新工科背景下土木工程專業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)體系創(chuàng)新與實(shí)踐
——以中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)為例

車 偉,孫俊利,楊震鉑

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)工程技術(shù)學(xué)院,北京 100083)

土木工程行業(yè)是國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、塑造大國(guó)工程的基礎(chǔ)行業(yè),是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),也是推動(dòng)“一帶一路”國(guó)家倡議和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的先行者。全國(guó)開(kāi)設(shè)土木類專業(yè)的院校有500多所,每年有近10萬(wàn)莘莘學(xué)子踏入“土木之門(mén)”。結(jié)合新工科理念的“新土木”專業(yè)人才培養(yǎng)機(jī)制改革迫在眉睫,除舊迎新、升級(jí)優(yōu)化,新技術(shù)交叉將在新的人才培養(yǎng)機(jī)制中集中體現(xiàn)。土木工程專業(yè)的實(shí)習(xí)教學(xué)(認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí))是學(xué)生以實(shí)際工作者的身份,直接或間接參與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)、施工的實(shí)踐教學(xué)形式,是加深學(xué)生對(duì)課堂專業(yè)知識(shí)理解及培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的重要環(huán)節(jié)。目前,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)土木工程專業(yè)的實(shí)習(xí)教學(xué)活動(dòng)主要存在實(shí)施形式單一、實(shí)習(xí)內(nèi)容不明確、考核評(píng)價(jià)體系不科學(xué)及動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)管缺失等問(wèn)題。本文結(jié)合當(dāng)前新工科實(shí)現(xiàn)路徑的最新進(jìn)展,嘗試構(gòu)建新型土木工程專業(yè)的螺旋式實(shí)習(xí)教學(xué)組織實(shí)施形式和評(píng)價(jià)達(dá)成體系,通過(guò)強(qiáng)化新技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用,探索如何在實(shí)習(xí)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)“新工科”從理念到實(shí)踐的有效轉(zhuǎn)變。

一、現(xiàn)有實(shí)習(xí)教學(xué)類別與實(shí)習(xí)模式

(一)實(shí)習(xí)類別

實(shí)習(xí)教學(xué)是學(xué)生走出課堂,深入項(xiàng)目建設(shè)一線,投身工程實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)。其目的是使學(xué)生認(rèn)識(shí)工程結(jié)構(gòu),熟悉工程建設(shè)實(shí)際情況,在解決實(shí)際復(fù)雜工程問(wèn)題的過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn),掌握最新的建設(shè)技術(shù)。實(shí)習(xí)活動(dòng)貫穿大學(xué)四年的學(xué)習(xí)過(guò)程,一般主要包括以下三個(gè)環(huán)節(jié):

(1)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。通過(guò)室內(nèi)講解、觀看錄像及參觀相關(guān)工程施工現(xiàn)場(chǎng)等方式,使學(xué)生對(duì)土木工程專業(yè)施工環(huán)境有一定的感性認(rèn)識(shí),了解工程基本構(gòu)造,熟悉工程建設(shè)的一般過(guò)程。認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)通常在大學(xué)一、二年級(jí)尚未學(xué)習(xí)專業(yè)課之前進(jìn)行,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)做準(zhǔn)備。

(2)生產(chǎn)實(shí)習(xí)。學(xué)生在修完專業(yè)基礎(chǔ)課及大部分專業(yè)課之后,深入工程施工現(xiàn)場(chǎng),直接參與生產(chǎn)實(shí)踐工作。鞏固加深課堂知識(shí),學(xué)習(xí)工程建設(shè)技術(shù),并作為初級(jí)技術(shù)人員,學(xué)會(huì)解決一些比較簡(jiǎn)單的技術(shù)問(wèn)題,為后續(xù)的專業(yè)綜合學(xué)習(xí)以及畢業(yè)后適應(yīng)工作環(huán)境奠定基礎(chǔ)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)一般安排在大三暑期的小學(xué)期進(jìn)行。

