面向卓越工程師培養(yǎng)的土木工程教育創(chuàng)新路徑

摘 要 土木工程作為典型的傳統(tǒng)工程學(xué)科，其在卓越工程師培養(yǎng)和新工科建設(shè)的大背景下亟須探索出具備時(shí)代特征與未來(lái)屬性的創(chuàng)新育人模式。文章圍繞卓越土木工程師的培養(yǎng)工作，闡述了傳道授業(yè)、德育協(xié)同、授人以漁、知行合一、復(fù)合人才、學(xué)科交叉的培養(yǎng)新特征，分析了土木工程專(zhuān)業(yè)教育中思想引領(lǐng)、課堂教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)耦聯(lián)共融的新格局，針對(duì)土木工程課程教學(xué)提出了提效果、強(qiáng)效用和高效率的教育新范式，為新時(shí)代以土木工程為代表的傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)改革發(fā)展提供了實(shí)踐路徑。

關(guān)鍵詞 卓越工程師；新工科；土木工程；育人機(jī)制；課堂教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.29.012

Innovative Path of Civil Engineering Education for Excellent Engineer Training

XIE Xingsi

（School of Civil Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044）

Abstract Civil engineering is a typical traditional engineering discipline， and it is in urgent need of exploring innovative education models with age characteristics and future attributes under the background of excellent engineer training and emerging engineering construction. This paper focuses on the training of excellent civil engineers， expounds the new connotations of teaching and learning， moral education collaboration， teaching “how to fish”， the unity of knowledge and practice， compound talents， and interdisciplinary education. The paper also analyzes the new pattern of civil engineering professional education， in which the ideological guidance， classroom teaching， internship practice， innovation and entrepreneurship are coupled and integrated. A new paradigm of increased effect， strong utility， and high efficiency for the teaching process of civil engineering courses is proposed， providing a practical path for the reform and development of traditional engineering disciplines represented by civil engineering in the new era.

Keywords excellent engineer; emerging engineering; civil engineering; educational mechanism; classroom teaching

高水平科技人才是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要指標(biāo)。2011年，教育部印發(fā)了《關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見(jiàn)》[1]，國(guó)內(nèi)先后有第一批61所高校、第二批133所高校、第三批433個(gè)本科專(zhuān)業(yè)、126個(gè)研究生層次學(xué)科領(lǐng)域加入此計(jì)劃，取得了良好的實(shí)施效果。土木工程作為我國(guó)的重要行業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)之一，為生活和生產(chǎn)提供各類(lèi)載體與設(shè)施，是提高人民生活水平和社會(huì)物質(zhì)文明的基礎(chǔ)保障，當(dāng)前形勢(shì)下也成為一類(lèi)亟須加以改造的典型傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)。同時(shí)，人才培養(yǎng)水平和培養(yǎng)能力始終是行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵支撐，土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生應(yīng)當(dāng)面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步，具有良好的科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新意識(shí)、國(guó)際視野和較強(qiáng)的終身學(xué)習(xí)能力，掌握土木工程領(lǐng)域扎實(shí)基礎(chǔ)理論和寬廣專(zhuān)門(mén)知識(shí)，也應(yīng)同時(shí)具備學(xué)科交叉、數(shù)字融合等新興技術(shù)能力，才能夠在新時(shí)代的土木工程相關(guān)領(lǐng)域從事勘察、設(shè)計(jì)、施工、管理和科學(xué)研究等工作。正因如此，創(chuàng)新土木工程專(zhuān)業(yè)教育思路和方式，已成為卓越工程師培養(yǎng)和新工科建設(shè)的內(nèi)在要求。

本文立足國(guó)家未來(lái)發(fā)展和土木工程行業(yè)需求，闡述了卓越土木工程師培養(yǎng)的內(nèi)涵，分析了土木工程專(zhuān)業(yè)教育的多維耦聯(lián)機(jī)制，針對(duì)亟須創(chuàng)新的土木工程課程教育教學(xué)過(guò)程提出了新范式，為新時(shí)代以土木工程為代表的傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)改革發(fā)展提供了路徑。

