土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)新模式探討

張 軍 尹平保 張永杰

（長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院 湖南·長(zhǎng)沙 410114）

0 引言

我國土木工程專業(yè)歷史悠久，1896年西南交通大學(xué)的前身山海關(guān)北洋鐵路官學(xué)堂[1]率先開設(shè)了土木工程系，于1897年春招收了20 名學(xué)生，1903年湖南大學(xué)的前身湖南省垣實(shí)業(yè)學(xué)堂開設(shè)礦、路兩科，1926年更名為湖南大學(xué)后設(shè)土木系。經(jīng)歷一百多年的探索與奮斗，土木工程專業(yè)不斷發(fā)展壯大，目前全國有近200 所高校開設(shè)了土木工程專業(yè)，其中清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等高校的土木工程專業(yè)在全球名列前茅，充分體現(xiàn)了我國土木工程人才培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)。

進(jìn)入二十一世紀(jì)第四次工業(yè)革命正在全球范圍內(nèi)蓬勃興起，這場(chǎng)新工業(yè)革命對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，積極參與新一輪工業(yè)革命，建立人才培養(yǎng)新模式對(duì)于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造、實(shí)現(xiàn)“彎道超車”和創(chuàng)新發(fā)展具有重要意義。

1 新工業(yè)革命對(duì)土木工程的影響

土木工程的發(fā)展與四次工業(yè)革命關(guān)系密切，第一次工業(yè)革命以蒸汽機(jī)的使用為標(biāo)志，催生了蒸汽機(jī)車和鐵路；第二次工業(yè)革命使人類進(jìn)入“電氣時(shí)代”，伴隨內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，汽車和內(nèi)燃機(jī)車相繼出現(xiàn)帶動(dòng)了公路和鐵路的發(fā)展；第三次工業(yè)革命帶來了計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，使土木工程的勘測(cè)、設(shè)計(jì)和施工都產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍；第四次工業(yè)革命也稱工業(yè)4.0，[2]這個(gè)概念最早于2013年出現(xiàn)在德國的工業(yè)博覽會(huì)上，是在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，以機(jī)器人技術(shù)、量子信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等為特征的“智能化”變革。

第四次工業(yè)革命將對(duì)土木工程行業(yè)產(chǎn)生重大和深遠(yuǎn)的影響。首先，促使建筑產(chǎn)業(yè)由勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)向知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變，隨著裝備現(xiàn)代化、智能化，土木工程施工將由“技術(shù)+經(jīng)驗(yàn)”向“設(shè)備+技術(shù)”轉(zhuǎn)變，從業(yè)者將由“勞動(dòng)者”向“操控者或開發(fā)者”轉(zhuǎn)變。其次，加速土木工程學(xué)科與其他學(xué)科交叉融合，傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)以力學(xué)和土木工程學(xué)科為支撐，隨著土木工程與其他學(xué)科，如電子工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、材料科學(xué)與工程等的交叉融合，許多顛覆性的新事物層出不窮。近些年3D打印的鋼筋混凝土房屋、橋梁在國內(nèi)外不斷出現(xiàn)，2018年住建部出臺(tái)新規(guī)定，鼓勵(lì)投標(biāo)人采用BIM 技術(shù)，隧道掘進(jìn)、搶險(xiǎn)、巡檢越來越多地采用隧道機(jī)器人，遠(yuǎn)程監(jiān)控量測(cè)正越來越多地用于基坑、邊坡、橋梁以及隧道的施工監(jiān)測(cè)。

