美國土木工程專業(yè)本科培養(yǎng)方案解讀及啟示

牛璽榮　孫延芳　楊晶　駱佐龍

摘要：土木工程作為最具代表性的工科傳統(tǒng)專業(yè)之一，制定合理的土木工程培養(yǎng)方案對培養(yǎng)高素質(zhì)人才和推進“新工科”建設(shè)具有重要現(xiàn)實意義。采用比較分析方法，闡述了美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校（UIUC）土木工程本科培養(yǎng)方案的核心內(nèi)容，特別對課程體系的設(shè)置原則和規(guī)定做了詳細解讀。發(fā)現(xiàn)：專業(yè)理論課程占比達52.3%，特別注重其中工具課程（如工程數(shù)學和計算機語言等）的設(shè)置；專業(yè)核心課程中劃分出十個領(lǐng)域的課程體系（包括七個傳統(tǒng)領(lǐng)域：施工技術(shù)與管理，建筑材料，環(huán)境工程，巖土工程，結(jié)構(gòu)工程，交通運輸工程，水資源工程與科學；三個跨學科領(lǐng)域：能源—水—環(huán)境可持續(xù)性，社會風險管理，可持續(xù)和韌性基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)），規(guī)定在其中同時選擇兩個不同的領(lǐng)域作為主修領(lǐng)域和輔修領(lǐng)域；開設(shè)了寫作原理和科技寫作課程，強調(diào)科技寫作能力的培養(yǎng)；倡導(dǎo)教師顧問制度，提倡教師為學生提供全過程全方位的咨詢和輔導(dǎo)。UIUC土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案體現(xiàn)出如下特點：課程劃分細致保證了課程講授的難度和深度、課程體系選課靈活且操作性強、同時選定主修領(lǐng)域與輔修領(lǐng)域兼顧了專業(yè)知識的深度和廣度、選修預(yù)備課程的硬性規(guī)定保證了課程體系的有效銜接、新生制定課程安排計劃書需校方多級簽認避免了學生盲目選課等，對我國土木工程本科專業(yè)優(yōu)化人才培養(yǎng)模式、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、促進教育教學改革具有借鑒作用。

關(guān)鍵詞：土木工程；培養(yǎng)方案；主修領(lǐng)域；輔修領(lǐng)域；UIUC；啟示

中圖分類號：G649 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2023）01-0106-15

土木工程作為高等教育的傳統(tǒng)專業(yè)，其培養(yǎng)體系成熟至今已有100余年歷史，土木工程專業(yè)教育對促進全球工業(yè)化建設(shè)起到了非常重要的支撐作用。土木工程專業(yè)是典型的工科專業(yè)，在國家大力建設(shè)“新工科”的背景下，認真分析和總結(jié)國際先進教育模式和理念，特別是歐美國家工科教育的模式［1-3］，對改進工程教育學科建設(shè)體制和促進“新工科”發(fā)展具有重要的意義［4-6］。

為了中西匯通、取長補短，筆者借助在美國訪問交流的機會，解讀了伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校（以下簡稱UIUC）土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案的核心內(nèi)容［7-8］，并對其教育理念進行總結(jié)梳理，希望能為我國土木工程專業(yè)教育起到借鑒作用。

一、UIUC土木專業(yè)介紹與定位

（一）專業(yè)簡介

UIUC的土木工程系成立于1871年，自1867年伊利諾伊大學成立以來，其一直是UIUC四大理工院系之一。1998年該系改名為土木與環(huán)境工程系（以下簡稱CEE），目前該系在本科和研究生教育以及專業(yè)研究和公共服務(wù)方面享譽全球。美國U.S. News and World Report在其年度調(diào)查中一直將該部門，特別是CEE本科項目列為全美頂尖的土木工程項目之一（位列第二或第三）。截至2018年秋季，該系約有50名教師、725名本科生和725名研究生。該系是眾多美國知名機構(gòu)的掛靠單位，包括機場技術(shù)卓越中心（CEAT）、伊利諾伊州交通技術(shù)中心（ICT）、國立大學鐵路中心、Newmark結(jié)構(gòu)工程實驗室等。該系多名教師在美國和國際工程組織中擔任重要職務(wù)，并在國際咨詢委員會和美國政府委員會任職。該系至今畢業(yè)生超15 000名，教師和校友主持或參與了包括金門大橋、胡佛大壩、阿拉斯加輸油管道、芝加哥威利斯大廈、吉隆坡雙子塔、迪拜哈利法塔等在內(nèi)的世界大型土木工程項目的設(shè)計和建造。

（二）專業(yè)定位

土木工程專業(yè)是將科學基本原則與數(shù)學和計算工具相結(jié)合，用以解決與發(fā)展和維持人類文明生活有關(guān)問題的專業(yè)（職業(yè)）。無論從專業(yè)涉及到的執(zhí)業(yè)范圍，還是從所需的知識結(jié)構(gòu)，土木工程是眾多工程領(lǐng)域中最古老而龐大的領(lǐng)域之一。土木工程一般是某類工程項目，其規(guī)模往往很大，通常需要許多不同學科專業(yè)人員之間的協(xié)同合作。土木工程項目的完成涉及到技術(shù)問題的解決，其中信息的不確定性和各種非技術(shù)因素往往起著重要作用。土木工程通常包括工業(yè)建筑、民用建筑、道路、鐵道、橋梁、隧道、水壩、機場和供水系統(tǒng)，還包括摩天大樓、水路、發(fā)電廠、風力渦輪機結(jié)構(gòu)、輸電線路、水壩、污水處理廠、海水淡化廠等［7］。土木工程師重點關(guān)注防洪、山體滑坡、空氣和水污染等技術(shù)問題，以及基于抵御地震和其他自然災(zāi)害的設(shè)施設(shè)計［8］。

