新工科背景下地方院校土木工程專業能力探索與課程體系構建

馮健雪 王林均 楊想紅 張 吉

(貴州民族大學建筑工程學院 貴州·貴陽 550025)

新工科是國家為了適應國家建設新需求，先后經歷復旦共識、天大行動、北京指南形成的高等工程教育新模式和新要求。隨著國家對工科教育新要求的提出，土木工程專業的教育教學亟需適應新工科發展需求，也面臨新的挑戰。人才培養模式是新工科建設的基礎，課程體系更是人才培養的核心，是體現應用型本科院校辦學特色的基礎，課程體系的改革和構建是新工科理念下教育教學的關鍵環節。鑒于此，本文將在新工科教育教學背景下，結合貴州地方經濟發展對土木工程專業人才的需求，以貴州民族大學土木工程專業為例，研究地方院校新工科的內涵和人才培養方向，探索地方院校土木工程專業學生的專業核心能力，首先凝練土木工程專業的數學、力學和專業課程三大核心知識主線，然后提煉出專業核心能力與課程體系的關系，最后提出和構建新工科背景下數學-力學-專業課程相融合的“厚基礎-重融合-強應用”的土木工程專業課程體系。

1 地方院校新工科內涵與人才培養方向研究

1.1 地方院校新工科內涵

新工科的樹立工程教育“新理念”、構建學科專業“新結構”、探索工程人才培養“新模式”、打造工程教育“新質量”、完善中國特色工程教育“新體系”等內容包含了基本內涵。地方院校土木工程專業的建設和發展要以地方發展和建設的新經濟和新需求出發點，完成新工科的內涵要求。貴州屬于典型的喀斯特巖溶地區，地質地貌復雜，生態環境脆弱，特別是在高速公路、高速鐵路、高層建筑和機場等基礎設施的建設過程中，復雜巖溶地質帶來的一系列工程問題和環境問題更為突出。因此，貴州民族大學作為地方院校，土木工程專業人才培養，要緊密結合貴州發展和建設的新經濟和新需求。

1.2 人才培養體系改革方向

“新工科”背景下，貴州民族大學土木工程專業定位為服務地方經濟建設的應用型本科，以提高人才質量為宗旨。人才培養目標也要緊緊圍繞貴州的經濟發展的需求而制定。因此，結合貴州地方經濟建設對土木工程專業人才的需求，研究新工科背景下的土木工程專業人才創新創業培養模式，將專業核心能力和土木工程專業知識深度融合，突出工程應用創新理念，構建土木工程人才創新創業能力培養模式的課程體系是新工科背景下貴州民族大學土木工程應用型人才培養體系改革的新方向。

2 新工科背景下地方院校土木工程專業核心能力和核心知識點的探索

2.1 專業核心能力

綠色環保是目前貴州地方經濟發展的主基調，符合土木工程材料綠色節能、模塊化設計、裝配式建造、智能監測化發展的新趨勢新特點。傳統土木工程專業的學生的核心專業能力包括理論分析能力、工程實踐動手能力、創新能力和自主學習能力，形成理論和實踐相互促進和發展的能力模式。在新工科背景下，對于土木工程專業人才的培養有新的要求：（1）工程思維和工程實踐能力——“基礎不牢，地動山搖”，工程思維的建立需要扎實的理論基礎，在此基礎上，運用理論思維綜合分析、計算和提出解決實際工程問題的方案，從而具備分析問題和解決問題的能力。（2）創新思維和創新實踐能力——這是新工科的核心，突出創新的視覺和方法去解決實際工程問題的思維過程，形成運用既有知識，能創造出新的成果的能力。（3）自我學習能力——師父領進門修行在個人，通過任務驅動，形成自我學習的能力。三種能力中，自我學習代表了土木工程專業的內涵基礎，另外兩種能力代表了知識的升華和學科發展趨勢，通過夯實基礎，突出內涵，又與發展相結合，最終實現土木工程專業的融合發展。

結合貴州區域特點，在“新工科”背景下，貴州民族大學土木工程專業考慮將數學、力學和專業課三者的相互融合。目的在于充分結合貴州的區域特點，通過梳理構建土木工程專業的數學、力學及土木工程專業知識點主線，在此基礎上，探索“數學-力學-專業課”相關知識相互融合的教學方法，打通學科之間的知識壁壘，探索和構建新工科理念背景下“厚基礎-重融合-強應用”的土木工程一流學科教育教學體系。

2.2 專業課程核心知識點

土木工程專業是一門以數學和力學為理論基礎，具有不同專業特色的學科。國內高校根據各自的學科定位和辦學特色，發展各自的專業特色方向。總體上來講，支撐專業核心能力的核心知識點可以分為三個層次，第一層次是數學理論基礎知識，第二層次是專業所需的相關力學分析能力，第三層次是專業技能知識。三個層次直接的關系屬于金字塔關系，數學和力學是基石，專業技能知識是金字塔頂最耀眼的那顆明珠。

