土木工程專業實踐能力靶向培養體系構建

杜文學 高健 孫平平 陳敏志 李海濤

摘要：“新工科”背景下，土木工程專業建設需結合專業人才培養特色，構建應用型人才培養實踐體系。根據土木工程專業本科生能力培養與職業發展需要，結合專業實踐教學環節的項目制一體化設計及課下科技創新活動的針對性開展，形成明確的靶向“創新+”專業實踐能力培養體系，實現培養綜合實踐能力的專業人才目標。近三年浙江水利水電學院實踐表明，土木專業學生通過創新能力培養平臺及專業實踐教學環節訓練，達到了專業畢業要求及人才培養目標，提高了就業競爭能力及社會服務能力。

關鍵詞：項目制;“創新+”;實踐教學;就業質量

中圖分類號：G642.0;TU ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：10052909（2021）05016307

“新工科”包含兩個層面建設：一是對接新興產業。以互聯網和工業智能為核心，設置和發展一批新興工科專業[1-3]，如智能制造[4]、智能科學與技術等;二是現有工科專業的改革創新。研究與謀劃在“新理念”下設計“新體系”，形成“新模式 ”，構建“新結構”，完善“新質量”，落實“三全育人”長效人才培養機制并獲得良好效果。高等院校在落實人才培養專業體系建設過程中，需系統、完整的體現新工科“五新”要求，土木工程傳統工科專業建設也需適應時代的進步與發展需求。

一、土木工程專業人才培養需求

土木工程專業作為傳統工科專業，在人類不同歷史發展階段具有不可替代地位，為人類的生產生活提供了基本和必要的保障。在當今大眾創業、萬眾創新的時代，傳統本科教育如何發展才可更好履行高等教育賦于的職能，以適應當今產業發展需求，服務經濟和社會發展。土木工程專業“五新”結構發展迫切需要傳統工科院校重點考慮人才培養目標、課程體系構建、課程內容設置及畢業要求達成等。正視新一輪科技革命和支撐創新驅動發展服務及中國制造2025年國家戰略發展需求，本著對學生負責、對家長負責、對學校負責、對社會負責的宗旨，立足區域經濟與社會發展需要，建出特色、亮明態度、展現效果[5-8]。在土木工程專業學生培養過程中，注重發現問題、分析及解決問題的能力至關重要。作為傳統工科專業，其理論分析及實操精度的要求相比航空航天等高精細密專業要粗糙得多，而來源于實際工程現場經驗就顯得尤為重要，這一點恰恰是在校學生或剛走向崗位的人員所欠缺的。

大學生作為思想最為活躍的一代，以學科競賽為載體的“領進門”，以學生發展為中心的教育理念，從問題入手找對路徑，構建“創新+”專業實踐教學體系，以達到可量化、可描述的培養高素質應用型人才目標。本文以地方應用型高校浙江省優勢專業——浙江水利水電學院土木工程專業為例，通過構建“創新+”專業實踐教育體系，以實現對人才培養質量及效果的改革嘗試。

二、土木工程“創新+”靶向教育體系構建

不管是古代的“掘土為穴，筑木為巢”，還是當今的高樓林立，土木工程專業從來不缺乏朝氣。軍事工程、工業建筑、民用建筑、水利設施、交通樞紐及地下工程等無一不體現與時俱進。建筑是城市的音符、固化的音樂，在滿足基本功能的同時也在彰顯時代發展的特色與烙印。土木工程的發展依賴于土木工程材料的進步、建筑結構體系的發展、分析設計方法的精確及施工工藝技術的保障四個方面。從早期就地取材所用的土、石材、木到中期的磚、砌塊，再到水泥、混凝土、鋼材的大范圍使用，不同歷史時期新建筑材料的不斷出現與使用，極大促進了土木工程行業的發展。單層、多層及高層建筑的出現，是對土地的利用率及區域經濟發展的需要。新建筑結構體系的創新，需具備相配備的建筑材料，而新材料、新體系則需要新的分析理論來支撐。計算分析方法的不斷更新及優化，為工程建設提供了重要依據。在建筑工程發展歷程中，無論從材料運用、結構構件類型、設計分析方法、施工技術等都體現著創新意識，展現了人類的智慧對土木工程專業的改革創新發展的重要性。

人才培養作為高等院校的重要使命，具有兩方面特征：一是時效性要求高;二是保持長久效果及影響。因此，土木工程專業人才的培養，需要切實把握“怎樣培養人”的問題，考慮如何適應社會經濟發展，確保培養的人才具有良好的社會需求及競爭能力。同時，人才培養應保證符合社會進步、具有終身學習能力及事業長遠發展態勢。對于回答“培養什么人”的問題，土木工程專業恰恰具備了這種特質。

（一）構建實踐教育體系

構建土木工程“創新+”靶向實踐教育體系，需打破傳統教學實踐模式，整合課程教學資源，以工程項目為載體，通過團隊協作完成專業知識實踐能力培養;發揮學生主體地位，分工協作完成各個單體實踐學習任務。根據專業教學團隊多輪研討，教學項目的選擇是保證學生執行效果及實踐能力培養質量的先決因素，其目的是能夠肩負專業（含專業基礎課程）課程實踐教育責任，滿足相關課程教學環節對實踐能力的需求。