UIUC土木工程專業(yè)注重專業(yè)實踐、繼續(xù)深造、社會領(lǐng)導(dǎo)、終身學習等能力的培養(yǎng)。通過在UIUC學習，土木工程專業(yè)畢業(yè)生將：（1）成功進入土木工程和環(huán)境工程行業(yè)，在結(jié)構(gòu)、運輸、巖土、材料、環(huán)境和水資源工程、建筑管理或其他相關(guān)新興領(lǐng)域（如可持續(xù)能源）的知名公司和機構(gòu)中擔任工程師和顧問；（2）在研究型大學中從事土木工程、環(huán)境工程及相關(guān)領(lǐng)域的研究生教育和研究；（3）考取專業(yè)執(zhí)照；（4）在他們的職業(yè)中前進到領(lǐng)導(dǎo)地位；（5）通過專業(yè)發(fā)展繼續(xù)學習；（6）參加專業(yè)協(xié)會和社會服務(wù)。

二、UIUC土木專業(yè)培養(yǎng)方案

UIUC土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案每年以手冊的形式發(fā)布在網(wǎng)站上［9-11］，每個學生都能深入了解其具體內(nèi)容。手冊中除了詳細介紹課程設(shè)置有關(guān)內(nèi)容和規(guī)定外，還對所在院系的歷史、教職員工、教學資源、學分制、專業(yè)咨詢機構(gòu)（課程審查委員會）、學術(shù)資源、學生組織和活動、經(jīng)濟援助等方面做了詳細介紹［7，8，10］。UIUC土木工程系內(nèi)開設(shè)有67門課程，除極少數(shù)課程授課時間不固定外，大部分課程每年都按春季和秋季兩個學期在固定時間授課。

土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案包括十個領(lǐng)域，七個傳統(tǒng)領(lǐng)域：施工技術(shù)和管理、建筑材料、環(huán)境工程、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、交通運輸工程、水資源工程和科學；三個跨學科領(lǐng)域：能源—水—環(huán)境可持續(xù)性（energy-water-environment sustainability，EWES）、社會風險管理（societal risk management，SRM）及可持續(xù)和韌性基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)（sustainable and resilient infrastructure systems，SRIS）。

（一）課程

獲得土木工程學士學位的課程需要修夠128個學分（semester hours），分為必修課（required courses）、科學選修課（science elective）、土木工程技術(shù)課程（civil engineering technical program）、通識教育選修課（general education electives）和自由選修課（free electives），要求選修的學分分別為67、3、34、18和6。必修課類似于我國的專業(yè)理論課，科學選修課類似于專業(yè)基礎(chǔ)課，土木工程技術(shù)課類似于專業(yè)核心課，但是，因為UIUC的土木工程設(shè)置了前述的十個學科領(lǐng)域，所以科學選修課和土木工程技術(shù)課在設(shè)定的十個領(lǐng)域里成套選擇，這明顯區(qū)別于我國的課程體系。由圖1顯示的不同類型課程的構(gòu)成比例發(fā)現(xiàn)，UIUC土木工程很注重專業(yè)理論課程的教學，其比例大于整個學分的一半，其次是專業(yè)核心課，占比最少的是專業(yè)基礎(chǔ)課。

UIUC要求學生在制定課程計劃時，要求選定前述十個領(lǐng)域中的兩個領(lǐng)域作為重點研究方向，一個為主修領(lǐng)域（primary area of emphasis），一個為輔修領(lǐng)域（secondary area of emphasis），校方對不同學科領(lǐng)域的課程名單分別做了詳盡要求。不同領(lǐng)域內(nèi)課程的名單通過下文所述“科學選修課”和“土木工程技術(shù)課程”做了歸類。確定了主修領(lǐng)域和輔修領(lǐng)域后，學生應(yīng)填寫課程安排計劃書，并于大三前的兩周內(nèi)提交至校方課程評審委員會（Program Review Committee）和分管課程項目的系主任審批。

1.必修課（專業(yè)理論課）（67學分）

必修課（required courses）需要修夠67個學分，是土木工程本科課程重要一部分。這些課程為土木工程的研究提供了理論基礎(chǔ)。表1為UIUC必修課程一覽表。UIUC土木工程專業(yè)非常注重學生基礎(chǔ)理論知識的學習，包括了數(shù)學、物理、化學、力學等理論課程在內(nèi)共計47個學分，占必修課程70%，占整個128學分的37%，超過了總學分要求的三分之一，可見UIUC土木工程專業(yè)非常重視對學生理論功底的培養(yǎng)。此外UIUC將科技寫作課程列為必修課程，為提高學生的科技寫作能力打下了堅實基礎(chǔ)，這點區(qū)別于我國的培養(yǎng)模式。

2.科學選修課（專業(yè)基礎(chǔ)課）（3學分）

每個學生必須選擇至少3學分的科學選修課?？茖W選修課保證了學生在所選學科領(lǐng)域內(nèi)掌握專業(yè)知識的深度。科學選修課體現(xiàn)在主修領(lǐng)域課程名單內(nèi)，輔修領(lǐng)域不對科學選修課作要求。學生可以將未列入名單的課程作為科學選修課，但學生必須將該課程列入學習計劃的優(yōu)點在課程安排計劃書（academic program plan）中予以證明，且該課程必須通過項目評審并獲得校方批準。

