以新工科與 “雙一流” 建設(shè)為背景的土木工程教學(xué)改革研究

姚小俊，楊 欣

（河北工業(yè)大學(xué)土木與交通學(xué)院 天津 300401）

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，而工科是將基礎(chǔ)科學(xué)理論轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)踐性學(xué)科，因此工科教育的發(fā)展對我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至國際競爭力的提高都有著舉足輕重的影響。傳統(tǒng)工科包括土木工程、材料工程、電氣工程、機(jī)械工程、能源動力工程、化工制藥等。原有的高校工科教育已為相應(yīng)的工程領(lǐng)域培養(yǎng)、輸送了大量人才，使得我國的綜合國力穩(wěn)步增強(qiáng)。但受限于基礎(chǔ)學(xué)科的緩慢發(fā)展以及計(jì)算機(jī)、人工智能、芯片制造等新工科的迅速崛起，傳統(tǒng)工科的熱度逐漸回落。土木工程作為傳統(tǒng)工科之一，其行業(yè)競爭力略顯不足，應(yīng)當(dāng)對該學(xué)科的教學(xué)模式進(jìn)行改革，培養(yǎng)出各式人才，從而再次激發(fā)其內(nèi)在活力，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)工科向新工科的轉(zhuǎn)型升級[1-2]。

為提升我國高等教育綜合實(shí)力和國際競爭力，教育部、財(cái)政部和國家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于公布世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)高校及建設(shè)學(xué)科名單的通知》[3]。從政策出臺到全面落實(shí)， “雙一流” 建設(shè)已經(jīng)度過了 “統(tǒng)籌推進(jìn)” 階段，來到 “深入推進(jìn)” 區(qū)域。因此，新一輪 “雙一流” 建設(shè)不再簡單以論文數(shù)量、 “帽子” 數(shù)量等作為評價指標(biāo)，而是關(guān)注代表作質(zhì)量、高層次人才承擔(dān)國家重大項(xiàng)目及成果情況等，重點(diǎn)考察人才培養(yǎng)質(zhì)量和教師的學(xué)術(shù)水平、教學(xué)投入、社會服務(wù)貢獻(xiàn)。可見， “雙一流” 建設(shè)的提出為土木工程的教學(xué)改革帶來了全新契機(jī)，有利于推動土木工程學(xué)科的全面高質(zhì)量發(fā)展，開拓工學(xué)并舉新格局[4]。

1 現(xiàn)存問題分析

1.1 教學(xué)理念傳統(tǒng)

目前，絕大多數(shù)國內(nèi)高校均是通過對個人科研成果進(jìn)行考核而決定是否錄用某一學(xué)者成為教師。在評判過程中，往往忽視了對教學(xué)能力的考查，以至于非師范類學(xué)校畢業(yè)的教師只能依靠自身感覺和個人想法開展教學(xué)。由于這類教師自身所受教育偏于傳統(tǒng)且在碩博期間專心科研，一定程度上脫離了教學(xué)實(shí)際，因此其教學(xué)理念同樣較為傳統(tǒng)，不能結(jié)合新時代學(xué)生的特質(zhì)對教學(xué)方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整與創(chuàng)新[5]。此外，教師一味地照本宣科并機(jī)械式進(jìn)行板書，缺少對專業(yè)課程知識的理解，最終使得其在施教過程中重知識灌輸輕能力鍛煉、重記憶輕思考。

1.2 教學(xué)課程體系不合理

為培養(yǎng)通識型人才，許多高校要求學(xué)生完成與土木工程專業(yè)無關(guān)的課程學(xué)習(xí)，如電工學(xué)、基礎(chǔ)化學(xué)等。此外，土木工程作為一門大類專業(yè)學(xué)科，包括了結(jié)構(gòu)工程、橋梁工程、巖土工程、隧道工程和土木工程材料等不同方向，且各方向之間存在一定的差異性。而大量高校并未在學(xué)生入學(xué)時便進(jìn)一步細(xì)化專業(yè)方向，即使分選方向之后仍然會安排其他方向的導(dǎo)論性課程，致使課程體系冗雜[6]。課時分配缺乏合理性，相關(guān)性較強(qiáng)的專業(yè)課課時壓縮過多，教師為按時按量完成教學(xué)任務(wù)而進(jìn)行 “填鴨式” 教學(xué)，學(xué)生也因繁重的學(xué)習(xí)任務(wù)而敷衍塞責(zé)[7]。

