以MIT為鑒改革土木工程專業教學模式

摘要：工程教育必須適應企業需求，為其提供技術支持、解決實際問題；必須支持學生發展，為其進行工程知識培訓、技能訓練、思維拓展；必須改革課程體系、創新教學模式，更好地提高人才培養質量。文章借鑒MIT建筑學本科專業教學模式，為廣東技術師范學院天河學院土木工程專業的教學改革提供思路。

關鍵詞：工程教育； 課程改革； 培養模式

中圖分類號：G6420 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）02-0048-05

一、高等工程教育發展趨勢

世界工程教育的發展史是其應對工業發展挑戰、解決企業實際問題的歷史，因此，應借鑒國際工程教育的先進經驗，改革工程教育，適應廣東工業發展和企業轉型升級的要求。

工程教育目標有兩個方向：一是強調專業技術知識的掌握和專業技能本身的研究與運用，重視處于工程經驗階段以工程實踐為導向的工程教育技術模式，為加速實現工業現代化提供技術支撐；二是以工程科學運動為導向的教育理念，強調其科學化、學術化，強調科學基礎理論研究與教育，重點突出工程學科學習和科學分析訓練。

現在的工程教育日趨回歸工程本身的系統性和完整性，從最初重視工程實踐到強調其科學基礎，工程實踐的回歸實質上是一個向工程本質不斷皈依、逆反、重聚、演進的過程^[1]。

（一）回歸工程

工程教育向工程實踐回歸，要面向行業和企業的需求，為企業解決實際問題。在此基礎上，工程教育還要向工程本身回歸。工程具有社會性、創造性、藝術性、綜合性與復雜性、道德制約性、全球性與開放性等特性，因此，工程教育應為學生建立寬厚的通識教育平臺，加強社會科學、藝術素養、倫理道德等方面的教育，并注重學生創造力和終身學習能力的培養。

（二）學用結合

資源、技術、媒體、課程、學科的整合使工程教育發生了很大的變化，整合化理念將繼續延伸與擴展。2004年底，“2020工程師”

計劃首次發表了的題為《2020的工程師：新世紀工程的愿景》

的正式報告。此報告認為，未來工程師應具備分析能力、實踐經驗、創造力、溝通能力、商務與管理能力、倫理道德、終身學習能力^[2]。

二、教學改革措施

課程質量影響著人才培養的質量，而為促進工程教育和適應社會變化涌現的各種教育理念和政策，也需要通過課程改革付諸實踐^[3]。因此，工程教育改革的核心是課程改革。優化課程體系，是本科工程教育的關鍵。MIT建筑學本科專業的課程設置為天河學院土木工程專業的教改提供了思路。

（一）天河學院土木工程專業現狀

2008年9月，經教育部批準天河學院土木工程專業開始招生，當年招生人數為110人，現有在校生718人。

土木工程專業旨在把學生培養成既懂理論又懂實踐，具備良好的土木工程施工管理以及相關法律知識，并具有實操能力和職業道德的復合型人才。

經過幾年的建設，初步形成了專業特點：“產學研用”的運行機制、學生設計創新活動及項目帶教學的授課方式。

（二）土木工程專業課程設置分析

1.學院課程

由圖1可見，天河學院公共基礎課程設置特點如下：

（1）重視外語學習。

大學英語課程安排在第一和第二學年，共16個學分，占公共基礎課學分比例為36.4%。

（2）注重“兩課”。

學院開設了4門“兩課”課程，共14個學分。促進學生樹立正確的人生觀和價值觀，培養學生具有較高的政治理論素養。

（3）關注學生體育素質。

學生必須完成兩個學年的體育必修課學習，以提高學生的身體素質，保持積極的生活方式。

該專業在繼續加強外語課程、“兩課”和體育課程的同時，需要強化的方面有：第一，引導學生以嚴謹的態度從事科學研究，為學生的專業學習打下基礎，進行嚴格的學術訓練。第二，培養學生的表達和寫作能力，尤其是學術論文寫作技能訓練。第三，提高學生人文、藝術素養，普及社會科學知識。

2.系部課程

從系部專業課程設置來看，土木工程專業注重相關基礎學科學習，開設了高等數學、線性代數、材料力學、概率與數理統計、結構力學等相關基礎課程，為學生專業知識的學習和實踐打下了堅實的基礎；重視專業領域語言工具學習，開設了土建專業英語課程；關注實踐環節，實踐課程占總學分比例的14.86%。實踐環節共8項——建筑制圖與CAD課程設計、建筑工程測量課程設計、房屋建筑學課程設計、工程地質實習、建筑施工技術課程設計及實訓、建筑施工組織設計課程設計、畢業實習、畢業設計，實踐課程貫穿4個學年。

