軌道交通行業工程類人才培養探索與實踐

王衛東 謝友均 婁平 曾志平 李耀莊

摘要：軌道交通行業的快速發展使鐵道工程專業人才需求迅速增長，目前國內高校培養的鐵道工程專業人才稀少，為解決這種供需矛盾，文章結合工程教育評估（認證）、軌道交通行業發展現狀、專業特色和國際項目人才需求，通過制定鐵道工程專業培養目標，規劃課程模塊，設置課程群，落實實踐環節、創新創業、國際項目特色課程以及專業實驗室建設，全面創建鐵道工程專業培養方案和課程體系。

關鍵詞：鐵道工程;培養目標;培養方案;人才需求

中圖分類號：G6420文獻標志碼：A文章編號：1005-2909（2018）06-0036-08

近年，中國普速鐵路、高速鐵路、城市軌道交通、市域鐵路發展迅猛。“十三五”期間，鐵路固定資產投資規模將達3.5萬億至3.8萬億元，建設新線3萬公里。到2020年，全國鐵路營業里程達到15萬公里，其中高速鐵路達3萬公里。預計“十三五”期間，全國44個已批復的城市軌道交通規劃項目總投資超2萬億，建設新線3 000km。高速鐵路作為國家“走出去”發展戰略的重要途徑，中國政府正在全世界范圍內推廣具有自主知識產權的高速鐵路成套修建技術。因此，軌道交通市場極具發展前景，每年需要數千名鐵道工程專業人才。

鐵道工程專業自創建以來已有100多年歷史。1878年，詹天佑先生就在美國耶魯（Yale）大學雪菲爾德（Sheffield）理工學院土木工程系專習鐵道工程專業。由于高速公路的發展，國外鐵道工程基本停辦。在中國，鐵道工程專業創辦于1896年清政府創辦的山海關北洋鐵路官學堂。建國后原鐵道部部屬西南交通大學、北京交通大學、長沙鐵道學院、上海鐵道學院等10多所高校有鐵道工程專業。2000年后，由于全國專業調整，鐵道工程作為一個專業方向并入土木工程大類專業。2015年，中南大學向教育部申報增設鐵道工程專業獲批，至此，鐵道工程作為獨立的本科專業已經停止招生15年。

無論新建國家鐵路，還是城市軌道交通，鐵道工程專業一直被譽為軌道交通工程領域20多個專業中的“龍頭專業”，涉及路網規劃、鐵路主要技術標準、客貨運量預測、線路方案布置、鐵路車站分布、軌道工程、路基工程和橋隧工程等系統知識。在2012年教育部頒布的《普通高等學校本科專業目錄》中，鐵道工程專業相關的專業知識零散分布于土木類（專業代碼：0810）與交通運輸類（代碼：0818）兩個大專業門類[1]，即鐵道工程既包含了交通運輸專業中的交通規劃與設計、交通量預測與分析、鐵路車站規劃、軌道工程等，又包含了大土木類專業中的巖土（路基）工程、橋隧工程等。

2014年，中南大學土木工程學院向教育部申報增設鐵道工程專業獲批，專業代碼：081007T。中南大學是2015年全國唯一一個開設“鐵道工程”本科專業的學校。由于軌道交通行業對鐵道工程專業人才的大量需求，近些年國內申辦鐵道工程專業的高校將有較大增長，鐵道工程專業培養方案建設迫在眉睫。中南大學的鐵道工程專業具有60年辦學歷史，作為全國首個恢復鐵道工程專業招生的985高校，中南大學擁有良好的專業師資底蘊和辦學經驗，率先進行了鐵道工程專業培養方案包括培養目標、培養標準和課程體系的研究。

一、國內外研究現狀分析

（一）國外現狀

國外，由于鐵路運輸行業發展萎縮，鐵道工程作為土木工程專業的一個方向，僅在少數高校的研究生階段有專業教學和科學研究內容。

英國的土木工程專業以執業技能為目標，強調培養應用技術型人才。第一、二、四學年在校學習，第三學年為工程實踐。各個學校在滿足統一要求的前提下，可自行設置課程，也可以是模塊式制。第一、第二學年的課程覆蓋一系列的工程學科，要求打下較寬的基礎面，在高年級逐漸細分若干專業方向。

