卓越工程師培養(yǎng)背景下土建設(shè)計類課程體系教學(xué)改進(jìn)初探*

劉 陽 范成偉 趙三青

（武昌工學(xué)院，湖北 武漢 430065）

國家在建設(shè)工程行業(yè)信息化發(fā)展綱要[1]中提出，在“十三五”期間，將全面提高建設(shè)工程行業(yè)的信息化水平。作為新工科體系的重要組成部分，也是國家進(jìn)行新基建、智能建造和全新產(chǎn)業(yè)改革的重點(diǎn)專業(yè)之一的土木工程專業(yè)，如何能順利地緊隨新工科建設(shè)目標(biāo)，結(jié)合應(yīng)用型本科院校的特點(diǎn)，對課程進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，一直是廣大教育工作者和土木工程從業(yè)者所關(guān)心的問題[2-4]。現(xiàn)階段，土木工程就業(yè)領(lǐng)域主要分為三大就業(yè)方向，即現(xiàn)場施工技術(shù)方向、項目管理和工程造價方向、設(shè)計及設(shè)計咨詢方向[5]，但現(xiàn)階段對前兩個方向的培養(yǎng)力度較大，對第三個方面無論是課程設(shè)置還是教學(xué)程度，都無法滿足相關(guān)工程技術(shù)要求。從教學(xué)自身而言，土建設(shè)計類課程是所有土木工程專業(yè)課程的基礎(chǔ)，其對安全性的把控是未來進(jìn)行施工、管理、預(yù)算等問題的關(guān)鍵核心，教學(xué)上的不足對后期的學(xué)習(xí)影響深遠(yuǎn)和明顯。而學(xué)生對基本設(shè)計知識的欠缺，一方面影響和阻礙其在設(shè)計類崗位的就業(yè)，另一方面，也是在進(jìn)入其他崗位（施工，預(yù)算及管理等）后，限制其進(jìn)一步發(fā)展和提升的阻礙。同時，沒有足夠的設(shè)計知識，對其從事建筑行業(yè)也有較深的隱患：如2009年上海閔行區(qū)“蓮花河畔景苑”7 號樓整體傾覆事件，其就是施工方未了解相關(guān)的設(shè)計原理和知曉如何估算填土荷載，而造成建筑整體傾覆的慘劇[6]，而今年3月7 日的福建泉州市欣佳快捷酒店的改建坍塌，也是業(yè)主和施工方罔顧基本結(jié)構(gòu)設(shè)計知識，隨意改動其功能和荷載，并對鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性無所認(rèn)識所造成的悲劇[7]。

1 現(xiàn)階段存在的主要問題

首先是學(xué)校因素，因自身的應(yīng)用型特點(diǎn)而片面追求狹義“所學(xué)即所用”，以及唯就業(yè)論設(shè)置課程，從而割裂了實用和適用的關(guān)聯(lián)，對學(xué)生和教師也造成了不良的影響。以現(xiàn)階段普通一、二本學(xué)生的就業(yè)而言，雖然約70%～80%的畢業(yè)生從事的是現(xiàn)場施工技術(shù)和工程管理方面的工作[8]，但設(shè)計圖紙尤其是結(jié)構(gòu)施工圖紙，是事關(guān)整個建筑安全、適用和耐久的唯一依據(jù)和最重要資料。作為一名合格的現(xiàn)場技術(shù)及管理人員，僅僅只對施工過程熟悉、對管理項目明晰、對預(yù)算內(nèi)容明了，是無法深層次做到降低成本、提高效率和安全施工的。同時，設(shè)計圖紙本身有一定的省略和習(xí)慣表達(dá)的，這些又是在對結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)知識熟練掌握的基礎(chǔ)上，需要實際工程技術(shù)人員重新解讀和分析，如果對相關(guān)知識掌握不夠全面和牢靠，僅僅片面地以按部就班的方式進(jìn)行施工、管理，不僅是沒有效率的，而且是存在相當(dāng)大的安全隱患，輕則造成構(gòu)件的開裂或破損，重則造成房屋的垮塌，如前述提及的上海閔行區(qū)建筑的整體傾覆和泉州旅館倒塌事故?，F(xiàn)階段，學(xué)校突出就業(yè)和課程的關(guān)聯(lián)，縮減了設(shè)計類課程的課時，而學(xué)生也存在以就業(yè)為導(dǎo)向的專業(yè)課學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而造成學(xué)校、學(xué)生對此類課程的重視程度較差，而畢業(yè)后對實操類課程往往能更上一層樓，但對此類結(jié)合基礎(chǔ)理論和應(yīng)用的課程鮮有機(jī)會進(jìn)行提升，從而造成其知識層面的欠缺，為未來工作埋下隱患。

