以學生發展為中心的橋梁工程多元產出實踐教學模式探索

劉超　孫子洲　阮欣

摘要：新一輪科技革命和產業變革對土木工程行業形態、分工及組織形式產生了巨大影響，傳統的實踐教學模式已經不能滿足新時代產業發展的人才培養需求。同時，教育部積極推動新工科建設，“雙一流”高校專業人才培養模式改革迫在眉睫。在新工科建設背景下，提升學生的實踐能力與創新能力對于復合型人才的培養至關重要。為適應新工科教育改革背景下對高等工程教育提出的新要求，生產實習作為培養學生工程實踐能力的重要課程，需要與時俱進。同濟大學土木工程學院近年來結合橋梁智能建造的發展趨勢，緊扣橋梁工程建造領域最新發展和熱點問題，針對傳統實踐模式存在實習主題落伍、管理考評模式片面、教學手段單一、成果產出老套的弊端，對生產實習模式進行了大膽改革。依托國內在建的緊貼工程實踐前沿的重大橋梁工程實習基地，運用虛實結合的數字化教學手段，通過2017—2021年的實踐教學探索，逐步形成了實習主題前沿化、管理程序精細化、教學手段多樣化、成果產出高效化的教學新模式。新模式以學生發展為中心、成果多元產出為導向，探索精細化全程管控和考評方式，保障實習質量，促進學生收獲多方面成果。自應用以來，受到了學生和實習單位的廣泛好評，可為“雙一流”高校基于新工科理念的創新型人才培養建設提供參考。

關鍵詞：橋梁工程；生產實習；學生發展；多元產出

中圖分類號：G642.44;TU-4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2023）01-0204-08

2018年10月，《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》（教高〔2018〕2號）中要求本科教育應突出“以學生為中心、產出導向、持續改進”的教學特征，這使得“以學生發展為中心”這一教學理念成為本科教育的一種新范式。

實踐教學在工科類本科人才培養體系中發揮著重要作用，是連接理論課堂與工程實踐的一種重要教學手段。然而，工科實踐教學模式存在效率低、效果差、學生易“走馬觀花”等問題，難以達到預期效果，更無法充分體現“以學生發展為中心”的教學理念。謝建軍等［1］認為需要學校、企業、教師、學生多方面共同努力，才能通過工程合作、生產實習等實踐教學活動，培養學生的創新精神和集體協作精神，提高整體教育教學水平；蘇源等［2］認為生產實習基本上安排在第6學期的暑假進行，持續時間一般僅有4周，在此期間，部分學生會因為考研、保研或者出國留學等原因，采取各種手段避免進入工地實習；廖玉鳳［3］認為駐地實習是工科學生強化工程能力訓練的有效手段，能提高學生的學習積極性，鍛煉學生交流溝通的能力和提高學生就業競爭力。此外，學生能夠在實習過程中鍛煉解決實際問題的能力，并接觸一些前沿技術，為進一步學習或者工作打好基礎。張繼華等［4］提出基于網絡平臺實時分享生產實習過程的教學管理模式和方法；付莊等［5］認為隨著“互聯網＋５Ｇ”技術的發展和推廣應用，“互聯網＋”在線教育手段已經成為未來教育發展的必然趨勢之一。綜上可見，針對傳統的工科實踐模式，眾學者的研究方向主要集中在調動學生積極性、鍛煉學生能力、在實習過程中融入前沿技術以豐富實踐教學等內容上，在實習選題、管理方式、成果產出、教學手段等方面的研究與實踐較少。

同濟大學土木工程學院橋梁工程課群組結合“新工科”背景下本科人才培養新要求與“新基建”背景下橋梁建造發展新趨勢，對生產實習模式進行了大膽改革，將以學生發展為中心的教學理念融入本科生實踐教學體系。經多年實踐，橋梁工程課群組已逐步建立具有“實習主題前沿化、管理程序精細化、教學手段多樣化、成果產出高效化”特點的生產實習教學新模式。

