土木工程新工科人才培養(yǎng)探索與實(shí)踐

王紅紅

摘要：世界經(jīng)濟(jì)論壇主席Schwab在《第四次工業(yè)革命》一書中談到，第四次工業(yè)革命的速度進(jìn)程之快、波及范圍之廣、改革程度之深是前所未有的。數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)學(xué)科與工科專業(yè)跨界融合，使得人工智能、自動(dòng)化機(jī)器人、納米材料等一系列新興技術(shù)領(lǐng)域不斷突破其瓶頸，從而刷新人類傳統(tǒng)的認(rèn)知，甚至顛覆了人類已經(jīng)固化上百年的生產(chǎn)生活模式。在這一大背景下，本研究以土木類新工科建設(shè)為例，分析新工科人才培養(yǎng)的知識(shí)理論體系并探索相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為更快、更好、更全面地建設(shè)新工科提供有效途徑。

關(guān)鍵詞：土木工程;新工科;人才培養(yǎng)

引言

基于用人單位對(duì)人才需求的分析，土木工程領(lǐng)域的學(xué)生應(yīng)具備“活學(xué)活用”與“技術(shù)革新”的能力，如解決工程疑難問題、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和與時(shí)俱進(jìn)的能力。近年來，隨著我國城鄉(xiāng)建設(shè)政策的推進(jìn)，該領(lǐng)域不僅對(duì)人才的需求量與日俱增，而且對(duì)人才的要求也不斷提高，主要體現(xiàn)在從單一的技術(shù)型、管理型、研究型人才逐步轉(zhuǎn)向應(yīng)用型、復(fù)合型和創(chuàng)新型高素質(zhì)人才。土木工程材料作為土木工程專業(yè)中最重要的基礎(chǔ)課程之一，課程內(nèi)容偏理論化，尤其體現(xiàn)在材料組成、結(jié)構(gòu)、制備方法與性能的關(guān)系上。因此，該課程主要以講授的形式為主，較少培養(yǎng)學(xué)生關(guān)于材料應(yīng)用與材料創(chuàng)新等方面的能力。由此可知，開展土木工程材料的教學(xué)改革是土木工程專業(yè)革新的重要組成部分，也是適應(yīng)新工科建設(shè)要求的必然選擇。

一、第四次產(chǎn)業(yè)革命下土木工程新工科建設(shè)

早在2013年，德國就在其漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上提出了“工業(yè)4.0”的概念，隨后歐美等發(fā)達(dá)國家面向這次工業(yè)革命開始了國家層面上的制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)之路。值得注意的是，在這一系列國家層面的戰(zhàn)略實(shí)施的背后，歐美國家還重點(diǎn)對(duì)其工程教育做出了重要安排。加之歐美等發(fā)達(dá)國家就有十分成熟的應(yīng)用型工科教育體系，因此他們?cè)诮鼛啄甑摹肮I(yè)4.0”等工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施中，已初步形成并建立了與之相適應(yīng)的本科教育體系和辦學(xué)模式。發(fā)達(dá)國家的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)表明，第四次工業(yè)革命的到來，使得科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)環(huán)境等發(fā)生了急劇變化，這要求具有滯后效應(yīng)的高等教育做出切實(shí)改變，實(shí)現(xiàn)超前發(fā)展與主動(dòng)創(chuàng)新。嚴(yán)峻的國內(nèi)外形勢(shì)要求我國高等教育必須加快改革步伐，以大教育觀為統(tǒng)領(lǐng)，以新工科建設(shè)為主線，以改革創(chuàng)新為抓手，不斷豐富新工科建設(shè)方面的知識(shí)理論體系與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為我國工程技術(shù)的基礎(chǔ)創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的飛躍式發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力。

二、土木工程材料課程教學(xué)存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容陳舊，知識(shí)拓展不夠

傳統(tǒng)的土木工程材料教學(xué)內(nèi)容往往缺乏對(duì)土木工程材料課程的前瞻性與系統(tǒng)性的考慮，沒有結(jié)合新型建材和新型建筑等發(fā)展動(dòng)態(tài)，沒有闡述材料與施工、結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系以及土木工程材料的創(chuàng)新性研究熱點(diǎn)等。而新工科建設(shè)的要點(diǎn)之一是“面向未來發(fā)展”。因此，我國高等學(xué)校需充分發(fā)揮科學(xué)研究的引領(lǐng)作用，將土木工程材料方面的前沿內(nèi)容帶入課題。同時(shí)，高等學(xué)校還需將最新的國家政策與行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)融入課堂，如“十四五”規(guī)劃對(duì)建筑行業(yè)在低碳環(huán)保方面提出了更高的要求，提出“加快推動(dòng)綠色低碳發(fā)展”;建筑行業(yè)針對(duì)我國最新的發(fā)展規(guī)劃，將降低碳排放量、生態(tài)保護(hù)及智能建造等作為近五年的發(fā)展重點(diǎn)。通過讓學(xué)生了解行業(yè)的未來發(fā)展方向，從而引領(lǐng)學(xué)生探索、啟發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)具有推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的綜合性卓越人才。

（二）人才培養(yǎng)目標(biāo)不明確

在工科型、實(shí)干型人才不斷受到重視的背景下，應(yīng)合理制訂人才培養(yǎng)目標(biāo)，促進(jìn)專業(yè)教學(xué)的改進(jìn)升級(jí)。然而通過對(duì)近年來的實(shí)際情況的分析了解到，工程人才培養(yǎng)目標(biāo)的制訂過程還是呈現(xiàn)不合理性，沒有從綜合角度進(jìn)行考慮，豐富學(xué)生專業(yè)理論儲(chǔ)備，提高學(xué)生專業(yè)能力，并在相關(guān)工作中只是考慮學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解，沒有從煩瑣架構(gòu)設(shè)計(jì)和專業(yè)能力發(fā)展的角度實(shí)行教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生專業(yè)能力和專業(yè)素養(yǎng)無從提升。