其次，現(xiàn)階段設(shè)計課程的教材、教學(xué)大綱等存在部分陳舊和不合時宜的內(nèi)容。以《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》為例，主要教材在進(jìn)行斜截面受剪構(gòu)件計算時，花了大篇幅闡述彎起鋼筋的計算、布置、截斷等，而彎起鋼筋2010年甚至更早，已基本退出房屋建設(shè)市場，但教材的編寫者對實際工程關(guān)注不足，造成2020年的教材繼續(xù)有此陳舊不合時宜教學(xué)內(nèi)容。如繼續(xù)花大量時間去介紹實際工程中已消失的內(nèi)容，不僅加重教學(xué)負(fù)擔(dān)，也使得學(xué)生在實踐后對所學(xué)課程意義的質(zhì)疑。同時，新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法也因教材的滯后而無法進(jìn)行教學(xué)，從而造成整個教學(xué)過程落后于時代，無法真正指導(dǎo)實踐。

最后，現(xiàn)階段的課程銜接不夠合理?，F(xiàn)階段在對結(jié)構(gòu)設(shè)計類課程學(xué)習(xí)時，一般將其與建筑設(shè)計類課程的建筑識圖、房屋建筑學(xué)等割裂開來，容易導(dǎo)致學(xué)生在認(rèn)識建筑構(gòu)造、房屋結(jié)構(gòu)和后期的具體設(shè)計的關(guān)聯(lián)分割。此外，力學(xué)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)是為了對結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行更好的指導(dǎo)和分析，但現(xiàn)階段的教學(xué)過程中，相互間關(guān)聯(lián)和促進(jìn)較少，僅片面學(xué)習(xí)力學(xué)本身和基本習(xí)題講解，忽視關(guān)聯(lián)應(yīng)用，從而相互間影響制約，并且占據(jù)了大量的課時而教學(xué)效果很差。

2 教學(xué)方式的改革和改進(jìn)初探

以上問題，從小的方面而言，是對學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)的不足，引申至大的角度，則是對未來國家建設(shè)的不負(fù)責(zé)任。從學(xué)校自身教育而言，也是對以卓越工程師教育計劃為目標(biāo)教學(xué)改革極大阻礙，因此，需要進(jìn)一步對現(xiàn)有教學(xué)不足進(jìn)行改革和改進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生、教師和學(xué)校發(fā)展。

首先，從學(xué)校角度要改變以往片面以就業(yè)為導(dǎo)向的課程設(shè)置，不可盲目地削減課時和教學(xué)力度。同時，還需要在專業(yè)介紹和課程概論講解的基礎(chǔ)上，通過教師、輔導(dǎo)員等引導(dǎo)學(xué)生對此類課程的重視。此外，此類課程不僅是一種隱形的重點(diǎn)課程，還是一類相對較難的專業(yè)課，需要利用較多的資料、規(guī)范規(guī)程等輔助學(xué)習(xí)，更需要學(xué)校和教師重視與引導(dǎo)，并不斷地督促和檢查。此外，此類課程在未來的工作中，系統(tǒng)學(xué)習(xí)的機(jī)會較少，對比施工實操或管理類課程，此類課程在學(xué)校教育中的需求較大，也更需打下堅實基礎(chǔ)。因此，建議學(xué)校在大二下學(xué)期開始專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)之前，對學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的專業(yè)課程關(guān)聯(lián)教育，讓學(xué)生了解課程的重要性，以及與其他課程的關(guān)聯(lián)性和指導(dǎo)性，并且了解作為專業(yè)課，此類課程在學(xué)校學(xué)習(xí)的重要性和再次學(xué)習(xí)的困難。課程設(shè)置中，基本的課時不可縮減，課程的難度可適度降低和考試方式的靈活，但仍要保證學(xué)生有充足的學(xué)習(xí)時間，基本掌握主要的理論、構(gòu)造要求和計算原理，以在未來的工作中，隨時利用查閱資料方式重新獲取相關(guān)知識。