一、傳統生產實習模式存在的問題

（一）“走馬觀花”，形式老套，效果不佳

傳統實踐教學課程中，學生按照教學大綱要求提交實習日記、實習報告等實習成果，實踐教學環節形式老套、成果固定，這使得學生往往處于被動接受狀態。課程中單純依賴實習日記和總結報告對學生進行考評，在學生撰寫過程中也缺乏有效指導，在實踐過程中存在目標不清、內容滯后、方式單一等問題，缺乏真正的問題意識。另外，生產實習難以擺脫學生“去現場搬磚”的傳統印象，很難調動學生學習的積極性和激發學生生產的創造力，無法在實習過程中完成發現問題、思考問題、解決問題的教學目標。

（二）缺少精細合理的管理和評價體系

傳統生產實習教學中，學生在教師統一領導下集體行動完成學習或者生產任務，學校、實習單位難以有效、精準管理所有學生的實習過程。同時，教師一般較為重視課題前期設計及成果最終評價，而忽視了過程性管理和評價，造成學生參與實踐活動的主動性不強，生產實習積極性難以被調動起來，無法充分鍛煉學生批判性思考和培養學生自主創新能力。

（三）處于邊緣地位，深度廣度不夠，難以串聯所學

生產實習作為工科專業學以致用的關鍵環節，卻往往處于邊緣地位。實習設備、經費、基地及安全四個問題制約了學生生產實習活動的有效開展，教材、師資短缺的傳統實踐教學課程層次較低，教師不積極，學生不重視。另外，學校、企業和學生之間互動交流匱乏，使傳統生產實習模式很難起到一個“穿針引線”的作用，不能做到與其他課程“連點成線、連線成面”，無法系統性、有深度地培養學生的思考能力與創新能力，學生很難實現融會貫通、舉一反三的學習效果。

二、實踐教學新模式構建及其內容

（一）實踐教學新模式基本構成

同濟大學土木工程學院緊緊圍繞“新工科”背景下人才培養新要求和橋梁工程“新基建”建設新趨勢，探索橋梁工程生產實習新模式。新模式從實習主題、管理程序、教學手段、成果產出四個方面入手，以學生發展為中心，歷經五年教學實踐形成了層次分明、條理清晰的基本架構。

如圖1所示，新的實踐教學模式依托數字化教學手段，背靠“全覆蓋式”基地，形成了選題緊跟前沿、考評全面多樣、教學虛實結合、產出豐富多元的新模式。實踐教學階段的各項教學內容均圍繞教學目標及橋梁建設新導向，以“精選實習主題、強化成果產出、精細管理方法、‘數字化教學手段”為舉措，形成了較為完善的人才培養鏈條。

（二）精選實習主題，助力實踐教學深度廣度開拓

以學生發展為中心，就要在實踐教學過程中依托高質量實習基地，在主題選擇上緊扣行業脈搏，從而開闊學生視野，鍛煉學生能力，激發學生熱情，使學生對未來職業規劃更加明確，對未來行業發展方向更加明晰。

為保證生產實習基地的質量，課群組在實習基地的選擇上創新性地采用“雙覆蓋”招募制戰略，即面向橋梁系所有教師招募在研合作基地與面向社會和重點橋梁工程招募實習基地。實習基地涵蓋橋梁建設現場、預制加工廠、管養部門等，實現了對橋梁產業鏈的“全覆蓋”，促進了實踐教學在廣度上的拓展。

在主題選擇上，新模式緊緊圍繞我國發展新方向，以“新基建”與創新驅動戰略等政策為背景，以培養出時代所需要的全方位復合型人才為目標。5年來，生產實習多圍繞“工業化建造”“復雜橋梁智能建造”“橋梁智造3.0——暢想未來的橋梁建造技術”“橋梁智造4.0——基于人工智能的橋梁建造技術暢想”“固本強基筑堡壘”等主題，內容持續迭代。學生在實習過程中，以往局限于書本和試驗的知識變得栩栩如生，輔之以實際情況，更好地做到理論結合實踐。以理論指導實踐，以事實反證理論，培養了學生新的思維方式，也可激發學生自主思考，以實踐引思考，以思考助實踐，思行結合。另外，教師在此過程中也可不斷提高實踐教學能力，企業則可獲得更多解決施工難題和提高施工效率的人才技術儲備。新教學模式加強了學生、教師、實習單位三方的聯系與交流，實現三方共贏，形成學生實習充實、教師積極教導、實習單位踴躍參與的新局面，從而開拓了實踐教學的深度和廣度。

