多背景下土木工程結構實驗多維度課程體系建設與實踐

中圖分類號：G642；TU317 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2025）03-0114-07

2016年我國加入《華盛頓協(xié)議》后，以學生為中心、以成果為導向的教育改革迅速在國內高校推廣和開展，工程教育認證成為當前教育改革、課程建設的重要背景[1]。面對世界第四次工業(yè)革命和新經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，2017年我國又率先提出了新工科建設2，面向未來、迎接新機遇和新挑戰(zhàn)成為高校工科教育的另一背景。習近平總書記先后在黨的十八大報告、全國教育大會、高校思想政治工作會議上多次強調，要堅持把立德樹人作為教育的根本任務，將思政元素融入各類課程教學中。多重背景下應如何認識三者之間的關系，確立協(xié)調、統(tǒng)一的課程目標，建立可落實、可評價的課程體系，進而對教學活動進行行之有效的設計和實踐，是當前教師需要面對的問題和挑戰(zhàn)。以西北民族大學土木工程專業(yè)土木工程結構實驗課程為例，就應用型高校在多背景下進行多維度的課程建設進行實踐探索。

一、課程目標構建路徑

（一）背景分析

工程教育認證核心理念是以成果為導向、以學生為中心，李志義等[3-4以此為原則提出了教育教學\"金字塔\"模型，即根據(jù)內外部需求，反向的、由需求端自上而下分別制定培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程目標，而后設計教學大綱和教學內容，其目的是使所制定的培養(yǎng)目標在學生身上可實現(xiàn)、可落實、可評價。由此可知，在課程建設前應先確立內外部需求，而國家層面提出的立德樹人、新工科建設為當前的外部需求。

立德樹人是我國教育事業(yè)的根本任務，課程思政是實現(xiàn)立德樹人的根本遵循，是新時期加強高校人才培養(yǎng)和思想政治教育的新要求、新舉措、新方向[5]。立德樹人的核心對象是學生，深刻回答了“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人\"這一根本性問題。習近平總書記指出，所有課堂都有育人功能，要把做人做事的基本道理、把社會主義核心價值觀的要求、把實現(xiàn)民族復興的理想和責任融入各類課程中，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應?？蓪⒘暯娇倳浀囊筇釤挒檎n程思政對學生將要達成的3個維度，即自我要求、社會責任和家國情懷。

在創(chuàng)新驅動發(fā)展、“一帶一路”“中國制造2025\"“互聯(lián)網(wǎng) + ”等一系列背景驅動下，新工科建設是我國應對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革做出的積極回應，為此，工程教育必須做出相應的變革。吳愛華等提出需加快新工科建設，以培養(yǎng)新型工程人才為目標，建立新型工程技術人才培養(yǎng)體系、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，以主動適應和引領新經(jīng)濟的發(fā)展?？梢姡鹿た平ㄔO的核心任務是將高校學生培養(yǎng)為具有創(chuàng)新能力、高素質的復合型工程人才。

基于上述分析可知，工程教育認證、立德樹人、新工科建設的核心對象是學生，立德樹人為教育工作指明了根本任務，是培養(yǎng)目標的底色；新工科為學生的專業(yè)培養(yǎng)指明了發(fā)展方向，是培養(yǎng)目標的主色，二者是制定培養(yǎng)目標的前提;工程教育認證中的成果導向理念為目標的達成提供了有效的落實方法和評價手段，三者之間的關系如圖1所示。不僅要以學生為中心構建協(xié)調、統(tǒng)一的課程體系，而且還要根據(jù)內部需求，即高校定位、學生發(fā)展、教職工期望等因素，確定培養(yǎng)目標的特色。

（二）聚焦多重背景、凝練培養(yǎng)目標

對于不同區(qū)域、不同類型的高校應結合自身特點，聚焦、凝練符合本校專業(yè)發(fā)展特點的培養(yǎng)目標，進而制定專業(yè)畢業(yè)目標和課程目標。從思政視角看，培養(yǎng)目標是明確的，即培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人。在制定專業(yè)畢業(yè)目標時可以深化、提升工程教育認證標準中畢業(yè)要求的“職業(yè)標準\"要求，也可以在12條畢業(yè)要求標準的基礎上增加條目，細化指標點。

從新工科建設視角，孫峻認為對土木工程專業(yè)“新\"在對人才創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而在創(chuàng)新能力構成要素中，創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能是最為關鍵的要素。林健8提出對于新工科建設，一般地方高校建設應做到好而實，即培養(yǎng)實干務實、服務國家戰(zhàn)略的應用型技術人才。為準確定位培養(yǎng)目標，中南大學從需求端著手，結合新工科要求通過對大型土木行業(yè)單位的調研與分析，提出學生應具備的5種核心能力，并以此為目標打造多層次教育平臺，建立完善的教育體系[9?？梢?，為將新工科元素融合在培養(yǎng)目標中，還應結合高校自身的特點和師生發(fā)展的內部需求。

