“321”培養模式下的土木工程遞進式實踐教學體系

周廣盼，張于曄，范 進，蔣冬啟，張 寧

（南京理工大學 理學院，江蘇 南京 210094）

引言

當今，高等教育面臨著新科技革命與產業變革、大國博弈和新冠肺炎疫情影響三大變局，亟待開展面向未來的人才培養模式改革，面向國家和國防需求的拔尖人才培養，以及面向新形勢、新要求的課程教學改革［1］。國家提出了“四新”“雙萬計劃”、工程教育改革試點、卓越工程師教育培養計劃2.0等新戰略［2］。本科人才培養方案是改革的破局點，南京理工大學為培養創新型精英人才，構建了“321”人才培養模式，即開展通識、學科、專業3個培養階段，培養目標依次為強基礎、促融通和重選擇；培養行業精英和學術領軍兩種類型人才，前者注重復合交叉和工程實際技能訓練，培養學生解決復雜工程問題的能力，后者注重本研貫通銜接，著力提升學生學術創新思維；最后，一人一方案，建立基于本科生導師制的導學機制，逐一幫助學生找準發展方向、設計實現途徑。

實踐教學是土木工程專業本科人才培養鏈條上至關重要的一環，但高校實驗課程、實踐環節種類繁多，相互之間較為獨立，關聯性不強，如何將教學內容有機整合，構建多層次、遞進式實踐教學體系，值得深入探討和研究。

一、土木工程專業實踐教學環節存在的問題

根據習近平總書記關于教育的重要論述［3］，教育改革必須更加注重改革的系統性、整體性、協同性，以改革激活力、增動力，這為教育改革發展提供了科學的方法論。目前，高校土木工程專業實踐教學存在的問題包括：（1）實踐教學主線不清晰，未體現層次性和遞進式，不能滿足學生的不同發展需求［4］；（2）對思政元素挖掘不夠深入，或可有可無，或突兀插入，沒有做到有機融入［5］；（3）各實踐環節對培養目標、畢業要求的支撐關系不夠清晰，教師不能有的放矢地開展相關教學活動［6］；（4）考核方式過于單一，未遵循“兩性一度”標準［7］；（5）部分實踐環節的教學內容重復陳舊，沒有做到與時俱進［8］；（6）校企合作不夠深入，受新冠疫情影響，不能充分利用已建立的實習基地，線上實習效果大打折扣［9］；（7）青年教師工程實踐經驗需要增加，沒有相關機制保障和促進教師參加生產實踐［10］。

二、實踐教學體系改革探討——以南京理工大學土木工程專業為例

（一）四層次遞進式實踐教學體系

基于南京理工大學“321”人才培養模式，結合2022版本科人才培養方案修訂工作，土木工程專業構建了“基礎—專業—綜合—創新”四層次遞進式實踐教學體系，打通實驗課程、課程設計、項目實習、科研訓練、畢業設計（論文）、研究生課題間的壁壘，主要環節（如表1所示）。

表1 土木工程專業“基礎—專業—綜合—創新”四層次遞進式實踐教學體系

另外，面向行業精英和學術領軍兩種類型人才設計內涵和要求，打造不同的實踐實訓培養路徑。根據學生能力，在進行科研訓練和畢業設計（論文）擬題時注重層次性，鼓勵早擬題、早雙選、早發布，并與前期綜合實踐項目銜接，鼓勵和吸引學生早進實驗室、早入科研團隊，保證項目的延續性。針對學術領軍型學生，側重于學科前沿項目和跨學科創新項目訓練，逐級提升項目挑戰度；針對行業精英型學生，側重于強化工程實踐和專業拓展訓練，將企業行業的尖端前沿項目轉化為綜合實踐教學內容。科研訓練實行中期分流，難以完成課題研究的學生通過選修開放性實驗等補足學時，將科研訓練的進展情況作為推薦免試研究生資格的重要參考條件。

