新工科背景下土木工程專業(yè)虛實結合實踐教學探討*

劉 洋 張道明 郭麗婷 王洪志 張學元

（齊齊哈爾大學建筑與土木工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

在當前“新工科”背景下，高等教育面臨著巨大機遇和挑戰(zhàn)。土木工程專業(yè)作為重要的工科專業(yè)之一，需要緊跟時代發(fā)展步伐，適應市場需求，培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新力和實踐能力的高級人才。然而，傳統(tǒng)的土木工程實踐教學模式存在許多問題和局限性，如操作難度大、風險高等問題。因此，有必要進行教學改革，借助虛實結合的教學模式，以提高學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，為國家的經(jīng)濟發(fā)展和工程建設做出貢獻[1]。

1 虛實結合實踐教學的意義

隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，土木工程在國家基礎建設和城市化進程中發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)教育模式往往過于理論化和片面化，難以滿足實際工作需求。因此，如何在教學中加強實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生實際操作能力和創(chuàng)新能力，成為當前土木工程專業(yè)教育面臨的重要問題。

虛實結合實踐教學是指將理論知識與實踐操作相結合，通過模擬實際工程項目的過程，讓學生在實踐中學習理論知識，從而提高學生的實踐能力和解決問題的能力。虛實結合實踐教學的意義在于：①提高學生的實踐能力。虛實結合實踐教學可以讓學生在實踐中學習理論知識，通過實踐操作，讓學生更加深入地了解理論知識的應用[2]；②培養(yǎng)學生解決問題的能力。虛實結合實踐教學可以使學生在實踐中遇到各種問題，通過解決問題的過程，培養(yǎng)學生解決問題的能力，提高學生的綜合素質；③提高學生的創(chuàng)新能力。虛實結合實踐教學可以讓學生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，通過創(chuàng)新的方式解決問題；④增強學生的職業(yè)素養(yǎng)。虛實結合實踐教學可以讓學生更加深入地了解土木工程專業(yè)的職業(yè)特點和職業(yè)要求。

2 虛實結合實踐教學的實施方法

利用虛擬仿真和實物模型的教學方式優(yōu)勢互補，在現(xiàn)有教學資源和軟硬件設施的基礎上，對虛擬仿真、實物模型的有機結合是有必要的，從而構建適合于土木工程專業(yè)的“虛實結合”實踐教學體系，有效提升土木工程專業(yè)工程人才培養(yǎng)質量[3]。虛實結合實踐教學的實施方法有很多種，包括實驗教學法、工程實踐教學法、模擬教學法[4]、案例教學法、第二課堂。其中，第二課堂是專業(yè)教育的外延，是實踐教學的有效補充。土木工程專業(yè)的實踐教學中，可以通過競賽培養(yǎng)學生的學習興趣，完善專業(yè)學習的知識體系，提高學生的自主學習能力和創(chuàng)新意識，增強學生的團隊協(xié)作能力和教師的配合默契[5]。土木工程虛實結合實踐教學框架如圖1所示。

圖1 土木工程虛實結合實踐教學框架

3 專業(yè)學科競賽對實踐教學虛實結合的幫助

3.1 學科競賽對實踐教學的促進

學科競賽要求學生具備一定的創(chuàng)新能力和實踐能力，這就促使教師改革傳統(tǒng)的教學模式，提倡問題導向的教學方法，注重培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)造思維。教師可以通過設計競賽相關的實踐教學活動和項目，引導學生主動參與解決實際問題的過程，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力。

參與學科競賽的學生通常有較高的學習動力和主動性，對知識的理解和應用能力較強。這對教師來說是一種機會，可以根據(jù)學生的需求和興趣設計更有針對性的教學內容和方法，提升實踐教學質量和效果。

學科競賽往往要求學生進行實踐性的操作和項目設計，這就需要學校提供相應的實驗室設備和教學資源。為了滿足學生的需求，學校可以適當增加教學資源的投入，建設更加完善的實驗室和設施，提供更好的學習環(huán)境和條件。