（三）教學手段數字化，以數字智能技術助力實踐教學

傳統實習由于受時空條件限制，學生每次實習所獲知識易受參與工程限制。以學生發展為中心，就要做到打破時空條件限制，通過智能數字技術助力實踐教學，使學生通過一次實習就可以體驗多個工程的施工工藝，進一步拓寬視野，發揮生產實習“穿針引線”作用，做到“連點成線、連線成面”，從而有系統、有深度地培養學生的思考能力與創新能力，使學生可以對理論和實踐做到融會貫通。

生產實習教師團隊圍繞本科實踐教學需求，利用現代數字智能技術建立了虛擬仿真實踐教學系統。虛擬仿真實踐教學系統由“橋梁智能建造虛擬仿真教學實驗平臺”和“‘土木工程+微學習平臺”組成，通過虛擬仿真實踐教學系統以三維動畫形式和人機交互功能為學生提供了多橋型、多工法的實踐教學資源，方便學生在系統內根據實踐教學任務及自身學習需求有針對性地學習。

根據教學安排，虛擬仿真實踐教學系統貫穿于實踐教學全過程。通過該系統，學生赴現場前可充分體驗多個實際工程的建造過程，在駐場實習過程中，可隨時鞏固平臺和拓展現場學習的知識，并通過該平臺自動隨機生成的試題進行考核，測試學習效果。虛仿教學平臺豐富了教學理論與實踐內容，通過智能化學習方式，深入推進實踐與理論的結合，提高了學生土木工程信息化的認知能力和實操水平。

（四）精細管理方法，以合理評價機制調動學生積極性

以學生發展為中心，就要通過精細化、多元化的管理考評手段，對學生做出更加客觀合理、公平公正的評價，有效調動學生積極性。

新實踐教學在實習過程中采用“小班”模式，配置有學校導師和企業導師。學校導師主要負責完善學生實習任務，負責對學生專業學習、完成創新成果等做技術指導；企業導師主要負責學生的日常實習安排，教導工程具體工序內容，管理學生認真完成實習任務。此外，隨著“互聯網+教育”的推進，將新媒體應用到生產實習中。結合新媒體對學生實習全過程管控，增加工地導師考核環節，形成了精細化考核評價機制，在豐富實習成果內容的同時，也保證了學生成果質量。在考核評價方面，不再單純依賴實習報告和日記。學生可自主選擇，根據實習中遇到的技術問題提出創新、完成專利。在實習過程中組織學生進行過程討論，完成計算、實習推文、實習展覽等，最后答辯匯報。這使得成績更加公正，以激勵學生認真對待實習的每一個階段。

（五）強化成果產出，以成果正向反饋作用提升實踐熱情

以學生發展為中心，就要改變學生在成果產出中所扮演的穩定制造者身份，使學生成為成果產出的發現者、發起者和創造者。學生在生產實習過程中，可進行微信推文寫作，記錄自己的所感、所想、所做。在捕捉到奇思妙想后，可進行專利申請材料的撰寫，更可以進行微知識點編撰，豐富虛擬仿真實踐教學系統題庫，實現知識傳承。

當然，學生在新模式下的綜合能力提升面臨著更大的考驗，如果沒有科學的引導和指導，實習成果產出質量將難以保障。為了幫助學生高質量完成任務，教學團隊在教學環節上精心設計、環環相扣。比如，為了提高學生的創新思維，在赴現場實習前的暑期實踐系列講堂中邀請校外專業人員進行專利寫作培訓，帶隊教師在實踐過程中對學生的創新性思路進行指導，在實習結束后再由專業人員對創新性成果進行評價。該培養方案充分調動了指導教師和學生的積極性，教師可從自身專業角度引導學生利用創新方法解決工程中遇到的實際問題，從而產出高質量實踐成果。另外，該培養方案的反饋效果也激發了教師與學生的積極性，解決工程實際問題的創新性思路也受到實習單位的廣泛好評。

