以人才需求為導向的“建筑結構試驗”課程教學探討

徐杰，姜曉峰，朱崗山，王啟辰，孫雅丹

（1.天津大學中國地震局地震工程綜合模擬與城鄉抗震韌性重點實驗室，天津 300350；2.天津大學濱海土木工程結構與安全教育部重點實驗室，天津 300350；3.天津大學建筑工程學院，天津 300350）

2020年2月，教育部辦公廳發布的《第二批新工科研究與實踐項目指南》中，針對新工科提出了“面向未來、謀劃未來、引領未來，持續深化創新型、綜合化、全周期、開放式的工程人才培養”的新理念[1，2]。高等學校實踐性試驗教學對培養學生理論聯系實際的能力具有十分重要的作用。同時，高校專業試驗室建設對促進學校各專業教學改革，提高教學科研水平也具有重要作用[2]。天津大學開設的“建筑結構試驗”是土木工程專業學生的一門理論性、實操性和系統性較強的專業基礎課，由試驗理論和試驗操作兩部分組成。本文介紹了天津大學結構試驗教學團隊通過對課程教學的探索，建立了“四階段+三理念+兩探索+一討論”的教學方案，從而為行業企業、科研院所和工程單位培養復合型、創新型和應用型人才。

1 教學方案設計

“建筑結構試驗”是土木工程專業重要的專業基礎課程，作為大學生在本科學習階段接受綜合能力訓練的重要環節之一，本教學團隊在設計教學過程時，深入研究各知識點與教學因素間的內在聯系，厘清它們的關系，找準兩者間的內在契合點，而后依照專業知識內容邏輯體系，以專業知識為依托，注入思政元素，以無縫銜接方式，建立起“一個核心+兩項探索+三維目標+四個階段”為培養方案的課程設計，如圖1所示。

圖1 課程設計方案

2 用人單位需求分析

首先我們要了解用人單位的需求，因為這個問題決定了人才培養的類型，進而確定人才培養方案。通過對近三年的土木工程學生的就業去向進行了調研，結果顯示土木類的畢業生的就業主要有三個方向，即科研院所、工程單位和機關企業。其中科研院所即為畢業后繼續進一步學習的學生，主要包括考研和出國留學兩類，基本都占到了50%以上，工程單位是指畢業后進入和土木專業相關的單位，包括施工單位和設計院等，另一部分學生為行業企業，主要指畢業后從事的工作和所學的專業沒有直接的關系，比如公務員、選調生和其他企業等。

3 人才類型分析

土木類畢業生的主要畢業去向分為三個大的方向，即科研類、工程類和企業類。工作性質不同，對人才的要求也不盡相同?？蒲袑撔履芰σ筝^高，工程類對應用型的人才要求較高，而企業行業則對人才的綜合能力要求比較高?；诖?，我們重點要培養復合型、創新型、應用型人才，其關系圖如圖2所示。

圖2 用人單位和人才類型關系圖

4 “四階段+三理念+兩探索+一討論”

從課程設計可以看出，用人單位需求和人才類型是前提，而培養人的關鍵在于怎么培養人。本課程設計了“四階段+三理念+兩探索+一討論”的培養方案。

4.1 四個階段

為了更好地體現全過程育人，本課程在原有的理論教學和試驗教學的基礎上增加了實踐教學和科研教學兩個階段，各個階段的內容如下：

（1）理論教學。主要是對試驗的基本知識進行理論講授，比如說“電阻應變片”“電阻應變儀”等一些測量設備的工作原理，講解的目的就是讓學生不是簡單地知道儀器的操作，更應該掌握儀器工作的原理，這樣才能從根本上掌握設備的使用，也為試驗數據的處理奠定基礎。

（2）試驗教學。在掌握理論的前提下，開展試驗室試驗，從而加深理論知識的理解，鍛煉學生科學的試驗思維。

（3）實踐教學。實踐教學環節的重點在于“應用”，這個階段的設計主要是考慮到課堂教學和實際工程應用還是有一定差距，因此在該環節會依托實際工程案例進行教學，從而打通課堂知識和試驗室試驗與實際應用的關卡。

