鐘新谷++聶憶華++謝獻忠++賀建清
[摘 要]結合“地方高校土木工程專業人才培養模式創新區”項目建設,湖南科技大學土木工程學院構建了突出“實踐、應用、創業、創新”的土木工程專業人才培養模式,通過對高素質應用人才培養模式六年的創新研究與實踐,提出“2+2+主干專業交叉課程”特色課程體系和長達18周的專業綜合實踐模式,并配套建立了教學質量全過程控制高效評估與反饋系統和“有效動員—嚴密組織—全程指導—過程控制—風險防范—嚴格考核”的質量安全監控系統。該模式有效培養了學生知識應用與創新能力、人際交往與協作能力、社會責任與勞動意識等綜合素質,有效地促進了教師與企業的聯系,拓展了教師產學研服務范圍,提升了教師的施教水平和學生對教師的認可度;同時為學生和就業單位提供了有針對性的了解和雙向選擇的平臺,讓學生就業更趨合理、選擇更加多樣、就業成功率更高。
[關鍵詞]土木工程專業;人才培養;創新;實踐;效果評價
[中圖分類號] C961 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2016)02-0001-05
一、引言
1998年教育部頒布的《普通高等學校本科專業目錄》,將八個土木相關專業合并成土木工程專業。國內現代土木工程的建設、管理、投資,與規劃、建設、施工、管理與維護等相關學科有關聯,重點體現出個性與綜合性。第一,個性。土木工程是單一的、無法連續復制和試做、難以退貨或召回處理的項目。第二,綜合性。土木工程項目包括論證、勘察、設計、施工、管理與維護階段,考慮投資效益、建筑法規、環境、地質、測量、力學計算、防洪水文、材料、工程機械、施工技術、組織管理等事項,關聯教學、科研、政府管理等單位。[1] [2]施工企業從單一專業施工向綜合總承包、多方式經營發展。現代培養模式應順應現代土木工程的個性與綜合性,內涵多學科、寬口徑、綜合性特征,且類型不同的大學的土木工程專業畢業生的就業意向應有所不同或有所側重。[3] [4] [5] [6]
二、培養模式的定位
我國高等院校目前分為兩大類:“985”、“211”類高等院校(簡稱重點高校)、一般地方高等院校。一般地方高校在人才培養模式和人才知識結構方面一直仿效重點高校的模式[3],如土木工程按大類招生,多模塊靈活設置教學的培養模式,主要遵循了1998年教育部頒布的大學本科專業目錄的基本思想。一般地方高等院校相對重點高校有如下差別[3] [4]:1.受學校學術地位和地域影響,教師的數量與質量存在不足;2.由于教育資源的限制,多模塊靈活設置課程的人才培養模式無法實現;3.學生畢業的去向主要施工企業與基層單位,對專業技能有較高的要求。湖南科技大學土木工程專業在辦學過程中,2002年始才真正意識到地方高校與重點高校存在的差異,并根據實際情況調整人才培養模式,依托教育部國家質量工程“地方高校土木工程專業人才培養模式創新區”立項建設,在實踐過程中形成了適應學校辦學歷史、特色,主要面向土木工程施工企業,突出“實踐、應用、創業、創新”的土木工程專業人才培養模式,主要目標是為土木工程相關企業培養合格的工程師。
三、土木工程專業人才培養模式創新與實踐
針對1998年教育部頒布的大學本科專業目錄,學校將建筑工程、巖土工程、市政工程等本科專業整合為土木工程專業并按土木工程專業大類招生。
(一)一專多能的課程設置模式