(3)畢業(yè)實(shí)習(xí)。畢業(yè)之前再次深入工程現(xiàn)場(chǎng),運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行專業(yè)綜合技能訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生組織生產(chǎn)、獨(dú)立工作以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、合理論證與解決問(wèn)題的綜合能力,以成為合格的專業(yè)技術(shù)人員。畢業(yè)實(shí)習(xí)一般同畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)聯(lián)系在一起,在實(shí)習(xí)中搜集資料,為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)做好準(zhǔn)備工作。

(二)實(shí)習(xí)模式

現(xiàn)有的實(shí)習(xí)模式與預(yù)期的實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)及效果存在較大差距。一方面,學(xué)生反映實(shí)習(xí)內(nèi)容的指導(dǎo)性和針對(duì)性不明確,實(shí)習(xí)形式要么是集中的走馬觀花,要么是分散的放羊式管理;另一方面,教師反映受工程建設(shè)的工序更替慢和安全風(fēng)險(xiǎn)性高等多種因素制約,在固定的時(shí)間尋找合適的實(shí)習(xí)項(xiàng)目難以落實(shí)。而企業(yè)則反映學(xué)生專業(yè)知識(shí)掌握不牢固,重理論輕實(shí)踐觀念重,對(duì)新技術(shù)的了解和應(yīng)用不多。表1從實(shí)習(xí)內(nèi)容、實(shí)施方式及評(píng)價(jià)方法等方面列出了我校土木工程專業(yè)現(xiàn)有實(shí)習(xí)教學(xué)體系的設(shè)置和監(jiān)督管理中存在的問(wèn)題。

表1 土木工程專業(yè)現(xiàn)有實(shí)習(xí)教學(xué)模式存在問(wèn)題

二、構(gòu)建“新土木”螺旋式實(shí)習(xí)教學(xué)體系

在新工科背景下,我校結(jié)合面向產(chǎn)出導(dǎo)向教育模式(Outcomes-based Education,縮寫(xiě)為OBE),以土木工程專業(yè)的專業(yè)認(rèn)證申請(qǐng)為契機(jī),提出了以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐技能和研究創(chuàng)新精神為目標(biāo),以工程建設(shè)綜合訓(xùn)練為主線,注重做好校內(nèi)實(shí)踐與校外實(shí)習(xí)相結(jié)合、數(shù)值仿真訓(xùn)練與現(xiàn)場(chǎng)操作訓(xùn)練相結(jié)合、應(yīng)用實(shí)踐訓(xùn)練與研究創(chuàng)新訓(xùn)練相結(jié)合,形成具有學(xué)校自身特色的土木工程實(shí)習(xí)教學(xué)體系,從新體系、搭平臺(tái)、結(jié)對(duì)子、新評(píng)價(jià)等機(jī)制方面為該體系實(shí)施提供了強(qiáng)有力的支撐。

(一)新體系

為了促進(jìn)學(xué)生專業(yè)知識(shí)、實(shí)踐能力及綜合素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展,秉承以學(xué)生為中心的理念,我校建立了“點(diǎn)面結(jié)合、模塊組合、螺旋遞進(jìn)、新技術(shù)強(qiáng)化、全方位滲透”的多層次平面螺旋式實(shí)習(xí)教學(xué)體系,如圖1所示。該體系設(shè)立了基礎(chǔ)訓(xùn)練、特色訓(xùn)練、綜合訓(xùn)練、創(chuàng)新訓(xùn)練四個(gè)層次平面,每個(gè)層次平面由學(xué)習(xí)、校內(nèi)實(shí)踐、再學(xué)習(xí)、校外實(shí)習(xí)、創(chuàng)新實(shí)踐五個(gè)基本環(huán)節(jié)構(gòu)成。該螺旋式實(shí)習(xí)教學(xué)體系采用與學(xué)生思維方式相符的路徑將專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)置于實(shí)踐教學(xué)的中心地位。隨著實(shí)踐層次平面的提升,不斷拓展加深學(xué)生專業(yè)的培養(yǎng)訓(xùn)練內(nèi)容,使之在專業(yè)培養(yǎng)中呈螺旋式上升趨勢(shì)。四個(gè)層次平面的實(shí)踐訓(xùn)練貫通本科培養(yǎng)全過(guò)程,實(shí)現(xiàn)專業(yè)理論課程與實(shí)習(xí)活動(dòng)在組織和運(yùn)行上的融合統(tǒng)一。新體系中基礎(chǔ)訓(xùn)練、特色訓(xùn)練、綜合訓(xùn)練和創(chuàng)新訓(xùn)練分別與專業(yè)培養(yǎng)方案中的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和創(chuàng)新訓(xùn)練等教學(xué)環(huán)節(jié)在內(nèi)容上基本保持一致,同時(shí),重點(diǎn)突出了實(shí)踐時(shí)間的靈活性、實(shí)踐內(nèi)容的實(shí)時(shí)針對(duì)性、各階段學(xué)習(xí)模式的獨(dú)立循環(huán)性以及各模塊的螺旋遞進(jìn)性。

