土木工程專業生產實習環節本科生的創新能力培養教學實踐

楊偉超 雷明鋒 孫曉 劉維正 魏紅衛 李軍

摘? 要：生產實習是土木工程專業實踐教學中的重要組成部分，在培養學生的基本工程素養和專業技能、提高學生的分析和處理工程實際問題的能力等方面發揮著關鍵作用。文章基于多年的教學實踐，針對當前土木工程專業生產實習教學環節存在的主要問題，以創新能力培養為主要目標，分別從課堂教學方法、生產實習全過程的教學模式和最終的考核方式等三個環節進行系統研究，提出了基于生產實習環節創新能力的漸進性培養方法、多主體協同的“1-2-3-4-5”教學模式，以及知識學習和創新能力并重的綜合考核方式等。該方法在中南大學土木工程專業進行了實際應用，并取得了較好的教學效果。

關鍵詞：土木工程;生產實習;創新能力;多主體協同;漸進性

中圖分類號：G640? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）07-0030-04

Abstract： Production practice is an important part of the practical teaching of civil engineering， and plays a key role in the basic engineering quality training， professional skills training， and handling engineering practice problems. This paper focuses on the main problems existing in the production practice of the civil engineering profession. Based on the teaching practice for many years， the main goal is to cultivate the innovation ability， from the classroom teaching method， the teaching mode of the production internship process and the final assessment method. The system has carried out systematic research， and proposed a gradual training method based on the innovation ability of production practice， a multi-agent collaborative teaching mode of "1-2-3-4-5" and a comprehensive assessment method with equal emphasis on knowledge learning and innovation. In the civil engineering major of Central South University， the practical application was carried out. The results show that the comprehensive teaching methods of the production internship have significant effects in improving the engineering practice ability， innovation consciousness and innovation ability of civil engineering students.

Keywords： civil engineering; production internship; innovative ability; multi-agent synergy; gradual training

引言

楊叔子院士說過“創新之根在實踐[1]”，“通過職業教育與普通教育、職業高等教育與普通高等教育的對比，提出在實踐教育環節中加強普通高等學校工科學生的實踐能力與專業技能是創新能力培養的必由之路[2]”。為此，結合各種實踐教學環節，開展學生創新能力的培養，引導學生對未知領域的探索等工作，已經成為全國各高校工科專業的普遍共識。

北京科技大學[3]針對機械類本科專業生產實習教學過程，以多方協同為重點，依托國家與省部級科研平臺的，通過改革機械類本科專業生產實習形式、內容、基地、隊伍等，逐步構建“國際化、社會化和精品化”生產實習體系。北京航空航天大學[4]針對作為土木工程材料課程的校內實驗教學開展設計性、綜合性及創新性試驗教學研究，培養和提升本科生自主創新能力。揚州大學[5]也結合教學實驗環節，通過組建大學生創新團隊的方式，培養和拓展學生的知識結構，培養學生的創新思維和創新方法。四川大學基于本科生創新能力和實踐技能相對不足的現狀，也提出了融入雙創產學研要素合作的工程實踐教學改革探討[6]。同濟大學也提出將產學研結合機制引入土木工程專業教育，加強本科生的創新能力培養[7]。南昌航空大學針對工業工程專業，提出了實踐及創新能力的“多主體協同漸進階梯式”實習實訓模式[8]。廣西民族大學結合高校化工類專業生產實習現狀，探索了新的生產實習模式與創新[9]。

土木工程專業是一門理論與實踐并重、技術性和管理性相融合的工程技術學科。在各個高校的土木工程專業中，生產實習是土木工程專業實踐教學中的重要組成部分。作為工程技術專業培養的一個重要環節，即要求學生在具備一定的專業理論知識條件下，以實際工作者的身份，直接參與生產過程。通過生產實習，使學生提高土木工程實際生產過程的感性認識，鞏固課題教學學習的基本理論知識，培養基本的工程素質、加強專業技能訓練、提高工程實踐問題的分析和處理能力等。

但當前大多數土木工程生產實習的教學環節仍然以知識傳授為主，沒有或忽視學生在實習實踐過程中的創新能力培養，以中南大學土木工程專業為例，雖然學校在其它課堂教學模塊上開始重視了創新能力的培養，并提供了各種形式的大學生科技創新平臺等，但對于生產實習環節的創新能力培養方面還表現嚴重不足，主要表現在以下幾個方面：

（1）教學方法沿用過去的知識傳授模式，對學生提出問題、分析問題和解決問題等創新能力培養方面普遍比較欠缺。

（2）校企等教學主體對創新能力的培養過程上相互割裂，各個教學主體的協同性不足，沒有針對創新能力培養形成具有可操作性的教學模式。

（3）考核方法沿用傳統形式，以專業技能的知識學習為主，創新意識的引導和基本創新能力的培養方面顯得相對薄弱。

為此，本文結合中南大學土木工程專業本科生多年的生產實習實踐教學經驗，針對土木工程生產實習環節實踐性和應用性顯著的特點，通過學校、企業和教學管理等多主體協同方式，提出一種提高土木工程專業學生創新能力的教學方法，培養學生在參加土木工程實踐中針對具體工程技術問題的分析和處理能力。

