以現代工程能力為導向的土木工程專業人才培養探索與實踐

李金奎，樊 成，閆路路，夏春旭

（大連大學 建筑工程學院，遼寧 大連 116622）

一、問題的提出

當前，世界百年未有之大變局正在加速演進。中國制造、中國建造、中國創造共同發力，繼續改變著中國的面貌，已經形成了以國內大循環為主體，國內國際雙循環相互促進的發展新格局，培育新形勢下我國參與國際合作和競爭的新優勢。《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景》[1]明確部署把握數字化、網絡化、智能化方向，推動BIM、互聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術與工程建造技術深度融合，加快建筑業轉型升級。

2021年9月，習近平總書記在中央人才工作會議上進一步強調我國要努力建設具有突出技術創新能力、善于解決復雜工程問題的工程師隊伍[2]。為工程教育新發展進行了頂層設計，并指明了建設方向。2017年8月，麻省理工學院啟動了新一輪工程教育改革—“新工程教育轉型NEET計劃”，主要改革內容有三點：一是加強工程教育，以學生為中心，變革學生的學習方式與學習內容，以培養能夠引領未來產業和社會發展的領導型工程人才為目標；二是強調實踐活動，注重培養學生的實踐能力與創造性思維，要培養出能在工程實踐活動中不斷創新的工程師，能夠承擔CDIO所包含的構思、設計、實施、操作等系統性工程實踐使命；三是強調學生學習的交叉性和跨學科性，培養學生的系統性、分析性、批判性、創造性等思維，打破目前的學科隔離、劃界而治的局面，實現跨學科培養工程人才[3]。顧佩華將新工科解讀為科學、工程以及實踐的創新與進步和不同學科的交叉與融合所形成的新興工程學科、領域或方向[4]。李培根院士指出：未來的優秀工程師應該具備“大工程觀”，這既是科技發展的趨勢、學科交融的必然，又是社會的需求[5]。2018年9月，教育部工業和信息化部中國工程院印發了《關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見》，要求為適應新一輪科技革命和產業變革的新趨勢，緊緊圍繞國家戰略和區域發展需要，加快建設發展新工科，探索形成中國特色、世界水平的工程教育體系，促進我國從工程教育大國走向工程教育強國。

教育部副部長林蕙指出，打造“卓越工程師教育培養計劃”的升級版，強調各高校要加大“精益求精、追求卓越”工匠精神培養力度，落實工程教育認證所倡導的“以學生為中心、產出導向、持續改進”的教育理念。高教司司長吳巖強調要面向產業界，面向世界和未來，深化工程教育改革，加快發展新工科。住房和城鄉建設部等部委相繼印發了《關于綠色建筑創建行動方案的通知》《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》《關于加快新型建筑工業化發展的若干意見》，要求：積極探索5G、LoT、AI、建筑機器人技術在工程建設領域的應用、全過程應用BIM技術、構建數字化體系，建設無人工廠，打造機器代人的應用場景，推動綠色建造與新技術融合發展等內容，以機器人與人工智能、大數據、云計算及虛擬現實為代表的前沿科技正在顛覆建筑產業和勞動力資源市場。

建筑業作為國民經濟的傳統支柱產業，2020年我國建筑業總產值約26.4萬億，每年支撐著約0.9%的城鎮化發展，從業人數約5366.94萬人。同時，我國建筑業存在著“大而不強”，2020年我國水泥表觀消費23.77萬噸，占全球水泥表觀消費的58%。據不完全統計，我國建筑業每年消費占全球產量近25%的水泥和鋼材。同時，建筑業是勞動密集型產業，傳統的建筑方式正在讓青年人失去了就業意愿熱度。

在當前中國建造面臨著轉型升級和我國經濟高質量發展的要求下，迫切需要一大批具有宏觀思維與開放視野、具有現代工程能力的專業人才。作為建筑業人力資源供給側土木工程專業，理應積極應對，把握現代工程能力需求的內涵，積極探索新時代下適應打造中國建造品牌專業人才的工程能力培養模式。