第一層次的數學理論基礎知識方面。土木工程專業的數學主要以應用為主，但是為了更好的應用，需要給學生一個知識體系構架。從某種角度講，數學是一門研究空間和代數關系的學科，高等數學和線性代數是最重要的兩門課，相互之間有許多聯系，對后面力學和專業課的學習非常重要。因此在上述兩門課講授的時候就應該注重前后相互滲透和聯系，這樣就能相得益彰。比如空間這個概念在高等數學和線性代數中都是非常重要的概念，完全可以貫穿起來講授，這樣課程之間的知識體系就逐漸聯系起來了。此外，線性代數又是后面學習數學物理方程、張量分析等這些課程的基礎，如果沒有把核心概念給學生講解透徹，后面的課程很難繼續。

第二層次的力學知識方面。力學是土木工程專業進行工程問題分析時所必須具有的基礎知識，本科的力學主要是理論力學、材料力學、結構力學、流體力學、土力學、巖石力學和彈性力學，都屬于連續介質力學體系，力學也是數學和專業課之間的紐帶。是分析土木工程問題的最有利的工具。

第三層次的專業課程技能方面。土木工程專業技能是學校辦學特色的體現，也是適應貴州區域經濟發展的土木工程專業人才的關鍵所在。目前，貴州民族大學的土木工程專業方向主要包括工民建和巖土工程兩個方面，這也是結合當下貴州城鄉建設大發展的需求設置的。專業課程主要是房屋結構設計和隧道、基坑等地下空間開發的巖土工程設計。

3 新工科背景下的地方院校土木工程專業課程體系構建

3.1 核心知識點體系構建

知識點體系的構建是一項系統工程。基于新工科理念，從學校土木工程學科工程人才培養總體目標出發，以及貴州經濟建設對土木工程人才能力的需求，結合辦學特色，構建核心知識點體系。在數學理論基礎方面，充分挖掘貴州民族大學土木工程學科優勢，與土木專業的力學及專業知識相互融合，以“數學競賽”“數學建模”為驅動，在此基礎上構建新工科背景下土木工程專業的數學學科核心知識點。力學知識方面，梳理清楚力學課程之間的聯系。教學實踐過程中，通過圖片動畫等手段，對土木工程專業的力學課程知識點進行梳理、融合，并強化與專業課的銜接融合，以“力學競賽”為驅動，構建新工科背景下土木專業的力學學科核心知識點。專業課方面，梳理清楚專業課程中涉及到的數學和力學知識，然后再結合辦學特色凝練核心課程的知識點，產學研結合。也就是新工科背景下，在數學和力學的基礎上，梳理專業課程之間的知識點，以“科研課題”為驅動，構建新工科背景下土木工程專業學科核心知識點。

3.2 課程體系構建

課程體系是一個大系統工程，是整個人才培養體系中的核心環節。在土木工程學科的專業核心知識點的基礎上，進一步構建新工科背景下“數學-力學-專業課相融合”三位一體的“厚基礎-重融合-強應用”的土木工程的學科課程體系。

在教學實踐方面，基于核心課程知識點主線，采用系統化方法，深入調研分析、確定核心要素、反復研討論證、形成初步方案、經過實踐檢驗、形成文本范例、廣泛征求意見等遞進反復式的研究方法，著眼于土木工程學科本科低、中、高年級教學全過程，建立“厚基礎-重融合-強應用”學科體系相對應的人才培養模式，該模式具有縱向分層次、橫向多模塊的特點，打破了學科中專業與年級的限制，能與大學生科技競賽、創新性實驗、創新創業訓練項目等，以及多層次的校企聯合培養模式有機結合。

在實踐過程中，通過制作多媒體課件，借助數碼相機、掃描儀和工程遠程監控中心等一系列舉措；同時，將理論知識、工程案例用各種表格、圖形、動畫、錄像資料和實時數據展示給學生，使學生有身臨其境的感覺，激發學生的學習興趣，傳遞更多的知識信息，達到形象思維和邏輯思維的統一。通過這些方法，建立數學、力學和專業課程相互融合的新工科理念背景下“厚基礎-重融合-強應用”的土木工程一流學科教育教學體系。

4 結語

本文基于新工科教育教學改革的背景下，深入研究了地方院校土木工程專業的內涵和人才培養改革方向，探討了專業核心能力和核心知識點；結合貴州經濟建設和社會發展的需要，構建了數學-力學-土木工程專業知識三位一體相融合的“厚基礎-重融合-強應用”課程體系。為學校在新工科背景下對土木工程專業人才培養課程設置提供了依據，同時也為今后進一步培養土木工程創新型人奠定重要基礎。期待培養出更多的國家和地方經濟建設中所需的優秀土木工程人才。