由于涉及十個領(lǐng)域的科學選修課，課程門數(shù)較多，且部分領(lǐng)域與我國土木工程研究領(lǐng)域相差較大，筆者在此列舉出了與我國土木工程密切相關(guān)的巖土工程、結(jié)構(gòu)工程和交通運輸工程三個主修領(lǐng)域的科學選修課，見表2。由表發(fā)現(xiàn)，UIUC重視地學相關(guān)課程的學習，特別是普通地質(zhì)學，在這三個領(lǐng)域內(nèi)均將其列為科學選修課（專業(yè)基礎(chǔ)課），而且也重視電工學，將電氣與電子電路均列入了結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域和交通運輸工程領(lǐng)域的選課名單，這都明顯區(qū)別于我國的相關(guān)規(guī)定和現(xiàn)狀［12］。

3.土木工程技術(shù)課程（專業(yè)核心課）（34學分）

土木工程技術(shù)課程包含兩類，一類是核心課程（core courses），另一類是高級技術(shù)課程（advanced technical elective courses），主修領(lǐng)域和輔修領(lǐng)域都有高級技術(shù)課程，輔修領(lǐng)域的高級技術(shù)課程難度小于主修領(lǐng)域。核心課程為所有高級技術(shù)課程奠定基礎(chǔ)。UIUC讓學生通過核心課程的學習對土木工程學科背景有更廣泛的了解，并使每個學生通過選定的主修和輔修領(lǐng)域的高級技術(shù)課程，讓學生制定的本科階段的學習計劃重點更加突出。讓學生學習高級技術(shù)課程，重在強調(diào)讓學生對土木工程設(shè)計基本原則和土木工程系統(tǒng)運營特點的理解和掌握。

核心課程和輔修領(lǐng)域課程保證了土木工程學科的廣度，主修領(lǐng)域課程則保證了學生專業(yè)學習的深度。不能使用某一高級技術(shù)課程來同時滿足主修領(lǐng)域和輔修領(lǐng)域課程選修的要求，必須保證12個學分的主修領(lǐng)域課程和6學分的輔修領(lǐng)域的課程。核心課程和技術(shù)選修課的學期時數(shù)之和至少為34個。UIUC校方通過設(shè)定主修領(lǐng)域和輔修領(lǐng)域?qū)W分數(shù)，保證了學生對專業(yè)知識學習的廣度和深度，這點值得我國借鑒。

（1）土木工程核心課不少于15學分（五門課程），從表3中選擇。核心課程不能替代高級技術(shù)課程，但是如果高級技術(shù)課程滿足選修要求則不受此限制。

（2）選擇高級技術(shù)課程必須同時滿足主修領(lǐng)域和輔修領(lǐng)域的要求。從前述十個領(lǐng)域確定一個主修領(lǐng)域，并從確定的主修領(lǐng)域中選修高級技課程。UIUC認為，主修領(lǐng)域課程的選修考慮了兩方面的需要，一方面是讓學生獲得系統(tǒng)的專業(yè)教育，畢業(yè)獲得學士學位后能在某一領(lǐng)域富有成效地工作，另一方面是為學生在該領(lǐng)域繼續(xù)深造（考取研究生）做好準備。輔修領(lǐng)域課程的選擇是對主修領(lǐng)域課程的補充，可有效拓寬專業(yè)知識面。輔修領(lǐng)域課程與主修領(lǐng)域課程類似，也從前述十個領(lǐng)域中選擇，但其列出的課程名單范圍較大，更具靈活性。UIUC規(guī)定輔修領(lǐng)域與主修領(lǐng)域不能是同一領(lǐng)域，也不建議只在EWES、SRM和SRIS的跨學科領(lǐng)域中同時選擇輔主修領(lǐng)域和輔修領(lǐng)域。

可以選修前述十個領(lǐng)域外的領(lǐng)域作為輔修領(lǐng)域，但必須獲得校方審查批準。UIUC認為選修領(lǐng)域外的課程作為輔修課程，有以下幾種可能：其一，學生想選修領(lǐng)域以外與土木工程有關(guān)的課程，可以將其設(shè)定為輔修領(lǐng)域選修課；其二，學生可能想選修一些諸如數(shù)學和計算機方面的課程，教師可以幫助學生選修這些課程，一方面可以滿足輔修領(lǐng)域技術(shù)課程的需要，另一方面也可促進和加強科學選修課的學習；其三，學生可能計劃在完成土木工程學士學位后獲得法律、商業(yè)管理或醫(yī)學的專業(yè)學位。在滿足輔修領(lǐng)域課程需要的基礎(chǔ)上，通過仔細論證，可以選擇與這些專業(yè)學位有關(guān)的課程作為輔修領(lǐng)域課程，也可作為某些專業(yè)課程入學所需的專業(yè)預(yù)科課程。

學生應(yīng)對所選新的輔修領(lǐng)域課程向校方課程審查委員會提供充分理由，委員會將審查所選課程是否同時符合下述三個基本標準：其一，申請的課程既不違背也不能弱化與土木工程學士學位相關(guān)的既定教育目標；其二，課程必須連貫一致，有明確的教育目標；其三，提出的課程必須明確有利于學生的職業(yè)目標。學生需要在校方提供的固定格式的課程安排計劃書（academic program plan）中填寫所選新課程的理由，并應(yīng)獲得大學本科課程相關(guān)負責人和主管的批準。