美國各大學可根據自身學科發展情況設置專業，名稱也可不同，即使在同一領域內的專業設置也大相徑庭，不同專業設置反映該校教師研究領域的特長所在。美國僅在伊利諾伊州立大學（UIUC，全美土木工程專業排名前三名）有鐵道工程研究方向，僅在博士、碩士研究生階段開設部分專業課程。近年來，美國以UIUC為代表的7所高校形成高速鐵路聯盟，在高速鐵路領域開展教學與科學研究活動。

德國的高等院校大體可分為兩種類型：綜合型大學和應用技術型大學。綜合型大學主要開設傳統的學術性較強的專業，崇尚純科學，強調培養學生的學術研究能力。應用技術型大學主要開設面向實踐、應用性強的專業，注重培養學生實踐應用能力。培養模式基本相同，分為基礎課階段和專業課階段，通常專業課階段又分成專業基礎課和專業主干課兩個階段。基礎課階段一般延續4個學期。在專業課程階段，學生可根據自己的興趣和愛好，再深入學習某個專業或寬專業面跨學科的課程[2]。

（二）國內現狀

國內，鐵道工程作為土木工程的一個專業方向在少數高校開設部分專業課程。目前，中國高校基本上可分為三大類：一是研究型綜合大學;二是以本科教育為主的大學;三是高等職業學院。國內約有500所高校開設土木工程專業。大部分高校土木工程專業采用“平臺課程+小模塊課程”的培養方式。平臺課程=公共課（即通識教育）+專業基礎課（即大土木基礎）。公共課按學科大類形成統一的校級平臺，專業基礎課按大土木形成院級平臺;小模塊指專業方向模塊，大多是道路、橋梁、隧道、鐵道和建筑工程等專業模塊。

目前，高等學校土木工程學科專業指導委員會編制的《高等學校土木工程本科指導性專業規范》規范全國土木工程專業設置及教學的最低標準。

（三）現狀綜合分析

一方面，目前全國高校鮮有開設鐵道工程本科專業系列課程。2000年前，能開辦鐵道工程專業的只有原鐵道部所屬10多個高校。2000年后，鐵道工程并入土木工程大類專業。15年來，國內完整保留鐵道工程專業師資力量、能開設鐵道工程專業全部課程的高校少于10所。另一方面，城市軌道交通項目增多和國家路網快速擴張，中國中鐵、中國鐵建等大型國際施工企業和國內各大鐵路局每年需要軌道交通施工和養管專業人才數千名。鐵道工程專業人才數量和與日俱增的專業人才需求形成供需矛盾。

鐵道工程是具有軌道交通特色的土木工程專業。鐵道工程與土木工程在學科基礎（力學）和專業基礎（工程測量、工程地質、土力學、土木工程材料和結構設計原理）方面有相同的核心內涵知識，但也有鐵路線路及車站的規劃與定線、軌道結構和鐵路運能等傳統土木工程專業沒有涵蓋的重要專業知識。專業調整15年來，鐵道工程僅作為土木工程專業方向之一，其專業課程已經不能成為獨立體系。由于鐵道工程處于非獨立專業地位，本科生專業實驗室和專業實踐教學缺乏長遠規劃。近10年來，中國鐵路，尤其是高速鐵路和城市軌道交通，得到快速發展，鐵路的規劃、設計和施工技術全面進步，規范和技術不斷更新，原有的相關課程知識和內容相對陳舊。

隨著時代進步，國家產業結構調整和新技術、新材料應用，尤其是全球新經濟、新工業的要求，工程專業人才培養目標從強調工程知識、技能逐漸過渡到強調工程能力和創新意識，充分反映了從知識時代到信息時代，人才從知識型、技術型轉向綜合能力型和創新型的進步。傳統的人才培養目標已經不能適應社會發展新需求。社會發展對環境、生態、人文提出更高要求，鐵道工程不能僅以滿足民眾居住和出行基本安全、舒適和便捷要求為目標，還應該注重環境的保護、生態的可持續發展和人文精神的需求，即應該建設安全、便捷、環保、節能、生態、智能的鐵路建筑構造物。這就對行業從業人員提出基于“大工程觀”的工程能力培養要求[3]。