一、生產實習環節創新能力的漸進性培養方法

創新意識引導是創新能力培養的基礎，在實習的校內環節，首先通過案例式教學的方式，采用翻轉課堂的方法，培養學生的創新意識。同時以啟發式為主并兼顧研究式的教學模式，采用對分課堂等形式，引導和鼓勵學生透過技術現狀發現背后理論知識，使學生逐漸認識到工程實踐中創新活動的發展基本規律，漸進性地培養學生在提煉關鍵科學問題方面的基本技能。因此生產實習環節基本創新能力的漸進性培養分為創新意識引導和基本創新能力培養兩個階段，并分別采用如下方法進行分步實施（如圖1所示）：

基于對分課堂的創新意識引導：選取典型的工程案例，指導老師在第一天的課堂上對工程背景及工程的主要技術方案進行系統講解，分析工程的主要技術要點及其當前技術發展概要，搭建工程需要的主要知識點，完成課堂講授（Presentation）;學生在第一天課堂教學之后通過閱讀教材或其他材料完成知識的自我學習;學生的課堂討論（Discussion），即學生在第二天的課堂上前半部分時間依據自學和思考結果與班級其他學生進行交流，可分為小組討論和組間討論，教師進行匯總點評，討論結束后教師再用課堂的后半部分時間，形成若干可能的創新性發展方向，然后根據這些發展方向所需要的關鍵技術進行匯總和講解，并鼓勵和引導學生開展進一步的文獻調研和理論分析。

基于翻轉課堂的工程實踐中創新活動發展規律認識培養：首先，在翻轉課堂教學的基礎上，引導學生在對案例進行思考和分析，然后鼓勵學生進行文獻調研和理論分析，如此反復，促使學生對工程存在的問題進行不斷的思考，使學生針對具體的工程問題由陳述性知識向過程性知識不斷的進行轉化;然后漸進性地提出解決實踐問題的具體技術方案及實施路徑，漸進性地培養學生分析問題和解決問題的能力;同時在這個過程中不斷提升學生的互動與交流技能，最終培養學生在提煉關鍵科學問題方面的基本技能，使學生逐漸認識到工程實踐中創新活動的基本發展規律。

二、多主體協同教學為特色的創新能力培養模式

創新活動是指本著理想化需要或為滿足社會需求，而改進或創造新的事物，并能獲得一定有益效果的行為。創新活動實際上是一個綜合性復雜性的智力創造過程，要求既要基于現有知識體系和理論架構，又要提出有別于常規或常人思路的見解。土木工程生產實習活動包含學校和企業兩個場所，參加主體包含學生、指導教師、現場工程技術人員、學校和企業管理人員等。在創新能力的培養過程中，學生應具有主體地位，指導教師和現場技術人員則應以輔助角色參與學生的創新活動，主要在既有體系化的理論架構方面和工程經驗兩個方面提供的技術支撐，學校和企業管理人員則從法律和制度層面參與生產實踐活動。因此，實習環節學生的創新能力培養需要學校與企業多參與主體密切協同工作。

經過多年的教學實踐經驗，逐漸形成了生產實習環節創新能力多主體協同培養的1-2-3-4-5教學模式，如圖2所示。具體的組織方法包括：1個目標：緊緊圍繞土木工程專業本科生的創新能力培養為目標。2個場所：立足于企業和學校2個創新教學活動場所，其中學校主要負責理論基礎訓練，工程場地負責工程實踐檢驗。3個階段：根據工程技術行業創新活動的發展規律，將創新活動分解為提出問題、分析問題和解決問題三個階段，并根據各個階段的特點實施針對性教學方法。4個步驟：根據學生創新意識和能力的漸進性培養機制，將劃分為4個步驟實施，即通識性的創新發展路徑學習、工程實踐的基本概況認識、主體性的創新活動開展和創新成果的整理方法等。5大主體：以學生為創新活動的承擔主體、教師和現場技術人員為技術支撐主體，企業和學校管理人員為管理主體;各主體分工明確、密切協作，在生產實習的整個實踐環節中共同培養學生碰到的各種創新能力培養的制約因素。

實踐經驗表明，多主體的協同工作機制是整個實踐創新教學的關鍵環節。企業是經濟活動動力主力軍，也是學生創新能力培養的直接受益者，其主要優勢體現在充足的實踐條件和豐富的工程實踐經驗等;與此同時，學校的主要優勢體現在扎實的理論基礎和良好的科學研究經驗，主要針對學生在工程實踐中存在的技術問題提供理論性的指導和針對性的研究方案。校企雙方結合工程實踐中創新活動的發展規律，基于優勢互補方針在生產實習環節的創新能力的培養過程中緊密協作，并在創新能力培養的不同階段，采用不同的協作方法，具體方法如下：

