鋼結(jié)構(gòu)工程人才“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)模式研究

劉秀麗，王 燕，李 軍

（青島理工大學(xué)，山東 青島 266520）

一、引言

隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，帶動建筑行業(yè)進入高速發(fā)展階段。傳統(tǒng)的建筑發(fā)展模式耗能高、污染重，亟須對傳統(tǒng)建筑發(fā)展模式進行優(yōu)化更新[1]。國家提出“雙碳目標(biāo)”，不僅對建筑業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，還對建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級提出了新要求。近年來，一方面城市化建設(shè)進程日益加快；另一方面新技術(shù)、新工藝、新材料的進一步發(fā)展和推廣應(yīng)用，使得鋼結(jié)構(gòu)建筑綠色環(huán)保、造型多變、結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化、施工便捷等特色和優(yōu)勢日益彰顯[2-3]，尤其是冶金技術(shù)的不斷發(fā)展，使得我國鋼材產(chǎn)量和質(zhì)量都有了大的飛躍，為綠色鋼結(jié)構(gòu)建筑的進一步推廣應(yīng)用提供了有利的前提條件。國家對建筑、土木等行業(yè)提出了新工科的培養(yǎng)要求[4-6]。

根據(jù)新時代和新工科理念對鋼結(jié)構(gòu)工程人才的要求，文章提出一種新的鋼結(jié)構(gòu)工程人才“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)模式（圖1），以適應(yīng)建筑業(yè)發(fā)展的需要。

圖1 擬解決的關(guān)鍵問題

二、鋼結(jié)構(gòu)工程人才培養(yǎng)需要解決的關(guān)鍵問題

為了更好地實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)工程人才的培養(yǎng)，首先應(yīng)了解目前課程教學(xué)存在哪些問題，如何解決這些問題是改革的關(guān)鍵。針對創(chuàng)新應(yīng)用型鋼結(jié)構(gòu)工程人才培養(yǎng)需求，可以從以下問題著手改進，從而更好地迎合時代的要求和挑戰(zhàn)。

（一）為何學(xué)？——立德樹人，以德為先

鋼結(jié)構(gòu)工程人才首要的任務(wù)是擔(dān)當(dāng)社會主義建設(shè)事業(yè)的接班人。社會主義建設(shè)者不僅要有文化，更重要的是要有理想、有道德、有紀(jì)律，品質(zhì)和素養(yǎng)占據(jù)重要地位。只有有理想、有信念、有品質(zhì)、有擔(dān)當(dāng)?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)工程人才，才能與時代同步伐、與祖國共命運、與人民齊奮斗，為祖國建筑事業(yè)發(fā)展貢獻力量。

（二）學(xué)什么？——專業(yè)扎實，技術(shù)精湛

鋼結(jié)構(gòu)工程問題往往復(fù)雜多變，具有不確定性，純理論知識無法完全解決工程實際問題。要妥善解決復(fù)雜的工程問題，工程人才除了需要具有扎實的專業(yè)技術(shù)外，還要具備精湛的實踐技能。以往主要靠工程人員的經(jīng)驗，現(xiàn)在要變經(jīng)驗為一種必備的能力，以解決實際工程問題。教師可從思維能力培養(yǎng)著手，培養(yǎng)學(xué)生扎實的專業(yè)基礎(chǔ)。學(xué)生在課程中不僅要“學(xué)”，更要“思”，從思考中學(xué)習(xí)才能更加深入地領(lǐng)悟?qū)I(yè)知識。精湛的技術(shù)培養(yǎng)要注重實踐能力和綜合解決問題能力的鍛煉，因此，教師應(yīng)在課程中添加培養(yǎng)實踐能力和綜合解決問題能力的內(nèi)容，使學(xué)生在實踐中鍛煉技術(shù)。