二、面向現代工程能力的土木工程專業培養模式改革

（一）現代工程能力內涵的認知

現代工程作為一個多學科的綜合體，越來越依賴于國家、社會、經濟、政治和文化背景，與現代的科學技術、工業生產水平相適應。

土木類專業從事的主要業務是工程項目，交付成果為以滿足特定功能要求的工程技術系統、物質系統、組織系統和信息系統等的綜合體，具有規模大、投資高和工期長等特點。

綜合卓越工程師教育培養計劃（2.0）、國際工程教育組織CDIO教育標準，從“現代工程”的一般屬性出發，現代土木工程能力涉及土木工程、系統工程和項目管理等專業知識，勘察、開發、設計、建造、運維等工程專業能力，分解、集成、應變、協調等工程系統能力以及歸納、推理、抽象、決策及批判工程創新能力。

（二）優化課程體系及內容

土木工程專業課程體系有思政課程、力學理論、專業基礎與專業技能（結構基本原理和方法、施工原理和方法、工程項目經濟與管理）、實踐設計類、新工科類和創新創業類六個領域。

土木工程專業思政除了思政課程外，應深入挖掘其他領域課程思政元素。理論力學、材料力學、結構力學、工程力學、流體力學、巖土力學等構成了土木工程專業的理論課程體系，挖掘國家工程和屬地工程的力學思政元素。鐵路公路、機場、港口碼頭航道等國家基礎設施和重大工程的設計和建設，需要土木人的力學才華和專業智慧和責任感和職業操守。

勘察、測量、結構、施工、管理等專業課程（專業基礎課程和專業核心課程），培養學生除了要有扎實的專業理論知識和工程專業能力，更需要有正確的人生觀和價值觀。在專業課程思政中，教師要結合專業課程的教材，在內容上加入思想政治教育的目標，增強價值引領作用。

土木工程專業本身具有天然工程屬性，其設計實踐類課程有認識實習、課程設計、實驗、生產實習和畢業設計等，實踐性環節人才培養必須遵循行業工程師訓練的規律，應根據現行的土木類專業的規范標準和工程教育認證標準，開展一體化課程設計、跨專業畢業設計，培養學生的工程系統能力。

新工科課程是一種傳統工科專業課程與新興技術的融合課程，在以現代工程能力為導向，土木工程專業課程體系建設中需兼顧專業教育與通識教育的和諧發展，增設大數據、Python、BIM、裝配式建筑、數字測繪等智能建造類課程等新興課程，信息技術、數字技術、物理、計算機等多學科與土木工程的跨界融合。在新工科專業課程體系建設中，需要專業課教師加大與數學、信息、軟件等相關基礎學科老師聯合，構建現代工程能力觀的多學科新工科知識體系，使得學生能夠自由運用所學新工科知識和專業能力，更加適應經濟社會發展需求，更好地服務現代工程領域，并快速成為領軍人才。

增設創新創業教育、土木工程前沿、土木工程技術創新等雙創課程，第二課堂創新創業課程活動與第一課堂有機銜接，依托教學科研項目及實驗室和工程中心實踐實訓平臺，專業搭建創新創業的交流平臺，組建了以項目等載體的“創新創業教育”實踐團隊,鼓勵并支持學生參加各類創新創業大賽、科學與技能競賽、大學生創新創業訓練（實踐）項目，將相關成果計入創新學分并給予績點的獎勵。

以項目為牽動，訓練了學生的項目分解、集成、應變、協調等項目系統能力以及歸納、推理、抽象、決策及批判工程創新能力，提升了學生的工程創新意識和工程創新精神。

土木工程專業為國家和社會培養與地球、生態、環境相關工程的開發和建設人才，樹立民族認同感，增強文化自信，培養“大國工匠”精神，這樣才能在我國的土木事業領域有所作為。