二、鐵道工程專業培養方案研究

專業培養方案主要由培養目標、培養標準和課程體系組成。高校應主動迎合國家工業制造和軌道交通的大戰略研究方向，面向行業對專業人才的知識、能力和素養的新要求，制定鐵道工程專業人才培養目標、培養標準和課程體系。

（一）培養目標

鐵道工程專業學生主要服務于國家鐵路和城市軌道交通的線路、車站、橋梁、隧道和路基及其附屬工程。中南大學鐵道工程專業培養目標確定為：以國家重大需求為導向，面向工業界、面向未來、面向世界，培養軌道交通行業精英和領軍人才。要求學生掌握軌道交通基礎理論，具有基本工程實踐能力，同時要有土木工程師的基本素養、社會適應能力、創新創業能力、終身學習能力以及廣闊的國際視野，了解行業發展前沿，注重軌道交通與環境協調發展，符合國家工程教育認證標準，能在國內外軌道交通行業的線路工程、橋梁工程、隧道與地下結構工程等部門從事規劃、設計、施工、管理和科學研究。

（二）培養標準

以培養目標為總綱，以滿足軌道交通行業人才需求為目標，以知識、能力、素養為主要內容，科學制定鐵道工程專業培養標準。其中，能力、知識和素養緊密關聯，不能分割。能力是核心，知識是載體，素養是基礎。科學的培養標準構建方式應從企業需要的人才能力出發，確立知識體系的構成，在知識傳授過程中逐步實現學生能力與素養的塑造[4]。鐵道工程專業具體的培養標準分為以下幾點。

1.知識要求

具有良好的人文和社會科學知識，熟悉哲學、歷史學、社會學、經濟學等社會科學基本知識，熟悉政治學、法學、管理學等方面的公共政策和管理基本知識，了解心理學、文學、藝術等方面的基本知識。掌握數學、物理、化學、信息和環境科學等自然科學基本理論知識，了解自然環境的可持續發展和當代科技發展的主要方向和應用前景。

熟練掌握一門外語、計算機基本原理和高級編程的相關知識。

掌握力學、測量、制圖、地質、材料、經濟、結構設計原理等鐵道工程專業基礎理論知識。

掌握工程經濟與項目管理、工程建設法規和工程概預算等方面基本理論。

掌握鐵道工程項目的規劃、勘測、設計、施工、管理、養護維修等各方面的專業知識，獲得基本的專業實踐訓練，初步了解行業技術標準與規范。

了解建筑、規劃、環境、交通、機械、設備、電工等相關專業基礎知識;了解工程安全、節能減排基礎知識;了解與專業相關的法律、法規。

2.能力要求

工程科學的應用能力。能運用數學手段解決鐵道工程的技術問題，包括問題的識別、建立方程和求解等;具有物理、化學實驗的基本技能，能應用物理學和化學的基本原理分析工程問題。

鐵道工程技術基礎的應用能力。能應用測量學基本原理、較熟練使用測量儀器進行線路工程的測繪和施工放樣;能應用投影的基本理論和作圖方法繪制工程圖;能針對具體工程合理選用土木工程材料;能根據工程問題的需要編制簡單的計算機程序，具有一般工程軟件的初步應用能力;具備對工程項目進行技術經濟分析的基本技能。

解決鐵道工程實際問題的能力。一要具有實驗和計算分析能力：能初步制定工程技術基礎實驗方案、獨立完成實驗，能對實驗數據進行整理、統計和分析，能對實際工程做出合理的計算假定，確定結構計算簡圖，并對計算結果做出正確判斷;二要具備工程規劃能力：能依據工程地形及工程地質等自然環境、工程技術標準和建筑功能需求，正確進行線路工程選址和簡單的建筑設計，初步判斷交通規劃及線路方案的合理性。三要具備工程設計能力：根據工程項目的要求，能進行合理的基礎選型、結構選型、分析與計算及簡單工程結構抗震設計，并能正確表達設計成果。四要具備工程建造能力：能合理制定一般工程項目的施工方案，具有編制施工組織設計和工程概預算、組織單位工程項目實施和項目成本控制的初步能力，能夠分析影響施工進度的因素，并提出動態調整的初步方案;具有評價工程質量的能力，對建造過程中出現的質量缺陷能提出初步解決方案;能夠正確分析建造過程中的各種安全隱患，提出有效防范措施。五要具備工程構造物的養護、管理和維修能力：能對既有工程構造物在使用過程中出現的問題提出有效的工程維護與整改方案。

