國內外土木工程專業本科課程體系的比較研究

劉林 楊娜 張鴻儒

摘要：選取美國伊利諾伊大學、英國倫敦帝國理工學院和同濟大學三所土木工程專業名校為調研對象，從培養目標、課程設置、總學分要求、課程結構、專業類課程構成、實踐環節、核心課程設置等多方面，與北京交通大學土木工程專業課程體系進行對比研究。研究表明，三所高校土木工程專業課程體系建設各具優勢和特點。與三所高校相比，北京交通大學土木工程專業課程體系存在總學分偏多、人文社科通識類課程學分偏多、工程實踐學分偏少等問題。應進一步明晰培養目標、適當降低總學分要求、精簡課程規模、調整課程結構、加強專業核心課程建設、引入專業類課程實踐折算學分、實現本科和研究生課程貫通等，以提升土木工程專業課程體系科學化水平。

關鍵詞：土木工程專業;課程體系;比較研究;核心課程

中圖分類號：G642.0;TU?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2020）05-0040-07

教育全球化已成為新形勢下高等教育發展的重要特征和必然趨勢。2016年，我國成為國際本科工程學位互認協議《華盛頓協議》正式成員，標志著我國高等工程教育向國際化邁出了重要一步。2017年，住房和城鄉建設部將土木工程專業評估納入全國工程教育認證的整體框架，對土木工程專業建設提出了新的更高要求。了解掌握國外土木工程專業高等教育最新動態，研究借鑒國內外土木工程專業名校人才培養先進經驗，結合自身實際情況，針對專業課程設置和建設中的關鍵環節進行調整和優化，是有效推進土木工程專業建設的重要舉措。

多年來，國內學者對國外高校土木工程專業培養制度進行了研究探討。顧祥林等早在2006年就對比研究了多個國家土木工程專業課程體系設置情況[1];李國強等開展了中法工程師教育培養制度、理論課程和實踐環節等方面的對比研究，對我國人才培養制度改革提出了建議[2];李愛群等在調研部分發達國家土木工程專業實踐教學基礎上，提出高校土木工程專業實踐教學環節的建設意見[3];還有一些學者結合各自高校的情況對土木工程專業課程體系的改革進行了探索[4-10]。

本文選取美國、英國和國內各一所高校為調研對象，即美國的伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校（以下簡稱UIUC，2019軟科土木工程專業排名美國第3）、英國倫敦帝國理工學院（以下簡稱ICL，2019軟科土木工程專業排名英國第1）和國內的同濟大學（2019軟科土木工程專業排名中國第1），這三所學校是國際公認的土木工程專業名校，培養的學生在各自國家土木工程行業有很高的認可度。在對這三所高校最新的土木工程專業本科培養方案進行深入調研的基礎上，將北京交通大學土木工程專業本科課程體系進行對比分析。

一、培養目標

美國UIUC土木工程專業培養目標：畢業生應該（1） 能成功地進入結構工程、交通工程、巖土工程、材料、環境和水資源工程、工程管理或其他相關及新興行業（如可持續能源）的知名公司和機構，成為土木工程或環境工程領域的職業者;（2） 在土木與環境工程及相關領域的主要研究型大學接受研究生教育并從事科學研究;（3） 獲得執業許可證;（4） 成為業界領袖;（5） 具備根據職業發展需要進行自主學習的能力;（6） 加入專業社團，服務社會，并作出貢獻。

英國ICL土木工程專業培養目標：通過四年的學習，學生應在知識與理解層面、智力技能層面、實踐技能層面和可轉化技能層面具備相應的能力。（1） 知識與理解層面：與工程相關的基本數學和物理知識;土木工程的基本概念、原理和理論;與工程和工程師相關的商業和管理技能;詳細了解專業領域相關的基本事實、概念、原則和理論、工程師的社會作用和工程約束限制條件、工程師的職業道德與責任、工程師的國際角色和工程解決方案在全球范圍內的影響。（2） 智力技能層面：分析和解決工程問題;設計一個系統、構件或工藝以滿足需求;創造性地解決問題和進行設計開發;提出測試假設;評估設計、工藝和產品并進行改進;整合和評估不同來源的信息和數據;在解決問題和設計系統方面具備全局思維，運用專業判斷來平衡風險、成本、收益、安全、可靠性、美學和環境影響;策劃、實施和匯報原創性的研究計劃。（3） 實踐技能層面：策劃并安全實施一系列實驗;使用實驗室及工業設備來獲取實驗數據;分析實驗結果并確定其強度和有效性;繪制技術草圖和圖紙;撰寫技術報告;進行技術展示;有效使用科學文獻;有效地記筆記;編寫計算機程序;使用計算工具和軟件包。（4） 可轉換技能層面：通過書面、口頭和圖紙等進行有效交流;會使用多種語言;有應用數學技能（代數、幾何、建模、分析、量化不確定性）;或為多學科團隊的成員;將技術和解決方案從土木工程的一方面轉換到另一方面;使用信息和通信技術;管理資源和時間;以開放的心態和批判的精神獨立學習;在整個職業生涯中，為了持續的職業發展而在更寬廣的領域有效地學習。