浙江水利水電學院作為省屬應用型本科院校，在建設高水平應用型大學過程中始終堅持服務社會經濟發展的特色育人之路，較早的提出符合學校人才培養的教育教學模式（SWH-CDIO-E）。土木工程專業作為試點專業，近年來不斷嘗試及探索如何培養符合社會發展需要的人才，基于學科邏輯和傳授知識目的，在實踐教育體系搭建過程中，改變傳統以教師為中心，向以學生發展為中心的培養觀念轉變。在落實高等院校國家級專業認證（三級）的過程中，土木工程專業針對性的修訂了人才培養方案，把重點工作集中在課程重置及內容整合上。

在大類招生方面，實施分方向培養。在充分研究《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》及《高等學校土木工程本科指導性專業規范》文件的基礎上，教學團隊對專業教學體系進行了大膽嘗試與改革，有計劃的全面推進“項目制”課程建設，打通理論課與實踐環節，設計實踐教學任務，引入教學實踐項目，對標課程內容，以教學環節完成質量情況來評價人才培養效果和衡量培養目標的達成度。

具體可以總結為：在人才培養過程中以專業導論為號角，以學科競賽為抓手（入學即建立創新驅動），工程項目為載體，以解決實際工程問題為目標，整合實踐環節，對接理論課程（專業素質針對性夯實），展開創新型實踐能力的靶向培養，如圖1所示。

對土木工程專業而言，學生畢業后應能夠勝任工程結構的設計與分析、施工管理、房產開發、工程預決算等工作，具備掌握工程結構全過程、全生命周期工程行為，提升創新能力及專業實踐能力。自2017年起，土木工程專業修訂了人才培養方案，對課程體系進行了梳理與整合，啟動學生專業綜合實踐針對性能力培養，在學時、學分分配及課程設置上，完成了與工程教育專業認證的初步對接，主要內容集中在土木工程專業實踐教育教學環節重構設計上。具體落實是以任務量適中、“五臟俱全”的工程項目為載體，如公共建筑綜合體，通過專業導論課程改革[9-10]（以講座及科技活動形式開展），引入專業能力培養知識模塊并貫穿于專業實踐教學環節中。根據工程結構項目的可行性，從建筑設計、外觀構思、結構設計及骨架建構，到工程施工和外觀的骨架形成，調研論證、規劃設計、施工使用及維護全過程，為學生能力提供全方位培養。期間輔以各類學生素質能力拓展的學科競賽活動，培養學生的創新意識能力及工程實踐能力，使學生成為從專業“小白”到富有創造力、創新意識的高素質應用型人才。

該項目的難點在于土木工程實踐教育體系多年來自成一脈，實習、課程設計、實驗、畢業設計等關聯性不大，短時間內學生難以整體認識。加上學科競賽等創新思維訓練在本科一、二年級未得以有效落實，與后繼開展的專業實踐能力培養很難有效融合，直接影響人才培養質量與效果。因此，在項目開展過程中，實踐教學環節的打通及整合會存在較大阻力，需要教學團隊集體研討，明確改革方向并嚴格落實執行。

（二）構建路徑

全過程培養以學生綜合實踐能力提高為中心展開，如圖2所示。畢業設計以若干課程設計為支撐，課程設計以各門專業課程知識點掌握與有效運用為依據，各類實習及競賽等創新實踐環節能夠加強學生對所學內容的深入理解，進而形成反向設計、正向施工完成人才培養的全過程，具體梯度化構建路徑如下。

（1）“領進門”。材性實驗、力學實驗是學生開展學科競賽作品的創新源泉，是后繼專業課程開展必備的專業基礎。基礎類實驗能力的培養對學生順利介入創新活動意義重大，可幫助學生發現問題、分析和解決問題，并有效進入創新活動的開展過程中。我校魯班創新實踐班、力學與結構創新協會等學生科技創新平臺的建立，強化了第一課堂和第二課堂間的聯動效應，鼓勵學生開展研究性學習、創新性實驗、創業計劃（模擬）及參加社會實踐、科技節等創新創業實踐活動，激發學生創新創業潛能。特別是魯班創新實踐班已建立導師制度，有相應的班規、班紀及針對性的培養目標及實施方案。

“新方法”即通過對一年級創新力學競賽和結構設計競賽案件教學，學生在此階段不受任何思維制約，可天馬行空的想象與設計;二年級開展的各類校賽，為學生們提供在一定理論與實踐的基礎上“牛刀小試”;三年級省賽可提供實現與全省高校同臺競技的機會，全面激發學生創新意識，并貫徹于項目的規劃、設計、施工、使用等生命周期運行的全過程，完成土木工程專業實踐教育綜合能力的鍛煉及培養，使學生入學即知曉要學什么、怎么學、學到哪個程度，學后能做什么，有的放矢。