UIUC除了上述有關(guān)主修領(lǐng)域課程和輔修領(lǐng)域課程的規(guī)定外，還對課程設(shè)計和專業(yè)實驗作了規(guī)定。UIUC認為“工程設(shè)計”概念是土木工程研究的核心。不同的人對“設(shè)計”一詞的理解有所差異，土木工程設(shè)計指的是在建造某種設(shè)施或過程中使用基本工程原理來解決工程問題或滿足社會需求的過程，設(shè)計的核心思想是創(chuàng)造和綜合。土木工程課程目錄中幾乎每門課程都是通過工程設(shè)計將其基本思想和實踐相結(jié)合的，所以UIUC土木工程系每門課程都有一些與之相關(guān)的設(shè)計內(nèi)容。

一些土木工程課程內(nèi)容具備作為一項獨立的綜合設(shè)計項目的條件?；趯W生已經(jīng)獲取的知識和技能，通過綜合設(shè)計項目為以后設(shè)計工作提供經(jīng)驗。當然，設(shè)計經(jīng)驗需要考慮工程標準和實體工程的限制，有時還要考慮經(jīng)濟、社會、政治等因素對工程設(shè)計的影響。

學生選擇的技術(shù)課程必須符合以下兩個有關(guān)工程設(shè)計方面的規(guī)定：其一，每個學生至少參加一個與多領(lǐng)域團隊綜合設(shè)計項目的課程。此點類似于我國的畢業(yè)設(shè)計，但其綜合性弱于我國的畢業(yè)設(shè)計。需要進行綜合設(shè)計的課程包括混凝土材料、道路幾何設(shè)計、施工組織、環(huán)境工程實驗、城市水文水力學、結(jié)構(gòu)體系設(shè)計、實用土力學、可持續(xù)設(shè)計技術(shù)等，其中混凝土材料為4學分，其他為3學分。其二，課程設(shè)計的累計學分不能小于16分。包含有課程設(shè)計的課程約有70門，限于篇幅，筆者在此不再贅述。

UIUC認為專業(yè)實驗是工程教育的重要組成部分，理論教學不能代替實驗操作，其無法提高學生的動手能力。除部分必修課（required courses）安排有實驗內(nèi)容外，每個學生必須完成一門有實驗內(nèi)容的核心課或高級技術(shù)課程。這門課程必須在課程安排計劃書上注明。開設(shè)實驗的課程包含材料行為、混凝土材料、瀝青材料Ⅰ、環(huán)境工程試驗、水資源現(xiàn)場監(jiān)測、實用土力學等6門，其中瀝青材料Ⅰ和環(huán)境工程試驗為3學分，其他為4個學分。除理論課以外，開設(shè)實驗的課程與我國土木工程專業(yè)基本一致，我國一般在土木工程材料（或建筑材料）和土力學開設(shè)有實驗課，只是UIUC課程設(shè)置較細，實驗課程門數(shù)較多。

（3）按領(lǐng)域開設(shè)課程的例子。UIUC提供了十個領(lǐng)域的課程組合，且對每個領(lǐng)域進行了專業(yè)定位，涉及領(lǐng)域較多，筆者在此僅列舉交通運輸工程領(lǐng)域課程體系，對前述的課程組成情況做進一步說明。每個領(lǐng)域課程名單包含了前述科學選修課和土木工程技術(shù)課程，其中土木工程技術(shù)課程又包括土木工程核心課和高級技術(shù)課。

交通運輸工程領(lǐng)域定位：交通工程師設(shè)計、建造、管理和維護火車、汽車、飛機、船舶等交通工具所使用的鐵路、公路、港口、機場等運輸系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)施，參與控制交通和發(fā)展更好的運輸系統(tǒng)。交通工程師需要了解車輛動力學特性對基礎(chǔ)設(shè)施造成的影響，還應(yīng)關(guān)注多式聯(lián)運體系的發(fā)展和運行，以滿足社會發(fā)展的需要。

UIUC土木工程專業(yè)交通運輸工程領(lǐng)域的必修高級技術(shù)課程分為設(shè)施（facilities）、系統(tǒng)（systems）和鐵路（railroad）三個分支領(lǐng)域（見表4），UIUC土木工程系規(guī)定，如果此領(lǐng)域為主修領(lǐng)域，則要求從三個領(lǐng)域中各選擇一門課程作為高級技術(shù)課程，如果有偏離，需要校方審核批準；如果該領(lǐng)域為輔修領(lǐng)域，則必須從三個領(lǐng)域中選擇兩門課程作為高級技術(shù)課程，且這兩門課程必須屬于不同的領(lǐng)域。由此看出，UIUC對學生所選領(lǐng)域內(nèi)的課程安排非常細致和嚴格，保證了學生在土木工程專業(yè)所學知識的深度和廣度，深度體現(xiàn)在分領(lǐng)域培養(yǎng)學生，廣度體現(xiàn)在所選領(lǐng)域課程兼顧了不同分支領(lǐng)域課程之間的平衡。

UIUC十分重視課程之間的邏輯結(jié)構(gòu)（prerequisites），類似于我國專業(yè)培養(yǎng)方案中的拓撲圖，UIUC對不同類型課程之間的邏輯結(jié)構(gòu)作了規(guī)定，強調(diào)選修課程之間的先決條件。交通運輸工程領(lǐng)域高級技術(shù)課程邏輯結(jié)構(gòu)如圖2。

