依托專業競賽構建高校土木工程教學實踐平臺
——以廈門大學嘉庚學院土木工程系教學改革為例

李 琨

(廈門大學嘉庚學院土木工程系 福建漳州 363105)

1 改革背景意義與思路

最新的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》和《國家中長期人才發展規劃綱要》中提出“堅持能力為重，優化知識結構，豐富社會實踐，強化能力培養。著力提高學生的學習能力實踐能力創新能力，教育學生學會知識技能，學會動手動腦”[1-2]，并指出“強化培養學生的工程能力和創新能力”是我國高等教育工科的重大改革中最為核心的內容[3-4]。因此，高等教育必須將提高應用技能，激發創新和主動思考的學習能力，作為培養應用創新性人才的重點方向。

作為實踐應用性很強的土木學科，不少高校推出“課堂教學+專業競賽”這種新的教學模式，旨在通過鼓勵學生參加各級教育主管部門各高校相關教育產品生產商設立的各種類型專業競賽，以激發學生的學習熱情和創新潛能，在“競賽”過程中培養學生綜合運用課堂專業知識進行獨立思考解決問題的能力。而且，這種模式在一些高校教學中得到了實驗性的實施。

但多數土木學科專業競賽，仍然被定義為獨立的“課外活動”[5]。相關的研學活動都僅針對每年競賽制定的賽題臨時組織[6]，安排在特定的時間段內開展選拔和集訓活動，具有較大局限性。同時，學生可能為了成績和表彰而參賽，競賽的出發點和目的性容易發生偏差，導致學生的創新思維在內容時間和知識積累上不夠主動，容易產生功利性。

在教師觀念和日常教學方面，習慣性地將競賽和教學區分對待，常在競賽前夕對參賽學生進行專項知識的突擊指導，僅在競賽前較短的時間內發揮作用，對學生未能起到系統性整體性的專業素質培養。

因此，有必要在土木工程專業教育中，依托各項專業競賽的進行，構建開放式實踐創新性教-學-研平臺，以競賽帶動教學改革，通過學科競賽創新活動，激發學生的學習熱情，提高學生的專業素養和創新能力。

2 改革任務和主要改革舉措和創新點

目前土木工程專業學生參與的競賽主要有：

(1)大學生結構設計競賽

此賽事由福建省教育廳住建廳和土木建筑學會主辦的省內土木專業級別最高歷史最久的傳統賽事。它將實際工程中常見的結構形式，簡化為可手工制作的竹木模型，要求學生運用創造性思維對結構進行設計優化制作，旨在培養學生對力學知識的綜合應用能力結構選型的創新能力，以及學生之間的團結協作能力。

(2)建筑信息模型(BIM)應用技能大賽

比賽是由中國建設教育協會主辦，各BIM研發廠商協辦，以建筑信息模型為基礎，根據協同工作理念，高效應對在工程項目策劃與設計施工管理等建筑全生命周期內進行信息共享等任務。將工程設計管理造價等關聯知識，在BIM軟件中得到展示，促進學生對BIM軟件掌握的同時，營造良好的學習氛圍。

(3)大學生測量技能大賽

大賽由測繪學科教學指導委員會等主辦，為促進學生對測量儀器和方法精度熟練掌握的同時，也考察學生如何創新思維，更快更好地實現賽題要求。

以上幾項主要專業競賽，都對應著特定或需綜合運用各專業課程。為將競賽和教學相結合，我校從以下幾個方面進行了課程實踐教學改革，建立了面向學生的開放式實踐創新平臺。

2.1 建立軟硬件設備體系

在創新實踐研學平臺中，硬件設備體系的建立是開展各項活動的基礎。以結構設計競賽為例，每年省結構設計競賽賽題不同，加載裝置也不同。這些裝置往往在比賽結束后就被閑置，造成了資源場所的浪費。有別于進行科研的大型設備，這些針對小型結構模型的加載設備具有體積小價格低廉操作簡單的特點，具備向學生開放讓學生自主進行模型加載試驗的條件。其次，在多年參加地區性結構競賽的積累下，各種加載裝置可滿足靜力風載地震荷載移動荷載沖擊荷載等試驗要求。學生可以根據不同加載要求，選擇對應裝置，全過程獨立完成裝置的應用與測試。

因此，我系設立了“學生競賽活動創新實踐中心”，在實驗樓中專門劃撥出一間中型教室，集中歸類存放管理維護這些加載裝置，并由學生會特定部門進行統一管理，公布“實踐中心”的開放時間，由學生根據需求獨立進行裝置操作。

同時，為了滿足“造價”方面課程的教學要求，我系機房安裝了各類概預算以及成套BIM軟件。除了正常課程，為了更加有效地發揮這些軟件的使用率，將其開放給參與實踐創新性活動的學生，我系制定了課余時間機房管理制度。

2.2 競賽引入課堂的開放教學模式

為了發揮學生的主觀能動性，讓學生真正成為創新實踐研學的主體，突破傳統實踐教學(試驗課程)在時間內容上的剛性規定，將競賽引入課程教學，形成了教-賽-研融合的教學模式。