對參編1998年教育部規定的大學本科專業目錄的重點高校,其土木工程專業人才培養方案調研表明:具有土木工程專業的重點高校大部分采用了按土木工程專業大類教學,設置多模塊課程,由學生進行選擇的培養模式。我校基于土木工程專業教師資源,模仿重點高校設置方式設置了3個課程模塊:建筑工程、道路與橋梁工程、巖土工程,二年級結束之前由學生自主選擇。經歷了按學生成績選擇、按入學成績選擇等多種方式的探索,但均存在下列問題:各方向模塊對應的二級學科社會影響、師資力量、市場人才需求期望不同,導致各方向模塊的選擇人數相差巨大——人數多的方向模塊教學資源無法滿足教學要求,而人數少的方向模塊存在教學資源浪費問題。特別是按成績選擇,導致了選擇人數少的模塊幾乎全部是成績差的學生,進而出現學風下降、學生心理畸形等問題,形成惡性循環。由于重點高校各課程模塊的學科建設、師資、社會影響幾乎沒有差距,在高校擴招過程中,重點高校的本科生增長量相比地方高校少得多,生源質量是最優秀的,因而重點高校不存在上述現象。我校根據教學模塊設置的實踐和現代土木工程施工企業特點,提出了按方向模塊招生,相對固定專業課程模塊,主干專業課程交叉設置,以達到觸類旁通、一專多能的課程設置模式,即“2+2+主干專業交叉課程”設置模式。實踐表明,該課程模式符合地方高校的實際情況和辦學目標。
(二)綜合能力培養的課程體系設置
重點高校的培養是以優質生源為基礎,著重培養創新精英,而地方高校主要是面向基層,著重培養學生解決實際問題的能力和創業精神。土木工程專業課程體系是以經典數學為基礎,以牛頓剛體力學和拉格朗日分析力學體系課程群為主體與專業規范課程群組成的。雖然牛頓剛體力學和拉格朗日分析力學體系200多年來幾乎沒有變化,但在解決力學問題的方法或技巧方面變換無窮。隨著現代數值計算技術、個人PC機、友好界面的商業程序軟件的發展,當人們面對復雜結構計算問題時,只要具備力學基本概念,就不需要更多解決力學問題的技巧,利用商業程序可很快進行復雜結構計算。在商業軟件高度發達的當今時代,傳統理論力學、材料力學、彈性力學、結構力學等課程教學設置將不再適用。通過調整課程設置,改革教學方法,注重力學課程概念教學,可達到鞏固力學基本知識、強化對力學分析軟件的應用的目的,使學生獲得對軟件輸入與輸出的正確性的判斷能力(例如學生應準確確定某個結構邊界條件,大致判斷正負彎矩的位置、受力較大的部位,而具體數值的計算主要是由軟件完成,對軟件輸出的計算結果基本能夠判斷其正確性)。
現代施工企業不再只是單一經營土木工程施工,還包括投資、項目管理,其管理者的身份可能在甲方和乙方之間轉換,所以學生應有一定的投資、商業、管理、人文的基本知識,具備成為企業家、創業家的潛力。學生要成為企業家、創業家,大學的學習經歷僅是一個方面,其家庭背景、成長過程、所處的社會環境等方面與之也有密切聯系。大學的任務是為學生成為企業家或創業家提供必備知識背景,非專門培養企業家或創業家,課程體系設置需兼顧經濟、管理、人文方面的知識課程。
(三)綜合能力培養的實踐環節設置
中國高等教育已從精英教育變為大眾化教育,且地方高校起主要作用。地方高校招生規模不斷擴大,加之社會環境的變化,實踐環節的要求與現實實踐條件之間存在很大反差。土木工程專業的實踐環節主要是三個模塊:實驗、實習、畢業(課程)設計。學校內部的實驗可以增加設備臺套數,減少分組的人數,在短期內增加學生動手實驗的機會,提高實驗的完成質量和效率,對此,經過高等學校本科教學評價的學校基本上能達到要求。傳統的課程設計是專業規范課完成后用1-2周的時間完成某種結構設計,實現對專業規范課程學習的理解與應用。由于PC機和教師命題存在單一性,學生在完成課程設計過程中,普遍存在抄襲現象。課程設計應按PBL項目式學習(Project Based Learning)模式,精心設計能力訓練環節,構建能力考查題庫,隨機選擇題庫試題,通過答辯把關考查學生的能力。土木工程畢業設計重點培養學生三個方面的能力:知識綜合運用能力、主動學習能力、問題解決能力。同樣,由于PC機普遍存在學生畢業設計相互抄襲的現象,畢業設計過程控制比以往更為重要,應多方位過程控制,設計多樣化的題目(畢業設計與實際工程、指導教師研究課題、就業三結合),實現能力培養目標。