學科競賽對實踐教學的促進是多方面的，能夠推動教師進行教學改革和創(chuàng)新，提高教學質量和效果，豐富實踐教學資源，為學生提供更好的學習體驗和機會。

3.2 學科競賽對實踐教學的貢獻

學科競賽常常涉及到一些前沿和熱點問題的探索和解決，這就促使學生和教師進行深入的學科研究。學科競賽可以激發(fā)學生的科研興趣，培養(yǎng)學生的科研能力。同時，也促使教師加強學科研究和創(chuàng)新，推動學科發(fā)展。

學科競賽通常具有一定的競爭性和選拔性，這就意味著不同學校和地區(qū)的學生和教師會相聚一堂，進行交流與合作。學生們可以通過與其他學校的同學交流，借鑒他們的經(jīng)驗和成果，拓寬視野，提高自身的學術能力和水平。教師們也可以借此機會一起探討教學方法和教學內容，共同促進學科的發(fā)展。

參與學科競賽并取得優(yōu)異成績的學生和教師，能夠為學校和學科樹立良好的形象和聲譽。這不僅有助于吸引更多的人才加入該學科，也能夠提升學科的影響力和競爭力。

學科競賽在土木工程學科建設中發(fā)揮著重要的作用，能夠激發(fā)學生的學習積極性和創(chuàng)造力，促進教師的教學改革和創(chuàng)新，推動學科的發(fā)展。因此，學科競賽應該被充分發(fā)揮和利用，為土木工程學科人才培養(yǎng)和發(fā)展提供有力支持。

3.3 探索學科競賽應用于實踐教學的具體途徑和措施

學科競賽作為一種常用的教育創(chuàng)新形式，在土木工程學科建設中具有廣泛的應用前景。為此，針對學科競賽應用于土木工程學科建設的具體途徑和措施進行探究和分析。

3.3.1 積極引導學生參與競賽

學生是學科競賽的主體，學生的積極參與對競賽的成敗至關重要，也是發(fā)揮競賽作用的關鍵。學校要通過多種方式，如競賽宣傳、教師推薦、班級培訓等積極引導學生參與競賽。在實踐過程中，應該為學生提供充分的支持和指導，包括提供相關的教學資源和設備、組織學習小組和團隊等。

3.3.2 選擇有針對性的競賽

學科競賽的選擇對于學科建設至關重要，必須圍繞學科的實際需要和發(fā)展方向，選擇符合學生水平和興趣的學科競賽項目。充分利用信息技術，打通線上線下資源，構建相應的競賽平臺，加強學生的交流和互動。目前，土木工程專業(yè)的學科競賽主要有“全國大學生結構設計競賽”“虛擬仿真測繪技能大賽”“全國大學生混凝土設計大賽”等，如圖2～圖4所示。通過將競賽項目與課程設置相互配合，學生可以在學習過程中獲取更全面的知識和技能，培養(yǎng)綜合素質，并為將來的職業(yè)發(fā)展做好準備。此外，參與競賽項目也可以為學生提供展示自己能力和建立專業(yè)人際網(wǎng)絡的機會。

圖2 學生參加“全國大學生結構設計信息技術”大賽作品

圖3 學生參加“全國大學生Open BIM競賽”大賽作品

圖4 學生參加“全國大學生結構設計競賽”

經(jīng)過對各個學科競賽的分析歸納，明確其核心培養(yǎng)目標，與專業(yè)培養(yǎng)目標和課程目標統(tǒng)一。結合大學生各年級階段的教學活動安排和教學活動的目的和效果，明確學科競賽環(huán)節(jié)的日程與對象階段，促使學科競賽與教學體系的有機融合，實現(xiàn)二者協(xié)調發(fā)展[6]。