圖1 “新土木”螺旋式實(shí)習(xí)教學(xué)體系

(二)搭平臺(tái)

1.校企信息共享平臺(tái)搭建

根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，本校的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)安排在第五學(xué)期進(jìn)行，時(shí)間為一周.首先，負(fù)責(zé)實(shí)習(xí)的老師到相關(guān)化工廠聯(lián)系，根據(jù)工廠的生產(chǎn)情況和學(xué)生的課程進(jìn)度確定實(shí)習(xí)時(shí)間以及日程安排.然后，在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)之前，指導(dǎo)老師要召開(kāi)實(shí)習(xí)動(dòng)員大會(huì).本校認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的特色之處在于，認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的動(dòng)員大會(huì)由工廠的技術(shù)人員和實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師共同完成.

為方便企業(yè)、學(xué)校和學(xué)生間實(shí)踐活動(dòng)信息及時(shí)共享,以促進(jìn)彼此有效互動(dòng),我校土木工程專業(yè)開(kāi)發(fā)了校企協(xié)同實(shí)踐信息平臺(tái)APP。該平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì),具有兼容性、易操作性、可管理性和可擴(kuò)展性等特點(diǎn),支持文字、圖片、在線直播等形式信息上傳。企業(yè)通過(guò)該平臺(tái)可全方位展示企業(yè)形象,可定期在線直播在建工程項(xiàng)目的進(jìn)度狀態(tài),發(fā)布最新實(shí)習(xí)需求信息;學(xué)校通過(guò)該平臺(tái)能夠保障企業(yè)與教師之間的順暢交流,動(dòng)態(tài)監(jiān)管學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)情況,統(tǒng)計(jì)實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)和查看企業(yè)反饋意見(jiàn);學(xué)生通過(guò)該平臺(tái)可查看企業(yè)在建工程的進(jìn)度狀態(tài),根據(jù)專業(yè)興趣進(jìn)行實(shí)習(xí)工地的選擇,也可通過(guò)平臺(tái)查看實(shí)習(xí)企業(yè)的反饋評(píng)價(jià)報(bào)告。

該校企協(xié)同實(shí)踐信息平臺(tái)系統(tǒng)采用四層架構(gòu)設(shè)計(jì),即展現(xiàn)門(mén)戶層、服務(wù)應(yīng)用層、數(shù)據(jù)交換處理層和數(shù)據(jù)采集層,主要有企業(yè)管理端口、學(xué)校管理端口、教師管理端口以及學(xué)生管理端口四個(gè)客戶業(yè)務(wù)模塊,各端口模塊的應(yīng)用功能如圖2所示。

圖2 土木工程校企協(xié)同實(shí)踐信息平臺(tái)應(yīng)用功能

2.校企共建實(shí)踐基地平臺(tái)搭建

以學(xué)校為主體建設(shè)實(shí)習(xí)基地存在投入成本高、設(shè)施利用率低、設(shè)備更新?lián)Q代慢等問(wèn)題,而以企業(yè)為主導(dǎo)時(shí),學(xué)校實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的安排會(huì)受到企業(yè)工程建設(shè)進(jìn)度情況和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素制約。通過(guò)校企共建模式,可以實(shí)現(xiàn)雙方優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),促進(jìn)雙方在場(chǎng)地、設(shè)備、技術(shù)等方面積極合作,實(shí)現(xiàn)互惠雙贏目標(biāo)。2017年,我校與山西省交通規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院聯(lián)合共建了中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)山西礦山綜合治理技術(shù)研究中心,依托該研究中心開(kāi)設(shè)了土木工程專業(yè)實(shí)習(xí)基地;2018年,為促進(jìn)信息技術(shù)與專業(yè)知識(shí)的深度融合,我校與中建一局集團(tuán)華北公司聯(lián)合共建了數(shù)字化工程施工實(shí)踐訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室,在新技術(shù)應(yīng)用、人才培養(yǎng)、實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行了深入合作。