隨著招生規模不斷擴大,土木工程專業實習在地方本科院校中實施非常困難,一般包括三類實習:認識實習、生產實習、畢業實習。對于認識實習,通過教師帶隊與講解、學生參觀基本上能達到實習目的。[7]對于生產實習,土木工程企業大多沒有固定的廠房,流動性大,即使學校與企業簽訂了合作協議,但無論是安全方面還是食宿方面,企業的管理尚未到位,且一次接待學生的容量十分有限,大多數的情況下只能采用類似認識實習的方法,即由教師帶隊講解、參觀,沒有達到生產實習的目的。如果采用分散實習的方法,由于學生的專業課程學習大部分沒有完成,且實習時間短(一般4周左右),學生在企業實習基本上成了企業的負擔,企業出于自身利益考慮不愿接受學生實習。畢業實習一般在春節過后的第八學期,受氣候環境影響大,一般為雨雪天氣,不適宜土木工程的施工,影響了實習的效果。顯然,傳統的實習模式必須進行改革,否則無法達到通過實習培養學生工程能力的目的。只有調整課程設置、整合實習類別、延長實習時間,打破學期和假期的界限,選取企業愿意接納學生實習的方式與時間,建立新的實習模式,才能通過實習實現對學生能力的培養。
(四)土木工程專業人才培養模式特色
我校基于“地方高校土木工程專業人才培養模式創新區”項目,結合調研明確將土木工程專業人才培養定位為面向土木工程基層單位,依托現代土木工程特征,凸顯“實踐、應用、創業、創新”人才培養特色,培養出“一專多能、工經管知識融合、實踐能力強、創業與創新能力高”的應用型人才,為土木工程施工企業培養出專業基礎扎實、專業技能熟練、對經營管理有所了解的復合型土木工程師。為此,我校建立了“二平臺+主干課程交叉設置”、“力學概念全過程教學”、“學期和假期結合”的特色人才培養模式。
“二平臺”是指公共與專業基礎平臺和專業方向平臺(2+2),并且按專業方向平臺招生,避免了第三學年分方向帶來的不利影響。“主干課程交叉設置”是在專業方向平臺中相互開設專業方向平臺的主干課程1-2門,如道路與橋梁專業方向設置房屋建筑學、隧道工程等交叉課程,建筑工程、巖土工程專業方向設置橋梁工程、路基工程等交叉課程等。這些課程的學時為專業方向的60%左右,著重使學生獲得其他專業方向的基本專業知識。通過某方向平臺課程的學習,保證學生的“專”;通過交叉設置的主干課程學習,保證學生的“多能”與綜合性。
土木工程專業的基礎是力學,傳統的力學教學注重解題的技巧,對基本概念本身和演化強調不夠,課程之間同時存在重復、脫節的問題,如大學物理與理論力學同時包括剛體力學內容,材料力學、結構力學、結構設計均包括構件內容。力學教師如果缺乏相關專業知識背景,在教學中就難免存在與專業脫節的情況。對有重復內容的力學課程編排教學大綱時,要按照不重復、遞進、全過程不間斷的學習模式來設置,形成“力學概念全過程教學”模式。
整合生產實習與畢業實習[8],調整課程設置,使基本專業課在第三個學年完成,開展從第三個學年6月開始至10月左右(至少18周)結束的綜合分散實習(主要去向:施工企業、監理單位、科研院所、教師科研或服務課題)。采用上述實習模式具有如下幾個方面的優點:第一,學生在完成專業基礎課和主干專業學習后,有一定的專業基礎,經過2至3周的跟班和培訓,可以在實習單位完成一定的工作,并在多個工作崗位實習。由于實習時間較長,并且在6月至10月這一時間段,一般的施工企業工作任務飽滿,實習生可以起到技術管理的替補作用。近4年的實踐表明,隨著勞動力短缺和勞務成本增加,施工單位越來越愿意接收專業實習生,并且會按月發1500元左右的勞務費。學生用自己的勞動換取一定報酬,有效培養了自信、自立精神。