（三）怎樣學(xué)？——推陳出新，獨具匠心

鋼結(jié)構(gòu)原理知識是鋼結(jié)構(gòu)工程的立根之本，掌握扎實的鋼結(jié)構(gòu)基本專業(yè)知識，才能保證鋼結(jié)構(gòu)建筑更加安全、可靠、適用。教師首先可以通過引入新方法、新技術(shù)、新手段等教學(xué)模式為學(xué)生提供全新的學(xué)習(xí)體驗，其次通過與新信息技術(shù)等新知識的交叉融合，拓寬學(xué)生的知識廣度，從而激勵學(xué)生產(chǎn)生創(chuàng)新觀念。只有建立起創(chuàng)新觀念，才能在解決實際問題中充分發(fā)揮創(chuàng)新能力，產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。

三、解決問題的方法

人才培養(yǎng)三要素包括：素質(zhì)、知識和能力，其中素質(zhì)占主導(dǎo)地位，知識是基礎(chǔ)，能力貫穿整個過程。根據(jù)“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)模式，工程人才在掌握基本要素的基礎(chǔ)上，還需要進一步拓寬創(chuàng)新和工程應(yīng)用2 個方面的培養(yǎng)，可概括為3 大技能：工程意識和創(chuàng)新觀念；扎實的專業(yè)技術(shù)和多維度的立體知識構(gòu)架；實踐技能和綜合解決問題能力。信息大爆炸和人工智能時代，要求學(xué)生不僅要掌握鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)知識，還需要拓寬人工智能、機械自動化、信息自動化、智能建造等多學(xué)科交叉融合，形成多維度立體知識構(gòu)架，并加強對實踐能力和綜合解決實際問題能力的培養(yǎng)。

要培養(yǎng)具有3 大技能的創(chuàng)新應(yīng)用型鋼結(jié)構(gòu)工程人才，教師需要對鋼結(jié)構(gòu)類課程教學(xué)進行改革，提升課程高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。主要從以下幾個方面開展。

（一）豐富課程思政教學(xué)內(nèi)容

工程人才不僅要具備扎實的專業(yè)技能，還需要有理想信念和家國情懷。教師要把工程意識和工匠精神植入到課程教學(xué)中，在課程專業(yè)知識中滲透思政教學(xué)內(nèi)容，潤物無聲地感染學(xué)生。以工程人才擔(dān)任的不同角色為出發(fā)點，可將課程思政內(nèi)容分為4 個層次（圖2）。

圖2 課程思政內(nèi)容

第一層次作為個人，需要具備擔(dān)當(dāng)精神、創(chuàng)新觀念和團隊精神，介紹工程杰出人才代表的事跡和工程建設(shè)的貢獻，為學(xué)生樹立榜樣。第二層次作為工程師，必須具備職業(yè)道德、工匠精神，并遵守學(xué)術(shù)規(guī)范。介紹我國超級工程的設(shè)計建造等，讓學(xué)生了解工程師的道德底線，培養(yǎng)吃苦耐勞、甘于奉獻的工匠精神，堅守學(xué)術(shù)道德紅線，將所學(xué)積極應(yīng)用于正能量發(fā)揮。第三層次，工程人員歸根結(jié)底屬于自然改造者，在建筑活動中不可避免地會對自然產(chǎn)生影響，因此，工程人員的工程意識、工程倫理和生態(tài)意識尤為重要。將“珠港澳大橋建設(shè)施工與海豚共舞”搬上課堂，促進學(xué)生建立全球發(fā)展大局觀和工程意識，將自然環(huán)境和工程建設(shè)緊密結(jié)合，在改造自然的過程中具有綠色環(huán)保生態(tài)意識，始終將人類可持續(xù)發(fā)展作為終極目標(biāo)，將建筑業(yè)逐步推進到綠色工程行列。最為基礎(chǔ)的是第四層次，學(xué)生是未來的社會主義建設(shè)者和接班人，必須具備理想信念、家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。介紹國家最新的鋼結(jié)構(gòu)重大工程，讓學(xué)生具有祖國自豪感，產(chǎn)生為祖國建設(shè)貢獻力量的激情；介紹我國鋼結(jié)構(gòu)工程中先進技術(shù)應(yīng)用和創(chuàng)新突破，激發(fā)學(xué)生積極創(chuàng)新的熱情，增強使命感。