1" 卓越土木工程師培養(yǎng)的應(yīng)有之義

根據(jù)2013年教育部與中國(guó)工程院共同印發(fā)的《卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃通用標(biāo)準(zhǔn)》[2]，卓越工程師教育培養(yǎng)分為本科、碩士和博士三個(gè)層次，其重點(diǎn)在于全面提升高校學(xué)生面向工業(yè)界、面向世界、面向未來(lái)的寬廣視野，以及適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的創(chuàng)新能力?；谶@一標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合行業(yè)實(shí)際，相較于傳統(tǒng)工科教育，卓越土木工程師的培養(yǎng)應(yīng)具備三大特點(diǎn)。

1.1" 單純授業(yè)向傳道授業(yè)轉(zhuǎn)變，重視德育協(xié)同

當(dāng)代大學(xué)生和研究生成長(zhǎng)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展的歷史階段，能夠積極面對(duì)和接納新事物、新思想，但也普遍存在認(rèn)識(shí)世界的觀點(diǎn)與方法不全面、不重視中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、集體主義觀念淡薄、人文素養(yǎng)相對(duì)缺乏、心理耐受能力較差等問(wèn)題。傳統(tǒng)工科教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)工程技術(shù)理論知識(shí)的掌握程度，一定程度上忽視了對(duì)其正確的思想、政治、法治、心理、工程倫理等方面的塑造過(guò)程。這種德育缺失常常易誘發(fā)學(xué)生在校期間和工作后的行為失當(dāng)，甚至觸犯法律底線。因此，在卓越土木工程師培養(yǎng)過(guò)程中，應(yīng)重視社會(huì)主義核心價(jià)值觀、愛(ài)國(guó)敬業(yè)和艱苦奮斗精神、工程職業(yè)道德和人文素養(yǎng)等常態(tài)化專(zhuān)題教育工作，實(shí)現(xiàn)知識(shí)教育與道德教育的雙向協(xié)同。

1.2" 授人以魚(yú)向授人以漁轉(zhuǎn)變，突出知行合一

高等教育的核心不應(yīng)僅停留在傳授知識(shí)的層面，還應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生歸納問(wèn)題、自主探究和解決問(wèn)題的能力，才能幫助其面對(duì)和克服未來(lái)工作和生活中的挑戰(zhàn)和困難。土木工程本身源于自然科學(xué)中的原理和現(xiàn)象，同時(shí)具有鮮明的工程導(dǎo)向特征，我國(guó)大量重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目所面臨的科學(xué)和技術(shù)難題種類(lèi)繁多，亟須提出創(chuàng)新性的技術(shù)手段和方法。因此，卓越土木工程師需要兼具較強(qiáng)的信息獲取、技術(shù)開(kāi)發(fā)、改造創(chuàng)新、組織管理、溝通交流和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力，才能實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的高度統(tǒng)一，在實(shí)際工程中高效應(yīng)對(duì)、全面分析、提出方案并解決問(wèn)題。

1.3" 行業(yè)專(zhuān)才向復(fù)合人才轉(zhuǎn)變，強(qiáng)化學(xué)科交叉

近年來(lái)，人工智能、電子信息、新材料等高科技領(lǐng)域的發(fā)展加速了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的更新迭代，新舊產(chǎn)業(yè)間的同頻共振程度客觀上決定了社會(huì)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展進(jìn)程。當(dāng)前，我國(guó)土木工程行業(yè)已步入了工業(yè)化、信息化、智能化的發(fā)展新階段，當(dāng)前工作的重難點(diǎn)便在于如何實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)理論方法與前沿科學(xué)技術(shù)的跨學(xué)科交叉融合。因此，以“土木工程+”為代表的復(fù)合型人才培養(yǎng)逐漸得到國(guó)家和社會(huì)的重視。這種基于學(xué)科優(yōu)化與交叉原則形成的創(chuàng)新培養(yǎng)模式，以全方位視角和深厚素養(yǎng)為立足點(diǎn)，使學(xué)生能適應(yīng)未來(lái)土木工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、管理，以及相關(guān)投資開(kāi)發(fā)、金融保險(xiǎn)、法律實(shí)務(wù)等綜合性工作，為學(xué)生提供了靈活寬廣的就業(yè)范圍和良性發(fā)展的個(gè)人前景。