3.3.3 加強教師教學與指導

教師是競賽的主要組織者和指導者，教師的教學和指導能力直接關系到競賽的成敗。教師需要不斷提升自己的知識和技能水平，不斷進行教學方法和手段的改進和創(chuàng)新，增強競賽指導能力。同時，學校也應該提供相應的支持和保障，如資金投入、教師培訓、研究生和專家的參與等。

4 虛實結合實踐教學的優(yōu)化建議

虛實結合實踐教學在土木工程專業(yè)教育中的應用非常廣泛，但是也存在一些問題，例如：實踐教學的質量管理薄弱，考核方式單一；實踐教師經(jīng)驗不足，思想陳舊；實踐教學設備落后，場地有限；與企業(yè)缺乏聯(lián)系，培養(yǎng)學生目標不明確。針對以上問題，下面提出一些優(yōu)化建議：

4.1 加強實踐教學的質量管理

實踐教學的質量管理是實現(xiàn)虛實結合實踐教學的關鍵。學校應該建立完善的實踐教學質量管理體系，加強對實踐教學的監(jiān)督和管理，確保實踐教學的質量[7]。此外，還應完善實踐教學考核評價方式，可采用多種形式的考核方法對學生的學習情況進行評價，考核內容包括學生基本知識掌握情況、工程技能、職業(yè)道德以及社會責任感等，考核方式包括實驗報告、施工報告、口試答辯、機考模擬、筆試、競賽成果等組合形式，以此有效提高學生的專業(yè)綜合素質[8]。

4.2 加強實踐教學的師資隊伍建設

實踐教學的師資隊伍是實現(xiàn)虛實結合實踐教學的重要環(huán)節(jié)。學校應該加強實踐教學師資隊伍的建設，提高實踐教學師資隊伍的素質和能力，創(chuàng)造教師的進修和深造的機會，增強教師實踐教學的經(jīng)驗，完善實踐教師的教學團隊，培養(yǎng)“雙師型”教師，為虛實結合的實踐教學提供保障。

4.3 加強實踐教學的設備和場地建設

實踐教學的設備和場地是實現(xiàn)虛實結合實踐教學的重要條件[9]。學校應該加強實踐教學設備和場地的建設，提高實踐教學設備和場地的質量和數(shù)量，增加實踐教學軟硬件的投入，保證實踐教學的優(yōu)質環(huán)境，確保實踐教學的設備和場地建設完善性和先進性。

4.4 加強實踐教學與企業(yè)合作

實踐教學與企業(yè)合作是實現(xiàn)虛實結合實踐教學的重要途徑。學校應該加強與企業(yè)的合作，建立實踐教學與企業(yè)的聯(lián)系機制，提高實踐教學的實際效果。校企聯(lián)合培養(yǎng)專業(yè)學生作為應用型人才培養(yǎng)的新途徑，能夠有針對性地為專業(yè)學生提供實踐平臺；有利于學生應用型能力的培養(yǎng)，將會成為專業(yè)碩士學生培養(yǎng)的重要組成形式。利用校企聯(lián)合培養(yǎng)模式來服務實踐教學，可以幫助專業(yè)明確培養(yǎng)目標、加強專業(yè)與企業(yè)的合作、掌握行業(yè)發(fā)展的前沿信息，使專業(yè)學生更適應時代和社會需求[10]。

5 結語

虛實結合實踐教學是土木工程專業(yè)教育的重要組成部分，可以提高學生的實踐能力、解決問題的能力、創(chuàng)新能力和職業(yè)素養(yǎng)，有效緩解土木工程專業(yè)實踐場地的需求，降低實踐教學成本，規(guī)避實踐教學過程中的安全風險等問題。發(fā)展虛實結合實踐教學，有利于推動土木工程專業(yè)智能化實踐教學的進程，拓展實踐教學內容廣度和深度、延伸教學時間和空間、提升實踐教學質量和水平，為培養(yǎng)全面的、先進的和滿足時代需求的專業(yè)人才提供保障[11]。