其次，對于進(jìn)行具體教學(xué)的教師，需要全面掌握課程內(nèi)容，并進(jìn)行有深度的教學(xué)。此部分的全面，不僅是課程本身的全面，還需要進(jìn)一步對前導(dǎo)和后續(xù)課程進(jìn)行全面了解，更需要對課程在工程實際的應(yīng)用全面認(rèn)識。對于教材的使用上，要結(jié)合實際工程和新技術(shù)新方法，在保留基本理論的基礎(chǔ)上，大膽地刪減舊有不適用的知識，不合常規(guī)工程實踐的技術(shù)。而這一切的基礎(chǔ)，需要教師在充分掌握教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，查閱工程非教育類資料，閱讀專業(yè)雜志，利用網(wǎng)絡(luò)、校企合作等方式，了解最新工程進(jìn)展，充實自己的同時，補(bǔ)充足夠的案例，并對現(xiàn)有的理論進(jìn)行深入的研究分析和引申。在具體教學(xué)過程中，可以借助學(xué)校既有建筑這一天然的教學(xué)模型，分析其設(shè)計的合理和錯誤的地方，加深學(xué)生的感性認(rèn)識和理性思考。如在進(jìn)行樓梯教學(xué)時，不僅要講解基本的樓梯結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，還可以結(jié)合建筑設(shè)計進(jìn)行梯段設(shè)計，結(jié)合力學(xué)教學(xué)考察不同支座對構(gòu)件彎矩的影響，以及不同樓梯在抗震中優(yōu)劣性，并結(jié)合學(xué)校教學(xué)樓、圖書館、食堂中的室內(nèi)外樓梯的樣式和設(shè)計具體分析，讓學(xué)生現(xiàn)場學(xué)到深入的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念。

第三，課程的整體設(shè)置需要進(jìn)行改進(jìn)，可以嘗試采用項目教學(xué)的方式進(jìn)行，以增加專業(yè)課程之間的聯(lián)系。在進(jìn)行了常規(guī)的教學(xué)設(shè)計后，可以利用項目式教學(xué)的方式，對前期的教學(xué)進(jìn)行一個整體的提升?，F(xiàn)階段，最典型的項目式教學(xué)是學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計，其基本囊括了建筑選型、建筑圖的繪制、結(jié)構(gòu)布置和計算以及最后的施工圖設(shè)計等。但畢業(yè)設(shè)計階段一般在大四下學(xué)期，學(xué)生以查資料和討論等方式自行完成，且與實習(xí)就業(yè)相沖突，在教師指導(dǎo)下充分學(xué)習(xí)和實踐程度不足。因此，建議在畢業(yè)設(shè)計之前，先進(jìn)行小型的項目設(shè)計，一來可以利用平時的教學(xué)環(huán)境，串聯(lián)多個知識點(diǎn)，讓學(xué)生了解各個課程關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，全面對未來的設(shè)計有一個充分了解。同時，這種項目式設(shè)計也不必僅專注于設(shè)計類課程本身，在施工圖完成之后，以此藍(lán)圖為基礎(chǔ)，進(jìn)一步進(jìn)行概預(yù)算和施工管理的關(guān)聯(lián)設(shè)計，讓學(xué)生通過具體的設(shè)計、預(yù)算、模擬施工過程的方式，具體了解每門課程在整個行業(yè)中的作用，了解一整套的工作流程，對未來自身就業(yè)和發(fā)展有一個總體的感受，也充分使得學(xué)生了解結(jié)構(gòu)設(shè)計類課程在實際工程中的重要性，以加強(qiáng)其學(xué)習(xí)動力，并可以為后期畢業(yè)設(shè)計減負(fù)，利于學(xué)生花更多精力進(jìn)行實習(xí)和求職。另外，也可將設(shè)計類課程的界限打開，如將制圖和識圖課合并、關(guān)聯(lián)，學(xué)習(xí)后迅速實踐；將房屋建筑學(xué)和結(jié)構(gòu)設(shè)計類課程關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生由建筑設(shè)計一步進(jìn)入結(jié)構(gòu)設(shè)計，在此基礎(chǔ)上可以將課程分解為基本制圖識圖課程段、建筑和結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)課程段，以及理論計算實際表達(dá)關(guān)聯(lián)課程段，從而不僅避免課程的重復(fù)，還可以通過穿插學(xué)習(xí)和關(guān)聯(lián)教學(xué)加強(qiáng)教學(xué)效果。

