“土木工程概論”“四度四性六結合”的教學模式研究

陳常清

（韶關學院 化學與土木工程學院，廣東 韶關 512005）

一、研究背景

作為多年來就業形勢持續良好的專業，土木工程成為眾多學生填報高考志愿的理想選擇。“土木工程概論”作為土木工程專業的入門必修課，擔負著將完全外行的學生領入土木工程行業的大門，使學生了解土木、熱愛土木，以及引導學生初步掌握土木工程專業課程學習方法的重要使命［1］，其教學目標是指導學生深刻理解如何對待土木工程“為什么學—學習什么—怎樣學習”［2］。

二、體驗“四度”，重構“土木工程概論”課程的定位作用

（一）體驗溫度——全面了解土木工程的歷史作用，激發學生學習土木工程專業的自豪感

自有人類活動起便有土木工程，早期主要為人類遮風擋雨，如我國新石器時代的仰韶文化遺址、西安半坡村遺址等，經考古挖掘均發現有早期房屋的痕跡；隨著人類活動范圍的擴大，眾多土木工程在不同歷史時期發揮著舉足輕重的作用。如修建于險要地勢之上的長城，歷經多個朝代的擴建，至明代形成東起鴨綠江，西至嘉峪關，綿延逾8850千米的偉大工程，成為中華民族勤勞智慧、百折不撓、眾志成城、堅不可摧的民族精神和意志的象征。

（二）體驗寬度——全面了解土木工程的相關分支，提高學生學習土木工程專業的主動性

土木工程從不同的角度有不同的定義［3］，概括起來主要有：一是指工程建設的對象，包括房屋、路橋、港口等；二是指為建設工程設施所進行的一系列的技術活動，包括勘察、設計、施工等；三是指學科及專業，在國務院學位委員會頒布的《授予博士、碩士學位和培養研究生的學科、專業目錄》中，土木工程與均為一級學科的水利工程、建筑學等并列，下設巖土工程、結構工程、防災減災工程及防護工程、橋梁與隧道工程等六個二級學科；按照教育部2020年頒布的《普通高等學校本科專業目錄》，土木工程本科專業屬于工學門類的土建類專業，代碼為081001，同建筑環境與能源應用工程、給排水科學與工程、建筑電氣與智能化等專業并列。

土木工程在不同時期的技術領域不同，專業范圍也不太一致。1998年，教育部進行專業目錄調整，將礦井建設、建筑工程、土木工程等八個專業合并為土木工程專業。經過多年的演變，今天的土木工程又發展了眾多分支，如建筑工程、橋梁工程、水利工程、軌道工程等，包含結構工程、巖土工程、工程造價等專業方向。浩瀚的分支及專業方向給土木工程專業的畢業生，提供了廣闊的職位和就業方向的選擇，為不同個性和興趣但同樣熱愛土木工程專業的學生提供了豐富的就業機會，然而也給滿載熱情進入大學校門的新生帶來焦慮和迷茫。

（三）體驗深度——全面了解土木工程的能力要求，提高學生學習土木工程專業的針對性

盡管土木工程專業分支眾多，就業崗位差異較大，但對土木工程師的能力基本上都有一些共同的要求；隨著社會的發展，現代土木工程項目日趨復雜，高新技術應用日益寬廣，具有綜合素質和能力成為土木工程師的基本要求。

美國土木工程協會（ASCE）的知識體系（BOK,Body of Knowledge）委員會，從知識、技能、態度三個維度評估了土木工程師的從業要求，總結出行業公認的24條標準。其中包括職業態度，因土木工程師的工作與人的生命息息相關，故應將責任意識的種子盡早埋進新生的心里，讓學生意識到土木工程的參與者需終身負責，時刻謹記責任重于泰山；土木工程師應具有自主學習能力，學校應加強培養學生的自學能力，化被動學習為主動學習，才能在未來成為能發現問題、解決問題的優秀工程師；要具備綜合解決問題的能力，土木工程工作不是簡單的單一問題，而是問題的合集，這就需要學生將學到的知識加以綜合利用；協調管理能力同等重要，一項土木工程的建設，離不開各個相關環節的緊密配合，故要引導學生在學習課本知識之外，通過積極參加校內外的各種活動，鍛煉自己的綜合能力，學會發揚團隊精神，通過分工協作完成項目，從而提高協調管理能力。

（四）體驗難度——全面了解土木工程的課程設置，注重學生學習土木工程專業的實效性

土木工程行業領域多、工作性質差異大，學生就業面廣，可以在房屋建筑、路橋、鐵道、市政等不同行業從事設計、施工、監理等不同工作。作為學生，在大學階段不可能學完土木工程專業所有方向的課程，而課程體系又是培養學生達成社會能力需求的關鍵。所以，有必要對土木工程專業的課程設置做簡要講解，以便學生對土木工程各個專業方向的課程設置有一個相對清晰的了解，對所開設課程的相對關系有一個基本概念，可以具體了解每門課程的作用及難易情況，從而結合自己的興趣愛好進行選課，提高學習的實效性。