三、土木類新工科人才培養(yǎng)模式探討

（一）以大教育觀為統(tǒng)領(lǐng)的新工科人才培養(yǎng)

目標(biāo)的制定土木工程類新工科人才不僅需要培養(yǎng)的學(xué)生具有較強(qiáng)行業(yè)背景知識(shí)和工程實(shí)踐能力，還需要具有嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的理科素養(yǎng)與奉獻(xiàn)祖國、服務(wù)人民的人文意識(shí)。因此，與傳統(tǒng)的土木工程人才培養(yǎng)不同，新工科人才培養(yǎng)方案不僅需要培養(yǎng)學(xué)生具有發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的獨(dú)創(chuàng)思維，還需要以大教育觀為統(tǒng)領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生從工學(xué)、理學(xué)、文學(xué)等多個(gè)方面進(jìn)行培養(yǎng)。在培養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)定上，不僅需要培養(yǎng)德智體全面發(fā)展，掌握土木工程學(xué)科的基本原理和基本知識(shí)，具備溝通能力、創(chuàng)新意識(shí)與國際視野，能夠在建筑工程、道路與橋梁工程等領(lǐng)域從事規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理、教育和研究工作，在城市地下空間工程、生命線工程的智能建筑與超期服役結(jié)構(gòu)的健康診斷等某一新型專業(yè)領(lǐng)域具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和先進(jìn)的專業(yè)知識(shí)，還需要在新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)中，明確學(xué)生兼具嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的理科素養(yǎng)與奉獻(xiàn)祖國、服務(wù)人民等人文意識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)具有大教育觀的新工科復(fù)合人才。

（二）專業(yè)教育與通識(shí)教育相融合

通識(shí)教育是培養(yǎng)高素質(zhì)人才和創(chuàng)意思維的教育基礎(chǔ)，是高等院校素質(zhì)教育的重要組成部分。通識(shí)教育是培養(yǎng)學(xué)生“做人”的素質(zhì)教育，專業(yè)教育是培養(yǎng)學(xué)生“做事”的素質(zhì)教育，要將做人和做事有機(jī)結(jié)合起來，真正學(xué)會(huì)“做人”“做事”，使通識(shí)教育和專業(yè)教育相輔相成、相互促進(jìn)。將基礎(chǔ)通識(shí)教育+專業(yè)教育+拓展教育（個(gè)性化）貫穿于本科教育的全過程，其中通識(shí)教育為1～1.5年，專業(yè)教育為1.5～2年，拓展教育為1年。通識(shí)教育旨在提高學(xué)生的基礎(chǔ)及跨學(xué)科能力，使其適應(yīng)未來全方位發(fā)展的需要。中國礦業(yè)大學(xué)在通識(shí)教育階段，主要設(shè)置通識(shí)教育課程，人文、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)及美譽(yù)類課程;在專業(yè)教育階段，設(shè)置專業(yè)大類基礎(chǔ)必修課程、專業(yè)主干課程及專業(yè)選修課程;在拓展教育階段，設(shè)置拓展課組、科研訓(xùn)練課組及本碩一體化課組。通過三大模塊的有效銜接，著力培養(yǎng)具有健全人格、人文情懷、社會(huì)責(zé)任感、扎實(shí)基礎(chǔ)、科學(xué)素養(yǎng)、國際視野、求是創(chuàng)新精神的一流建環(huán)專業(yè)人才。

（三）完善人才培養(yǎng)的課程資源

在工科型人才愈加得到重視的新時(shí)期，學(xué)校應(yīng)以新工科理念為指導(dǎo)，精簡(jiǎn)教育教學(xué)項(xiàng)目，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量成效。在教學(xué)項(xiàng)目簡(jiǎn)化方面，邀請(qǐng)專業(yè)人士向?qū)W生講授土木工程專業(yè)理論，并通過創(chuàng)新活動(dòng)提升學(xué)生的專業(yè)技能和核心素養(yǎng)。此外，在教學(xué)資源的創(chuàng)新環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生在競(jìng)爭(zhēng)氣氛中建立創(chuàng)新思維，同時(shí)，學(xué)校還能借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的開展，給學(xué)生提供更加豐富的學(xué)習(xí)素材。另外，還可借助知識(shí)探究、情境導(dǎo)入等模式，增加教育教學(xué)項(xiàng)目。

結(jié)束語

根據(jù)以上研究?jī)?nèi)容可知，為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科技進(jìn)步，開展土木工程材料課程的教學(xué)改革是培養(yǎng)新工科背景下土木工程專業(yè)高素質(zhì)人才的重要組成部分。因此，探索教學(xué)改革機(jī)制，進(jìn)而提高學(xué)生“活學(xué)活用”與“自主創(chuàng)新”的能力是高校須關(guān)注的核心問題。本文通過分析土木工程材料課程傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的不足，提出通過提高教師的綜合素質(zhì)、推行多元信息化與模塊式教學(xué)、開展探索性實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)施“組內(nèi)組外”評(píng)價(jià)考核體系與課程思政等方式，幫助學(xué)生建立完整的知識(shí)體系，從而培養(yǎng)出具有較高職業(yè)素養(yǎng)與創(chuàng)新意識(shí)的復(fù)合型新工科人才。

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