(三)結(jié)對(duì)子

我校土木工程專業(yè)每年的招生規(guī)模在60人左右,分地下工程與工程地質(zhì)和建筑工程兩個(gè)專業(yè)方向,每個(gè)方向大約30人。2017年,為積極推進(jìn)專業(yè)教學(xué)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的深度融合,彌補(bǔ)校內(nèi)教學(xué)模式存在單一化的問(wèn)題,我校在本專業(yè)率先實(shí)行了本科生“雙導(dǎo)師”制,即每位本科生同時(shí)配備一名校內(nèi)導(dǎo)師和一名校外導(dǎo)師進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)。導(dǎo)師采用聘任制,聘期四年。校內(nèi)導(dǎo)師重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生的理論知識(shí)學(xué)習(xí)和專業(yè)方向規(guī)劃,校外導(dǎo)師重點(diǎn)指導(dǎo)工程實(shí)踐應(yīng)用和專業(yè)社會(huì)需求,主要聘用知名校友和合作單位技術(shù)人員。校外導(dǎo)師可利用其現(xiàn)場(chǎng)工作優(yōu)勢(shì),不定期帶領(lǐng)學(xué)生深入工程現(xiàn)場(chǎng),使實(shí)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)常態(tài)化,增強(qiáng)實(shí)習(xí)內(nèi)容的針對(duì)性。在校學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)校外導(dǎo)師豐富的社會(huì)經(jīng)驗(yàn)和工作經(jīng)驗(yàn),彌補(bǔ)了常規(guī)模式下校內(nèi)導(dǎo)師社會(huì)經(jīng)驗(yàn)不足的問(wèn)題,以實(shí)現(xiàn)更早、更好地與未來(lái)工作行業(yè)接軌。為保持對(duì)學(xué)生指導(dǎo)的連貫性,每個(gè)學(xué)生的校內(nèi)外導(dǎo)師在大學(xué)四年期間原則上保持不變,以便持續(xù)指導(dǎo)所有實(shí)踐環(huán)節(jié)。每名校內(nèi)和校外導(dǎo)師合作指導(dǎo)3～4名學(xué)生。表2給出了我校推行“雙導(dǎo)師”制度中校內(nèi)、校外導(dǎo)師的聘任條件及工作職責(zé)。

表2 土木工程專業(yè)“雙導(dǎo)師”制校內(nèi)外導(dǎo)師的工作職責(zé)

(四)新評(píng)價(jià)

與課堂教學(xué)相比,實(shí)習(xí)教學(xué)在教學(xué)場(chǎng)所、教學(xué)條件和管理方式等方面發(fā)生了變化,我校土木工程專業(yè)現(xiàn)有的考核評(píng)價(jià)機(jī)制難以清晰反映和準(zhǔn)確衡量學(xué)生實(shí)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成情況。為此,結(jié)合上述構(gòu)建的“新土木”螺旋式實(shí)習(xí)教學(xué)體系,利用層次分析法(AHP)制定了新的考核評(píng)價(jià)體系及評(píng)價(jià)方法,即每個(gè)實(shí)踐培養(yǎng)層次都要按照該評(píng)價(jià)方法對(duì)本層次平面目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果則作為學(xué)生本層次實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)的成績(jī),具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)表3。

表3 土木工程實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系表

進(jìn)行實(shí)習(xí)教學(xué)評(píng)價(jià)時(shí),根據(jù)表3列出的每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng),逐條對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)際實(shí)習(xí)情況,分別評(píng)出各項(xiàng)的等級(jí)值。等級(jí)代表百分比分別為:A代表100%;B代表80%;C代表60%;D代表40%;E代表20%,然后計(jì)算每項(xiàng)所得分?jǐn)?shù)(每項(xiàng)所得分?jǐn)?shù)=本項(xiàng)表3給出的分?jǐn)?shù)值×本項(xiàng)等級(jí)值),再將各項(xiàng)所得分?jǐn)?shù)求和計(jì)算學(xué)生本次實(shí)踐評(píng)價(jià)總成績(jī)。