（三）以現代工程能力為導向，重構專業人才培養模式

大連大學土木工程專業2019版培養方案調整中，以現代工程能力為導向，下設建筑結構、巖土與地下工程和道路與橋梁工程3個專業方向，增設Python、大數據等信息類課程和BIM建模、裝配式建筑及數字測繪等智能建造類課程，實施“3+1”智能建造卓越工程師計劃，在第5學期分實施“1→3”專業方向劃分，每個專業方向課程13學分。第四年實施“3+1”“3+X”的卓越工程師計劃，根據行業需求和用人單位制定班型，重構專業培養體系，將思政理念滲透到專業、課程、實踐和創新等教育各個環節，如圖1所示，全方位、深層次提升學生認知、分析和研究土木工程復雜專業問題的意識和能力，滿足了新時代社會和企業對土木工程專業人才的需求，為專業發展提供了新的生機，為學生開拓了更加廣泛的就業渠道。

圖1 面向現代能力需求的土木工程人才培養模式

（四）搭建“校、企、地、研”育人新平臺，多元協同達成現代工程能力要求

通過校企合作，將育人平臺由“校園為主”培養轉換為“校、企、地、研”多元協同培養，多方均為育人平臺主體，搭建“教學科研一體化”“實習就業一體化”的育人新平臺。

逐步優化以“行業需求 →專業分流 →專業前沿課 →專業基礎課 →分類模塊課 →創新課程→課程試驗”為主線的課程體系，增設信息類、智能建造課程，突出土木工程與信息化、智能化和數字化的融合；依托省級工程實訓中心、科研平臺和校企校地資源，開辟了“就業導向 →行業需求 →專業素養→實踐訓練 →多元協同創新→深度融合”的現代工程能力達成的新路徑；實施“1→3”“3+1”“3+X”卓越工程師計劃，科研反哺教學，教學與工程結合，專業雙創交叉，校企校地融合，產學共生；制定專業培養質量標準和保障體系，夯實了現代工程能力達成內涵建設，開辟了現代工程能力達成的多元實現路徑如圖2所示。

圖2 多元協同現代工程能力達成的路徑

（五）外聘引進與現有教師優勢互補，更新知識結構

現代工程能力的達成，必須有一只能夠滿足現代工程能力的人才培養要求以及交叉學科和探索創新的高水平的教師隊伍，對教師的知識能力和素質水平提出了更高的要求，一是要求教師具備多學科專業交叉融合性知識，教學能力強。二是要求老師具備豐富的行業工程能力。三是要求老師具備一定的科研和創新能力；四是要求教師有理想信念、有道德情操、有扎實學識、有仁愛之心，用嚴謹治學的態度和開拓創新的勇氣去培養學生的工匠精神和工程素質。大連大學和建筑工程學院推出了一系列引進、外聘和教師教育教學能力提升體制機制。引進知名高校的博士應屆畢業生，外聘國內外知名大學學者擔任兼職教授，聘請合作企業具有高級技術人員擔任兼職教授和企業導師，外聘和引進的教師與現有教師可以形成優勢互補，在教學能力、工程實踐能力及科研能力方面互相促進，從而構建起一支能夠適應新工科建設的教師隊伍。

無論是專職教師還是兼職及新引進教師，都要重視師德師風建設，師德師風建設是師資隊伍建設的根本，要常抓不懈。嚴格執行《高等學校教師職業道德規范》和《新時代高校教師職業行為十項準則》文件，使師德規范成為教師基本行為準則。