三、實踐教學新模式的應用效果

（一）實習主題前沿化：高質量實習基地與良好校企合作效果

近五年來，“雙覆蓋”招募制戰略為實踐教學提供了67個緊貼工程前沿的實踐基地，其中“一帶一路”國家倡議重點工程約占總實踐基地的66%。學生實習將工程實踐與理論創新相結合，針對工程中的重難點問題提出解決思路，受到了企業歡迎，并與學校達成了長期合作意向，打造了校企合作新模式。

如表1所示，實習基地涵蓋了當下行業的全部橋型，使學生可以充分認識不同結構形式橋梁的施工工藝，開闊學生視野。

（二）教學手段數字化：雙平臺助力“虛實結合”，實現場景串聯

近五年來，同濟大學橋梁工程課群組依托“全覆蓋”式實習基地和開發的“土木工程+”微學習平臺、橋梁智能建造虛擬仿真教學實驗平臺，在課程設計上做到“現場+虛擬仿真平臺+全流程智慧化管理”，有機串聯起學校課堂、工地現場、在線虛擬仿真教學平臺等多個學習場景。如圖2—圖3所示，學生在生產實習過程中既要親身參與生產一線，也要參與相應的線上學習等教學活動，進而實現現場分散學習的統一智能管理、教學遠程互動支持、理論與實踐深度融合拓展，優化實踐教學體系。

橋梁智能建造虛擬仿真教學平臺使學生能夠充分體驗橋梁施工現場，豐富理論與實踐內容、整合實踐與理論應用。“土木工程+”微學習平臺致力于現場管理和持續學習，學生可通過該平臺鞏固并拓展生產實習現場學習到的知識，并由學生自己逐年補充各種典型橋梁施工、設備、材料等方面相關知識點。平臺可自動隨機生成試題對學生進行考核，形成學習報告，測試理論與實踐學習效果。虛仿教學平臺與“土木工程+”微學習平臺已經連續使用3年，并提供給部分高校學生和工程技術人員使用，取得了良好效果。

（三）評價模式精細化：新舊結合，公開透明，激動力，提質量，保公平

新實踐教學模式更加注重評價模式的精細化，致力于培育學生的書面表達能力、言語表達能力、團隊協作能力等。學生從實踐中來，到實踐中去，將理論與實際相結合，在實習過程中，針對工程實踐中遇到的問題，積極探索、思考解決方法。如圖4所示，精細化評價模式采用新舊結合、公開透明的方式，明確各部分占比，保留傳統管理和評價模式內容，并依靠新媒體手段對其評價標準進行優化。同時，在評價模式中增加創新性、過程性評價內容，如社會實踐報告、微信群討論、公眾號推文、創新工法和專利、匯報答辯等，以此激發學生學習動力，提高教學質量，保障考核的公平性。

（四）成果產出多元化：以改革激發活力，以活力引成果

在以學生為中心的生產實習模式中，學生在生產實習過程中接觸的橋型更豐富、投入時間更充足，可通過運用各種計算工具分析和解決生產過程中遇到的問題。同時，構建了“虛實結合”教學新模式，實現了精細化考評新探索，保證了教學實習質量。2017—2021年，67組學生完成實踐報告67篇，申請發明專利58項，已授權15項。在“同濟橋梁”公眾號發布微信推文67篇，形成實習海報67張，實習成果展覽5次、成果匯報5場。其中，實習成果展板作為同濟大學土木工程學院“雙一流”建設的代表性成果長期展出。

根據每年生產實習課程滿意度調研結果顯示：學生、校外人員對教學改革后的生產實習模式非常認可；對小組實際成果與預期相比完成度較滿意；所有實習單位都愿意繼續提供合適的實習工地，愿意與學生、學校建立進一步的聯系。

經過多年教學實踐和課程創新驅動，以學生成果多元產出為導向的新實踐教學模式受到了學習強國、解放日報、上海教育電視等多家媒體的關注和報道，以《同濟“實踐大課”把論文寫在驕陽下》等為題詳細報道本課程教改成效。

經過師生的共同努力，在實習單位的大力支持下，生產實習模式發生了徹底變化，形成了學生實習充實、教師積極引導、實習單位認真負責的新局面；建立了以學生發展為中心、以產出為導向、理論與實踐工作結合、虛擬教學與工地體驗融合、線上線下精細互動考評、學校企業聯動的新模式。生產實習正成為卓越工程師培養的重要環節、產學研融通一體的窗口、多方合力育人的共享平臺。

