美國土木工程專業(yè)本科教學個案研究

　　[摘要] 文章介紹了佐治亞理工學院土木工程專業(yè)學士學位教學的教學目的和教學結(jié)果，列出了大學4年的具體教學計劃，簡單介紹了專業(yè)的新特色課程，分析了專業(yè)教學的特點，對我國的土木工程教育具有一定的借鑒意義。
　　[關(guān)鍵詞] 土木工程專業(yè) 教學目的 教學結(jié)果 教學計劃 特色課程
　　
　　佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）位于美國佐治亞州的州府亞特蘭大市，始建于1885年，是美國三大理工學院之一，以承諾“通過科學技術(shù)改善人類條件”而著名。佐治亞理工學院由六個學院組成：工程學院、建筑學院、管理學院、人文學院、計算學院和理學院，其中工程學院聞名世界。工程學院設(shè)有9個專業(yè)分校，其中的土木和環(huán)境工程專業(yè)在美國排名第四。2005年，土木和環(huán)境工程專業(yè)分校有1.6萬名本科生和研究生。
　　在佐治亞工程學院土木和環(huán)境工程專業(yè)學習四年后獲得土木工程學士學位，畢業(yè)生可以直接投身工程實踐中成為一名工程師，或繼續(xù)進行研究并攻讀學位，研究領(lǐng)域可以進一步拓寬，有工程施工和管理、環(huán)境工程、環(huán)境水力學、地質(zhì)工程、水文學、材料學、結(jié)構(gòu)工程和力學、交通運輸、水資源計劃和管理等。
　　
　　一、土木工程專業(yè)教學目的
　　土木工程教育的任務(wù)是通過研究和制定教學計劃，達到5個教學目的，最終完成高質(zhì)量的教育：①教育新一代土木和環(huán)境工程師以適應未來挑戰(zhàn)；②提高畢業(yè)生的學識、領(lǐng)導能力和服務(wù)意識；③創(chuàng)造、發(fā)展和傳播新知識；④指導跨學科教育和研究計劃的制定；⑤提升土木和環(huán)境工程專業(yè)在國家中的地位。
　　
　　二、土木工程專業(yè)教學結(jié)果
　　土木工程專業(yè)學士學位教學是根據(jù)教學目的制定的，力求滿足所有學生的需要。學生獲得學士學位后，應具備以下能力：①具備廣泛的知識，足以理解土木工程對全球、社會和環(huán)境的影響；②能通過利用所學的基本知識，如數(shù)學、統(tǒng)計學、自然科學和工程原理，使用現(xiàn)代化的工程技術(shù)、能力和工具，解決實際土木工程問題；③能完成對在使用性能、造價、時間、質(zhì)量和使用目的等方面有特殊要求的工程結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，也可以進行設(shè)計、施工；④能在地質(zhì)工程、水利工程和工程材料等兩個或多個領(lǐng)域中設(shè)計和指導試驗，分析試驗數(shù)據(jù)；⑤能口頭表達專業(yè)技術(shù)資料；⑥能通過寫文章、寫報告表達技術(shù)資料；⑦在包括各種學科人才的團隊中能協(xié)同工作；⑧能理解專業(yè)、社會和民族的傳統(tǒng)和責任；⑨有能力借助系統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)驗完成土木工程設(shè)計；⑩至少能在工程施工、環(huán)境工程、地質(zhì)工程、水利工程、結(jié)構(gòu)工程和交通工程中的4個領(lǐng)域中利用所學知識解決工程問題；{11}能解釋管理、商業(yè)、公共政策中的基本概念。
　　
　　三、土木工程專業(yè)課程教學計劃
　　土木工程專業(yè)學位課程分人文社會學科類、數(shù)學科學核心課、專業(yè)必修課和專業(yè)選修課。
　　人文社科類課共24學分，其中人文類課和社科類課各占12學分。人文類課的英語綜合Ⅰ、Ⅱ為必修課，道德倫理課3學分，人文類課選修1門。社科類課包括1門歷史課、1門經(jīng)濟類課和2門選修課。
　　專業(yè)選修課課程齊全、科目很多，按大類可分為拓寬專業(yè)選修課、技術(shù)選修課和相關(guān)專業(yè)選修課。
　　拓寬專業(yè)選修課有結(jié)構(gòu)分析、工程施工和管理、水利工程、環(huán)境系統(tǒng)工程、地質(zhì)工程、交通規(guī)劃優(yōu)化和設(shè)計6門課，要求必須選包括水利工程或地質(zhì)工程在內(nèi)的4門課。
　　技術(shù)選修課有地球數(shù)學、環(huán)境工程實驗、施工計劃評估和設(shè)計、工程施工、水文學、沿海工程概論、環(huán)境轉(zhuǎn)移模式、水質(zhì)工程學、危險品工程學、空氣污染工程、環(huán)境工程、環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計、地學工程設(shè)計、地下土壤特性、環(huán)境地質(zhì)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、木結(jié)構(gòu)和磚結(jié)構(gòu)設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)施修復、結(jié)構(gòu)分析、聯(lián)運規(guī)劃設(shè)計和施工、環(huán)境影響評價、道路工程計算機輔助設(shè)計、大學生研究、組合結(jié)構(gòu)力學、組合材料研究、組合材料制造和加工、地表水文學、榮譽項目等29門課供選擇，要求選夠5門課。