同濟大學土木工程專業本科生培養目標：（1） 面向國家未來建設需要，適應未來社會發展需求;（2） 德智體全面發展，基礎理論扎實、專業知識寬廣、實踐能力突出、科學與人文素養深厚;（3） 掌握土木工程學科的相關原理和基本方法，勝任一般土木工程項目的設計、施工、運維、管理工作，具備跨界發展能力，可以從事投資與開發、金融與保險、社會服務與管理等工作;（4） 具有終身學習能力、創新能力、國際視野和領導能力的社會棟梁和專業精英。

北京交通大學土木工程專業本科生培養目標：（1） 能夠作為工程師服務于交通基礎設施和城市建設等行業，勝任土木工程的設計、施工、咨詢和技術管理工作;（2） 能夠在土木工程及相關領域主要研究型大學繼續深造;（3） 具有獲得土木工程及相關領域執業資質的能力;（4） 具有能夠引領行業技術發展的潛質;（5） 具有能夠隨著行業和職業發展需求終身學習的能力。

四所高校均將培養工程師作為土木工程專業教育主要培養目標，并各具特點。美國UIUC注重培養具有寬廣專業知識面和行業適應能力的業界精英人才，其中寬廣的知識面是通過10個學科方向的主修和輔修制度來保證的。英國ICL培養目標規定得更為具體，強調對學生4個層面的能力培養，并對各層面的能力有詳細描述，注重學生全方位能力的培養。此外，ICL本科是四年學制（英國一般大學的本科為三年學制，頒發B. Eng.學位），畢業生直接獲得M. Eng.學位，但也屬于本科教育。該培養模式更有助于畢業生取得英國的注冊工程師資格。同濟大學注重學生德智體美全面發展，強調創新能力、國際視野和領導能力的培養。北京交通大學強調畢業生從事交通土建和城市建設行業的專業技術和管理能力的培養。

通過培養目標對比研究，提出優化專業培養目標的具體意見：一是在人才培養的層次上應更加注重全方位。既注重本科畢業后直接參加工作的學生專業技術應用及管理能力的培養，也應注重繼續研究生學習、適合科學研究和科技創新的人才培養，為科技強國培養專業人才。二是在學生能力培養要求上應更加具體，在這方面英國ICL的經驗特別值得借鑒。對學生各層面能力培養目標予以細化，有利于教師和學生更加明晰教學和學習任務，并采取更為具體有效的舉措。三是在人才素質教育上更加注重以德為先、服務社會，加強對學生思想政治的引領，強調適應國家建設需要，服務社會發展需求。

二、課程設置

土木工程專業本科課程設置通常以培養土木工程師為主要基礎目標， 即以培養工程應用型人才為主。目前， 國內外多數高校的做法基本一致，即在學習前期構筑一個大土木的專業教育平臺， 學習后期設置一個或若干個課程群，每個課程群由若干門專業課組成。一些院校課程群和專業方向是一一對應的，也有的院校一個課程群包含多個專業方向。

表1比較了四所高校土木工程專業課程群設置情況。其中，UIUC、同濟大學和北京交通大學本科課程群基本按專業方向劃分，國內高校一般由院系一級教學單位負責，以便于教學管理。UIUC土木工程專業分10個專業方向，要求學生既要選擇一個主修方向，也要選擇一個輔修方向，旨在為學生提供寬口徑專業教育。ICL土木工程專業分6個專業方向，其中，以結構、巖土和環境方向為主，以流體力學、系統工程和交通方向為輔，但本科培養方案沒有明顯的課程群劃分，可視為只有一個課程群。同濟大學土木工程專業分7個課程群，各學科方向發展相對均衡，都具有很高的水準;另外還有地質工程、港口航道與海岸工程兩個與土木工程專業平行的本科專業。北京交通大學土木工程專業分4個課程群;另外還有鐵道工程和環境工程兩個與土木工程專業平行的本科專業。課程群的設置可根據專業培養目標、各院校具體情況并兼顧社會需求等因素綜合考慮，未必一定按專業方向進行劃分。