四、結語

因傳統生產實習模式在效率低、產出少、教學模式單一、選題片面老套等缺點，學生在教學過程中往往處于被動地位，作為溝通教學與實踐的生產實習則難以發揮其功效。本文以實現生產實習的“四化”，即實習主題前沿化、管理程序精細化、教學手段多樣化、成果產出高效化為目標，詳細介紹了以學生發展為中心的橋梁工程多元產出實踐教學模式，梳理了新模式下生產實習從組織安排到具體實踐，再到成果產出的過程。

針對傳統模式的缺點，以同濟大學土木工程學院橋梁工程課群組近5年教學實踐為例，構建了以學生發展為中心、多元產出為導向的教學體系。新模式對癥下藥，以“廣撒網、精選位”式實習基地建設，使實習主題選擇拓寬增深；以虛實結合的手段改變以往教學的枯燥乏味，以數字化手段將線上線下教學融為一體，增強教學過程的參與性、趣味性、傳承性；以精細化管理考核手段，使學生在生產實習過程中有所反饋，從而激發學生的主動性，使理論學習得以鞏固、拓展和提升，并提高實踐創新創造能力。

參考文獻：

［1］謝建軍，李夢，黃志剛，等．淺談土木工程專業生產實習教學改革［J］．當代教育實踐與教學研究（電子刊），2018（9）：792－793．

［2］蘇原，鄭俊杰.土木工程專業工程實踐模式的探索與實踐［J］.高等工程教育研究，2019（4）：107-112.

［3］廖玉鳳.道路與橋梁工程專業生產實習教學實踐與改革探索［J］.高等建筑教育，2013，22（4）：110-113.

［4］張繼華，蔣洋，王成武，等.土木工程專業生產實習教學管理模式改革與應用［J］.科教文匯（上旬刊），2018（3）：62-64.

［5］付莊，貢亮，金惠良.“多元融合”教學法的線上控制理論課程教學實踐［J］.高等工程教育研究，2021（S1）：99-101.

Exploration of the multi-output practical teaching mode of bridge

engineering centered on student development

LIU Chao， SUN Zizhou， RUAN Xin

（College of Civil Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， P. R. China）

Abstract： The new round of scientific and technological revolution and industrial changes has had a huge impact on the shape， division of labor and organization of the civil engineering industry， and the traditional practical teaching models can no longer meet the needs of talent training in the development of the new era. At the same time， the Ministry of Education is actively promoting the construction of emerging engineering， the reform of professional talent training mode of “double first-class” universities is imminent. Under the background of emerging engineering education， improving students practical ability and innovation ability are essential for the cultivation of composite talents. In order to adapt to the new requirements for higher engineering education under the background of emerging engineering education reform， production practice， as an important course for cultivating students engineering practical ability， needs to keep pace with the times. In recent years， the College of Civil Engineering of Tongji University has taken into account the development trend of intelligent bridge construction， followed the latest development and hot issues in the field of bridge engineering construction， and carried out a bold reform of the production practice mode in response to the disadvantages of the traditional practice mode， such as “outdated practice theme， one-sided management and assessment mode， single teaching method and old-fashioned output”. Relying on the major bridge engineering internship base under construction in China which is close to the frontier of engineering practice， and using the digital teaching method of “combining virtuality with reality”， the college has gradually formed a frontier internship theme， refined management procedure， diversified teaching methods and efficient results teaching model through five years of practical teaching exploration from 2017 to 2021. The new model is centered on student development， oriented to diversified output， and explores refined control and evaluation methods to guarantee the quality of producing practice and promote students to harvest multifaceted results. Since its application， the teaching model has been widely praised by students and internship units， and provides reference for the construction of innovative talents training based on the concept of emerging engineering in double first-class universities.

Key words：bridge engineering; production practice; student development; multiple outputs

（責任編輯 崔守奎）

修回日期：2022-09-29

基金項目：2021年上海高校市級重點課程項目（滬教委高〔2021〕34號-91）

作者簡介：劉超（1977—），男，同濟大學土木工程學院副教授，博士生導師，博士，主要從事橋梁結構設計理論研究，（E-mail）lctj@tongji.edu.cn。