卓越人才的培養(yǎng)目標。

總之，抓好基于卓越工程師培養(yǎng)的土木工程核心課程教學體系研究與實踐，擴大和深化工程問題的教學層面，對于全面培養(yǎng)卓越土木工程技術(shù)人才、提高工程建設質(zhì)量和避免工程事故的發(fā)生具有重要的意義。

湖北省教學研究項目（2011014，鄂教高函〔2011〕32號）

注釋

① 孫建立.人才開發(fā)與經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的五個不適應[J].中國人才，2012.4：17-18.

② 蔡靜.校企聯(lián)合培養(yǎng)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”進展研究——對部分試點高校網(wǎng)絡調(diào)研綜述[J].高校教育管理，2012.6（1）：7-14.

③ 教育部啟動實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”——面向工業(yè)界、面向世界、面向未來， 培養(yǎng)卓越工程師后備人才[J].中國大學教學，2010.7：4-5.

④ 朱亞林，高飛，卞步喜.“土木工程專業(yè)卓越工程師”人才培養(yǎng)模式下的教學管理體制研究[J].科技創(chuàng)新與應用，2012.30（11）：291.

⑤ 李繼懷，王力軍.工程教育的理性回歸與卓越工程師培養(yǎng)[J].黑龍江高教研究，2011.3：140-142.

⑥ 南京工業(yè)大學——土木工程卓越工程師培養(yǎng)的思考與實踐， http：//www. docin.com/p-332093501.html.

⑦ 創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)模式改革探索與實踐申報書， http：//www.docin.com/p- 511011536.html.

⑧ 齊宏偉，楊穎.結(jié)構(gòu)工程綜合性課程設計模式的探索與實踐[J].教育與職業(yè)，2011.14：136-137.

⑨ 鞠斌山，樊太亮，李治平.卓越工程師培養(yǎng)目標與標準的制定[J].高等理科教育，2012.1：46-50.

⑩ 袁海慶.結(jié)構(gòu)力學概念的加強和力學綜合能力的培養(yǎng)[J].設計藝術(shù)研究，2007.26（1）：103-104.

張勇，王玉昆.“過程控制及儀表”課程的卓越工程師培養(yǎng)模式教學[J].遼寧科技大學學報，2012.35（5）：550-553.