1.3 缺乏課外實(shí)踐

土木工程是一門注重實(shí)踐并且需要積累豐富經(jīng)驗(yàn)的學(xué)科，僅在局限的教室內(nèi)講授書本內(nèi)容不僅使得基本理論空洞、晦澀難懂，而且與工程實(shí)際的結(jié)合性較弱，難以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。缺乏相應(yīng)的課外實(shí)踐無異于紙上談兵，不利于學(xué)生日后的職業(yè)起步發(fā)展[8]。因此，學(xué)校需要在每一學(xué)期增設(shè)不同的課外實(shí)踐環(huán)節(jié)和課程設(shè)計(jì)，如專業(yè)方向認(rèn)知實(shí)踐、現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)踐、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。使得學(xué)生對于自身專業(yè)方向在不同職業(yè)崗位中的主體工作內(nèi)容具有大致的了解，實(shí)現(xiàn)理論知識和實(shí)踐能力的均衡發(fā)展。

2 人才培養(yǎng)需求分析

建筑工程的體量龐大且涉及的各項(xiàng)原理和技術(shù)錯綜復(fù)雜，因而需要綜合考慮學(xué)生的能力、性格等方面后進(jìn)行因材施教，有針對性地為國家工程建設(shè)培養(yǎng)輸送不同類型的精英人才。

2.1 工程技術(shù)型人才

實(shí)際的土木工程建設(shè)涵蓋規(guī)劃、勘測、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、維護(hù)等技術(shù)活動，逐一經(jīng)過以上環(huán)節(jié)才能在滿足甲方需求的基礎(chǔ)上建設(shè)出安全、合理、經(jīng)濟(jì)、美觀的工程結(jié)構(gòu)。因此在不同階段需要相應(yīng)的工程師或技術(shù)人員對現(xiàn)場作業(yè)人員進(jìn)行工作指導(dǎo)和技術(shù)交接，同時也要及時向管理部門反映工作進(jìn)度和所遇到的問題。對此，在教學(xué)過程中選拔出具有工程技術(shù)型人才潛質(zhì)的學(xué)生后，除了要求學(xué)習(xí)專業(yè)知識外，更需要組織學(xué)生參與工程實(shí)踐，熟悉自身專業(yè)方向的崗位工作內(nèi)容并積累經(jīng)驗(yàn)，提升其核心競爭力[9]。

2.2 理論研究型人才

將理論知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)應(yīng)用離不開工程技術(shù)型人才，而整個土木工程專業(yè)的進(jìn)步則需要理論研究型人才。理論研究型人才能夠針對亟須突破的領(lǐng)域進(jìn)行縱向挖掘，從而推動土木工程專業(yè)整體全面的發(fā)展。例如，通過設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)形式以增強(qiáng)建筑物在各種荷載組合作用下的可靠度，改進(jìn)施工工藝以提高建造效率，提出新型監(jiān)測方法以節(jié)約運(yùn)維成本等。在理論研究型人才的努力下，高精尖的成果產(chǎn)出有助于工程結(jié)構(gòu)滿足多元化性能需求。對于具有科研潛質(zhì)的學(xué)生，應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過程中注重打好理論基礎(chǔ)，鍛煉其創(chuàng)新思維、科學(xué)批判精神、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的治學(xué)態(tài)度和寫作表達(dá)能力。

2.3 綜合管理型人才

為統(tǒng)籌安排推進(jìn)實(shí)際工程的各個環(huán)節(jié)并將其與科研成果有機(jī)聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)市場資源的有效整合及合理分配利用，需要培養(yǎng)出相應(yīng)的綜合管理型人才。因此，對于此類人才的綜合素質(zhì)要求較高，不僅需要學(xué)生大致了解各類專業(yè)知識和非專業(yè)知識[10]（如法律、商業(yè)談判等），還要求學(xué)生具備良好的主觀能動性、組織協(xié)調(diào)能力、溝通表達(dá)能力和抗壓能力。

3 改革措施及預(yù)期成效

3.1 教學(xué)分流

入學(xué)時向?qū)W生詳細(xì)介紹土木工程下屬各個專業(yè)方向的特色以及未來就業(yè)前景，讓學(xué)生根據(jù)自身興趣愛好自由選擇專業(yè)方向。同時，建立完善、科學(xué)、系統(tǒng)的評價體制。經(jīng)過一段時間的通識教學(xué)后，對學(xué)生的性格、學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和專業(yè)認(rèn)知水平展開綜合測評，以區(qū)分不同的人才潛質(zhì)。然后對各專業(yè)方向中具有不同類型潛質(zhì)的學(xué)生進(jìn)行集中教學(xué)培養(yǎng)，如此能夠最大化利用教學(xué)資源并激發(fā)學(xué)生的潛能，從而促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