（二）轉(zhuǎn)變課程培養(yǎng)定位

要提高學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力，教師必須改革課程培養(yǎng)定位，根據(jù)企業(yè)用人要求修訂課程培養(yǎng)計劃，按照理解—應(yīng)用—創(chuàng)新3 個層次重新進行教學(xué)設(shè)計，首先理解事實性知識概念，然后能靈活應(yīng)用理論性知識，最后對技能性知識進行創(chuàng)新，層層遞進，最終實現(xiàn)兩個目標(biāo)——知識目標(biāo)和能力目標(biāo)。

按照新的教學(xué)設(shè)計進行課程教學(xué)改革。修訂或增添一些新的教學(xué)模式，這些教學(xué)模式首先遵循STEM 法則（科學(xué)Science，技術(shù)Technology，工程Engineering，數(shù)學(xué)Mathematics），從多角度出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生理論知識、實踐技能、綜合能力和創(chuàng)新觀念。課程教學(xué)中以豐富多樣的多元化模塊形式呈現(xiàn)，主要包括以下方面。（1）發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)：如3D 立體構(gòu)造展示等；（2）案例學(xué)習(xí)：如加工制造過程、動畫建造過程等；（3）探究式學(xué)習(xí)：如虛擬仿真試驗、VR 仿真建造等；（4）項目學(xué)習(xí)：如認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)等；（5）應(yīng)用型學(xué)習(xí)：如課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)競賽等。

（三）現(xiàn)代化技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)融合

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，教學(xué)手段不斷更新，各種現(xiàn)代化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于諸多學(xué)科的教學(xué)工作中。傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的教學(xué)手段逐步受到各種現(xiàn)代化技術(shù)手段的沖擊，出現(xiàn)了新時代“網(wǎng)絡(luò)+多媒體”現(xiàn)代化教學(xué)新形式。針對鋼結(jié)構(gòu)工程人才特點，不能完全拋棄傳統(tǒng)的教學(xué)手段，關(guān)于結(jié)構(gòu)分析基本原理、構(gòu)件及連接設(shè)計計算等內(nèi)容的教學(xué)，黑板板書的講授方式更加符合邏輯推理過程，也給學(xué)生一定的思考時間，便于學(xué)生更好地理解消化知識內(nèi)容。由于鋼結(jié)構(gòu)課程空間性強、構(gòu)造形式多樣等特點，充分融入現(xiàn)代化技術(shù)手段，可以讓學(xué)生建立更好的感性認(rèn)識，引入工程資料，可以靜態(tài)、動態(tài)、平面、3D、虛擬、實物等多維度的形式呈現(xiàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維，同時可以更好地實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的展示性、個性化服務(wù)，以及師生的交互能力。兩種教學(xué)模式深度融合，才能達到最佳的教學(xué)效果。

（四）虛實結(jié)合增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實踐教學(xué)可以將課堂上比較抽象的理論知識具體化、實物化，是提高學(xué)生動手能力的重要方式，同時可以實現(xiàn)理論與應(yīng)用的有機結(jié)合，是培養(yǎng)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的重要途徑和基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。

教師一方面可以利用校企合作、項目跟蹤學(xué)習(xí)，結(jié)合認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)進行實戰(zhàn)模擬。但是項目的時間和空間可能與學(xué)生學(xué)習(xí)過程不匹配，還有安全等其他難題的阻礙，因此，另一方面可增加虛擬實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，包括實體模型教具制作、虛擬仿真實驗、VR 仿真體驗等，增加實踐操作練習(xí)。通過虛實結(jié)合的方式鍛煉學(xué)生的實踐能力。

（五）創(chuàng)新性理念轉(zhuǎn)變考核方式

傳統(tǒng)單一的期末考試“一錘定音”的考核制度不能很好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，容易造成“前期渾水摸魚，考前臨時抱佛腳”的學(xué)習(xí)狀態(tài)。因此，教師應(yīng)從課前、課中、課后3 個階段分層次、分類型進行考核，重視各個階段學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋。尤其是在要求創(chuàng)新能力和實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)的新時代，更加需要多樣化的考核方式相結(jié)合，綜合評判學(xué)生的各種能力的培養(yǎng)情況和學(xué)習(xí)效果。