2" 土木工程專(zhuān)業(yè)教育教學(xué)多維耦聯(lián)機(jī)制

隨著科技和社會(huì)的不斷發(fā)展，高等教育階段的人才培養(yǎng)體系不再局限于單純的教師面授與僅依托高校內(nèi)部資源，而是逐漸拓展為思想引領(lǐng)、課堂教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)耦聯(lián)共融的新格局。為適應(yīng)卓越工程師的培養(yǎng)需求，土木工程專(zhuān)業(yè)教育同樣應(yīng)實(shí)現(xiàn)模式與體系的更新迭代，從而充分落實(shí)以品德、知識(shí)、能力、視野兼?zhèn)涞膹?fù)合型人才培養(yǎng)為核心的目標(biāo)。

2.1" 強(qiáng)化思想政治教育的引領(lǐng)作用，貫徹“德為先”的基本要求

思政教育對(duì)于引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)黨為民、科技報(bào)國(guó)的擔(dān)當(dāng)，激發(fā)其投身時(shí)代、奮進(jìn)奉獻(xiàn)的動(dòng)力，具有重要的意義和作用。在實(shí)際工作中，應(yīng)準(zhǔn)確把握思政教育的“變”與“不變”。注重教育形式的時(shí)代性和新穎性，一方面以當(dāng)代中國(guó)的發(fā)展成就和感人故事為依托，燃起青年學(xué)生的自豪感與使命感，另一方面主動(dòng)吸納互聯(lián)網(wǎng)新媒體的力量，完成由刻意說(shuō)教向潛移默化的轉(zhuǎn)變，從而推動(dòng)教育內(nèi)容真正入腦入心。堅(jiān)持立德樹(shù)人的根本任務(wù)不動(dòng)搖，守住為黨育人、為國(guó)育才的底線，做好大思政這篇文章，為學(xué)生提供豐富多樣的思政教育資源。

2.2" 提升課堂教學(xué)的時(shí)代性新穎性，講好“智為本”的應(yīng)有之義

課堂是大學(xué)本科階段基礎(chǔ)理論知識(shí)傳授的最主要場(chǎng)所，師生互動(dòng)、教學(xué)相長(zhǎng)的培養(yǎng)邏輯應(yīng)始終不變。隨著信息技術(shù)尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真課堂、線上課堂、大師公開(kāi)課堂、微課堂等創(chuàng)新形式亟須加快推廣，力求將傳統(tǒng)的枯燥原理轉(zhuǎn)換為生動(dòng)的交互體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的求知欲和參與度。同時(shí)，土木工程專(zhuān)業(yè)的課程教學(xué)還要特別注重與最前沿的工程實(shí)際相結(jié)合，推動(dòng)新材料、新技術(shù)、新工法納入教材、大綱和課件，邀請(qǐng)工程界專(zhuān)業(yè)人士走入課堂分享經(jīng)驗(yàn)和心得，最大程度提高專(zhuān)業(yè)知識(shí)的實(shí)用性，避免出現(xiàn)“學(xué)到即過(guò)時(shí)”的問(wèn)題。