2 土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)新模式的建立

以信息技術(shù)、生物技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)等交叉融合為主要特征的新工業(yè)革命，充分利用信息通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)，建立起更高級(jí)的生產(chǎn)力、生產(chǎn)方式和經(jīng)濟(jì)形態(tài)，將對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。土木工程專業(yè)也正經(jīng)歷著一場(chǎng)“智能化”的洗禮，無論是土木工程學(xué)科交叉的客觀需要還是土木工程從業(yè)者的能力素質(zhì)需求都對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)，如何培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的高素質(zhì)人才是目前國內(nèi)很多高校非常關(guān)注的問題，從2018年至今有同濟(jì)大學(xué)、北方工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)等23 所高校開設(shè)了智能建造專業(yè)，這是適應(yīng)“信息化”和“智能化”為特色的建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)而設(shè)置的新工科專業(yè)，是在土木工程專業(yè)基礎(chǔ)上融合了大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等ICT新技術(shù)發(fā)展起來的新興交叉學(xué)科，也是土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)新的模式。

開設(shè)智能建造專業(yè)是新生事物，培養(yǎng)目標(biāo)如何確定？畢業(yè)生是否能滿足土木工程“智能化”要求？不少高校都在“摸著石頭過河”，有的高校把土木工程的部分課程和信息技術(shù)的某些課程簡(jiǎn)單組合，構(gòu)建智能建造專業(yè)知識(shí)體系是值得商榷的，很可能事倍功半、得不償失。[3]眾所周知，術(shù)業(yè)有專攻，“智能化”本身對(duì)于人才的知識(shí)儲(chǔ)備要求很高，涉及電子工程、機(jī)電一體化、人工智能等專業(yè)知識(shí)，而土木工程專業(yè)以力學(xué)（理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、土力學(xué)等）為基礎(chǔ)，涉及土木工程材料、測(cè)量學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、橋梁工程、隧道工程等專業(yè)知識(shí)，想兩者兼顧，那幾乎是在培養(yǎng)“超人”了，工程實(shí)際中技術(shù)、產(chǎn)品的研發(fā)是靠集體智慧完成的，智能建造專業(yè)培養(yǎng)的人才應(yīng)該是在土木工程領(lǐng)域和信息技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域之間“搭建橋梁”，具有學(xué)科交叉背景，能科學(xué)完整地描述擬開發(fā)技術(shù)或產(chǎn)品的技術(shù)屬性或功能屬性、制定研發(fā)路線、聯(lián)合相關(guān)專業(yè)人才付諸實(shí)施。

近些年，土木工程專業(yè)國際化人才培養(yǎng)是個(gè)熱門話題，尤其是在“一帶一路”國家戰(zhàn)略背景下，土木工程從業(yè)者走出國門的幾率大大增加。中國已經(jīng)同137 個(gè)國家和30 多個(gè)國際組織簽署了197 份共建“一帶一路”的合作文件，截至2018年，80 多家中央企業(yè)在“一帶一路”沿線實(shí)施了3116 個(gè)項(xiàng)目，“一帶一路”基礎(chǔ)設(shè)施（公用事業(yè)、交通、電信、社會(huì)、建設(shè)、能源和環(huán)境）方面的投資空間超過十萬億美元，巨大的投資和市場(chǎng)需求呼喚大量的土木工程專業(yè)國際化人才。到底怎樣才是具有“國際化”水平的土木工程專業(yè)人才？有人認(rèn)為是“專業(yè)知識(shí)+語言溝通能力”，這樣的標(biāo)準(zhǔn)有一定道理，但也存在問題，比如說，各個(gè)國家的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系差異較大，有的國家沒有自己的標(biāo)準(zhǔn)，有的國家有自己的標(biāo)準(zhǔn)，還有些國家執(zhí)行歐美的標(biāo)準(zhǔn)，這就帶來專業(yè)知識(shí)方面的交流障礙，涉外工程項(xiàng)目經(jīng)常要與當(dāng)?shù)卣块T、項(xiàng)目監(jiān)理、材料供應(yīng)商等進(jìn)行談判，其中圍繞工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的談判是最艱難的。改革開放以來國內(nèi)高等教育發(fā)生了很大變化，國際交流越來越廣泛，中國為“一帶一路”地區(qū)培養(yǎng)了大量留學(xué)生，國內(nèi)許多高校也開始與企業(yè)合作培養(yǎng)海外工程建設(shè)人才，但是人才培養(yǎng)的環(huán)境還是比較封閉，雖然很多高校招收了外國留學(xué)生，但是留學(xué)生與國內(nèi)學(xué)生基本不在一起學(xué)習(xí)、生活，教師與留學(xué)生之間的交流也因?yàn)檎Z言、文化、習(xí)俗等差異受到局限，一所高校要做到中外相通都不容易，跟“一帶一路”那么多國家相通就更困難，這不是一朝一夕就能解決的問題，需要長(zhǎng)期的努力和磨合，尤其需要改變?nèi)瞬排囵B(yǎng)環(huán)境和模式。