第二,方便學生擇業。學生和實習單位通過4個月的相互了解,為單位選擇人才提供了考察機會,也為學生選擇就業單位提供了窗口。由于每年10月是企業進校選擇學生最多的時段,學生在第4個月的實習有一定的彈性,企業面試與課堂教學互不影響。第三,第七學期從11月開始集中進行課堂教學,主要課程為專業方向交叉課程,如管理類、經營創業類、專業拓展類課程,這類課的課時控制在40學時以內,學生的實習經歷有利于上述課程的學習。第四,有利于實行揚長教育,為教師吸收有科研潛力的學生參與科研和技術服務提供了時間保障,學生在具備一定的專業基礎后,才有可能與教師更好地交流,否則即使參與了項目,也難以滿足揚長教育能力培養的要求。
五、土木工程專業人才培養模式質保措施與效果分析
(一)組織與領導
湖南科技大學為了保證“地方高校土木工程專業人才培養模式創新實驗區”項目的實施,成立了由學校分管教學副校長任組長,成員主要由教務處和土木工程學院等單位負責人、土木工程專業相關教授、基礎課程教授等專家組成的領導小組,通過4年的實踐及調研制訂了土木工程專業人才培養模式并通過了學校的審定。根據新的人才培養模式“先試點后鋪開”的原則,首先在道路與橋梁工程方向設立教改班,經過2009級、2010級試點后,對人才培養模式進行了局部修改,然后在土木工程其他三個方向進行全面實施,取得了顯著的效果。
(二)保證措施
按照“過程控制出精品”的原則,建立以學生為主體,教師為主導,全員參與、全過程控制、持續改進、全面管理的工作機制,建立以提高學生能力為核心的教學全過程控制評估與反饋體系。
1.高水平的師資隊伍
截至2015年3月,湖南科技大學土木工程學院有專業教師47名,其中具有博士學歷的教師有41名,40歲以下教師比例為75%。近5年來共承擔國家自然科學基金20余項,獲得企業委托橫向科研經費約1.1億元,榮獲省級科技進步一、二、三等獎5項,組建湖南省橋梁與隧道科技創新團隊,發表論文300余篇,出版專著2部。近5年來引進的青年教師全部具有博士學位,新引進的青年教師通過指派指導教師重點培養、參與學院工程檢測中心技術服務等方式提高教學能力和工程實踐能力。同時通過傳幫帶使青年教師過好教學關,并在申報科研項目方面向青年教師重點傾斜,100%由青年教師主持、承擔了國家級或省部級項目,通過獨立承擔項目促進了其學術水平的提高,形成了具有特色的青年教師培養模式。在大跨度橋梁分析、橋梁與結構風工程、結構振動控制、巖土基本力學性質、隧道工程、高性能混凝土等方向形成了緊密的教學科研團隊。
2.不斷改善辦學條件
近年來通過中央部省共建項目、湖南省土木工程重點學科、湖南省高校土木工程施工與質量安全重點實驗室、湖南省高校土木工程施工與質量安全產學研基地、湖南省土木工程重點專業等平臺建設資金、學校自籌資金等,學校先后投入4500多萬元,建成了力學實驗中心,水泥、混凝土、瀝青、路基路面、土力學、水力學、工程地質、結構靜力、結構動力(4×5T振動臺)、風洞等實驗室,實驗室建筑面積近10000平方米,為本科生實踐能力的培養提供了堅實基礎。實驗室的全體教師都具有政府部門頒發的土木工程職業試驗工程師證書,由于實驗室教師具有一專多能的實驗指導技能,所以能實現多人同時指導同一實驗,能有效減少實驗小組學生數量。實驗過程中每個學生均具有動手實驗的機會,杜絕了“觀”實驗的現象。
3.教學全過程質量控制評估與反饋體系特色