三、總學分要求和課程結構

表2 列出了四所高校土木工程專業本科總學分要求和課程結構概況。

UIUC的學分和周學時數相對應，比如1門課程如果是3個學分，則該課程的周學時是3個學時，其課程基本構成與國內課程相似，所不同的是沒有專門的實習和畢業設計。

ICL采用的是歐洲學分制（ECTS），1 ECTS對應25小時學習時數，包括8小時的課內學習和17小時學生自學。以結構力學課程為例，該課程5 ECTS，其中課內學習（課堂講授+輔導）40小時，學生自學85小時，合計125小時。從課程結構來看，比較單一，除數學類課程外，其他基本上都是專業類課程。如果按國內的標準，1學分對應16學時的課堂授課，則1 ECTS相當于0.5個國內學分。國內兩所學校的總學分要求雖然有差異，但課程結構基本相似。

對比發現，國內外高校學分要求的區別主要體現在以下幾個方面：一是國內高校的總學分要求明顯多于國外兩所高校，且國內學分設置主要與教師課堂授課學時掛鉤，這樣國內高校教師授課總學時數約為國外的1.3倍以上;二是國內外一個學分對應的學生課后獨立自學的時長有很大的差異，如英國ICL，其ECTS學分制中的4 ECTS對應100小時，教師授課只有32小時，而課后學習時長達68小時，而國內32學時的課程，學生課后學習時間遠遠達不到68小時。另外，筆者向正在UIUIC留學的北京交通大學土木工程專業學生了解到，同一門課程，UIUC學生課后獨立自學和完成作業所需的時間通常要比國內課程多很多。

綜上所述，國內學生課堂學習時間大大多于國外高校，而學生課下自學和作業的時間明顯少于國外學生，留給學生培養自學能力、獨立思考能力和創新能力的空間相對較少。因此，國內高校可結合課程設置實際，將總學分適當下調。以北京交通大學土木工程專業為例，在符合工程教育認證標準對各類課程占比要求的前提下，可將通識與公共基礎類課程由77學分調整為66學分，專業類課程（含實踐環節）由94學分調整為89學分，即總學分合計削減16學分，調整后的總學分為155學分，以留給學生更多獨立學習和思考的時間。

按工程教育認證要求中的課程類別劃分，對四所學校課程結構中各大類課程的學分占比情況進行統計（表3）。由表3可見，UIUC、同濟大學和北京交通大學的課程設置均滿足工程教育認證對各大類課程比例的要求;ICL課程設置中專業類課程和實踐環節占比較高，這與ICL土木工程專業采用的是英國工程聯合委員會監管機構（the Joint Board of Moderators， JBM）專業認證體系，以及其沒有通識課程和物理、化學課程有關。

四、專業課（含實踐環節）構成及學分占比

專業課（含實踐環節）的學分占比可反映高校對學生專業技能訓練投入的程度。表4為四所學校專業課構成和學分占比情況。

由表4可見，ICL專業課（含實踐環節）占比最高，原因是ICL的課程性質比較單一，只有專業類課和數學類課;UIUC專業課（含實踐環節）占比較低，原因是UIUC實踐環節都含在課程里;國內兩所學校專業課占比相近，專業課和實踐環節學分通常是分開來計算的。

UIUC大多數專業課都含有設計內容和設計大作業，這些課程都有相應的設計折算學分，畢業要求所修課程的設計折算學分累計不少于16學分，即表3中UIUC的工程實踐學分計入了這部分學分。有鑒于此，建議國內高校可考慮將含有實習、實驗和設計的專業課程按一定比例折算實踐學分，這種與課程緊密結合的實踐環節對學生具有更大的鍛煉價值，這樣既可以提升相關專業課程的建設質量，又可以提高實踐環節的培養質量，同時還有利于滿足工程教育認證對“工程實踐與畢業設計（論文）”項的占比要求。

另外，國外高校實施本科和研究生課程貫通，UIUC允許學生把本科階段多修的兩門研究生課程（每門課4學分）帶到研究生階段，讓優秀學生盡早進入研究生階段的學習。這一點也值得國內高校借鑒，讓保研的學生在第四學年可選修部分研究生課程，以便研究生期間學生能將更多時間投入科學研究中。

五、核心課程設置

表5列出了四校的核心課程。由表5可見，不同高校對核心課程的界定各有不同。

UIUC土木工程專業核心課的清單，由每個專業方向（小眾專業方向除外）一門專業基礎課構成，基本涵蓋了各學科方向最重要的專業基礎課程。換言之，UIUC的專業核心課是與專業方向直接掛鉤的，體現出該校人才培養的專業廣度。

ICL土木工程專業將選修課除外的所有其他課程界定為核心課程，核心課程大致可分為數學類課程和專業相關課程，核心課程總學分占比約為83%。

國內兩所高校對核心課程的定義也不相同。同濟大學土木工程專業的核心課程較為寬泛，既包含一些大類基礎課，也包含一些專業課。北京交通大學土木工程專業是將一些重要的專業基礎課定義為專業核心課，目前一共包括11門課程，如表5所示。