一般地，土木工程專業的課程體系分為理論知識教學與實踐教學體系。理論知識教學體系包括人文社科類、工具性類、自然科學類和專業類知識；其中，專業類知識為從事土木工程設計、施工、管理等所需的基本方法和理論，包括力學基本原理，測量、制圖、材料等技術基礎，工程項目經濟與管理，結構設計基本原理，施工原理和方法及計算機在土木工程中的應用。實踐教學體系包括實驗、實習、設計、社會實踐及科研訓練等。按照這種分類方式，易于讓學生明白實踐課程是土木工程專業課程體系的重要組成部分，理論只有經過實踐才能轉變為自己的專業能力，從而引導學生重視實踐的重要作用。

為了幫助學生盡快適應大學學習模式，也可以把土木工程專業大學本科的主要專業基礎課和專業課按研究方法分成四種類型［4］：基礎理論類、應用理論類、工程實踐類和管理類。基礎理論類課程，如各類“數學”“理論力學”課程等，以基本假設或定律（公理）為出發點，以“定義+定理+應用例題”為基本結構，要求思維邏輯性嚴謹；應用理論類課程，包括“工程材料”“土力學”“工程地質”及“鋼筋混凝土原理”和“鋼結構原理”中的部分內容等，其基本概念和大部分原理往往來自對自然現象、實驗結果或者實際工程經驗的歸納，不刻意追求邏輯上的嚴謹，而以應用為主要目的。

三、把握“四性”，推進課程內容的取舍展開

（一）趣味性——歷史典故創設情境

子曰：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者。”即興趣是最好的老師。使學生對課程產生興趣的主要手段，就是展示課程的趣味性，而概論課程所富含的歷史典故等眾多內容是取之不盡、用之不竭的趣味源泉。

如在講述近代土木工程時，可以引入標志性構筑物——埃菲爾鐵塔，介紹其從籌建、方案確立到成功建造的曲折過程。為紀念法國大革命勝利100周年，法國政府面向大眾進行建筑招標，起初競標征稿時，埃菲爾本人因忙于金屬鐵路橋的事務，將競標之事委托給下屬，他并不看好公司兩位年輕人的創意方案——鐵塔。意想不到的是，該方案在所提交的700多個競標方案中脫穎而出，被評委會一舉選中。埃菲爾用工程款的1%換取了兩位年輕人創意的署名權，此后的設計才由埃菲爾設計并署名。在建造過程中，由于其外觀在當時比較另類而飽受非議，埃菲爾力排眾議、歷經艱辛最終建成鐵塔，如今埃菲爾鐵塔已成為巴黎乃至法國的標志性建筑。

（二）特色性——主講三個專業方向

土木工程內容浩瀚，“土木工程概論”課程所面臨的一個難題就是如何進行材料的取舍，恰如其分地發揮這門先導課的作用。如僅僅講授一個專業方向的內容，則有違大土木的時代潮流；而限于“土木工程概論”課程有限的學時，不可能也沒必要詳盡介紹土木工程所有專業方向的內容。

考慮到高年級分流模式的現實需要，我們在概論課程中盡可能詳細介紹能展示學校專業特色的幾個專業方向（我校選擇建筑工程、橋梁工程、巖土工程三個方向）的全貌，其他則留給學生自學。這樣學生在高年級選擇專業方向時，對各專業方向的基本內容、性質、特點乃至本學校的研究水平就有了比較全面系統的了解，能夠有的放矢地選擇自己真正喜歡的專業方向。

在具體講授時，以專業方向的工程設施為明線，以規劃、勘測、設計和施工等基建程序為暗線，將暗線融合于工程設施中進行講解。如在講述建筑工程模塊時，先簡要介紹建筑按用途、主體結構所用材料、層數、結構體系等進行分類的情況，指出這些不同分類的意義；然后把重點放在空間結構及高層建筑的結構體系分類上組織課程；最后選取具體的剪力墻或筒體結構的高層建筑，從暗線的角度，詳細介紹建筑物的規劃、勘測、設計和施工等內容。

（三）系統性——以知識體系為主線

所謂知識體系，是指相對全面完整的一些知識的集合。課程體系并不等同于知識體系，一方面，某個知識體系中的部分重要內容可能并不包含在本科階段所開設課程之列；另一方面，有些分屬不同知識體系的內容又有可能會被編排入同一課程。