4.通識教育選修課（18學分）

UIUC土木工程專業(yè)設(shè)在該校的工程學院，學院規(guī)定所有專業(yè)需要完成至少18個學分的通識教育選修課。此類課程在土木工程專業(yè)中的作用是，通過學習不同于科學技術(shù)課程的理念來完善對未來工程師的教育。UIUC認為，通過對通識課程的學習，學生可以在全球和社會背景下理解和解決工程問題，以及在其他相關(guān)時代問題等方面得到最廣泛的教育。

通識教育選修課必須包括6個學分的社會和行為科學及6個學分的人文和藝術(shù)課程，這些課程從學校通識教育名單中選擇。其中社會和行為科學必須選擇微觀經(jīng)濟原理或宏觀經(jīng)濟原理。通識教育選修課的剩余6學分可從學院提供的列表中選擇，也可從學通識用教育名單中選擇。學生還必須通過學習一門西方文化課和非西方文化課來完成學校對文化學習的要求。從2018級開始，校方將美國少數(shù)民族文化課增列為必修文化課。

除了以上有關(guān)通識教育的一般規(guī)定外，還對經(jīng)濟學課程和寫作課程做了專門說明和規(guī)定。對于土木工程專業(yè)，微觀經(jīng)濟學或宏觀經(jīng)濟學必須包括在人文和社會科學的18學分內(nèi)。課程委員會推薦微觀經(jīng)濟學而不是宏觀經(jīng)濟學，因為微觀經(jīng)濟學的原理與土木工程許多可能的職業(yè)發(fā)展特別相關(guān)。開設(shè)寫作課程目的主要是提高學生對重要學科中關(guān)鍵問題的理解和對科技寫作技巧的掌握，包括寫作原理、科技寫作、倫理與工程等約10門課程可供選修。

5.自由選修課（6個學分）

UIUC工程學院每個學生最多6個學分的自由選修課，為滿足上述四類課程學分要求但未修夠128學分的學生提供彌補學分的機會。學校特別規(guī)定補習課程、體育課和基礎(chǔ)軍事訓(xùn)練課不能作為自由選修課學分，并且規(guī)定，選修上述四類課程多出來的學分都可以算作自由選修學分。例如，完成了4個學分的科學選修課，則多出來的1個學分可以算作自由選修課學分。

6.典型的八學期課程安排

表5為UIUC土木工程專業(yè)典型的八個學期課程安排的例子（共計128學分）。表中沒有列出科學選修課和土木工程技術(shù)課程的具體名稱，確定主修領(lǐng)域和輔修領(lǐng)域后即可確定其具體課程名稱?？蔀槲覈咝?yōu)化土木工程培養(yǎng)方案提供借鑒和參考。

（二）其他規(guī)定

UIUC土木工程系除提出了非常詳盡的有關(guān)選課方面的規(guī)定外，還提出了其他有關(guān)人才培養(yǎng)方面的規(guī)定，其中課程邏輯關(guān)系（Prerequisite structure of the courses）、大學生科研（Undergraduate Research）、教師顧問（The Faculty Advisor）等幾方面內(nèi)容對我國土工工程本科專業(yè)教育具有較大的借鑒作用。

1.課程邏輯關(guān)系

工程教育是建立專業(yè)基礎(chǔ)知識的過程，專業(yè)課程之間的邏輯結(jié)構(gòu)極其重要，只有合適的課程結(jié)構(gòu)才能起到循序漸進的學習效果。規(guī)定明晰的課程結(jié)構(gòu)，可以正確指導(dǎo)學生選課的順序，在開始某門課程學習時讓其知道應(yīng)事先掌握所需的預(yù)備知識是什么。學生學習新課程的成功與否很大程度上取決于預(yù)備課程的掌握。為了讓學生快速了解課程之間的邏輯結(jié)構(gòu)，UIUC專門為學生提供了課程流程圖，圖3所示。

圖3中列出的課程是按最早可能開始選修的時間（學期）安排的，當然也可以適當推后。因為學習時間有限，且不同課程之間存在交織關(guān)系，UIUC校方建議學生盡早選修各學期開設(shè)的課程，以免影響后續(xù)課程學習。由圖3可看出，多數(shù)土木工程核心課（屬于前述土木工程技術(shù)課程）都有四個學期（或四門）的預(yù)備課程。核心課之后各門課程的邏輯結(jié)構(gòu)在各選修專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)不同，校方也給出了各領(lǐng)域內(nèi)課程的邏輯結(jié)構(gòu)圖，如前“交通運輸工程領(lǐng)域”所述。

2.大學生科研

UIUC大學生科研類似于我國的大學生科研訓(xùn)練項目。UIUC認為大學生科研可以給學生更多的發(fā)展機會，為學生以后走向工作崗位從事研究工作奠定基礎(chǔ)，學生可以從中獲得與眾不同的榮譽感，而且通過科研給本科生與教師和研究生之間加強聯(lián)系提供了機會，大學階段參與科學研究也對學生申請研究生有幫助。

UIUC提倡教師鼓勵本科生就感興趣的領(lǐng)域與教師擬定科研計劃，盡早參與科學研究。學校鼓勵學生聯(lián)系教師積極撰寫項目建議書（1～2頁即可），學院在每學期開始后兩周內(nèi)通過網(wǎng)站宣布獲批建議書。獲批項目學生和教師每學期將分別獲得1 500美元和500美元的研究經(jīng)費，明顯高于我國大多數(shù)學校的資助力度，如近年山西大學工科大學生科研訓(xùn)練項目資助經(jīng)費為每年2 000元人民幣，用此額度開展有關(guān)土木工程專業(yè)方面科研訓(xùn)練，經(jīng)費偏少，影響科研訓(xùn)練效果。