3 實(shí)現(xiàn)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)新模式的途徑

實(shí)現(xiàn)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)新模式的途徑有兩個(gè)：一是加強(qiáng)學(xué)科交叉，不單單是學(xué)生知識(shí)體系的交叉，更重要的是不同學(xué)科學(xué)生的交流和合作，也就是要實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科培養(yǎng)模式，[5]比如，智能建造專業(yè)培養(yǎng)方案可以根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)設(shè)置得更靈活機(jī)動(dòng)，設(shè)置土木類和信息技術(shù)類或人工智能類等多種模塊，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可以采取項(xiàng)目組形式，鼓勵(lì)土木類和信息技術(shù)類或人工智能類學(xué)生合作完成。另外，專業(yè)教師要加強(qiáng)與企業(yè)的合作開發(fā)，要鼓勵(lì)有研發(fā)能力的教師自主創(chuàng)業(yè)，既可以將知識(shí)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，也可以為學(xué)生提供實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)基地，有利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。二是加強(qiáng)國際交流，在土木工程專業(yè)中開設(shè)涉外工程方向，對(duì)這部分學(xué)生和外國留學(xué)生采用近乎相同的培養(yǎng)方案，甚至可以混合編班，讓這部分學(xué)生在校期間就習(xí)慣與不同文化背景的人打交道，另外，專業(yè)知識(shí)體系的構(gòu)建要在國際大土木的背景下，使學(xué)生了解中外工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的異同，建設(shè)法規(guī)的異同，建設(shè)模式的異同，還要使學(xué)生了解東西方文化、文明發(fā)展歷程的異同，增強(qiáng)不同文化之間的認(rèn)同感。

目前實(shí)現(xiàn)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)新模式最大的困難是缺乏一支與之相匹配的教師隊(duì)伍，有些高校的智能建造專業(yè)課程由土木工程和信息技術(shù)的教師共同承擔(dān)，但是授課教師之間缺少研發(fā)方面的合作，也無法提供系統(tǒng)性的專業(yè)訓(xùn)練，最終學(xué)生只是把各種課程學(xué)了一遍，卻不能形成知識(shí)體系、具有研發(fā)能力。要改變這種狀況只有提高教師的“智能化”水平，短期可以從企業(yè)中吸收部分具有研發(fā)能力和經(jīng)驗(yàn)的兼職教師，負(fù)責(zé)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，比如：課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，長(zhǎng)遠(yuǎn)來說，必須打造一支有學(xué)科交叉背景、研發(fā)能力強(qiáng)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。另外，教師的“國際化”是高校師資隊(duì)伍建設(shè)的重要內(nèi)容，可以通過向“一帶一路”國家派遣訪問學(xué)者、聘請(qǐng)“一帶一路”國家的人才來國內(nèi)高校任教等舉措提高教師的國際化水平，為培養(yǎng)國際化土木工程專業(yè)人才奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

新的時(shí)代呼喚新的土木工程專業(yè)人才，新一輪工業(yè)革命的號(hào)角已經(jīng)吹響，機(jī)不可失，時(shí)不再來，站在第四次工業(yè)革命的起跑線上，面對(duì)“一帶一路”戰(zhàn)略的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，唯有不斷創(chuàng)新土木工程人才培養(yǎng)模式，才能讓土木工程這個(gè)歷史悠久的傳統(tǒng)專業(yè)煥發(fā)青春的活力。