土木工程研究生“四位一體化”創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探析

摘 要 研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)對我國創(chuàng)新型高層次人才培養(yǎng)具有重要意義。為培養(yǎng)土木工程研究生的創(chuàng)新能力，高校應(yīng)重視學(xué)生創(chuàng)新意識的激發(fā)與獨立思考能力的培育，對此，文章提出了“學(xué)―思―踐―悟”一體化培養(yǎng)體系，圍繞“基礎(chǔ)知識、工程實踐、假設(shè)創(chuàng)新、總結(jié)提煉”的基本培養(yǎng)框架，以“豐富學(xué)生綜合理論知識、學(xué)習(xí)工程實踐經(jīng)驗、激發(fā)工程創(chuàng)新活力、理解工程現(xiàn)象本質(zhì)”為目標(biāo)，配合專業(yè)教師的積極引導(dǎo)，最終實現(xiàn)培養(yǎng)土木工程研究生創(chuàng)新能力的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 土木工程；研究生教育；創(chuàng)新能力；四位一體化

中圖分類號：G643 " " " " " " " " " " " " " "文獻標(biāo)識碼：A " "DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.6.014

Exploration of the \"Four in one\" Innovation Ability Training Model for

Civil Engineering Graduate Students

HUANG Xianwen1， JIANG Pengming1， SHI Wenhao1，2

（1. School of Civil Engineering， Suzhou University of Science and Technology， Suzhou， Jiangsu 215011;

2. Tianping College of Suzhou University of Science and Technology， Suzhou， Jiangsu 215009）

Abstract The cultivation of graduate innovation ability is of great significance for the cultivation of innovative high-level talents in China. In order to cultivate the innovation ability of civil engineering graduate students， universities should attach importance to stimulating their innovation consciousness and cultivating their independent thinking ability. In this regard， the article proposes an integrated training system of \"learning thinking practice understanding\"， focusing on the basic training framework of \"basic knowledge， engineering practice， hypothesis innovation， summary and extraction\"， With the goal of enriching students' comprehensive theoretical knowledge， learning engineering practical experience， stimulating engineering innovation vitality， and understanding the essence of engineering phenomena， and with the active guidance of professional teachers， the goal of cultivating the innovation ability of civil engineering graduate students is ultimately achieved.

Keywords civil engineering; graduate education; innovation capability; four in one

研究生教育在創(chuàng)新人才培養(yǎng)、服務(wù)經(jīng)濟社會、國家治理現(xiàn)代化方面有著獨特作用，是國民高等教育的重要組成部分，是教育強國戰(zhàn)略的引擎，在培養(yǎng)高層次人才方面具有基礎(chǔ)性的重要意義[1-2]。當(dāng)今世界的科技競爭逐漸演變?yōu)槿瞬鸥偁?，誰擁有創(chuàng)新型的高質(zhì)量人才，誰就會在日趨激烈的國際競爭中占據(jù)主導(dǎo)地位。研究生作為高層次人才的中流砥柱，其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、教育教學(xué)質(zhì)量的提高，對我國實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、建設(shè)創(chuàng)新型國家、提高國際地位具有重要的戰(zhàn)略意義。在這個創(chuàng)新者進、創(chuàng)新者強、創(chuàng)新者勝利的新時代，研究生教育的重要性日趨顯著。研究生教育是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的“高峰”，是聚集創(chuàng)新型技術(shù)人才的“高地”，是孕育新思想、提出新創(chuàng)意、獲得新成果、研發(fā)新技術(shù)的搖籃，是創(chuàng)新創(chuàng)造的階段，是推動社會進步的新動力。創(chuàng)新型研究生人才涌現(xiàn)，對提高我國創(chuàng)新創(chuàng)造能力、推動國家質(zhì)量體系及治理能力現(xiàn)代化發(fā)展、提升國際地位具有重要作用。因而，現(xiàn)今社會必須重視研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，推動新時代研究生教育健康發(fā)展。