最后,依據(jù)學(xué)生本實(shí)踐環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)總成績(jī),劃分評(píng)定為五個(gè)等級(jí):優(yōu)秀:總成績(jī)≥90分;良好:90分＞總成績(jī)≥80分;中等:80分＞總成績(jī)≥70分;合格:70分＞總成績(jī)≥60分;不合格:總成績(jī)＜60分。

三、效果評(píng)價(jià)

本文所構(gòu)建的“新土木”螺旋式實(shí)習(xí)實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)體系已在我校土木工程專業(yè)16級(jí)學(xué)生中進(jìn)行了初步的教學(xué)實(shí)踐。畢業(yè)前,學(xué)院對(duì)本屆全體91名學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查問(wèn)卷,如圖3所示,大部分學(xué)生表示在這種實(shí)踐模式下各個(gè)層次平面實(shí)習(xí)內(nèi)容清晰、任務(wù)明確。學(xué)習(xí)、校內(nèi)實(shí)踐、再學(xué)習(xí)和校外實(shí)習(xí)四個(gè)面上循環(huán)學(xué)習(xí)以及校外導(dǎo)師的不定期定點(diǎn)針對(duì)性實(shí)習(xí),加深了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的掌握,與工程建設(shè)單位的廣泛接觸,促進(jìn)了學(xué)生未來(lái)職業(yè)規(guī)劃的明確。這種螺旋上升式實(shí)踐訓(xùn)練方法,使學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)實(shí)踐訓(xùn)練認(rèn)識(shí)更清晰,且更愿主動(dòng)學(xué)習(xí)。

圖3 “新土木”實(shí)習(xí)實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)體系改革學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果

四、結(jié)語(yǔ)

結(jié)合當(dāng)前新工科實(shí)現(xiàn)路徑的最新進(jìn)展及中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)現(xiàn)有實(shí)習(xí)體系存在的問(wèn)題,本文構(gòu)建了“新土木”實(shí)習(xí)教學(xué)體系,通過(guò)強(qiáng)化新技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用,探索了我校如何在實(shí)習(xí)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)新工科從理念到實(shí)踐的有效轉(zhuǎn)變。

(1)系統(tǒng)分析了我校現(xiàn)有土木工程專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)體系存在的問(wèn)題,即存在組織形式單一、實(shí)習(xí)內(nèi)容不明確,考核評(píng)價(jià)體系不科學(xué)及動(dòng)態(tài)質(zhì)量監(jiān)管缺失等問(wèn)題,使學(xué)生實(shí)習(xí)效果與預(yù)期實(shí)習(xí)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)存在較大差距。

(2)為促進(jìn)學(xué)生專業(yè)知識(shí)、實(shí)踐能力及綜合素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展,秉承以學(xué)生為中心理念,提出了以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐技能和研究創(chuàng)新精神為目標(biāo),以工程建設(shè)綜合訓(xùn)練為主線,注重校內(nèi)實(shí)踐與校外實(shí)習(xí)相結(jié)合、數(shù)值仿真訓(xùn)練與現(xiàn)場(chǎng)操作訓(xùn)練相結(jié)合、應(yīng)用實(shí)踐訓(xùn)練與研究創(chuàng)新訓(xùn)練相結(jié)合,建立了“點(diǎn)面結(jié)合、模塊組合、螺旋遞進(jìn)、新技術(shù)強(qiáng)化、全方位滲透”的多層次平面螺旋式實(shí)習(xí)體系。

(3)為保障“新土木”螺旋式實(shí)習(xí)體系的有效實(shí)施,我校采取了一系列措施:開(kāi)發(fā)校企協(xié)同實(shí)踐信息平臺(tái)APP;共建校企共建實(shí)習(xí)實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)基地;推行本科生校內(nèi)外導(dǎo)師聯(lián)合培養(yǎng)的“雙導(dǎo)師”制;提出基于層次分析法(AHP)的新實(shí)習(xí)實(shí)踐教育考核評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法。