借鑒國外土木工程專業名校同名或相似課程的教學資源和教學方法，北京交通大學近來加強了土木工程專業核心課程建設，如更加強化課程項目等研究性教學環節的作用，促使學生增加課下獨立探究的學習時間，以提升學生的綜合能力。同時，借鑒同濟大學部分核心課程實行全英文教學的做法，北京交通大學將專業核心課優先建設為全英文課程，并規定學生在校期間至少選學一門或兩門全英文課程，以適應土木工程專業全球化發展需要。

六、結語

工程教育認證背景下優化和調整土木工程專業課程體系是目前國內高校土木工程專業建設的重要任務。開展國內外高校課程體系對比分析有助于發現現有課程體系中不合理及不足之處，其中，總學分偏多、人文社科通識類課程學分偏多、工程實踐學分偏少、研究生課程不對本科生開放等問題在國內高校具有普遍性。在完善培養目標的基礎上調整課程設置，適當削減通識類課程，在提升研究性教學質量的基礎上引入課程實踐折算學分，以有效彌補現有工程實踐環節的不足。另外，借鑒國外大學的課程設置和人才培養模式，實現本科和研究生課程貫通，讓保研的學生在本科第四學年可選修部分研究生課程，有助于加快研究型人才的培養。參考文獻：

[1]顧祥林， 林峰. 中美英德加五國土木工程專業課程體系的比較研究[J]. 高等建筑教育， 2006， 15（1）： 50-53.

[2]李國強， 許炎彬. 法國與中國工程師教育之比較[J]. 高等建筑教育， 2016， 25（4）： 28-31.

[3]李愛群， 孫利民， 徐禮華， 等. 中國土木工程專業實踐教學現狀分析與思考[J]. 高等建筑教育， 2016， 25（4）： 111-116.

[4]伍云天， 李英民， 楊溥， 等. 中美結構類課程教學比較研究[J]. 高等建筑教育， 2012， 21（2）： 33-36.

[5]李林瑾， 周云， 曾雅麗思， 等. 中國、美國和歐洲高校土木工程教學課程設置對比分析[J]. 高等建筑教育， 2018， 27（2）： 41-47.

[6]肖桃李， 杜國鋒， 趙航， 等. 基于工程教育認證的土木工程專業課程體系的改革與實踐[J]. 高教學刊， 2018（20）： 19-22.

[7]劉照球， 荀勇， 尹紅宇. 中英應用型院校土木工程專業培養模式比較[J]. 高等建筑教育， 2014， 23（1）： 30-34.

[8]張云蓮， 黃竹也， 張晶. 土木工程國際化專業建設的探索與實踐[J]. 高等建筑教育， 2016， 25（4）： 10-12.

[9]江輝， 梁青槐， 王斌， 等. 土木工程（城市軌道工程）專業創新型人才培養的幾點思考[J]. 大學教育， 2017 （11）：21- 23.

[10]楊忠平， 夏洪流， 王志軍， 等. “大土木”背景下重慶大學土木工程專業課程體系構建[J]. 科技文匯， 2019， 45（3）：64- 67.

A comparative study of undergraduate curriculum

system of civil engineering at home and abroad

LIU Lin， YANG Na， ZHANG Hongru

（School of Civil Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， P. R. China）

Abstract：

Three famous universities of civil engineering， namely University of Illinois， Imperial College London and Tongji University， are selected as the survey objects and the curriculum system of civil engineering in Beijing Jiaotong University is compared. Comparative analysis includes educational objectives， course framework， total credit requirements， course structure， composition of major courses， engineering practice， core course setting and so on. The research indicates that the curriculum system construction of civil engineering in the three universities has its own advantages and characteristics， which is worth learning. Compared with the three universities， there are some deficiencies in the curriculum system of civil engineering in Beijing Jiaotong University such as more total credits， higher credits for general courses on humanities and social sciences， and less engineering practice credits. Further clarifying the educational objectives， properly lowering the total credit requirements， briefing the course scale， adjusting the course structure， strengthening the quality of core major courses， introducing practiceconverted credits of major courses， and achieving the integration of undergraduate and graduate courses will effectively improve the scientific level of the civil engineering curriculum system.

Key words： civil engineering; curriculum system; comparative study; core courses

（責任編輯 王 宣）

修回日期：2019-12-17

基金項目：北京交通大學2018年教學改革項目“土木工程專業國際化建設中的問題和對策探究”

作者簡介：

劉林（1970—），男，北京交通大學土木建筑工程學院副教授，博士，主要從事結構工程方向的教學與研究工作，（E-mail）lliu@bjtu.edu.cn。