以結構設計競賽為例，當《建筑結構抗震設計》課程在教學過程中，講授至地震時程反應時，結合已有的第八屆省結構設計競賽加載裝置——小型模擬地震臺，提供若干個參考選題，讓學生按要求完成相應選題。教師根據選題僅分別提出指導性建議和一些簡單的裝置操作講解，學生自行制作模型進行加載實驗，并將實驗結果與理論計算結果進行對比。這樣，學生在深入掌握這部分課程知識的同時，更發揮了創造力。再如《BIM結構設計》課程講授過程中，在課本對應章節引入某一屆(BIM)技能大賽的賽題，讓學生提前準備并以相同方式完成賽題要求，以推動學生為了實現賽題設定目標，主動復習掌握課程知識，充分發揮想象力，進行創新性思維。

3項專業競賽，分別針對從低年級到畢業班學生，覆蓋面大，所以設立一個平臺將3個不同創新活動整合起來，有利于學生從低年級就接觸這種教學模式。因學生大部分是利用課余時間完成指定選題，所以“學生競賽活動中心”的管理也相應靈活。鼓勵學生自主高效地安排實驗和操作時間；同時，也便于將未來更多的專業競賽納入進這個“開放式”平臺。

2.3 多形式開展結構創新實踐研學

構建開放式創新實踐研學平臺，除了建立開放的“實踐中心”和配套競賽的課程教學體系，還從以下方面，更好地為學生開展與競賽相關的實踐創新活動創造條件，從而激發學生的創新能力。

(1)開設競賽創新實踐輔導課

結合以上研學平臺的設備條件，設定若干系列專題，形成實踐研學輔導課供學生選修(圖1)。教師可依據學生整個結構創新實踐過程中的努力程度創新能力和試驗結果進行評價。競賽創新選修課，可以設置成專業選修課，如《結構設計競賽創新思維》；也可以開展競賽專題講座，吸引非專業學生的參與。

圖1 結構設計競賽輔導課程

(2)組成教師指導團隊

土木工程學科日常競賽創新實踐活動，需要綜合運用專業核心課程的知識內容，這些知識關聯性強，較為抽象枯燥，不容易理解掌握。為了更好紓難解惑，對學生創新實踐活動進行日常指導，而不是僅在各項競賽前進行針對性集訓，我系在不同教研室的基礎上，組建不同專業方向的競賽指導團隊(圖2)。指導教師每周安排答疑時間，張貼在辦公室門上對外公布，并定時到“實踐中心”給予學生現場指導(圖3)。注重啟發學生，使其主動從所學知識中找到解決問題的方法，提高自發學習的能力。

圖2 測繪教師指導團隊

圖3 學生在實踐中心完成抗震課程設計

(3)設立土木工程專業競賽網站

為了擴大創新實踐活動的影響，方便學生了解參與各項競賽，我系在院系網站上加入了競賽模塊(圖4)。通過競賽網站對各項競賽活動賽題等詳細信息進行公布，并加入啟動競賽網絡報名系統。為了樹立榜樣，網站中及時公布競賽成績，對獲得不同競賽獲獎學生進行大力表彰。各年級學生，通過此平臺可以迅速全面地了解參加各項賽事，提高了參與度，激發更多學生加入這個平臺。

圖4 通過網站公布競賽成果

(4)結構創新競賽選拔與集訓

在實施“競賽創新實踐研學平臺”后，各項賽事選拔則可以依據學生參與平臺活動的評價，使選拔工作更加科學合理。同時，有了這個平臺的依托，選拔活動結束后，參賽學生也將更好地獲得相關服務便利，競賽成績也自然更好。

3 創新實踐改革過程中遇到的問題

“實訓+競賽”的教學模式，深化了以往的教學改革，大大提高了學生的應用能力和人才培養質量。自2011年以來，為了把日常教學實踐環節課程建設等與學科競賽進行有機結合(圖5)，逐步實現了以學科競賽為依托培養學生實踐創新能力的目標。

圖5 參加各類學科競賽

但在不斷建設完善基于“競賽創新平臺”的教學改革中，也遇到一些困難，主要在兩個方面：

①隨著學生參與實踐創新活動的熱情越來越高，活動需要消耗工程材料不斷增加，而這些費用由原已緊張的系內學生活動經費支出將難以持續，故需要學校設立專項活動經費。

②專業課程的教學方式方法已形成相對固定模式，引進競賽環節對原有授課方式進度內容計劃，進行較大范圍的重新調整。這個過程無經驗可以借鑒，要不斷探索完善。教師還要利用課外時間，輔導學生的競賽平臺活動，這部分工作量的認定還不很完善。

4 結語

嘉庚學院土木工程系逐步構建起結構創新實踐研學平臺，創建了針對實踐創新活動的網站，并開展了一系列的結構創新實踐研學活動，有效地將創新實踐活動融入課程教學，形成全時段全方位的長效體系，激發了學生對結構創新和實踐研學的興趣，學生的工程思維與實踐能力也大幅提高。相關反饋信息表明，參與實踐創新平臺活動和競賽的學生，在參加工作后表現出了更高的專業素養創新思維自學能力和團隊協作水平。

隨著大數據人工智能光纖傳感等新技術在土木工程專業中逐漸應用，我校在解決當前各種問題的基礎上，計劃逐步擴大開放式平臺的覆蓋面，引入各種新技術，將平臺建設成為以土木工程為基礎融合各學科學生共同創新的綜合性平臺，繼續堅持和鼓勵實踐創新教學改革，為提升我國“智造水平”培養更優秀的創新性人才。