此外規(guī)定，建議書只能由學院教師代表其學生提交，且每名教師每年指導(dǎo)學生不能超過2名。學生在本科期間最多可申請兩項科研項目。學校規(guī)定學生從事科研工作的時間為：秋季和春季學期為12周，每周10小時；暑期為6周，每周20小時。每小時按12.50美元給學生發(fā)薪酬。每個學生平均一學期可獲得1 500美元的薪酬。

UIUC鼓勵學生在完成校方資助項目后繼續(xù)參與教師科研項目的研究。學校的大學生科研項目主要面向未參與過科研的學生，所以已經(jīng)參與教師科研項目的學生將不允許再申請學校的大學生科研項目。

3.教師顧問

UIUC的教師顧問類似于我國近期提倡的本科教育導(dǎo)師制度，這一制度在美國已經(jīng)非常成熟。UIUC規(guī)定每位教師都是本科生的導(dǎo)師。導(dǎo)師可以為學生申請研究生寫推薦信，可以幫助學生就業(yè)，還可以幫助學生改進學習習慣和生活技能。學生除了可以就有關(guān)課程選修方面的問題從專業(yè)指導(dǎo)人員（The Academic Advisor）獲得咨詢和指導(dǎo)外，導(dǎo)師也是幫助學生制定課程計劃和就業(yè)的重要資源。UIUC認為，雖然導(dǎo)師不能為學生做決定，但可以從導(dǎo)師那里獲得有用的信息來幫助學生做出決定。UIUC鼓勵學生主動與導(dǎo)師保持聯(lián)系，并與導(dǎo)師建立良好的工作關(guān)系，以幫助學生在專業(yè)領(lǐng)域（求學道路）取得更大成功。

三、啟示與建議

（一）我國專業(yè)培養(yǎng)方案制定現(xiàn)狀

根據(jù)教育部2021年度普通高等學校本科專業(yè)備案和審批結(jié)果的通知［13］，土木類專業(yè)包括土木工程，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程，給排水科學與工程，建筑電氣與智能化，城市地下空間工程，道路橋梁與渡河工程，鐵道工程（2014），智能建造（2017），土木、水利與海洋工程（2018），土木、水利與交通工程（2019），城市水系統(tǒng)工程（2020），智能建造與智慧交通（2021）等12個本科專業(yè)，其中后8個專業(yè)屬于特設(shè)專業(yè)。自中南大學于1992年獲批增設(shè)城市地下空間工程特設(shè)專業(yè)并于1993年首次在全國招生［14］，各高校根據(jù)辦學優(yōu)勢和特色，申請了后續(xù)不同的土木類特設(shè)專業(yè)。

我國相關(guān)院校制定土木工程培養(yǎng)方案的主要依據(jù)為全國高等學校土木工程學科專業(yè)指導(dǎo)委員會2011年10月編制的《高等學校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》和教育部2018年1月30日發(fā)布的《普通高等學校本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準》。以上兩個標準文件均對專業(yè)知識體系和核心課程體系作了較詳盡的規(guī)定，為制定具有我國國情的專業(yè)人才培養(yǎng)方案起到了不可替代的指導(dǎo)作用。上述標準和規(guī)范對土木工程專業(yè)知識體系構(gòu)成作了建議，知識體系包括通識類知識、學科基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識共三類；其中通識類知識包括工具類知識、人文社會科學類知識、數(shù)學和自然科學類知識三類，學科基礎(chǔ)知識即專業(yè)基礎(chǔ)知識，主要由力學原理與方法、專業(yè)技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)、工程項目經(jīng)濟與管理、結(jié)構(gòu)基本原理與方法、施工原理與方法等構(gòu)成，專業(yè)知識主要指建筑工程、道路工程、橋梁工程、地下工程、鐵道工程、港口工程、海洋設(shè)施工程等專業(yè)領(lǐng)域的專門知識。此外，也對主要實踐性教學環(huán)節(jié)作了規(guī)定，實踐環(huán)節(jié)由實驗、實習、設(shè)計、社會實踐及創(chuàng)新訓(xùn)練等組成。

隨著“新工科”教育理念的深入貫徹和工程教育認證工作的逐步推進，筆者認為出現(xiàn)了一些有悖于專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)初衷的問題。

（1）全國開設(shè)土木工程專業(yè)的院校有500多所，各校辦學層次和水平差異顯著，諸多院校未充分考慮學?？傮w辦學定位，專業(yè)辦學理念和定位不合理、不明晰，導(dǎo)致所制訂的專業(yè)人才培養(yǎng)方案不具有針對性和適用性。研究型大學制定的人才培養(yǎng)方案過于“前衛(wèi)”，不接地氣；應(yīng)用型院校過分追求“普適性”，制定的專業(yè)理論知識體系不扎實，體現(xiàn)不出應(yīng)用型院?！暗胤教厣钡膬?yōu)勢，以上兩種情況均導(dǎo)致了人才培養(yǎng)嚴重脫離辦學初衷，不能滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對人才的需求。

（2）盲目追求大類招生，部分綜合性高校，特別是文科或理科為特色的院校，沒有深刻領(lǐng)會工科辦學理念和規(guī)律，教務(wù)管理部門工作人員未充分征求和采納專業(yè)所在院系教學人員的建議，隨意拼湊課程模塊，大量縮減課時數(shù)，導(dǎo)致課程體系設(shè)置“不倫不類”。