　　相關(guān)專業(yè)選修課從非土木和環(huán)境工程專業(yè)中選2門課，共6學分。學生在選修課程前必須修完該課的前期準備課程。
　　表1～8所示為該校2007-2008學年的課程教學計劃。
　　
　　
　　四、專業(yè)特色課程——土木工程系統(tǒng)
　　該課是1999年學校為了響應可持續(xù)發(fā)展的社會要求而發(fā)展起來的一門新課程，為專業(yè)必修課，在二年級春季開設(shè)，3學分。課程的主要觀點是將土木工程建筑看作一個系統(tǒng)，系統(tǒng)由各種各樣的具有內(nèi)在聯(lián)系的構(gòu)件組成，且與周圍社會和自然環(huán)境有非常密切的關(guān)系。課程主要介紹土木工程建筑設(shè)施的模型分析方法、可持續(xù)性分析和經(jīng)濟評價，內(nèi)容分為三個模塊，第一個模塊介紹系統(tǒng)和可持續(xù)發(fā)展的概念；第二個模塊提出了一些衡量或優(yōu)化系統(tǒng)性能的方法；第三個模塊介紹對系統(tǒng)進行經(jīng)濟評價的新思想。課程結(jié)束后要求學生寫一篇報告，報告可以涉及颶風、水處理和分布、河流保護、空間站、建筑供熱和通風、交通系統(tǒng)、機場安全、廢物處理等多方面內(nèi)容，每個學生所做的報告必須解決老師提出的幾個關(guān)鍵的問題。
　　
　　五、專業(yè)課程特點
　　1. 重視理科基礎(chǔ)教學
　　數(shù)學、物理、化學等的學習要求都很高。其目的一方面在于，經(jīng)過本科生教育過程之后，所有學生都具備相對寬厚的專業(yè)基礎(chǔ)，并具有良好的從業(yè)素質(zhì)；另一方面，又為學生進一步接受更高水準的專業(yè)教育奠定了基礎(chǔ)。該校的本科生工程素養(yǎng)世界著名。同時因為學院的生命科學非常著名，所以土木工程專業(yè)的學生被要求修生物課并進行相應的實驗。
　　2. 本科專業(yè)不設(shè)固定界限，專業(yè)課“寬口徑”
　　學校在研究生期間才明確劃分專業(yè)，并開設(shè)大量的專業(yè)課程。土木工程專業(yè)本科階段只進行專業(yè)基礎(chǔ)課的學習，專業(yè)基礎(chǔ)必修課比較少，只有6門。選修課科目多，內(nèi)容廣，非常注重培養(yǎng)學生的全面素質(zhì)和能力。
　　3. 注重計算機應用能力
　　學校認為基于計算機的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計對于土木工程專業(yè)人員來說非常重要，是一種內(nèi)在能力。因此，學校要求每個學生配一臺計算機。學校開設(shè)了計算機相關(guān)課程，并在專業(yè)課教學中不斷強調(diào)計算機在可視化、分析、設(shè)計和通信中的應用。
　　4. 非常重視團隊合作精神的培養(yǎng)
　　學校開設(shè)了大量實驗課，要很好地完成實驗，大家必須通力合作；畢業(yè)項目需要學生自己選，選擇一個新的、有用的畢業(yè)項目需要很多非工程經(jīng)驗和知識，比如，城市規(guī)劃、金融等經(jīng)驗，學生必須合作討論這些知識，才能使項目進展順利。
　　
　　六、專業(yè)教學條件
　　1. 師資優(yōu)秀
　　2004年底，土木和環(huán)境工程學院有近100名教職工。從事綜合教學的有53名，其中有25名教授、17名副教授、11名助理教授。從事科學研究的教師有31名，其中有7名是博士后研究人員。學校教師教學和科研并進，在完成高質(zhì)量教學的情況下，在2000～2004年間，共主持和參與了科研項目656項，發(fā)表了848篇文章、109部專著、740篇會議論文和報道。
　　2. 實驗條件完備
　　實驗室是教學和科學研究必備的條件。該校有土木工程專業(yè)教學和分析研究所需要的全部實驗設(shè)備。有交通、環(huán)境、水力學、檢測、土力學、材料等方面的共26個實驗室。
　　3. 與地方政府、企事業(yè)單位和專業(yè)組織有很好的研究合作
　　學校一直推崇工程技術(shù)應該服務(wù)社會，多年來一直與幾十家企事業(yè)單位和組織建立著研究合作關(guān)系，從事服務(wù)社會的基礎(chǔ)設(shè)施包括結(jié)構(gòu)工程、力學和材料工程、地理系統(tǒng)工程、運輸工程、環(huán)境流體力學和水資源、環(huán)境工程、工程施工等方面的研究。在2000～2004年間，學校教師完成的科研項目達600多項，科研經(jīng)費總計2.46億美元。
　　參考資料
　　1 http://www.gatech.edu
　　2 Ado Ameku