為培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力，國內(nèi)眾多學(xué)者結(jié)合我國教育現(xiàn)狀，開展了廣泛研究。于有偉等針對食品專業(yè)研究生，以社會需求為導(dǎo)向，通過市場調(diào)研、同行參照、理論學(xué)習(xí)、會議研討、科學(xué)試驗等方式，提出了“悉學(xué)思用”四位一體的研究生人才培養(yǎng)模式[3] ；唐漢等針對農(nóng)林專業(yè)研究生，提出了“科教融合+產(chǎn)教融合”聯(lián)合培養(yǎng)模式，通過學(xué)科競賽激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛力，有效調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[4]。

上述研究成果有力推動了研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，然而，尚無針對土木工程類研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的相關(guān)研究。土木工程學(xué)科與食品、農(nóng)林、機械等專業(yè)不同，對學(xué)生的基礎(chǔ)知識和實踐能力有更高的要求，不僅需要學(xué)生具備管理學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)等多個學(xué)科的知識，而且需要學(xué)生具備從工程實踐中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，具有顯著的工程依賴性。為此，基于土木工程教育教學(xué)特點，文章提出了“學(xué)―思―踐―悟”四位一體的土木類研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法，為土木類研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供有益參考和借鑒。

1 "學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)多樣化

1.1 "學(xué)習(xí)方式可視化

如今得益于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，研究生的學(xué)習(xí)方式正朝著可視化、多樣化、專業(yè)化的方向發(fā)生改變。以巖土方向的基坑支護工程為例，研究生可以通過不同資料查閱基坑支護工程，其獲得的內(nèi)容包括：解釋性的文字、典型的工程案例、介紹性的PPT和文檔，以及一些科普性的視頻介紹等。其中，文字描述從概念上解釋了基坑支護工程的概念、意義和方法，研究生可以從中了解什么是基坑支護工程；典型的工程案例通常以圖片和文字的方式進行闡述，一般描述的是具有特色的基坑支護工程案例，例如：綠色支護、新型工藝、模塊化等，或者災(zāi)害性的工程事故，例如：基坑坍塌、支護失效、經(jīng)濟損失等，研究生從中可以學(xué)習(xí)到基坑支護工程的總體研究內(nèi)容以及失效后的災(zāi)害損失；PPT和文檔等格式的資料文件，會較為系統(tǒng)地介紹基坑支護工程的一些概念、案例、意義、施工單位以及設(shè)計方法等，研究生從中可以對基坑支護工程具有較為系統(tǒng)的認識；科普性的視頻，一般通過短片的方式，對典型的基坑支護工程案例進行動畫放映，研究生可以從中深刻了解到基坑支護工程的具體實施過程，明確基坑支護工程的主要內(nèi)容，該類方法近年來被廣泛地應(yīng)用于研究生教學(xué)中。

1.2 "學(xué)習(xí)方式專業(yè)化

除了利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，閱讀專業(yè)教材、項目咨詢等學(xué)習(xí)方式也不容忽略。不同于互聯(lián)網(wǎng)檢索中表現(xiàn)的“廣度”，教學(xué)教材更加側(cè)重于對基礎(chǔ)知識的講解。研究生可以從教材中直接了解基坑支護工程的定義、案例、方法等概念。此外，由于研究生教材是針對研究生階段學(xué)習(xí)而編寫的，配合專業(yè)教師的認真講解，其對研究生具有更為廣泛的適用性，相較于駁雜的互聯(lián)網(wǎng)知識，表現(xiàn)出更好的專業(yè)性、系統(tǒng)性。不同于其他專業(yè)，土木工程專業(yè)研究生具有顯著的問題導(dǎo)向性和經(jīng)驗性。通過工程咨詢，研究生可以充分了解土木工程現(xiàn)階段的進展情況以及常見的設(shè)計、施工、監(jiān)測問題，這些問題的產(chǎn)生往往具有特異性，即特定的項目在某個特定的環(huán)境或條件下才會產(chǎn)生，這些知識在書本上很難汲取。只有深刻學(xué)習(xí)工程項目中出現(xiàn)的設(shè)計、管理、施工、運營知識，才能建立較為系統(tǒng)的土木工程基礎(chǔ)知識體系。