信息收集、協調、表達能力及應對危機與突發事件的能力。了解軌道交通領域最新技術發展趨勢，具備文獻檢索、選擇國內外相關技術信息的能力;具有較強的專業外語閱讀能力、一定的書面和口頭表達能力;能夠正確使用圖、表等技術語言，在跨文化環境下進行表達與溝通的能力;能正確理解軌道交通工程與相關專業之間的關系，具有與相關專業人員良好的溝通與合作能力;具備較強的人際交往能力，善于傾聽、了解業主和客戶的需求;能初步預防和處理與土木工程相關的突發事件。

終身學習能力和社會適應能力。能在工作中不斷根據實踐需求主動學習，適應鐵道工程新理論、新材料、新技術、新工藝的發展要求;能較快適應社會、專業、崗位角色變換，具有很強的專業團隊合作精神。

創新創業能力及初步的科學研究和應用開發能力。能敏銳地發現實踐工作中的問題，挖掘高效率、低成本的新材料、新工藝、新方法和新技術。

3.素質要求

人文素質。樹立正確的人生觀、價值觀、世界觀和健康的生理及心理素質;具有高尚的道德品質和良好的人文素養;具有良好的市場洞察力、安全生產意識;關心軌道交通與自然環境、人文環境的協調發展，注重低能耗、低污染、低排放的綠色軌道交通規劃、設計、施工及養管，具有可持續發展的社會責任感。

科學素質。具有嚴謹求實的科學態度和開拓進取精神;具有科學思維的方式和方法;具有創新意識和創新思維。

工程素質。具備良好的職業道德和職業精神;具有較強的專業素養和國際化視野，能主動關心國際軌道交通行業發展動態，主動了解世界各國基礎設施需求，為承接國際工程做好專業和商務準備。

（三）課程體系建設

課程體系是實現培養目標和培養標準的載體，課程體系建設必須做好課程模塊、專業基礎與專業課程群、實踐教學與創新教育以及國際化特色課程的總體設計工作[5]。

1.結合工程教育評估與認證標準，規劃課程模塊

依據人才培養目標和培養標準，結合土木工程專業評估（認證）標準，全面梳理課程體系，科學合理設置各課程模塊及學分要求，根據課程群的功能構建由“通識教育、學科教育、專業教育和個性培養”四位一體、有機融合、層次分明、比例協調的課程體系，見表1。

課程體系構建過程中注意合理的學時比例、課程構成、專業課程組合、實踐環節內容和數量等。通識教育模塊主要包括思政、外語、軍體、信息和人文素質教育等課程，可以在高校之間做比較研究，但總體應該在教育部規定的大框架范圍內。學科教育模塊應該依據土木工程一級學科應該掌握的學科基礎，制定鐵道工程專業學科教育課程群，主要包含工科數學、物理、化學、力學、電子電工等課程群。專業教育模塊應該是具有軌道交通特色的專業課課程群，覆蓋線路、軌道、橋梁、隧道與地下結構、路基及其附屬工程等方面。應重點完成鐵道工程專業必須的專業基礎、專業課和工程實踐體系等3個模塊的規劃。個性培養模塊應注重學生個體特點，以學分要求為主，為學生提供豐富的創新創業、社會實踐、專業拓展等課程，由學生自己選擇完成學分的方式和方法。

2.結合軌道交通現狀及發展，構建專業基礎及專業課課程群

軌道交通要求速度快、安全性好，其固定設備的設計、施工與養管的工藝、材料、機械等進步日新月異，導致鐵道工程專業的知識體系和標準規范等更新加快，因此，專業基礎及專業課的知識體系既需要傳授基礎原理和傳統專業知識，更需要與時俱進，增加高速鐵路和城市軌道交通設計、施工與養管等方面的新工藝、新材料和新技術。

鐵道工程專業規劃的專業基礎課和專業課如表2。主要有選線設計、軌道工程、鐵道工程實驗與檢測、鐵道工務工程、路基與支擋結構、橋梁工程、隧道工程等必修課程，其中路基、橋梁、隧道課程內容應以國鐵與城市軌道交通相關規范和設計標準為主。選修課程主要包含高速與重載鐵路、城市軌道交通規劃與設計、交通運輸概論等。在所有專業課及其實踐環節的教學大綱中必須體現高速鐵路和城市軌道交通的新工藝、新材料和新技術。