在進行本科課程的教學安排時，主要考慮課程的前后銜接，以及課時不宜集中于同一學期之類的問題。由于受到課時、學分及學生選修內容等方面的限制，學生在本科階段所學習的課程，僅是課程體系中的一部分，知識體系還有一定欠缺，尚未能搭建知識體系較完整的總體框架，所以僅依開課的次序介紹要學習的內容不太可取。如以知識體系為主線，同時兼顧課程體系介紹學習內容，可以使學生知道自己在學什么、所學內容與其他內容之間的關系，以及尚有哪些內容需要進一步學習，這有利于促進學生的學習主動性。

（四）概括性——提綱挈領后續課程

“土木工程概論”課程所涉及的主要內容，大部分會在后續的課程中進行詳細講述，如何處理概論課程的“概”是本課程成功與否的關鍵。“土木工程概論”課程既不可越俎代庖，大包大攬，涉及后續課程的過多細節，也不宜以偏概全，粗枝大葉，空洞無物。在教學中，要重點圍繞指導學生該如何看待土木工程的“為什么學—學習什么—怎樣學習”。“為什么學”著重講述土木工程的歷史作用及其在國民經濟中的重要作用；“學習什么”著重介紹土木工程主要專業方向、行業情況、土木工程師的能力要求及知識結構等；“怎樣學習”著重探討土木工程專業課程體系特點及大學階段學習生活建議等。

四、落實“六結合”，豐富概論課程的教學方式

（一）專業與思政相結合

土木工程發展貫通古今，是反映不同歷史時期社會經濟、文化、科學、技術發展狀況的活化石，許多工程背后都有一段扣人心弦的歷史故事。

如巧妙構思令人嘆為觀止的都江堰工程。四川成都都江堰一帶，正處岷江從西北多山地區流經成都平原向南注入長江的去道上。水在山間流得很急，一到平原，流速頓減，水中挾帶的泥沙隨著沉積下來，容易堵塞河道。因此，每年一到夏季，岷江水勢驟漲，常發生水災，長期未能被成功治理。李冰擔任蜀守后，認真考察都江堰一帶的地勢，汲取前人治河的經驗，找出岷江泛濫的關鍵；他和兒子一起領導當地的人民，克服重重困難，采取巧妙的防洪治水方法，最終完成了這項聞名于世界的水利工程——都江堰。這項工程是全世界迄今為止年代最久、唯一留存的、以無壩引水為特征的我國古代最大、最成功的宏大水利工程，是我國古代科技史上的一座豐碑。

又如命運多舛令人扼腕嘆息的錢塘江大橋。由于錢塘江底的地質情況比較復雜，當時外國專家認為“錢塘江水深流急，不可能建橋”。我國著名橋梁學家茅以升及其他建設者，經過艱苦勘查比選出恰當的橋址，創造性地采用氣壓法沉箱掘泥打樁、沉箱法建立橋墩、浮運法架設鋼梁，最終于1937年成功建成錢塘江大橋。然而錢塘江大橋命運多舛，在抗日戰爭及解放戰爭中，幾經炸毀修復，直至1954年4月加固好恢復通車，一直使用至今。

在課堂教學中，適當引用著名工程案例及土木工程領域的歷史人物等思想政治教育題材，對學生進行人文素質和愛國主義教育，能讓學生在學好專業知識的同時，更全面地了解土木工程發展的歷史，對激發學生的學習熱情，堅定理想信念及“四個自信”，增強責任擔當意識，樹立正確的專業觀和人生觀都會產生極其重要的影響。

（二）多媒體與網絡教學相結合

“土木工程概論”課程所涉及的建筑工程、橋梁工程、道路工程等各專業方向，與工程實際問題結合緊密，其所包含的大量內容，哪怕對從業多年但未接觸該領域的人員來說，也是比較陌生的，何況對剛學習土木工程專業的學生。而多媒體課件具有形象生動、信息量密集的特點，在課堂教學中，可充分發揮多媒體的教學優勢，一方面，可通過典型工程錄像、工程實景圖片等影像資料系統地講授理論知識，既可以增加學生的直觀感覺，又可以讓學生足不出戶就能了解國內外一些重大工程的先進施工方法、施工技術，如在講解盾構法施工時，很多學生對其沒有什么概念，可通過播放廣州地鐵隧道施工等錄像，使學生生動了解盾構機的連續施工步驟“始發—推進—出渣—管片拼裝等”；另一方面，通過動畫的方式，“拆散”“拆開”土木工程的內部結構，以展示較抽象的施工工藝、過程等，如逆作法施工步驟。