2 "思考能力培養(yǎng)體系化

2.1 "積極引導(dǎo)創(chuàng)新思考能力

研究生課程與傳統(tǒng)大學(xué)課程不同，不僅需要學(xué)生具有較為深厚的基礎(chǔ)理論功底，同時需要有“研究”精神，即具備深入思考的能力。以上述研中提及的基坑支護工程為例，在研究生充分認識、了解基坑支護工程的前提下，需要自主提出和思考基坑支護工程中涉及的一些問題，例如：為什么要進行基坑支護、基坑支護的選型是怎么確定的、有沒有更好的基坑支護形式等。通過對這些問題的思考，學(xué)生可以更好地理解基坑支護工程的設(shè)計目標(biāo)、施工方法及優(yōu)化措施。對于自主能力較強的研究生，可以通過資料查閱、教師咨詢、工程了解的方式尋求答案，并提出自己的合理猜想；對于自主能力較為薄弱的研究生，專業(yè)課教師需要在課程教學(xué)和項目實踐過程中多加引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，開展頭腦風(fēng)暴，大膽假設(shè)一些工程情況，而后，在學(xué)生充分進行思考后，教師通過理論分析或者工程經(jīng)驗總結(jié)等方式，圍繞可行性、合理性、經(jīng)濟性、安全性等多角度向?qū)W生講解問題。

2.2 "強調(diào)大膽假設(shè)、細心求證

“大膽假設(shè)”是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要步驟，“細心求證”是其創(chuàng)新能力培養(yǎng)的必要過程。前者可以充分調(diào)動研究生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的初步創(chuàng)新能力；后者可以保障創(chuàng)新想法的充分落實。在基坑支護工程學(xué)習(xí)過程中，研究生會提出各種新型的基坑支護體系，例如：懸臂梁支撐、鋼結(jié)構(gòu)支撐、魚腹梁支撐等。然而這些支撐形式是否真的切實可行需要經(jīng)過嚴格的理論和工程論證。在猜想的研究和論證過程中，研究生會查閱相關(guān)文獻，汲取對應(yīng)的理論知識，進一步豐富相關(guān)理論知識，加深對基坑支護工程的認識，并有可能提出更為新穎的基坑支護方案?！凹毿那笞C”是學(xué)生思考的重要環(huán)節(jié)，一旦“假設(shè)”脫離了實際，就會變成“空想”，這對于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是非常不利的。因此，土木工程研究生教學(xué)工作中應(yīng)重視“假設(shè)”的論證工作，做到“大膽假設(shè)，細心求證”的有機協(xié)調(diào)。

3 "實踐能力培養(yǎng)規(guī)范化

土木工程研究生與機械工程、管理工程等類別的研究生不同，具有更強的工程屬性和變通特性。以巖土工程樁基施工為例，其流程具體包括：鉆孔取樣、室內(nèi)測試、長徑設(shè)計、現(xiàn)場施工。受鉆孔間距的影響，鉆孔取樣結(jié)果往往存在一定的“缺陷”，即鉆孔取樣的點可能不具備該區(qū)域的代表性，忽略了地下暗河、局部軟土的顯著的薄弱地質(zhì)特征，這就要求研究生在工程中學(xué)會總結(jié)地質(zhì)特點，依據(jù)臨近點、地質(zhì)年鑒、臨近工程等情況，合理選擇對應(yīng)鉆孔取樣點，保障該點的代表性；室內(nèi)測試過程中，研究生應(yīng)學(xué)會測試設(shè)備的測試原理，明白測試條件、測試環(huán)境、測試過程與真實巖土工程施工的對應(yīng)關(guān)系，深入理解巖土工程測試；長徑設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)著重培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力，即在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，讓研究生“自由發(fā)揮”，并通過多人方案對比的方式對方案的合理性進行討論，充分激發(fā)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)，研究生應(yīng)該深入工程現(xiàn)場，通過現(xiàn)場觀摩、與工程師交流等方式，了解樁基施工過程及一些現(xiàn)場突發(fā)問題的處理措施。通過對樁基工程的現(xiàn)場實踐，充分了解樁基工程的施工流程、設(shè)計目標(biāo)、潛在風(fēng)險、現(xiàn)有技術(shù)等諸多方面，而后可以在這些認識的基礎(chǔ)上，提出合理的優(yōu)化方案。