2.3" 注重常態(tài)實(shí)習(xí)實(shí)踐的價(jià)值提升，樹(shù)立“能為上”的工作導(dǎo)向

知行合一、致知于行是工科人才培養(yǎng)評(píng)價(jià)最核心的指標(biāo)。傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)踐能力的提高，但存在與行業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力脫節(jié)嚴(yán)重的問(wèn)題。一方面，應(yīng)充分挖掘產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目和校友資源，依托重大工程項(xiàng)目大量建設(shè)實(shí)習(xí)實(shí)踐基地，將實(shí)習(xí)實(shí)踐納入培養(yǎng)核心環(huán)節(jié)、賦予學(xué)分學(xué)時(shí)，推動(dòng)實(shí)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)常態(tài)化。另一方面，順應(yīng)學(xué)科交叉的發(fā)展趨勢(shì)，圍繞智能設(shè)計(jì)、建造與運(yùn)維等新興業(yè)務(wù)領(lǐng)域，安排實(shí)習(xí)實(shí)踐崗位，鼓勵(lì)學(xué)生將土木工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)與人工智能、計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)技能相結(jié)合，從而充分實(shí)現(xiàn)復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

2.4" 激發(fā)萬(wàn)眾創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的潛力活力，匯聚“新為優(yōu)”的社會(huì)認(rèn)同

創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)的大背景下，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的重要性日益凸顯。在土木工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中，應(yīng)以大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽為主平臺(tái)，激發(fā)和匯聚創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)靈感，同時(shí)輔以產(chǎn)業(yè)基金、天使投資、揭榜掛帥、知識(shí)產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)化、校企深度合作、園區(qū)路演宣傳、跨?？绲赜蚪涣?、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培訓(xùn)等資金、技術(shù)和智力支持，全方位提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的知名度、認(rèn)可度和成功率，讓學(xué)生親身體會(huì)到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)的魅力與收益，從而擴(kuò)大以點(diǎn)帶面的示范效果，促進(jìn)與之相關(guān)的一切創(chuàng)新要素、生產(chǎn)要素、資源要素充分涌流。

更為重要的是，面向卓越工程師的土木工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)不是思想引領(lǐng)、課堂教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)四方面的單獨(dú)打斗，其成效取決于是否能夠充分實(shí)現(xiàn)耦聯(lián)共融。思政教育首先應(yīng)全面融入各項(xiàng)培養(yǎng)環(huán)節(jié)，實(shí)習(xí)實(shí)踐與課堂教學(xué)間緊密貼合、相互促進(jìn)，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)最終在前三項(xiàng)培養(yǎng)工作的基礎(chǔ)上融合和升華，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的全方位磨煉與提升。

3" 土木工程專(zhuān)業(yè)教育教學(xué)新范式

不論是從育人載體還是教育要素的視角來(lái)看，課堂教育教學(xué)工作仍為卓越土木工程師培養(yǎng)中最為重要的工作之一。近年來(lái)，基于傳統(tǒng)教學(xué)方法的工科教育日漸偏離了學(xué)生興趣、時(shí)代特征與行業(yè)需求，導(dǎo)致了教學(xué)工作產(chǎn)出投入比持續(xù)下降，甚至一些專(zhuān)業(yè)課程出現(xiàn)了學(xué)生學(xué)不懂、用不上的窘境。因此，創(chuàng)新土木工程課堂教育教學(xué)范式，是形成卓越土木工程師核心專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的關(guān)鍵，主要應(yīng)從提升教學(xué)效果、增強(qiáng)教學(xué)效用和提高教學(xué)效率等方面開(kāi)展改革。本節(jié)結(jié)合土木工程專(zhuān)業(yè)核心課程“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”的具體實(shí)踐進(jìn)行論述。