土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計類課程設(shè)計體系見表1。

表1 土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計類課程設(shè)計體系

最后，對傳統(tǒng)教學(xué)方式需進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化。設(shè)計類課程應(yīng)以校內(nèi)教師為主導(dǎo)，因其邏輯關(guān)系較強(qiáng)、理論知識較多等特點(diǎn)，不宜直接由企業(yè)導(dǎo)師參與教學(xué)，也不宜采用較多的課堂討論等學(xué)生為主導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式，但需要對傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行一定改進(jìn)。如教授學(xué)生應(yīng)用簡單設(shè)計軟件，先講授設(shè)計理論參數(shù)，再讓學(xué)生具體操作軟件，填寫相關(guān)設(shè)計參數(shù)；或指導(dǎo)學(xué)生手算出計算結(jié)果，再讓學(xué)生通過電算的方式驗證。這樣，不僅改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)中學(xué)生對理論不感興趣，而應(yīng)用時又找不到理論依據(jù)的矛盾，同時，讓學(xué)生在整個課堂中始終處于較為興奮的狀態(tài)，學(xué)習(xí)效果會較好。此外，可以引入實際建筑的參觀、建筑模型的講解，以及大量的習(xí)題、思考題的引入，讓學(xué)生在課堂中思想較為集中，從而加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。此外，在網(wǎng)絡(luò)和自媒體發(fā)達(dá)的今天，應(yīng)充分引入微課、小視頻、公開課等進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生通過慕課、b 站等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺自學(xué)和鞏固課堂所學(xué)，教師也可將自己的課件結(jié)合講解傳到相關(guān)平臺，引導(dǎo)學(xué)生課后復(fù)習(xí)和接受全網(wǎng)其他學(xué)生有益意見和建議。土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計類課程優(yōu)化設(shè)置見表2。

表2 土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計類課程優(yōu)化設(shè)置

3 結(jié)語

充分的設(shè)計類課程設(shè)置是新工科要求下土建類課程的關(guān)鍵和重點(diǎn)，也是在此基礎(chǔ)上應(yīng)用型高校培養(yǎng)卓越工程師是否成功的關(guān)鍵檢驗標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段，存在有些學(xué)校和學(xué)生不夠重視、教材和教學(xué)內(nèi)容不夠合理以及教學(xué)課程銜接不夠合理等問題，需進(jìn)行進(jìn)一步改革。

具體的改進(jìn)方式有以下四點(diǎn)：首先，需加強(qiáng)學(xué)校的重視和正確的引導(dǎo)，指引廣大學(xué)生重視該類課程的學(xué)習(xí)；其次，教師應(yīng)充分結(jié)合相關(guān)工程實際情況，進(jìn)行有深度的教學(xué)和指導(dǎo)；第三，應(yīng)利用項目式教學(xué)等方式，促進(jìn)和改變現(xiàn)階段課程的銜接模式，強(qiáng)化教學(xué)；最后，應(yīng)適度進(jìn)行課堂教學(xué)的改進(jìn)和優(yōu)化，利用認(rèn)識、實踐、練習(xí)等方式增加學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，最大限度地讓學(xué)生掌握相關(guān)理論和知識。

總之，設(shè)計類課程不僅是土建類專業(yè)課程的基礎(chǔ)，也是培養(yǎng)滿足社會需要的土木工程技術(shù)人員核心內(nèi)容?，F(xiàn)階段，必須清醒認(rèn)識其所存在的問題，加強(qiáng)改革、改進(jìn)，從而促進(jìn)教學(xué)，增加教學(xué)效果，在培養(yǎng)學(xué)生基本素質(zhì)的同時，完成并促進(jìn)新工科目標(biāo)下土建類課程改革。