新基建背景下土木工程專業“321”人才培養模式研究

張于曄，周廣盼，范 進，蔣冬啟，陳雪琴

（南京理工大學 理學院，南京 210094）

新型基礎設施建設（以下簡稱新基建）是針對傳統基礎設施建設（以下簡稱傳統基建）提出的。新基建的一個重要方面是融合基礎設施，主要包括深度融合互聯網、大數據、人工智能等技術，將傳統的基礎設施進行轉型升級，從而構建新型的融合性基礎設施建設。新基建與傳統基建的一個最大區別在于前者廣泛應用了新技術，以滿足經濟社會發展和人民對美好生活的新需求。為了適應當前國家新基建策略的實施和發展，亟需培養大量的復合型土木工程專業人才。對于高等學校土木工程專業而言，有必要及時調整土木工程專業的人才培養目標定位，改進其人才培養模式。

為適應新形勢下國家經濟社會發展對人才培養的新要求，作為具有工科優勢高校，南京理工大學提出了“321”本科人才培養新模式。該培養模式中的“3”是指通識培養、學科培養和專業培養三個階段；“2”是指重點培養學術領軍和行業精英兩種類型的創新型人才；“1”是指針對每一名學生設計專屬的培養方案。基于此，完善支撐個性發展與全面發展相互貫通的課程體系，引導學生根據自身能力和興趣主動學習，以滿足社會發展的多樣化要求和當代大學生的個性化發展需求。

在南京理工大學“321”人才培養體系下，修訂土木工程專業的人才培養目標，改革土木工程專業的人才培養方案，目前尤為必要。土木工程專業具有力學基礎要求高、學習難度大和實踐性較強等特點。針對學生的基礎和個性差異，制定不同的教學計劃進程，將基礎課程與專業課程、理論課程與實踐課程有效地銜接，建立本專業的“321”人才培養方案，滿足學生的多元化發展需求，使本專業培養的人才擁有強烈的家國情懷，具有引領和參與國家新型基礎設施建設的能力。

一、培養模式改革的主要措施

（一）構建“基礎+進階”課程體系

為了實現學生多元化發展，體現學生個性化差異，南京理工大學著力構建“基礎+進階”的本科課程體系。其中，“基礎”部分指的是納入畢業要求的相關課程，學生必須取得專業規定的必修和一定的選修課程學分；“進階”部分指的是不納入畢業要求的相關課程，鼓勵學有余力和感興趣的學生修讀，該部分學習成績作為推薦免試研究生、評優評獎的重要參考。

進階課程體系包括通識進階、學科進階和專業進階課程。與基礎部分的課程相比，進階課程更有難度、有挑戰性，學生在滿足一定的條件后才可以修讀。專業進階課程包括“本研貫通”“校企共建”“中外合作”等類型的課程。“本研貫通”進階課程是為了做好本科生與研究生課程間的銜接，為優秀本科生提前修讀研究生課程打通路徑；“校企共建”進階課程主要基于重大科研項目或企業工程項目，與科研院所、企事業單位、社會服務機構深度合作，面向本科生開出的項目引導式課程；“中外合作”進階課程是指緊跟全球同類專業教育發展前沿，積極開發高水平的國際課程，拓展本科生的國際視野，為其今后在國際化的工作環境中開展專業工作打下基礎。南京理工大學土木工程專業的“基礎+進階”課程體系設置思路如圖1 所示。

圖1 南京理工大學土木工程專業“基礎+進階”課程體系

對于土木工程專業的進階課程，目前擬設置的“本研貫通”進階課程有計算結構力學、土木工程有限元計算方法等；“校企共建”進階課程有OpenBIM、抗沖擊與抗爆結構等；“中外合作”進階課程有國際工程安全及風險控制、跨文化背景下土木工程項目管理等。這些專業進階課程，與通識進階、學科進階課程共同構成進階課程體系，為優秀本科生的個性化培養和進一步發展創造良好條件。