西北民族大學土木工程專業(yè)成立于2005年，經(jīng)過近二十年的發(fā)展，已成為土木工程一級學科碩士點，該專業(yè)已發(fā)展成為甘肅省一流專業(yè)。通過對本科畢業(yè)生的持續(xù)調研、統(tǒng)計，近 80% 的畢業(yè)生主要在一線施工單位工作，另有近 9% 的畢業(yè)生在當年或畢業(yè)后的2＼～3年內選擇繼續(xù)深造。結合學校應用型高校的定位、畢業(yè)生就業(yè)和深造、一流專業(yè)發(fā)展情況，在制定培養(yǎng)目標時，學院將培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的實踐能力放在首位，并兼顧繼續(xù)深造的學生和一流專業(yè)發(fā)展的需求，在創(chuàng)新方面注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。

（三）構建課程目標和課程要求

確定了“培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人\"和\"培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的實踐能力及培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維\"這兩個關鍵定位后，接下來要解決的問題是在課程建設中如何實現(xiàn)和落實。以土木工程結構實驗課程為例，就課程目標和課程內容的構建進行討論。

土木工程結構實驗是土木工程專業(yè)教學的重要課程，從內容角度上看，課程主要包括科學試驗的基本方法和生產(chǎn)檢測的基本技術;從授課角度上看，課程分為理論環(huán)節(jié)和實驗環(huán)節(jié);從能力角度上看，在工作中對工程結構的檢測、分析和評估對應解決復雜工程問題的能力，在科研中對新結構、新理論、新體系的試驗設計和驗證對應創(chuàng)新意識和創(chuàng)新行為。通過多年的教學總結發(fā)現(xiàn)，學生學習僅停留在課堂甚至僅在課堂實例，課后主動學習意識不強;不能將實驗或檢測各環(huán)節(jié)內容貫穿于一體、形成知識體系，更不能很好的完成實驗或檢測項目的設計和規(guī)劃。在實踐環(huán)節(jié)，實驗項目往往比較簡單，課堂較為單調，沒有延伸和拓展，學生不能設計實驗項目、選擇儀器設備。實驗過程通常是對教師實驗步驟的重復，學生遠不能達到解決復雜工程問題的能力和具備創(chuàng)新意識的要求。思政元素在授課中也多以顯性教育的方式呈現(xiàn)，與專業(yè)知識聯(lián)系較少，缺乏體系化、層次化的設計，覆蓋程度也不確定。

為此，根據(jù)培養(yǎng)目標和課程特點構建了6個課程目標，其中，課程目標1＼～3為知識目標，規(guī)定為基本要求;課程目標4和5為能力目標，分別規(guī)定為實踐要求、創(chuàng)新要求;課程目標6為思政目標。將課程目標與標準畢業(yè)要求中的要素進行對應，如表1所示。將基本要求、實踐要求和創(chuàng)新要求提煉為新工科背景下課程需要達成3個維度。將課程思政需達成的3個維度制定為課程目標，并對各維度內容進行細化。自我要求，就是培養(yǎng)學生的工匠精神、科學思維、實干務實，能夠知行合一；社會責任，就是培養(yǎng)學生能夠勇于擔當、公正誠信，擔負社會責任;家國情懷，就是建立學生的文化自信、制度自信，胸懷民族復興的中國夢。

二、課程體系設計與實踐

新工科和課程思政背景下，根據(jù)課程目標制定了課堂模塊和實驗模塊在不同維度對應的教學內容，教學團隊針對教學存在的問題改進了課程結構，豐富了教學方式，制定了課下學習要求，搭建了分層式的實驗平臺，嘗試了混合式實驗教學方式，通過多舉措提升教學質量，詳細內容如表2、表3所示。

（一）新工科元素的融入方式及教學方法設計

教學內容上的基本要求為各教學模塊中需要學生掌握的重點內容，是解決復雜工程問題的基礎。在課堂和實驗教學環(huán)節(jié)，需要教師講透知識點和儀器設備的基本技能，需要學生掌握并應用這些技能。實踐方面，需要學生綜合應用各模塊知識、技能對工程問題進行測試、分析和評價，培養(yǎng)學生的綜合能力。通過實驗分組鍛煉、培養(yǎng)團隊合作、溝通交流的能力；通過開放性實驗鍛煉學生的綜合能力。同時，在授課過程中結合行業(yè)、學科發(fā)展的最新動向，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維意識[10]。

從教學方式看，經(jīng)過兩年土木工程專業(yè)課程的學習，學生對書本中涉及的內容并不陌生，可采用問題式教學法、探究式教學法、案例式教學法、翻轉課堂法進行授課。考慮到學時壓縮、學生課下學習主動性不高，課程團隊在課前提出問題、布置任務，要求學生搜集、閱讀資料。在互動教學過程中，教師通過引導、探究、問答、演示等教學手段，驅動學生學習興趣的正向循環(huán)。