首先，要提升土木工程專(zhuān)業(yè)教育教學(xué)效果，讓教師傳授的內(nèi)容最大限度轉(zhuǎn)化為學(xué)生所得。學(xué)習(xí)金字塔理論指出，單純講授后的知識(shí)保持率遠(yuǎn)低于經(jīng)討論、練習(xí)和運(yùn)用后的知識(shí)保持率。專(zhuān)業(yè)課不應(yīng)僅以枯燥艱澀的理論知識(shí)作為教學(xué)內(nèi)容，而應(yīng)引入BOPPPS混合教學(xué)法、4F引導(dǎo)法、同伴教學(xué)法、對(duì)分課堂、討論學(xué)習(xí)單等互動(dòng)式教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生參與度，使其在教師的指導(dǎo)下完成知識(shí)的消化和運(yùn)用。此外，從課程思政的角度來(lái)講，土木工程專(zhuān)業(yè)課程具有天然的思政屬性，大量大國(guó)工程、專(zhuān)家事跡、科研前沿、事故案例等均可納入課程思政案例庫(kù)并通過(guò)巧妙的形式融入課堂教學(xué)，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感與職業(yè)道德的目的。如，結(jié)合中國(guó)尊等地標(biāo)性重大工程講述混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)的攻關(guān)過(guò)程，以錢(qián)塘江橋通車(chē)再炸毀再通車(chē)的故事講述行業(yè)泰斗茅以升的科技報(bào)國(guó)夢(mèng)，利用減隔震技術(shù)原理引出“堵不如疏”的人生哲學(xué)等。

其次，要增強(qiáng)土木工程專(zhuān)業(yè)教育教學(xué)效用，讓學(xué)生學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為對(duì)其有益的綜合素養(yǎng)。以學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點(diǎn)，明確課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，創(chuàng)設(shè)由學(xué)到用的課堂情境，依托工程案例講解示范，進(jìn)一步延伸拓展，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行技能模仿和實(shí)踐練習(xí)。在此期間，教師應(yīng)以巡回輔導(dǎo)的形式參與學(xué)生的討論和分析，既能及時(shí)解答學(xué)生出現(xiàn)的困惑，又可全面掌握學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。加快教材的更新迭代，盡快將成熟的工程技術(shù)納入課堂教學(xué)，并依托工程案例開(kāi)展教學(xué)。如，在完成混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件正斜截面設(shè)計(jì)原理與例題的講解后，將隨堂習(xí)題的命題出發(fā)點(diǎn)前延，由直接給出設(shè)計(jì)參數(shù)并求解轉(zhuǎn)變?yōu)橄确治龉こ藤Y料得到設(shè)計(jì)參數(shù)后再行求解，要求學(xué)生分組討論完成并進(jìn)行展示，使之更為貼合未來(lái)土木工程師的團(tuán)隊(duì)合作和技能運(yùn)用場(chǎng)景。

再次，要提高土木工程專(zhuān)業(yè)教育教學(xué)效率，讓有限的課堂時(shí)間產(chǎn)生盡可能多的教學(xué)產(chǎn)出。土木工程專(zhuān)業(yè)課程的特點(diǎn)是多數(shù)為半經(jīng)驗(yàn)半理論形式、緊密聯(lián)系工程實(shí)踐且內(nèi)容飽滿。因此，所涉及的理論知識(shí)大多較為深?yuàn)W，僅利用課上教學(xué)時(shí)間和傳統(tǒng)教學(xué)方式無(wú)法取得良好的教學(xué)效果。教師可利用好演示實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、多媒體展示等環(huán)節(jié)和手段，讓學(xué)生以更為直觀的方式自主發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、總結(jié)規(guī)律、提煉原理，從而加深對(duì)設(shè)計(jì)原理的認(rèn)識(shí)程度。如，在受彎構(gòu)件斜截面設(shè)計(jì)章節(jié)，可采用石膏等脆性材料替代混凝土，制作出適合在教室現(xiàn)場(chǎng)展示的大尺度梁構(gòu)件模型，并利用簡(jiǎn)易加載裝置完成不同剪跨比梁的加載試驗(yàn)，要求學(xué)生觀察和總結(jié)剪跨比對(duì)受彎構(gòu)件斜截面承載和變形能力以及破壞形態(tài)的影響規(guī)律。采用該方式后，課堂教學(xué)效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的板書(shū)或幻燈片講解。

參考文獻(xiàn)

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[2] 教育部、中國(guó)工程院關(guān)于印發(fā)《卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃通用標(biāo)準(zhǔn)》的通知[EB/OL].（2013-12-05）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201312/t20131205_160923.html.