（二）設置學科交叉融合課程

基于培養目標定位，本專業培養的畢業生今后要能夠在土木工程及相關領域從事不同類型工作，能夠分析和解決與職業崗位相關的復雜工程問題，成為復合型專業人才。為了達到這些目標，在學校學習階段，需針對土木工程專業相關的復雜工程問題，培養學生開發、選擇與使用先進計算機技術、資源、現代工程工具和信息技術工具的能力，并能將這些先進技術應用于解決復雜的土木工程問題，達到不同學科知識的融會貫通。基于以上考慮，本校著力推進跨學科交叉應用能力培養，重點建設一系列學科交叉融合課程。

土木工程專業根據學科交叉應用能力的培養需求，設置一組“學科交叉融合課程”列入專業選修課模塊，本專業的交叉融合課程主要包括智能建造技術基礎、傳感器與數據處理、計算機視覺在土木工程中應用等。這些課程主要是培養學生將土木工程學科與計算機、自動化等學科知識交叉應用的能力，為學生將來從事現代化土木工程項目的專業工作：如智能建造、裝配式建造等打下堅實的基礎。同時，鼓勵專業教師基于高水平研究項目跨學科、跨學院建設此類課程，培養學生應用多學科知識解決單一學科不能有效解決的復雜工程問題。

（三）構建遞進式實踐教學體系

根據新基建形勢下對畢業生實踐能力要求的反饋，本專業優化實踐教學環節設計，著力構建遞進式實踐教學體系。所謂遞進式實踐教學體系，即加強學生不同學習階段實踐教學環節之間的連貫性，實踐類課程均融為“基礎實踐—專業實踐—綜合實踐—創新實踐”四個階段。

對于土木工程專業本科生，基礎實踐課程主要有軍事訓練、勞動教育、大學物理實驗、電工電子實驗等；專業實踐課程主要有結構試驗、測量實習、工程地質實習、施工組織設計等；綜合實踐課程體現專業進階和方向特色，主要有橋梁工程課程設計、校外生產實習、專業綜合實習、畢業設計等；創新實踐環節注重跨學科交叉能力培養和學生綜合素質的培養，主要有科研訓練、開放性實驗、學科競賽和素質發展實踐活動等。本專業著力將這些實踐環節有機串聯，如將畢業設計作為科研訓練或者學科競賽的延續和深入，塑造學生鍥而不舍的探索精神，培養學生的動手實踐和工程實際應用能力。

（四）設置專業選修課程模塊

專業選修課程是在學生基本完成部分前修通識教育、學科教育和專業基礎課程學習后，學生根據個人專業興趣和今后擬從事的專業領域，在一定范圍內選修的專業課程。

南京理工大學土木工程專業基于學校的軍工優勢特色、本專業的發展趨勢和學生綜合能力發展需求，擬設置三個專業選修課程模塊：智能建造模塊、國防工程模塊、復合能力培養模塊，以滿足學生不同的定位和發展方向需要。各專業選修模塊的主要課程設置見表1。

表1 南京理工大學土木工程專業模塊化專業選修課程體系

二、專業培養目標與畢業要求修訂

根據國家對新時代土木工程專業人才的新要求，基于南京理工大學本科人才培養的修訂方案，結合南京理工大學土木工程專業辦學條件和優勢特色，本專業制定了新的本科人才培養目標。該培養目標包括知識習得、能力達成和素質養成目標，從四個方面反映畢業生發展預期，體現專業特色和優勢，并能為實現培養目標提供相應的配套條件。

（一）本專業培養目標

本專業面向新時代國家基礎設施建設需要，培養具有家國情懷，掌握工程數理基本知識，具備土木工程及相關學科的專業知識和突出的實踐能力，能夠在土木工程及相關領域（如國防工程領域）從事勘察、設計、施工、管理、教育、技術開發和科研等工作的復合型專業人才，未來能引領學術或行業發展。

（二）預期5 年以上的畢業生

（1）具備合格土木工程師的專業素質和能力，能夠分析和解決與職業崗位相關的復雜工程問題；（2）能夠跟蹤土木工程及相關領域的前沿技術，具備一定的工程創新能力，能正確評價工程實踐對環境、社會可持續發展的影響；（3）具有專業溝通能力和國際視野，適應團隊和國際化的工作環境；（4）理解并堅守職業道德規范，能夠承擔相應責任，并能通過不斷學習以適應職業發展，在土木工程及相關領域保持競爭力。