課前預(yù)習(xí)，教師可從最新科研動態(tài)和科技成果入手，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)了解前沿知識，產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，然后按視頻觀看量和課堂討論形式進行考核。課中，教師根據(jù)課程內(nèi)容組織相關(guān)課程作業(yè)、隨堂考核、實驗考核、項目考核，從工程技能、實踐能力和創(chuàng)新能力等多角度考查學(xué)生學(xué)習(xí)效果。此部分作為階段學(xué)習(xí)成績，在總成績中占重要比重。主要可以從以下幾方面進行。（1）實踐能力培養(yǎng)：如模型制作等；（2）綜合解決問題能力培養(yǎng)：如構(gòu)建專題設(shè)計等；（3）創(chuàng)新能力培養(yǎng)：如專題討論、創(chuàng)新競賽設(shè)計項目等。課后，保留期末試卷考試，對鋼結(jié)構(gòu)基本知識和技能的掌握程度進行考查。

四、“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)目標(biāo)

從“立德、技能、創(chuàng)新”三維度出發(fā)，緊緊圍繞3 大技能目標(biāo)，從5 個方面進行改革，以確保人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。以培養(yǎng)的工程人才擔(dān)任的不同角色為出發(fā)點，分4 個層次融入課程思政內(nèi)容。按照理解—應(yīng)用—創(chuàng)新3 個層次重新進行教學(xué)設(shè)計，層層遞進，最終實現(xiàn)知識目標(biāo)和能力目標(biāo)。遵循STEM 法則，從多角度出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生理論知識、工程技能、實踐技能和綜合能力，并采用豐富多樣的多元化模塊形式，使現(xiàn)代化技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)深度融合，以虛實結(jié)合的手段開展實踐教育，創(chuàng)新課前、課中、課后分階段、分層次、分類型的考核模式，重視各個階段學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，綜合評判學(xué)生的各種能力的培養(yǎng)情況和學(xué)習(xí)效果。

通過培養(yǎng)方案和教學(xué)改革研究，實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)工程人才“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)目標(biāo)，具體如下。

1.進行專業(yè)課程思政改革，增加思想政治教育教學(xué)內(nèi)容，制定鋼結(jié)構(gòu)工程人才“立德”培養(yǎng)方案。

2.創(chuàng)建專業(yè)技術(shù)知識和信息技術(shù)等多學(xué)科交叉融合的多維度立體知識構(gòu)架，制定“T 字形結(jié)構(gòu)”知識體系的新型鋼結(jié)構(gòu)工程人才“技能”培養(yǎng)方案。

3.通過引入新方法、新技術(shù)、新手段等課程教學(xué)改革，制定符合新時代特征的“創(chuàng)新”能力培養(yǎng)方案。

五、結(jié)束語

從專業(yè)培養(yǎng)方案和課程教學(xué)改革入手，提高學(xué)生的工程意識和創(chuàng)新觀念，在專業(yè)技術(shù)知識基礎(chǔ)上，拓寬信息技術(shù)等多學(xué)科交叉融合的多維度立體知識構(gòu)架，更好實現(xiàn)新時代鋼結(jié)構(gòu)工程人才“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)目標(biāo)。為學(xué)生在未來鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計建造過程中提供創(chuàng)新高效的設(shè)計、建造、管理的思路和方法，為我國建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級、自然生態(tài)可持續(xù)化發(fā)展，以及“雙碳目標(biāo)”的實現(xiàn)提供助力。

時代發(fā)展賦予教育行業(yè)新的契機和挑戰(zhàn)，高校應(yīng)大力推進信息技術(shù)在教學(xué)過程中的廣泛應(yīng)用，促進信息技術(shù)與學(xué)科課程的融合，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，進行教師教學(xué)方式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，從而達到新時代鋼結(jié)構(gòu)工程人才的培養(yǎng)要求。