目前，諸多高校均有安排土木工程研究生的工程實踐活動，然而真正落實的較少，其原因主要包括三個方面： ①土木工程施工現(xiàn)場較為臟亂，研究生實習(xí)過程中可能存在一定的安全問題，企業(yè)、高校、學(xué)生對于工程實踐方面的態(tài)度較為消極；②相較于工程臟亂、灰塵、簡陋的現(xiàn)場條件，研究生更加傾向于條件較好的室內(nèi)研究；③一個工程項目的施工周期往往需要幾個月甚至幾年的時間，而工程實習(xí)的時間僅有幾周，研究生很難在有限的時間內(nèi)學(xué)習(xí)到足夠的工程知識，因此，在時間有限的前提下，研究生需要更加用心與專注，配合現(xiàn)場工程師的講解與教師的積極引導(dǎo)，才能真實了解土木工程。

4 "領(lǐng)悟總結(jié)能力培養(yǎng)深度化

對于土木工程研究生而言，工程項目本身、地質(zhì)條件、施工設(shè)備、管理措施等諸多因素存在顯著特異性，因此需要研究生具備“舉一反三”的能力，具體表現(xiàn)在對現(xiàn)有工程問題的總結(jié)和提煉。以蘇州市某樁基工程為例，研究生實習(xí)工地上，由于基巖層的非均勻性，導(dǎo)致某鉆孔灌注樁施工存在問題。項目現(xiàn)場提出了兩種解決方案，一種是繼續(xù)使用鉆機進行鉆孔，但鉆孔速度較慢，且存在損傷鉆機的可能性；另一種是繼續(xù)鉆孔，但無須鉆孔至預(yù)定深度，保證樁身嵌入巖層的長度即可。通過與勘察單位、設(shè)計單位的聯(lián)合討論，最終采用方案2，該方案在保證樁基安全的前提下，可以保障施工進度的正常進行。研究生通過現(xiàn)場實習(xí)，需要自行感悟和體會這個工程中涉及的理念、流程、原則。而后，當(dāng)遇到類似工程項目問題時，例如：樁基施工過程中，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件與施工說明中存在顯著差異（按照密實砂土設(shè)計，實際是軟弱黏土），研究生應(yīng)當(dāng)能夠提出一系列符合工程現(xiàn)場條件、切實可行的處理方案，并報有關(guān)部門或機構(gòu)進行批準(zhǔn)。通過樁基工程的實踐，研究生應(yīng)該學(xué)會處理類似的工程實踐問題。

5 "結(jié)語

土木工程作為一門基礎(chǔ)性學(xué)科，隨著社會進步與人民環(huán)保意識增強，需要與時俱進朝向綠色、智能、韌性角度發(fā)展。土木工程研究生作為該行業(yè)的高層次人才，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力不僅有利于土木工程專業(yè)的發(fā)展，而且有利于促進我國社會進步，提升國際地位。

為培養(yǎng)土木工程研究生的創(chuàng)新能力，應(yīng)注重研究生創(chuàng)新意識的激發(fā)以及獨立思考和探索能力的提高。以“學(xué)—思—踐—悟”一體化體系培養(yǎng)研究生，圍繞基礎(chǔ)知識、工程實踐、假設(shè)創(chuàng)新、總結(jié)提煉的基本培養(yǎng)框架，豐富學(xué)生的綜合理論知識、學(xué)習(xí)工程實踐經(jīng)驗、激發(fā)工程創(chuàng)新活力、理解工程現(xiàn)象本質(zhì)；專業(yè)教師應(yīng)當(dāng)做好研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的引路人，通過課堂教學(xué)、案例分析、頭腦風(fēng)暴、小組討論等多種方式，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，并不斷提高學(xué)生的自主創(chuàng)新意識和獨立思考的能力，最終達到培養(yǎng)土木工程研究生創(chuàng)新能力的目的。

基金項目：蘇州科技大學(xué)天平學(xué)院教育教學(xué)改革研究項目（2022TJGB-03）；江蘇教育廳江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程項目“土木工程”（PPZY2015B143）；江蘇省人民政府江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程三期項目“土木工程”（167-0814-C）。

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