（3）為體現(xiàn)“高素質(zhì)復(fù)合型人才”培養(yǎng)目標和“新工科”理念，在課程設(shè)置方面，一味追求開設(shè)能反映學科前沿、交叉學科或新興學科等發(fā)展的課程，忽略了學科的自身特征和應(yīng)有的知識結(jié)構(gòu)。此外受限于師資力量、跨學科（學院）交叉管理、學校政策導(dǎo)向及制度等因素，部分課程并不能在教學過程中很好地體現(xiàn)教學內(nèi)容的先進性，無法實現(xiàn)課程開設(shè)的真正目的，導(dǎo)致此類課程在人才培養(yǎng)方案中形同虛設(shè)。

（4）部分高校在推進土木工程專業(yè)工程教育認證工作過程中，為評價畢業(yè)要求達成情況，刻意編制不合理的課程目標達成評價方法，導(dǎo)致教學模式“程式化”痕跡明顯，嚴重背離工程教育認證初衷，造成OBE教學理念嚴重扭曲。

（5）實踐教學模式和環(huán)節(jié)單一，不注重企業(yè)在人才培養(yǎng)中的重要作用，校企聯(lián)合辦學流于形式，僅簽訂合作協(xié)議，很難將各種實習、實訓(xùn)、實踐教學基地建設(shè)和實踐環(huán)節(jié)教學落到“實”處。

（6）1998年教育部在對本科專業(yè)目錄調(diào)整過程中將相關(guān)專業(yè)合并為具有“大土木”性質(zhì)的土木工程專業(yè)，但后續(xù)部分院校根據(jù)各自辦學特色和優(yōu)勢，申請了側(cè)重于不同培養(yǎng)方向或領(lǐng)域的特設(shè)專業(yè)，偏離了“大土木”的專業(yè)內(nèi)涵和培養(yǎng)理念，大有回歸“大土木”之前培養(yǎng)模式之懸疑。

（二）UIUC培養(yǎng)方案的啟示

UIUC土木工程專業(yè)課程的安排和設(shè)計特別強調(diào)基本知識（fundamental knowledge）、通用技能（transferable skills）和終身學習（lifelong learning）在人才培養(yǎng)中的重要作用。UIUC的這幾點培養(yǎng)目標類似于我國“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”中的核心理念［15］。

（1）課程劃分細致，每門課程由所設(shè)課程領(lǐng)域的專門教師授課，保證了課程講授的難度和深度。例如，必修課（專業(yè)理論課）中的物理、物理、化學、力學等課程，按知識單元分成了不同的課程，并且學分達47個（752學時）。

（2）制定的課程體系和選課原則，具體而不失選擇性，寬泛而不失盲目性，為學生選課提供了可操作性很強的方法、步驟和原則。

（3）UIUC土木工程專業(yè)看似十分寬泛的“大土木”，但實際上，在制定培養(yǎng)方案過程中充分兼顧了深度與廣度的統(tǒng)一。UIUC根據(jù)每個學生的興趣和愛好，且考慮學生就業(yè)和深造的需要，將課程體系劃分為十個領(lǐng)域；學生需要同時選定一個主修領(lǐng)域和一個輔修領(lǐng)域，來制定具有個性化的培養(yǎng)方案。課程體系中除像我國一樣設(shè)定了不同層次課程所修的學分和比例外，還進一步規(guī)定了領(lǐng)域內(nèi)課程的學分組成，有效引導(dǎo)了學生學習課程，保證了學生培養(yǎng)過程中合理的知識結(jié)構(gòu)。

（4）重視不同課程對應(yīng)預(yù)備課程的教學，嚴格要求學生在選修某門課程時必須先選修對應(yīng)的預(yù)備課程。

（5）強調(diào)寫作課程，開設(shè)有“寫作原理”“科技寫作”“工程與倫理”等課程，為走向工作崗位正確、規(guī)范地表達科技成果和發(fā)表科技成果（比如撰寫論文）打下了堅實的基礎(chǔ)，筆者認為這也是美國科技成果（例如專利和論文）領(lǐng)先于世界的主要原因之一。

（6）UIUC為了保證學生在某領(lǐng)域選課的合理性，需要學生填寫一份課程安排計劃書，此計劃書主要體現(xiàn)主修領(lǐng)域和輔修領(lǐng)域涉及到的專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課和高級技術(shù)課，其他課程不體現(xiàn)在計劃書里，計劃書上需要標明主修領(lǐng)域和輔修領(lǐng)域的名稱。計劃書上需要學生、指導(dǎo)教師、課程評審委員會和分管培養(yǎng)方案制定工作的系領(lǐng)導(dǎo)四方簽字確認，有效避免了學生盲目選課，保證了計劃書的嚴謹性和合理性。

（7）UIUC培養(yǎng)方案中沒有提出像我國的畢業(yè)設(shè)計的概念和要求，但已在課程設(shè)計環(huán)節(jié)提出了嚴格的要求，特別是綜合設(shè)計課程，需要至少完成一門綜合設(shè)計課程，而且綜合設(shè)計課程是需要多人協(xié)作才能完成的一項獨立設(shè)計。

（三）建議

我國現(xiàn)行高等教育體制應(yīng)結(jié)合我國國情制定，完全照搬歐美高等教育模式不切實際，為了更大限度地優(yōu)化我國土木工程本科人才培養(yǎng)模式、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，結(jié)合UIUC培養(yǎng)方案，汲其長避其所短，提出如下幾點建議。