（三）理論與案例、實踐相結合

土木工程與人類的衣食住行密切相關，是一門實踐性很強的專業。因此，在講授概論課程相關理論時，宜與工程案例相結合，以提高學生的感性認識。一方面，可選取在學生日常生活中經常接觸到的工程實例，如結合上課的教學樓、運動的體育館等，介紹各類不同功用建筑物的結構形式、設計原則，使學生深刻體會到日常生活與土木工程的密切相關，在拉近學生與土木工程之間物理距離的同時，也拉近了二者之間的情感距離，促進學生今后更留心觀察周邊的土木工程。另一方面，亦可介紹一些中外聞名遐邇的土木工程，如上海中心、鳥巢、國家大劇院等著名建筑，港珠澳大橋、美國舊金山金門大橋等中外名橋。這樣既能拓寬學生的知識面，又能使學生了解土木工程在國內外的最新進展。

另外，可以安排學生到現場參觀已建成的典型工程、代表性在建工程，以及校內的實驗室，特別地，可以布置一些實踐活動的專題，如調查民居之類的古建筑，結合學科競賽搭建建筑結構模型等，增強學生對所學專業的認知，提高學生學習興趣，樹立其學習信心，亦有利于學生樹立正確的勞動觀念和培養腳踏實地的工作作風，有助于培養學生的集體主義和團結協作精神、嚴謹認真的科學精神和求真務實的科學態度，為今后工作奠定基礎。

（四）基礎知識與熱點問題相結合

基礎知識主要是“學習什么”中所著重介紹的土木工程主要專業方向、行業情況、土木工程師的能力要求及知識結構等，是“土木工程概論”課程講授的主體；而熱點問題可包含裝配式建筑、BIM、3D打印等行業發展動態及教師個人最新研究成果，還可包含正在建設的標志性土木工程設施、最近發生的自然災害及工程事故等，可以開展專題進行講授，但更多時候則是在講授基礎知識的過程中穿插進行。熱點問題的講授可以促進學生擴展知識面，開闊視野，學好基礎知識，打好理論功底，增強學生學習的緊迫感，特別是有關工程事故的講授，還可以培養學生安全責任與嚴謹工程觀的意識。

（五）啟發式與對分課堂、項目教學相結合

在課程教學中，可以充分發揮土木工程教學素材唾手可得的優勢。根據所講授的內容，列舉身邊的土木工程實例對學生進行啟發、互動式的教學，如在講授房屋建筑中常見的梁、板、柱、墻構件時，可讓學生觀察所在的教室，啟發他們思考房屋建筑中有關荷載傳遞的路徑問題，之后可以根據學生的回答情況予以有的放矢地點評并講解，這樣可讓學生很快地了解基本構架的概念，并熟練掌握荷載傳遞的基本原理等知識。而在講授橋梁、房屋建筑等基礎性、常識性內容為主的工程設施時，亦可嘗試采用對分課堂，以促進學生主動學習，平等交流，大膽提問；為了避免出現小組討論主題過于分散或不關心其他小組討論主題之類情況，可以采用項目教學法，針對同一項目，不同小組從設計、施工、材料等不同角度進行分工合作，并深入學習、探討。通過這種啟發、互動式教學方式，不僅可以顯著提高教學效果，還可以培養學生獨立思考與協作能力，極大地激發學生的積極性和主動性。

（六）團隊教學與考核相結合

“土木工程概論”課程專業分支多、范圍廣、內容雜，單個教師因知識結構及研究領域存在局限性，往往難以面面俱到。建立既有各自研究領域專長，又能共同研究教學內容方法，以及核心成員相對穩定、相互配合的教學團隊，是保證該門課程教學效果的有力手段，還可通過邀請校內外專家、工程技術人員開展講座等方法，形成動態教學資源，豐富教學團隊內涵。

教學質量是高等院校辦學的立校之本，而考試又是檢驗教學質量的最基本、最重要的手段，也是課程教學的一個重要環節。為改變傳統考核形式的弊端，針對“土木工程概論”課程的特點，本課程考核總成績分為三塊：線下成績、線上成績和期末考查成績。線下成績以課程基礎知識考核為主，包括考勤、平時作業、課堂交流、學科競賽等；線上成績以選讀內容考核為主，包括拓展學習、線上作業等；期末成績以論文、專題報告考核為主，形式多樣，內容豐富，包括對各專業分支的了解、自己的專業興趣、未來的職業規劃及收獲等。采用綜合考評辦法，改善了“為考試而教、為分數而學”，以及團隊教學易出現側重點過于發散的不良循環，轉學生“被動考試”為“主動考試”，達到促進學生興趣盎然、自覺主動學習的效果。

結語

本文從重構“土木工程概論”課程的定位作用入手，通過深入分析“土木工程概論”課程的內容，結合科學技術及社會形勢的具體發展情況，提出“土木工程概論”“四度四性六結合”的教學模式。該教學模式在促進學生了解并熱愛土木工程專業、激發學習興趣，以及指導學生深刻理解如何對待土木工程“為什么學—學習什么—怎樣學習”等方面取得了良好的教學效果，并可以對應用型本科高校的課程改革起到建設性的借鑒作用。