3.結合實踐和創新創業要求，設置實踐環節和創新創業課程

鐵道工程是實踐性較強的專業，實踐環節包含基礎實踐、專業實踐和綜合實踐。基礎實踐含計算機實踐和基礎力學實驗;專業實踐包含認識實習、工程測量實習、工程地質實習、工程材料實驗、土力學實驗、結構設計原理課程設計、選線課程設計、軌道課程設計、基礎工程課程設計、混凝土橋梁課程設計、隧道或地下建筑工程課程設計、鐵道工程實驗與檢測等;綜合實踐包含生產實習和畢業設計。

創新創業課程，可以根據各高校特色自由選擇。以中南大學創建的6個創新實驗平臺為基礎（如表3），開設創新創業系列課程和開放性實驗，開展具有鐵路工程特色的創新實踐教育。

4.結合中國鐵路“走出去”發展戰略和國際化教育，增設國際化特色課程

中國政府不斷在世界范圍內推廣擁有自主知識產權的高速鐵路成套技術。大型國企中國中鐵、中國鐵建、中交、中建和中水集團在東南亞、非洲、中東、南美洲和歐洲都擁有大量軌道交通項目，需要大量熟悉國際商務和國際工程的專業人才。2015年，中南大學與世界500強企業——中國中鐵組建校企聯盟，創建“3+1訂單式”人才培養模式，以企業國際項目管理人才和國外著名大學教授為主組成師資隊伍，講授海外項目需要的特色課程（商務英語、商務談判、工程英語、國際風俗禮儀、國際建筑市場概論及趨勢分析、國際工程項目管理、通用國際法律法規、國際工程招投標方式與技巧分析、國際工程項目報價、FIDIC合同條款英文解讀與應用），從大學四年級開始為中國中鐵培養國際軌道交通建設項目專業人才[6]。

三、鐵道工程實驗室建設

根據培養目標和課程體系，創建鐵道工程實驗室，規劃鐵道工程實驗教學內容，著力培養學生解決鐵道工程實際問題的能力。實驗室主要面向鐵道工程、土木工程、工程力學和工程管理等4個專業，滿足本科生鐵道實驗教學需求。

鐵道工程實驗教學內容包括：數字選線及軌道數值仿真、軌道幾何不平順實驗、鋼軌接頭縱向阻力實驗、鋼軌探傷實驗、鋼軌磨耗實驗、扣件縱橫豎向剛度實驗、橡膠墊板及膠墊剛度實驗、道床縱橫向阻力及枕下豎向剛度實驗、豎向荷載作用下軌道結構靜態受力與位移實驗、沖擊荷載作用下軌道結構動態響應包括受力、位移、加速度實驗等;遠期規劃還有鋼軌傷損檢查及評價，道床實驗包括密實度、配實、應力、磨耗等、無砟軌道結構溫度場實驗等。

四、結語

軌道交通迅速發展，急需大量鐵道工程專業人才。作為教育部特色專業，有專業基礎的院校應該適應行業發展需求，加大鐵道工程專業人才培養力度。

新辦鐵道工程專業應該滿足新工業、新經濟的要求，做好專業建設總體規劃，創建以能力為核心、知識為載體、素養為基礎的專業培養方案和課程體系。

參考文獻：

[1]高等學校土木工程學科專業指導委員會.高等學校土木工程本科指導性專業規范[M]. 中國建筑工業出版社，2011.

[2]米銀俊，晉琳琳，羅嘉文.理工科大學創業教育課程體系構建的比較研究與實踐[J]. 高教探索，2017（2）：124-128.

[3]曾智洪，殷小娟.高校教學改革中存在的問題及對策研究[J]. 高等建筑教育，2011，20（6）：10-14.

[4]林健.工程教育認證與工程教育改革和發展[J]. 高等工程教育研究，2015（2）：10-19.

[5]王衛東，彭立敏，余志武，等.土木工程專業特色人才多元化培養模式研究與實踐[J]. 高等工程教育研究，2015（1）：144-160.

[6]王玉林，張向波，孫家國，等. 應用技術型大學土木工程專業實踐教學體系研究[J]. 高等建筑教育，2015，24（06）：29-33.