（4）科研教學。科研教學環節的重點在于“創新”，這個階段的設計主要是為了讓學生更好地利用試驗思維和試驗手段進行創新性活動，比如“大創”競賽等，從而開發學生創新思維和解決實際問題能力。

4.2 三個理念

（1）踐行“國家需求為導向”的培養理念，增強學生的社會責任感和使命感。

以國家需求為導向，這里以振動臺試驗為例進行舉例。首先通過介紹我國橋梁建設取得的巨大成就，比如港珠澳大橋的建設等，從而引出跨海大橋的抗震問題，這個問題該如何解決呢？傳統的抗震試驗即振動臺試驗，但是目前的振動臺試驗的條件能否解決？這些解決我國抗震試驗研究的重大需求，雖然我國的振動臺技術有了長足的進步，但是還需要一些關鍵條件進行補充，比如水下試驗臺、大型試驗臺等，增強學生的社會責任感和使命感。

（2）踐行“開放創新為手段”的培養理念，開發學生創新思維和解決實際問題能力。

以“開放創新為手段”是指在需求引導的前提下，給學生充分的空間去思考，讓學生分組來考慮如何解決現有的試驗條件限制。通過學生的現狀總結和奇思妙想的方案，解決目前的問題。這樣可以開發學生創新思維和解決實際問題的能力，進而培養學生實事求是的科學態度和不斷探索的科學精神，增強學生對土木工程專業的興趣，激發學生的學習熱情，培育學生投身祖國工程建設的意愿，樹立科學發展觀，實現教書育人的目的。

（3）踐行“大國重器為引領”的培養理念，激發學生的自信。

以“大國重器為引領”是指通過我國在該領域的巨大成就，激發學生的中國自信和科技發展自信。比如通過天津大學建設的世界上第一臺“雙子臺水下振動臺”與世界振動臺發展的對比講解，激發學生對母校的熱愛，通過“十三五”國家重大科技基礎設施“大型地震工程綜合模擬試驗設施”等大國重器的介紹，彰顯我國試驗技術等世界領先地位，提升學生的科技自信和自豪感。

4.3 兩項探索

（1）“以學生為中心”的模式探索。

教學模式是創新教育的主要載體和渠道。在研究現有教學模式的基礎上，借助雨課堂和翻轉課堂[3-5]，將理論教學與實踐教學有機結合，突出“以人為本，素質教育”的主旨，提出了“以學生為中心”的教學模式。該教學模式帶動了教學內容的改革和教學質量的提高，在培養學生應用及創新能力方面已初見成效，為創新型人才培養奠定了扎實的基礎。

（2）虛擬仿真試驗教學的平臺探索。

虛擬仿真實驗教學是在新時代高等教育內涵式發展背景下，實驗教學主動適應新技術變革，提升學生的創新精神和實踐能力，培養卓越拔尖人才的重要舉措[6]?；诖?，本課程開發了“梁式構件受力全過程虛擬仿真”試驗平臺，該虛擬仿真實驗既不消耗實驗器材,也不受場地等外界條件制約，還可重復操作，能夠有效提升學生學習的主觀能動性，啟發學生的創新性思維。

4.4 一個討論

為了樹立學生正確的科研精神和價值觀，本課程設置了“數據真實-科研誠信-為人誠信”的討論環節，提升學生的文化素養、道德修養，堅定學生理想信念，切實提升立德樹人的成效。試驗的重要輸出就是試驗數據，如何處理試驗數據非常重要。通過“數據真實-科研誠信-為人誠信”的討論環節，從而讓學生樹立實事求是的科研態度，進而由科研誠信引導學生為人誠信。

5 結語

高等學校實踐性試驗教學對培養學生理論聯系實際的能力具有十分重要的作用。同時高校專業試驗室建設對促進學校各專業教學改革、提高教學科研水平也具有重要作用。本研究通過對“建筑結構試驗”課程教學的探索，對人才類型、培養方案和用人單位需求三個方面的分析，明確了科研院所、工程單位和機關企業為主的工作單位，建立了“四階段+三理念+兩探索+一討論”的課程培養方案，從而培養復合型、創新型和應用型人才。該課程的嘗試可為其他試驗類課程提供借鑒和參考。