3.2 教師培訓(xùn)改革

由于大多數(shù)高校教師并未在師范類學(xué)校接受過系統(tǒng)的培訓(xùn)，同時也未自學(xué)過相應(yīng)的教育知識，因此欠缺一定的教學(xué)能力。在教學(xué)過程中，教師難以緊扣教學(xué)重點(diǎn)并選擇靈活的教學(xué)方法，從而不能有效引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，為學(xué)生構(gòu)建穩(wěn)固的知識體系，培養(yǎng)創(chuàng)新與實(shí)踐能力。此外，青年教師缺少教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，而年長教師的教學(xué)理念和專業(yè)知識體系較為陳舊。綜合而言，應(yīng)當(dāng)對高校教師展開定期的教學(xué)能力培訓(xùn)，同時有必要以抽查的方式對教師的說課能力進(jìn)行實(shí)時檢測。

3.3 課程體系更新

在學(xué)生分選完專業(yè)方向之后，可以適當(dāng)減少相關(guān)性較低的非專業(yè)課程安排，將多出的教學(xué)時長分配至關(guān)鍵性專業(yè)課程，盡量讓學(xué)生將專業(yè)知識學(xué)精、學(xué)透，為日后的工作或升學(xué)奠定良好的基礎(chǔ)。但同時也需要注意單節(jié)課時的安排，宜將現(xiàn)行的一節(jié)大課拆分成兩節(jié)小課，然后平均分布至不同時段，避免兩節(jié)小課連堂。如此既有利于教師靈活安排自身日程，也能有效防止學(xué)生在上課時出現(xiàn)思維僵化、厭倦抵觸情緒等問題。適量增設(shè)實(shí)踐課程，深化學(xué)生對土木工程專業(yè)的認(rèn)知，鍛煉實(shí)操本領(lǐng)。隨著其他學(xué)科的新興和發(fā)展，土木工程領(lǐng)域的專業(yè)課程種類和內(nèi)容也需要與時俱進(jìn)、動態(tài)更新[11]。故而可以在課堂上引入土木工程前沿領(lǐng)域知識，以供感興趣的學(xué)生了解，拓寬科學(xué)視野。也可以結(jié)合自動化、人工智能、遙控傳感、3D打印等新興技術(shù)設(shè)置交叉學(xué)科課程，逐漸將傳統(tǒng)的、人為主導(dǎo)的土木工程升級為面向新時代的智能建造。

3.4 建立互通平臺

各個高校的教學(xué)資源較為有限，若是采取割裂、獨(dú)立的教學(xué)模式，各自為 “教” 會導(dǎo)致部分資源難以得到充分利用，也容易使教學(xué)質(zhì)量良莠不齊。擁有豐富教學(xué)資源的高校能吸引更多師生人才，促進(jìn)校內(nèi) “教學(xué)生態(tài)圈” 的良性循環(huán)，而教學(xué)資源貧瘠的高校則會陷入發(fā)展窘境。因此，需要在保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)等個體和集體合法利益的前提下，建立友好兄弟院校關(guān)系或區(qū)域性高校聯(lián)合會，實(shí)現(xiàn)各高校間的互幫互助、資源共享。共享的教學(xué)資源包括線上課程視頻、不涉及核心技術(shù)的工程應(yīng)用程序等軟件資源和實(shí)驗(yàn)儀器等硬件設(shè)施。除了各高校之間的共同協(xié)作，同時可以將高校與所在地區(qū)范圍內(nèi)的土木工程類企業(yè)、科研院所關(guān)聯(lián)互通，根據(jù)三者的供需條件打造具有特色的產(chǎn)學(xué)研互通平臺[12]。這樣有利于打破校企壁壘，提升高校的教學(xué)質(zhì)量，還能增加企業(yè)和科研院所的產(chǎn)值，達(dá)到互利共贏的目的。

4 結(jié)語

在新工科與 “雙一流” 相結(jié)合的背景下，土木工程學(xué)科的發(fā)展道路中既充滿了機(jī)遇也伴隨著挑戰(zhàn)，因此對教學(xué)模式的改革研究勢在必行。在土木工程教學(xué)改革過程中，需要牢牢把握主要矛盾和矛盾的主要方面，牽住人才需求的 “牛鼻子” 后推動教學(xué)環(huán)境、教師和學(xué)生齊頭并進(jìn)。嘗試運(yùn)用教學(xué)分流、教師培訓(xùn)、更新課程體系、建立互通平臺等多種手段靈活探索符合實(shí)際情況、成效良好的教學(xué)體系，為其他傳統(tǒng)工科的教學(xué)改革提供參考。