（1）不盲目追求“厚基礎(chǔ)、寬口徑、大土木”的專業(yè)設(shè)置原則?，F(xiàn)今好多高校本科教務(wù)管理部門，不認真調(diào)研，不征求一線院系的實際情況，甚至不懂各專業(yè)的特點，沒有準確領(lǐng)會“通識教育”的深刻含義，盲目追求“通識教育”，盲目壓縮課時，課程體系設(shè)置混亂，學生“知其然不知其所以然”，讓學生無法勝任不同學科對應(yīng)的工作崗位，也不利于在某一領(lǐng)域繼續(xù)深造。

（2）加大和重視理論課教學，特別是能起到“工具”作用的課程，例如工程數(shù)學和計算機編程，扭轉(zhuǎn)當下土木工程專業(yè)或“數(shù)理方程”“矩陣論”“計算機語言”等工具課程教學的局面。

（3）為了具有針對性地培養(yǎng)學生，建議各高校根據(jù)本校土木工程專業(yè)背景和條件，嘗試分多領(lǐng)域為學生制定個性化的培養(yǎng)方案。

（4）召集具有責任心的教師和企業(yè)技術(shù)人員，成立類似于UIUC課程評審委員會的本科教育課程委員會（或培養(yǎng)方案制定委員會），真正從校內(nèi)培養(yǎng)、進修深造、就業(yè)創(chuàng)業(yè)等幾方面為學生選課提供有力的幫助和咨詢，正確引導(dǎo)學生選課。

（5）建議通過制度將科技寫作課程納入教學計劃，加強科技成果寫作課程教學，積極引導(dǎo)學生重視科技成果表達和寫作，掌握科技成果的寫作規(guī)則、方法和技巧，為適應(yīng)工作崗位和繼續(xù)深造奠定基礎(chǔ)。

（6）編制類似于UIUC的大學生課程手冊，在入校時，人手一冊，讓每位學生充分了解所學專業(yè)在課程設(shè)置和培養(yǎng)目標方面的具體內(nèi)容和核心精神。在分模塊或分方向培養(yǎng)之前，結(jié)合手冊召開說明會，真正起到指導(dǎo)和咨詢的作用。

四、結(jié)語

在有關(guān)部門提倡大量壓縮專業(yè)數(shù)量的背景下［16］，申請開設(shè)新專業(yè)并非易事。怎樣在“大土木”專業(yè)設(shè)置前提下，建立合理的課程體系和制定“個性化”的培養(yǎng)方案，培養(yǎng)出知識面“廣而不泛”的高質(zhì)量畢業(yè)生，成為一種挑戰(zhàn)。為實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認，我國大力倡導(dǎo)和推行工程教育專業(yè)認證。對于全體高教工作者而言，制定符合工程教育認證的土木工程人才培養(yǎng)模式，可以說是使命光榮、任重道遠［17］。

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Interpretation and enlightenment on training scheme of civil engineering undergraduate in UIUC

NIU Xirong1， SUN Yanfang2， YANG Jing1， LUO Zuolong1

（1. School of Electric Power and Civil Engineering， Shanxi University， Taiyuan 030013， P. R. China;

2. College of Civil Engineering， Taiyuan University of Technology， Taiyuan 030024， P. R. China）

Abstract： Civil engineering is one of the most representative traditional engineering specializations. It is of great practical significance to formulate a reasonable curriculum program for civil engineering undergraduate in order to train high-quality talents and promote the construction of emerging engineering education. By means of comparative analysis， this paper expounds the core contents of the undergraduate training program of civil engineering in the University of Illinois at Urbana Champaign （UIUC）， especially the principles and provisions of the curriculum system. It is found that the proportion of professional theory courses is 52.3%， with special emphasis on the setting of tool courses （such as engineering mathematics and computer language）. The core curriculum of the major is divided into ten fields （including seven traditional fields： construction technology and management， building materials， environmental engineering， geotechnical engineering， structural engineering， transportation engineering， water resources engineering and science; three interdisciplinary fields： energy-water-environment sustainability， social risk management， sustainable and resilient infrastructure systems）. It is stipulated that two different fields shall be selected as major fields and minor fields at the same time. The course of writing principles and scientific and technological writing has been set up， emphasizing the cultivation of scientific and technological writing ability. The teacher consultant system is advocated， and teachers are encouraged to provide all-round consultation and guidance for students in the whole process. The training program of UIUC civil engineering reflects the following characteristics： the careful division of courses ensures the difficulty and depth of course teaching， the flexible and operational course selection of the curriculum system， the selection of major and minor fields gives consideration to the depth and breadth of professional knowledge， and the hard provisions of the preparatory courses ensure the effective connection of the curriculum system， the freshmans formulation of the curriculum arrangement plan needs for multi-level endorsement by the university to prevent students from blindly selecting courses. It has a reference role in optimizing the talent training mode， improving the talent training quality， and promoting the education and teaching reform of civil engineering undergraduate major in China.

Key words：civil engineering; curriculum program; primary area of emphasis; secondary area of emphasis; UIUC; enlightenment

（責任編輯 袁 虹）

修回日期：2022-03-22

基金項目：山西省高等學校教學改革創(chuàng)新項目（重點）（J2017001）；山西省高等學校教學改革創(chuàng)新項目（J20220051）；太原理工大學2020年教學改革創(chuàng)新項目（64）

作者簡介：牛璽榮（1976—），男，山西大學電力與建筑學院教授，博士，主要從事新型筑路材料和特殊道路方面的研究，（E-mail） niuxirong@sxu.edu.cn。