雖然實踐課程的科目和學時得到有效保障，但是從培養效果層面，學生的創新能力、實踐能力、設計能力和學習主動性還有待加強。

3.選修課程

土木工程專業選修課較少，個人選課學分僅占總學分的57%。這限制了學生自由發展的空間，需要增加選修課比例。

（三）土木工程專業課程改革設想

MIT 提供17門學院通識必修課，包括6門科學必修課，8門人文、藝術和社會科學必修課（HASS），2門科學與技術限制選修課（REST），1門實驗必修課。

參照MIT建筑學本科專業課程設置，天河學院土木工程專業從重構基礎、加強實踐、增加選修幾個方面進行教學改革。

1.重構基礎

為培養學生寬廣的學科基礎，體現工程技術對人文、藝術和社會的關注，提升學生的審美能力、表達能力，學院應考慮集中各系各專業的優質資源，開設適合建筑工程系學生的公共基礎課。

（1）增設科學必修課。科學必修課強調基本的概念模型、實驗事實和算法，可以為專業課程學習奠定堅實的基礎，也是學生寬廣學科背景的重要組成部分。可考慮開設生物必修課、化學必修課、數學必修課、物理必修課，形成課程序列。學生可以根據自己的基礎、興趣等選擇，以取得更好的教學效果。例如，MIT的數學必修課設置，學院要求所有學生完成單變量微積分課程（18.01或者與其相當的，被稱為微積分學I 的科目）和多變量微積分課程（18.02或者與其相當的，被稱為微積分學II的科目）。有能力的學生或者擁有18.01學分的學生可以直接學習多變量微積分。秋季學期有兩個課程版本：18.02是基礎版本，18.022稍微多一些理論知識。兩個版本都以科學和工程中的微積分知識為主要內容。高中學習過一年微積分的學生有資格學習18.01A—18.02A課程（2）加強人文、藝術、社會科學課程開發。人文、藝術必修課對土木工程專業培養設計人才、建造人才，提高學生的人文素養和審美能力有重要意義。增設此類課程旨在使學生理解人類社會及其傳統和體系，關注人類過去和現在的文化知識以及相互影響的方式，關注概念、觀點和基于人類活動的思維系統，理解不同社會的政治和經濟體制，培養學生藝術交流和自我表達的敏感性，加深學生對各種文化和學科領域知識的理解。

（3）增設本科生交流課程。在MIT，本科生交流必修課是唯一逐步進行的通識課程。這樣可以促使學生經常參與技術性或專業性的交流技巧訓練土木工程專業部分學生在口頭和書面表達能力方面有待提高，而學生的表達能力尤其是專業領域寫作能力在很大程度上影響著學生畢業設計的質量，因而有必要開設本科生交流課程。考慮分兩個課程階段：第一階段，由學院開設，奠定寫作和表達的基礎。第二階段，由建筑工程系開設，為學生提供在專業領域，包括各學科方向和學術文化領域的交流指導和實踐。

2.加強實踐課程

從廣義上看，MIT建筑學專業的實踐課程可以分為三類：實驗必修課、系部提供的工作室模式專業課程、拓展課程。

（1）實驗必修課。考慮各系部合作，開設實驗必修課，旨在給學生提供機會設定和操作解決自然世界現象的實驗。在教師的監督指導下，學生進行實驗設計規劃，選擇測量技術，決定檢驗數據流程。此課程的意義并非對以后的實驗工作進行詳細指導，或者補充具體的科目，而是使每位學生有機會主導一個或者多個實驗，訓練其作為一個專業人員的主動性和創造性。

（2）工作室模式專業課程。MIT提供了一系列工作室模式課堂（studio）。從引入基本理論到學生實踐，學生必須在進入高一級的工作室課程前，完成相應的先修課程。工作室模式課程的特點為集成化的理論講授和實踐、合作性的學習小組，以及師生間的高度互動^[4]。圍繞著一個專題，整個工作室課程被分為幾個部分，對學生的要求隨階段的不同而遞進，最終要求參與課程的每位學生獨立完成自己的設計。學生需要完成預習與資料搜集（Clues and References）、設計操作（Making Design）、期初報告（First Pass with Found Objects and Building Blocks）、設計修改（Revised Design）等任務，通過講解、設計、評析、實地勘察、修改方案等環節給學生提供全面探究建筑設計的機會，真正實現以學生為主體的研究性學習。

土木工程專業可以考慮采用工作室模式進行部分專業課程的教學，注意以學生為主體，要求學生完成課前預習與資料收集工作，課中親自動手，發現問題、提出問題，由學生自己設計和安排實驗，優化過程，得出結論，學習科學探索的全過程。在小組學習中，取長補短，優化設計方案。

3.拓展課程

在培養學生扎實的知識基礎和精湛的專業技能基礎上，為讓學生發揮主動性和創造性，MIT開展了形式多樣的拓展課程。例如，獨立活動（IAP）、 本科生研究機會項目（UROP）、獵奇計劃等。

IAP產品以其多樣、革新精神和寓教于樂為特征。IAP活動范圍從有學分的活動（人類生物化學講座、社區服務工坊）到無學分的活動（烹調班和即興喜劇工作坊）均有設置“獵奇計劃”是MIT的傳統，由學生自由組成攻關小組，將一個學期的難題集中在3天內完成。奪冠的小組將獲得為下一年度“獵奇計劃”設計難題的權利。獵奇計劃最大限度地調動學生思維能力，展現其才華。