該培養目標確定了畢業生在畢業5 年后預期達到的專業素質、能力和綜合素養。在專業培養目標制定后，還需將其分解為更為具體且可衡量的畢業要求，以支撐培養目標的實現。根據新的本科人才培養目標，修訂了支持培養目標達成的畢業能力要求，畢業能力要求分解為指向明確、科學合理、公開透明、易于評價的指標項（本專業分解為12 個指標項），各指標項邏輯清晰，符合土木工程專業本科生學習水平和發展規律。

（三）修訂的畢業要求

本專業學生主要學習數學、物理、力學等基本理論，以及土木工程學科的設計、施工、管理和投資等方面的基本知識、技術和方法，受到課程設計、試驗儀器操作和現場實習等方面的基本訓練，掌握土木工程的規劃、設計、研究、施工和管理的基本能力。

（四）畢業生應獲得的知識與能力

畢業要求1：（工程知識）能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業知識用于解決土木工程專業的復雜工程問題。畢業要求2：（問題分析）能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達，并通過文獻研究分析土木工程專業的復雜工程問題，以獲得有效結論。畢業要求3：（設計/開發解決方案）能夠設計針對土木工程專業復雜工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的結構體系、構件或施工方案，并能夠在設計環節中體現創新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化及環境等因素。畢業要求4：（研究）能夠基于科學原理并采用科學方法對土木工程專業復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數據，并通過信息綜合得到合理有效的結論。畢業要求5：（使用現代工具）能夠針對土木工程專業復雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具，包括對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。畢業要求6：（工程與社會）能夠基于工程相關背景知識進行合理分析，評價土木工程專業工程實踐和復雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律及文化的影響，并理解應承擔的責任。畢業要求7：（環境和可持續發展）能夠理解和評價針對土木工程專業復雜工程問題的工程實踐對環境、社會可持續發展的影響。畢業要求8：（職業規范）具有人文社會科學素養、社會責任感，能夠在土木工程專業工程實踐中理解并遵守工程職業道德和規范，履行責任。畢業要求9：（個人和團隊）能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。畢業要求10：（溝通）能夠就土木工程專業復雜工程問題與業界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發言、清晰表達或回應指令，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。畢業要求11：（項目管理）理解并掌握土木工程專業項目管理原理與經濟決策方法，并能在多學科環境中應用。畢業要求12：（終身學習）具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發展的能力。

以上畢業要求是本專業結合學校專業特色和實際情況，是對工程認證中12 條宏觀畢業要求的具體化。修訂后的畢業要求是對專業培養目標具體支撐，前者是學生畢業時應達到的知識和能力要求，后者是學生畢業5 年左右（經過一定職業訓練后）應具備的專業和職業能力，二者間具有明確的對應關系。

為使學生達到上述12 條畢業要求，本專業設置了通識教育、學科教育、專業教育三大類課程，其中專業教育課程包括專業基礎、專業方向和專業選修課程。本專業將對畢業能力達成起到重要支撐作用的10 門課程劃為專業核心課程，包括：結構力學、混凝土結構基本原理、鋼結構、基礎工程、土木工程施工、工程抗震與防災、工程項目管理與招投標、土木工程材料、結構試驗和工程結構荷載與可靠度設計原理。針對不同類型的課程，基于其課程性質和所支撐的畢業要求指標點，設計不同的課程成績評價標準，使學生所取得的課程成績能夠合理評價其通過學習該課程所獲得的知識、能力和素養，從而用以衡量其課程目標和畢業目標達成情況，使“321”個性化人才培養模式下的學生畢業達成情況得到科學評價。

三、結束語

基于國家新型基礎設施建設和發展對土木工程專業人才培養的新要求，結合南京理工大學“321”本科人才培養新模式，探討了南京理工大學土木工程專業人才培養模式改革的主要措施，主要包括：構建“基礎+進階”課程體系、設置學科交叉融合課程、構建遞進式實踐教學體系和設置專業選修課程模塊等。通過這些改革措施，進一步修訂土木工程專業人才培養方案，完善本專業對本科生的畢業能力要求，使本專業所培養的本科畢業生能達到預期的知識、能力和素養目標，為我國的新型基礎設施建設和經濟社會發展貢獻力量。