三、實施效果

（一）學生就業率明顯提升

精準聚焦，精準定位，已經形成了穩定的結構工程2個班型、巖土與地下工程和道路與橋梁工程各1個班型的分類培養規模，確定了13學分的專業方向主干課程體系，明顯提高了學生就業率。根據麥可思數據有限公司的質量報告[6]，近四年土木工程就業率均在93%以上，高質量就業率基本達到80%，如圖3所示。土木工程2016屆畢業生的工作與專業相關度為80%，72.0%學生從事“建筑工程”類職業。畢業時專業能力滿足度為93%，核心知識滿足度為85%。畢業生培養質量得到用人單位的一致好評，認為應屆畢業生“理論基礎扎實、工程素質過硬、創新能力強”，多數畢業生一畢業迅速成為業務骨干。畢業生3年后工作與專業相關度為81%，職業現狀滿意度為71%，職位晉升平均次數為0.8次，獲得職位晉升比例為57%。

圖3 2018-2021年土木工程就業率分布情況

（二）學生的工程素養和工程能力大幅提升

依托巖土工程省級創新團隊、結構工程優勢特色學科、軟件工程“雙一流”學科，組織開設了《建工學業》新生導航課，幫助學生塑造專業素養，提升專業興趣和專業認知，明確專業培養目標、大學學習方法和學業管理指導。充分發揮院士團隊和長江學者創新團隊等具有工程和信息化科研背景的教授的引領作用，校內開設了Python、大數據、BIM建模及BIM運維管理、裝配式建筑設計等新工科課程及跨學科的課程大數據、傳感器、人工智能和應急管理等公選課。實施跨學校聯合畢業設計，校企卓越工程師計劃學生到企業崗位實習，提升學生解決復雜土木類工程問題的專業能力；班級導師及專業導師科研課題組對分類專業方向學生開放，深層次提升學生研究復雜土木類工程問題的創新能力和團隊協作意識；校企協同共建人才培養基地支撐創新創業能力培養，校企共建實習實踐基地，完善了土木工程專業人才跨界交叉實踐實訓能力培養體系，通過多學科交叉創新實驗、跨學科跨行業創新項目訓練和土木類創新學科競賽，提升學生的創新實踐能力。

（三）夯實了一體化研發平臺內涵，打造高水平的雙師型師資隊伍

依托省工程實踐教育中心、特色學科及結構大廳等資源，打造教學、科研及雙創的一體化研發平臺。與中國圖學會、信息、軟件及機械等學科共建智能建造實踐平臺，滿足各層次師生科研和實踐需求。校企合作，通過技術培訓和聯合申報科研課題，掛職鍛煉，強化中青年教師的工程背景。聘任有豐富工程經歷、扎實理論基礎的高級工程師為學校的兼職教授，做技術講座，負責企業實習課程的教學工作、指導工程實踐和畢業設計等。通過加速青年教師的培養、加快教師知識更新、選派優秀教師出國進修學習、堅持集體備課制度和青年教師試講制度、開展講課大賽、教案比賽、邀請國內外行業專家對教師進行專題講座和教學技能訓練等方式，優化了師資結構，加快了青年教師的進步和發展。工作3年內參與工程實訓的中青年教師達到100%，有工程背景的專業教師達到86%。博士以上教師達到70.83%。工程師系列職稱教師37.5%。2020年7月土木工程專業教學團隊獲得校級優秀教學團隊，土木工程黨支部獲批中共大連市高校樣板黨支部。近3年4 名教師成為連大最美教師。

四、結語

大連大學土木工程以現代工程能力為導向，進行新時代背景下土木工程人才培養模式改革和探索專業優化了專業課程體系及教學內容，增加專業思政、課程思政元素，搭建校企合作平臺、加強師資隊伍建設，優化更新教師知識結構，優化和完善教師評價機制，增強了學生的主體責任意識和職業道德，提升了學生工程能力和創新能力，并取得一定的成效。土木工程人才面向現代工程行業，隨著科學技術水平和社會生產水平的發展而不斷更新，課程體系及課程內容亦應與時俱進，現代工程能力的培養，不可一蹴而就，應由認知到訓練到創新的循序漸進的過程，以學生為中心，持續改進，逐步完善土木工程人才培養模式。