應變測量是課程的重點，以應變測試為例，在理論環(huán)節(jié)要求學生掌握應變片、橋路的測試原理，授課時通過演示推導過程、連橋方式講授這一知識點，如表2所示。由應變可以計算得到構件的應力和內力，與學生探討不同橋路組合量測的優(yōu)、缺點，探討在強度測試中應變測點布置的關鍵位置，探討如何獲得構件內力。應變測試也有局限，如測點布置繁瑣、不宜長期監(jiān)測、無法獲得應力場的分布等，在教學過程中可啟發(fā)學生通過高精度圖像識別技術分析構件變形情況，進而獲取應力場的分布。

（二）課程思政的融入方式及教學方法設計

在專業(yè)課程教學過程中思政元素多以隱性教育的方式與專業(yè)知識進行融合，從廣度上要做到思政元素在教學模塊中的全覆蓋;從深度上要做到潤物無聲、沁人心靈的效果。在教學過程中可以通過與專業(yè)知識結合、案例講解、概念類比融入式、體驗式等教學方法，將正確的世界觀、人生觀、價值觀傳遞給學生，從國家、社會、個人3個維度塑造學生健全的人格。例如，在理論環(huán)節(jié)講解模型實驗時，介紹國產(chǎn)首艘核潛艇采用1：1木制模型研制過程，說明關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的，從而激發(fā)學生家國情懷和創(chuàng)新精神，如表2所示;在實踐環(huán)節(jié)講解反射波檢測基樁完整性時，由結構的基礎引申至表示自我發(fā)展和學識的“基礎”，勉勵學生提高自我要求，在學?？嗑殐裙⒖己丝醋鲗ψ晕摇皺z測”的小錘，通過成績的反饋不斷完善和提升自我，如表3所示。

（三）分層式的實驗平臺建設及實驗項目設計

針對重點培養(yǎng)目標——學生解決復雜工程問題的實踐能力，學院構建了校內實踐平臺[]，在實踐環(huán)節(jié)，課程依托該實踐平臺，，提出建設適用于本課程的分層式實驗平臺。建設思路為遵循前文提出的新工科背景需達成的3個維度，以學院現(xiàn)有的固定試件和儀器設計課內必修實驗，達成基本要求；依托工程實例或教師橫向項目制定課外開放性實驗，達成實踐要求;依托教師科研項目或設計跨學科實驗項目制定開放性實驗，達成創(chuàng)新要求。

為使學生能夠主動了解實驗過程和要求，任課團隊將錄制的實驗視頻發(fā)布在校級課程平臺上方便學生提前學習和準備，在實驗過程中教師可以將更多的精力放在指導學生實踐和檢查學生實驗成果上。為方便學生開展開放性實驗，任課團隊將儀器設備的使用說明書、實驗指導書、檢測規(guī)范等資料匯集、整理，并在校級課程平臺上建立課程資料庫?？己谁h(huán)節(jié)，學生需要在期末完成 6+2 個實驗項目，即6個必修實驗，2個開放性實驗;教師評閱時以實驗小組為單位，對其成果從實驗準備、實驗操作、數(shù)據(jù)分析和整理進行綜合評價。

三、結語

在新工科、立德樹人、工程教育認證多背景下，國家對高等教育提出了全新的要求，為了培養(yǎng)適應時代發(fā)展的創(chuàng)新型人才，為培養(yǎng)社會主義建設者和接班人，工程教育認證的成果導向理念為多背景下落實、評價人才培養(yǎng)目標提供了切實可行的方法。各級教師應深度參與培養(yǎng)目標、專業(yè)畢業(yè)標準的制定，在目標明確的前提下設計課程大綱和課程內容，使專業(yè)知識、實踐能力、創(chuàng)新意識、思政思維能夠協(xié)調地統(tǒng)一在教學活動中，達到以學生為中心的多維度育人目的。

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Abstract： In the new era，China has joined the Washington Agreement，put forward the construction of Emerging Engineering Education （3E），and defined the fundamental task of Ideological and Political Education. Under these backgrounds，collges and universities should combine their own positioning，grasp the connotation of diffrent backgrounds，integrate and implement the core elements into theconstruction of curriculum system and teaching practice.This paper analyzed the connotation of multi-background and the relationship between students，and discussed the focus core elements of the educational objectives in application-oriented universities.Taking the civil engineering structure experiment course as an example，the course objectives and multi-dimensional course requirements were put forward，the teaching contentstoachieve the multidimensional curriculum objectives were designed，and the teaching methods were discussed. The teaching practice shows that Outcome-Based Education （OBE）of enginering education certification provides a practical method for implementing and evaluating the construction goals of 3E and curiculum ideological and political education.A coordinated，unified and multi-dimensional curriculum system has been established.In teaching activities students'ideological and political consciousness has been improved and their practical ability and innovative consciousness have been cultivated.

Key words： engineering education accreditation; Emerging Engineering Education （3E）； curriculum ideological and political education; civil engineering structure experiment; teaching reformation

（責任編輯 鄧 云）