UROP計劃是大學生作為初學者參與研究活動的途徑之一，有助于學生在相關研究領域提出解決問題的方法，有利于知識整合。此計劃為本科生的發展帶來諸多好處，不僅可以為學生畢業和未來職業作準備，同時也可以讓學生更多地接觸教師、研究人員、研究生和其他有共同興趣的研究人員天河學院鼓勵學生積極參與各項科技活動和科研項目，培養學生的研究意識和實踐能力。部分學生在全國專業性比賽中獲獎。然而，如何在更大范圍內

將創造能力和創新意識培養貫穿于隱性課程之中仍有待探討。若借鑒MIT的思路，可鼓勵土木工程專業本科生參與教授從事的研究工作。每個本科生都可以參加研究活動的各個階段，包括撰寫建議書、制訂研究計劃、從事實際研究、分析數據、以口頭和書面形式介紹研究結果等。通過參與此類研究工作，學生可獲得學分，獲取報酬，或是作為志愿者參加研究工作。此類課題要求學生在完成課程后每周從事8～10小時的研究工作。并且，由于研究工作的連續性，常常要求學生在一個課題上能連續從事幾個學期總的來說，需要對實踐教學綜合考慮，點面結合，構建適應土木工程專業特點的本科實踐教學體系。在保證實踐環節教學時數的基礎上，關注各實踐課程彼此的獨立性及相關性，注重實踐課程考核與成績評分標準的設計，關注課程的實際效果。

4.增加選修課程

土木工程專業選課比例占總學分的5.7%，低于MIT建筑學本科專業的12.2%。從選課范圍來看，土木工程專業個人選課有專業限制，而MIT的個人選課沒有專業和學科限制。不僅如此，MIT提供的學院必修課和系部專業必修課中，也提供了不同的課程序列供學生選擇。例如，科學必修課中的物理必修課，學生可以在物理學I課程序列和物理學II課程序列中轉換。

天河學院可考慮增加選修課比例，以給予學生更自由的發展空間。在保證基本目標的前提下，減少必修實踐課比例、增設選修實踐課、優化課程結構，為學生留出更廣闊的自主發展空間，同時關注學生的知識儲備，必要時加開先修課程，以便學生能更好地學習和理解各門課程。

三、 產學研結合，合作共贏

目前土木工程專業的產學研已取得了一定的成績，積極開展產學研用結合的教改形式。學院與設計公司合作，共同組建了廣東技術師范學院天河學院建筑工作室，并采用半企業化的模式運作。學校

加強實踐基地建設，各基地密切合作，開拓備用基地。

麻省理工學院產業聯絡計劃 （MIT Industrial Liaison Program）致力于創造和加強MIT與全球企業間的互惠互利關系。從1948年建立至今，ILP在建立MIT與世界產業的聯系方面扮演著重要角色。MIT以優質并不斷更新的科技資源吸引著全球的優秀企業與其合作。麻省理工學院教職員工約1 000人，其他研究者超過3 000人，研究項目7 000項，逾100個部門、實驗室和中心土木工程專業應提高其專業方面的科技創新能力，吸引更多更強的企業簽訂產學研合作計劃，讓師生在各項實踐計劃中得到提升，開拓合作共贏、良性發展的局面。可考慮建立企業、學校雙導師制，安排學生在企業學習一年，實地完成畢業設計。在校內學習階段，強化學生的科學文化基礎知識、工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力。在企業學習階段，學生主要學習技術，感受企業文化，開展工程實踐活動，參與企業技術創新和工程項目開發。企業可以和學生團隊一起解決生產實踐中出現的問題，利用高校的科技資源提升其生產力水平。通過這樣的模式培養受企業歡迎的人才，在一定程度上解決就業問題，實現學生、學校、企業共贏的局面。

參考文獻：

[1] 李正，林鳳. 從工程的本質看工程教育的發展趨勢[J]. 高等工程教育研究，2007（2）：22.

[2] 李曉強，孔寒冰，王沛民.建立新世紀的工程教育愿景——兼評美國“2020工程師”《愿景報告》[J].高等工程教育研究，2006（2）：7-10.

[3] 李元元.高等工程教育課程改革的比較研究——以華南理工大學與MIT為例[J].高等工程教育研究，2004，（6）：1-6.

[4] 王鑫，劉全慧.工作室課堂與大學物理教育——介紹美國Studio Physics教學模式[J].大學物理，2010（2）：54-56.

Teaching mode reform of civil engineering compared with MIT

YANG Lin， WANG Linghua

（Tianhe College， Guangdong Polyphonic Normal College ， Guangzhou 510540， P. R. China）

Abstract： Engineering education must be enterprises， providing technical support and solving practical problems. It must approach students， providing them with engineering knowledge training， skills training and thinking development. From these horizons， the college should reform the curriculum， innovative teaching mode and improve the quality of talent training.The study intends to analyze and think about the reform of engineering teaching in Tianhe College of Guangdong Polyphonic Normal College according to undergraduate teaching modes of architecture specialty in MIT.

Keywords：engineering education； curriculum reform； training mode