（二）明確各環節德育目標和課程思政融入點

隨著“一帶一路”倡議的不斷深入，土木工程專業依托南京理工大學軍工、國防方面的背景和學科優勢，秉承“軍民融合”“理工融合”的新工科辦學理念，強化忠誠報國教育，傳承軍工匠心，培養學生形成“顧大局、甘奉獻、有擔當”的特質，著力培養學生“中國工程師”責任意識。組織各實踐環節教師重新撰寫大綱，明確各環節德育目標和課程思政融入點。

（三）建立各環節支撐畢業要求的對應關系矩陣

基于OBE教育模式，結合《工程教育認證標準》中對于12條畢業要求的規范［11］，建立了各實踐環節支撐畢業要求的對應關系矩陣（如表2所示），其中，H、M、L分別表示高、中、低相關度，并在課程大綱予以明確。

表2 各實踐環節支撐畢業要求的對應關系

（四）改革考核方式，提升學業挑戰度

根據教育部“兩性一度”要求，教學方式需要呈現互動性，合理提升學業挑戰度，因此，各教學團隊使用翻轉課堂教學模式，增加生講生評、生問生答和小組討論等環節。此外，根據各實踐環節支撐畢業要求對應的指標點在教學大綱中明確相關知識點、考核形式及成績比例，包括考勤、隨堂測驗、習題、大作業、報告、分組匯報、口試、筆試等，并建立優秀、良好、中等、合格所對應的評判標準。

（五）更新實驗課程、實踐環節教學內容

在2022版培養方案中，實驗課程、實踐環節內容總體更新率達到30%，實踐學分比例達到專業總學時（必修）的30%，減少演示性、操作性實驗，設計性、綜合性實驗達85%。在“綜合”和“創新”層次，重點加強實踐教學的跨學科交叉，注重利用學校建立的“力學與土木工程創新工作室”等30余個X·Space品牌高水平創客空間、250余項開闊學生學術視野的綜合性、創新性開放實驗項目及校外合作實踐基地（見表3），將教師科研項目、全國大學生結構設計競賽、結構設計信息技術大賽、巖土工程競賽、BIM競賽等學科競賽題目轉化為科研訓練和畢業設計（論文）題目。此外，通過3D場景制作、平臺搭建、VR設備購置，新建“混凝土板爆炸荷載下的破壞過程虛擬仿真”實驗項目1項。

表3 土木工程專業校外合作實習、實踐、實訓基地

（六）建立線上線下混合式實習平臺

在新冠肺炎疫情常態化防控的背景下，針對認識實習、工程地質實習、生產實習等校外實習環節，本專業建立了線上線下混合式實習平臺，可根據疫情發展情況，調整各實踐環節課時安排。通過增加線上考勤、線上互動、專家講座、優秀視頻資源庫等措施，保證線上實習不縮水。

（七）建立青年教師工程實踐保障機制，鼓勵教學與科研相結合

本專業成立了土木工程專業教學委員會，制定了《南京理工大學理學院關于提升土木工程專業青年教師工程實踐能力的若干措施（2019）》，規定了青年教師參與工程實踐研究的年度最低要求，以保證教師的工程背景能滿足實踐教學的需要。此外，土木工程專業促進實踐教學與理論教學深度融合，推進項目引導式實踐教學改革，支持大學學術團隊開展項目引導式改革試點。本專業教師將科研與教學相結合，指導學生參加競賽所獲部分獎項如表4所示。

表4 土木工程專業學生競賽獲獎

結語

南京理工大學土木工程專業基于學校“321”本科人才培養模式，結合國家一流本科專業建設和2022版本科人才培養方案修訂工作，構建了“基礎—專業—綜合—創新”四層次遞進式實踐教學體系，明確了各實踐環節德育目標、課程思政融入點、支撐畢業要求的對應關系。通過改革考核方式，提升了學業挑戰度，更新了實驗課程、實踐環節教學內容，建立了線上線下混合式實習平臺和青年教師工程實踐保障機制，鼓勵教學與科研相結合，大大提高了學生的參與度和獲得感，培養了學生“中國工程師”責任意識。學生獲得了挑戰杯全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎、“創青春”全國大學生創業大賽金獎、全國大學生結構設計信息技術大賽特等獎、江蘇省高校創新創業“金種子”孵育活動五星級項目等多項獎勵，為今后成為行業精英、學術領軍人才打下了堅實基礎。