1. 提出問題階段：主要的目的是培養學生準確把握某一工程建設節點的全貌，理解和掌握當前該節點處理的主要技術手段和工程實施方法，為后期提出針對性的改進方法提供基礎。該階段主要以師傅帶徒弟的方式，即以現場技術人員為主，學校指導教師為輔。

2. 分析問題階段：主要目的是針對創新部分的理論基礎、實施方案和技術水平等方面的可行性進行研討，確定最終的技術實施路徑和實施方案。該階段主要以多主體專項研討的方式進行，由學生、校內指導教師和工程技術人員等針對提出的技術路徑和實施方案進行分步驟研討，最終確定合理的技術方案和實施方法。

3. 解決問題階段：分階段進行創新問題的文整工作及生產實習考核等工作，甚至包含協調創新知識產權的相關法律和技術事項。該階段主要應以校企合作平臺為協同工作基礎，主要由校企指導老師及管理等人員進行全方位協同工作，甚至結合實踐教學與企業需求，在高校和企業之間架起橋梁，構建產學研辦學機制。

三、知識學習和創新能力并重的綜合考核方式

考核是教學的重要環節，也是各項高等教育改革的關鍵組成部分。合理的考核方式不僅是準確的評價和診斷教學實踐活動中方法及其效果的必要手段，也是引導和激勵學生在學習過程的自主性和能動性的關鍵因素。就生產實習等實踐教學環節，在考核環節適當增加創新能力比重對提高整體的教學效果也有重要的促進意義。同時作為傳統的工程技術學科，使學生掌握各類土木工程學科的基本理論和基本知識也是土木工程專業培養的重要目標。

然而當前生產實習的主要考核方式仍然是以傳統方式為主，即突出知識學習為主，在創新能力意識培養和實踐能力培養方面相對比較薄弱，這一考核方式與當前高等教育的時代要求和工程技術的行業發展要求嚴重脫節，同時也不利于創新人才在當前教育體制下脫穎而出。因此，針對土木工程專業的特點及培養的主要目標，結合當前生產實習等實踐教學活動考核方式存在的問題，提出一種兼顧知識學習和創新能力的綜合考核方式，具體如下：

（一）基于階段性驗收的過程評價方法

生產實習采用全過程考核方法，其中分別按照提出問題、分析問題和解決問題三階段進行階段性驗收，每個階段根據學生的前期表現，提出一個考核等級，并且對學生的后期實踐提出一些意見和建議，實現實習的過程管控和評價。基于三個階段采用加權的方式得到各項考核結果，由企業指導老師、校內導師、學校教務管理人員組成考核小組共同考核，根據定性和定量指標，提出生產實習各個階段的考核等級。

（二）校-企指導老師合理分工的分項考核模式

每個階段考核均由校內導師與基地指導老師合作完成，其中企業指導老師根據學生的各方面表現提出初步考核等級、撰寫實踐評價意見;校內導師根據基地指導老師的意見和學生上交的實踐材料，提出每個階段考核等級;校企管理人員基于校企的相關規章制度對實習成果和校企指導老師給出的各分項成績進行審核管理。

（三）知識學習與創新能力并重的成果考核

考核結果以知識學習為基礎，合理體現創新能力及創新性成果，即生成實習的最終成績分為基礎和創新兩大部分組成，其中知識學習主要由實習報告，實習日記、某個環節撰寫專門的既有技術方案、施工方法、工藝流程、關鍵工序及主要控制措施等組成，根據該部分成果的質量確定知識學習部分的考核等級;創新部分的等級主要根據學生在創新活動的參與程度及其創新成果的質量確定，具體形式可以采用專題報告+知識產權成果的形式給出。將以上兩個方面經過合理的加權，得到生產實習實踐教學環節最終的考核成績。

四、結束語

本文針對土木工程專業生產實習存在的創新意識和創新能力培養方面的薄弱環節，基于多年的教學實踐，以創新能力培養為主要目標，分別對生產實習過程中的教學方法、教學模式和考核方式三個方面進行系統研究，提出了基于生產實習環節創新能力的漸進性培養方法、多主體協同的“1-2-3-4-5”教學模式，以及知識學習和創新能力并重的綜合考核方式等，并在中南大學土木工程專業道路工程方向進行了實際應用。結果表明，該生產實習的綜合教學方法在提高土木工程專業學生的工程實踐能力、創新意識和創新能力等方面得到了顯著的效果。

本文的不足之處在于教學效果評價的科學性還有待改進，主要體現在考核環節中知識學習和創新素質的定量化評價不足;此外教學過程中校企的合作深度及相應的平臺建設方面也有待于進一步深化。

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