基于“過程控制出精品”的土木工程建設原則,按照課堂教學、實習(實驗)、設計等類別建立不同的過程控制方式,形成以學生為主體,建立學生評教、教師互評、督導團專家抽查、領導重點跟蹤的教學過程控制與反饋機制。課堂教學是學生獲取知識的最主要場所,教師課堂教學充分投入是實現人才培養的重要保證。堅持做好開學前教學檢查、期中教學檢查、期末教學檢查,重點檢查新開課、開新課的教師,建立新開課、開新課的教師準入制度。堅持院領導與系主任針對性聽課(院領導每年平均聽課10次以上)、教師相互聽課制度,堅持學生寫課堂日志制度,這是了解課堂教學效果的主要途徑。
根據聽課情況、學生課堂日志定期召開教風、學風分析評估會,向任課教師通報到課率、聽課情況、學生意見,對在教學效果、課堂管理中存在問題的教師,要監督其整改,形成督查機制,建立以學生為主體的學生評教體系是綜合考察教師教學效果的基本依據。通過建立評教數據分析系統,消除個別學生惡意評教的失真數據,是充分信任、尊重教師對課堂管理的自主權的體現。學生評教數據作為教師年終分配考核依據之一,作為對教師進行心理干預的依據(院領導與評教效果差的教師進行戒免談話、建立教師教學效果長期不能提高的教師退出機制等),對教學效果差的教師有一定的引導作用。
以鞏固專業知識為目的,構建課程設計質量過程控制機制。選題控制:課程設計注重專業知識的應用與鞏固,避免做成小而全的畢業設計翻版,基于項目式學習方式,設計以課程教學內容為主體,時間與授課同步,具有工程與應用背景的多種選題。要求控制:對主要知識點應有直接計算書和手工繪制圖表。考核控制:對課程設計的主要知識點,建立相應的考核題庫,通過答辯考核學生能力,評出成績。
以提高學生觀察能力、驗證與獲取知識能力為目的,構建實驗教學質量控制機制,限制實驗小組人數,統一實驗教學與課堂教學的標準,進行過程控制,推行學生評教,促使實驗教師充分投入,對實驗材料、實驗儀器設備、實驗過程、學生簽到、實驗報告批閱、實驗資料等實行標準化管理。在保證驗證性實驗基礎上,開設統一的土木工程基礎實驗、土木工程專業綜合實驗課程。土木工程基礎實驗以驗證性實驗為主,鞏固已學知識,與課程同步開設,為必做實驗。土木工程專業綜合實驗以綜合性設計實驗為主,主要包括金屬力學綜合性能(拉、壓、彎、扭)、混凝土材料綜合性能、鋼筋混凝土簡支梁力學性能測試與分析(設計、配筋、混凝土配合比設計、鋼筋安裝與混凝土澆灌、梁體試驗方案、測試傳感器和加載系統安裝)、土力學綜合性能試驗等四個主要綜合性試驗。構建適合于學生綜合能力培養的實驗教學體系,同時鼓勵學生結合國家級、省級大學生創新創業訓練計劃(SIT)、學校科研創新計劃(SRIP)等創新性項目的完成,增加可提高知識運用能力的創新性、綜合性實驗(學生自行設計項目)。
以提高學生工程實踐能力和綜合素質為目標,構建教師為主導、學生為主體的專業綜合分散實習的過程監控機制(整合生產實習與畢業實習,調整課程設置,使基本專業課在第三個學年完成,從第三個學年6月開始至10月左右結束,至少18周)。為確保學生長時間實習的效果、達到預定目標以及保證學生的人身安全,特制訂了一套全面、系統、有效的專業綜合實習質量安全監控模式:有效動員—嚴密組織—全程指導—過程控制—風險防范—嚴格考核。該模式重點保障學生的實習質量與實習安全,同時強調培養學生社會人際交往與協作能力、知識應用與創新意識。有效動員:按時召開學生動員大會,明確實習目的、規定、要求等,強調安全問題。嚴密組織:(1)教師聯系實習單位,2-3名學生組成實習小組并由教師指定負責人,形成學生實習信息表,提交與實習單位的實習協議,系部批準;(2)允許學生自主聯系、向系部提出自主聯系實習申請表,教師核實、系部批準;(3)專題研究:參與教師科研項目,形成學生實習信息表,系部批準。全程指導:制定實習大綱,每位學生確定一名校內、校外指導教師(學院聯系),按照實習大綱進行指導。過程控制:指導教師每周電話聯系或到工地檢查、系部定期電話抽查或組團到工地抽查、系部定期與工地指導教師聯系、聽取實習單位的反饋意見。