三年來，以學生為主要完成人申請的各類授權專利16項，發表論文10余篇，利用創新平臺舉辦不同層次校賽20余場，參加省力學競賽，結構設計大賽等多項（如表1所示）。

（2）“找對路徑”。結構構件實驗、結構體系實驗及專業實習均是為了幫助學生掌握解決實際工程問題的方法，涉及到桿件的受力特殊、配筋的型式及意義，節點連接及結構體系的構成、承載能力等教學內容。從大一階段天馬行空的創新培育，大二階段能在一定理論分析的基礎上完成設計創作，再到大三階段完成有質量、有競爭力的作品，這個培養過程是學生開展力學競賽、結構設計競賽的教學基礎。

（3）“大步向前”。專業課程設計是學生專業實踐能力培養的著重點。如果說“領進門里”是發現問題，“找對路徑”是分析問題，那么專業課程設計環節則是培養學生“解決問題”的能力。積累的創新意識及創造能力在專業實踐能力培養環節能夠完成有效滲透并且相互融合，對學生全面的“創新+”專業能力的培養有較大幫助。從基礎設計、工程做法、荷載計算、內力分析、構成截面設計到工程語言和施工圖繪制、工程經濟指標分析、施工管理及加固維護的工程活動全過程，是學生需要逐一擊破的“分項工程”。“分項工程”是以具體工程項目為載體逐一完成的，對培養學生掌握本專業基礎內容具有較好效果。

三、“創新+”靶向教育體系實施效果

（一）培養目標明確

對標學生綜合能力培養，提出“學科競賽+”專業能力培養實踐教育體系，以項目帶任務，按任務研修課程，以課程定內容，以內容夯基礎。在實際項目的落實中發現問題，分析問題的過程中明確內容，解決問題執行中對標知識點，實現業務素質可描述、能力培養可衡量，培養由工程“小白”到綜合實踐能力突出的高素質創新實踐型人才目標。

（二）受益面廣

項目實施過程中，重視學生個體能力的培養及團隊協作能力的鍛煉，從學科競賽到專業實踐能力方面均注意學生參與性及受益面問題。土木工程專業每年招生人數近60人，大一時均參與此項活動，在沒有專業背景的情況下，根據個人創造力及對團隊理解的完成模型設計及制作，目的是促使學生掌握大學期間專業研究內容。魯班創新班（不局限于土木工程專業學生）兩屆已有近百余人，近80%的學員參加各類創新及學科競賽。目前，結構設計競賽我院已連續組織近16屆，參與人數達千余人，其中不乏有其他相近專業的學生參加。近一屆結構設計競賽共吸引全校近100組，共300 余名學生參加。

（三）實踐能力強

經過近三年的“創新+”實踐能力培養，學生在畢業設計（論文）階段的任務確定及內容完成上，具備了相應的知識儲備和實踐經驗，并有近30%的學生積極參加了學科競賽項目，選擇就專業領域的新問題展開研究。特別指出的是，校企合作單位宏潤建設集團有限責任公司冠名我校學科競賽及魯班創新班給予了持續支持，在學生的實習實踐環節與土木工程專業建立良好的合作機制，每年均有多名畢業生選擇在相關緊密實踐基地直接就業。

四、結語

通過整合傳統土木工程專業實踐教學環節，輔以各階段創新機制與學生能力的培養，形成符合行業對畢業生能力需求的“創新+”土木工程專業實踐能力靶向式培養體系，并探索性應用于浙江水利水電學院土木工程專業，以適合專業的新時代發展與需求，學生培養效果明顯。主要結論如下：

（1）梯度化搭建適合不同年級、不同能力培養要求的創新平臺，為學生的個性化發展提供空間;

（2）科學化整合貫穿專業能力培養的實踐教學環節，針對性的完成學生專業實踐能力鍛煉;

（3）一體化融合創新能力培養與專業實踐能力培養，實現高素質應用型人才培養目標。

參考文獻：

[1]李海濱，趙桂娟，鄒曉龍.新工科本科生課程優化新探索.科技創新導報，2020（7）：220-222.

[2]吳巧云，肖如峰.“新工科”時代背景下德才兼備型土木工程人才培養改革與實踐.高等建筑教育，2020，29（2）：8-15.

[3]張文剛.“五有”理念及專業認證下課程體系設置研究.大學教育，2020（2）：70-73.

[4]張衛華，李照廣，隋智力，等.新工科背景下智能建筑專業集群建設探析.高教學刊，2020（21）：96-98.

[5]高中松，唐純翼.西部地區高校土木工程專業課程體系改革.高等教育，2019（8）：168-169.

[6]楊勇，史慶軒，師琳，等.土木工程專業課程體系改革與優化實踐探索.高等建筑教育，2020，29（1）：31-37.

[7]戴國平，史慶軒，師琳，等.土木工程專業課程體系改革與優化實踐探索.高等建筑教育，2020，29（1）：31-37.

[8]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.科教文匯，2019（3）：64-67.

[9]孫威，閆姵璇，李兵.高校《土木工程概論》在教學中存在的問題與對策.教育教學論壇，2019，10（41）：223-224.

[10]王曉慧，宋海清，黎明鏡，等.土木工程概論課程教與學的研究.教育教學論壇，2019，7（31）：139-140.