風險防范:學生與學院、與實習單位簽訂安全承諾協議,學校統一為實習學生購買人身意外保險(實習期間),學生實習期間需通過手機短信、QQ信息或電子郵件等方式定期向指導教師和家長匯報實習安全情況,若有學生沒定期進行安全匯報,指導教師與家長需立即核實該學生具體情況,及時向系部、學院、學校逐級匯報情況,確保該學生實習安全。嚴格考核:學生實習期撰寫的工程知識實習日記不低于50篇,工程實習(專題)報告不低于5000字且要圖文并茂,在實習單位整理的文字資料、圖紙、數據表格等(實習單位發放的勞務費簽證資料)要規范;指導教師嚴格考勤、系部定期抽查情況、實習單位配合考勤,實習單位(指導教師)的總結評價要客觀,由指導教師進行實習情況答辯與檢查,對優秀學生給予表彰。
4.效果分析
我校“地方高校土木工程專業人才培養模式創新區”立項建設,通過6年(2009年-2014年)的創新研究與實踐已走向成熟,并取得了較顯著的效果。通過課程體系、實踐環節的創新實踐和過程控制,全方位、多渠道培養學生主體一專多能和突出的工程實踐能力。鼓勵學生參加各類課程知識競賽(測量儀器操作競賽、大學生力學競賽等)、科技競賽(結構建模競賽、大學生“挑戰杯”競賽等)、大學生創新項目(SIT、SRIP等)或教師科研項目,培養學生的知識應用能力、創新意識、協作精神等。近6年以來土木工程專業學生完成國家、省級等資助的創新項目74項,獲得科技競賽國家、省級獎勵49項,校級獎勵300余項。長達18周的專業綜合實習,有效培養了學生的知識應用與創新能力、人際交往與協作能力、社會責任與勞動意識等綜合能力。形成了“有效動員—嚴密組織—全程指導—過程控制—風險防范—嚴格考核”的專業綜合實習質量安全監控模式,徹底解決了因專業擴招學生人數多、實習安排困難、實習質量差、安全隱患大等一系列問題,并有效保證了學生的實習質量和人身安全。通過綜合實習,學生知識運用能力、問題解決能力大幅度提高,實習單位給予學生的勞務費從2009年人均800元/月上升到2014年人均1500元/月,這在一定程度上表明實習單位對學生能力提高的肯定,且有效培養了學生自信、自立的精神,也減輕了部分學生的家庭經濟負擔。教師在聯系學生實習單位和檢查實習的過程中,有效地促進了教師與企業的聯系,進一步拓展了教師產學研服務的范圍。更重要的是該實習模式為學生和就業單位提供了有針對性的了解和雙向選擇的平臺,讓學生就業更趨合理、選擇更加多樣、就業成功率更高。在全國高校輔導年度人物“就業爸爸”皇曉東老師的工作帶動下,近6年來土木工程專業學生一次性就業率一直保持在95%以上,一直名列學校前茅。“地方高校土木工程專業人才培養模式創新區”立項建設,以科研促教學,持續開展課程教學改革,課堂教學水平不斷提升,得到了學生的普遍認可,項目實施期間每年都有90%以上教師的學生評教測評分在95分以上。
六、結束語
人才培養模式的不可通約性,使其效果評價更需要長期的檢驗和實踐。如何保持時代特色,如何正確定位地方高校土木工程專業學生服務社會的主體地位,使其在激烈的競爭中生存和發展下去,是人才培養模式改革的基本動力。努力探索人才培養模式的規律,持續不斷地開展教學模式改革,創新人才培養模式,是高校永恒的任務。
[ 注 釋 ]
[1] 高等學校土木工程專業指導委員會編制.高等學校土木工程專業教育培養目標和培養方案及課程教學大綱[M].北京:中國建筑工業出版社,2002.
[2] 高等學校土木工程學科專業指導委員會編制.高等學校土木工程本科指導性專業規范[M].北京:中國建筑工程出版社,2011.
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[責任編輯:劉鳳華]