卓越工程師培養(yǎng)背景下土建設計類課程體系教學改進初探*

劉 陽 范成偉 趙三青

（武昌工學院，湖北 武漢 430065）

國家在建設工程行業(yè)信息化發(fā)展綱要[1]中提出，在“十三五”期間，將全面提高建設工程行業(yè)的信息化水平。作為新工科體系的重要組成部分，也是國家進行新基建、智能建造和全新產業(yè)改革的重點專業(yè)之一的土木工程專業(yè)，如何能順利地緊隨新工科建設目標，結合應用型本科院校的特點，對課程進行進一步優(yōu)化，一直是廣大教育工作者和土木工程從業(yè)者所關心的問題[2-4]。現(xiàn)階段，土木工程就業(yè)領域主要分為三大就業(yè)方向，即現(xiàn)場施工技術方向、項目管理和工程造價方向、設計及設計咨詢方向[5]，但現(xiàn)階段對前兩個方向的培養(yǎng)力度較大，對第三個方面無論是課程設置還是教學程度，都無法滿足相關工程技術要求。從教學自身而言，土建設計類課程是所有土木工程專業(yè)課程的基礎，其對安全性的把控是未來進行施工、管理、預算等問題的關鍵核心，教學上的不足對后期的學習影響深遠和明顯。而學生對基本設計知識的欠缺，一方面影響和阻礙其在設計類崗位的就業(yè)，另一方面，也是在進入其他崗位（施工，預算及管理等）后，限制其進一步發(fā)展和提升的阻礙。同時，沒有足夠的設計知識，對其從事建筑行業(yè)也有較深的隱患：如2009年上海閔行區(qū)“蓮花河畔景苑”7 號樓整體傾覆事件，其就是施工方未了解相關的設計原理和知曉如何估算填土荷載，而造成建筑整體傾覆的慘劇[6]，而今年3月7 日的福建泉州市欣佳快捷酒店的改建坍塌，也是業(yè)主和施工方罔顧基本結構設計知識，隨意改動其功能和荷載，并對鋼結構的結構特性無所認識所造成的悲劇[7]。

1 現(xiàn)階段存在的主要問題

首先是學校因素，因自身的應用型特點而片面追求狹義“所學即所用”，以及唯就業(yè)論設置課程，從而割裂了實用和適用的關聯(lián)，對學生和教師也造成了不良的影響。以現(xiàn)階段普通一、二本學生的就業(yè)而言，雖然約70%～80%的畢業(yè)生從事的是現(xiàn)場施工技術和工程管理方面的工作[8]，但設計圖紙尤其是結構施工圖紙，是事關整個建筑安全、適用和耐久的唯一依據(jù)和最重要資料。作為一名合格的現(xiàn)場技術及管理人員，僅僅只對施工過程熟悉、對管理項目明晰、對預算內容明了，是無法深層次做到降低成本、提高效率和安全施工的。同時，設計圖紙本身有一定的省略和習慣表達的，這些又是在對結構設計相關知識熟練掌握的基礎上，需要實際工程技術人員重新解讀和分析，如果對相關知識掌握不夠全面和牢靠，僅僅片面地以按部就班的方式進行施工、管理，不僅是沒有效率的，而且是存在相當大的安全隱患，輕則造成構件的開裂或破損，重則造成房屋的垮塌，如前述提及的上海閔行區(qū)建筑的整體傾覆和泉州旅館倒塌事故。現(xiàn)階段，學校突出就業(yè)和課程的關聯(lián)，縮減了設計類課程的課時，而學生也存在以就業(yè)為導向的專業(yè)課學習習慣，從而造成學校、學生對此類課程的重視程度較差，而畢業(yè)后對實操類課程往往能更上一層樓，但對此類結合基礎理論和應用的課程鮮有機會進行提升，從而造成其知識層面的欠缺，為未來工作埋下隱患。

其次，現(xiàn)階段設計課程的教材、教學大綱等存在部分陳舊和不合時宜的內容。以《鋼筋混凝土結構設計原理》為例，主要教材在進行斜截面受剪構件計算時，花了大篇幅闡述彎起鋼筋的計算、布置、截斷等，而彎起鋼筋2010年甚至更早，已基本退出房屋建設市場，但教材的編寫者對實際工程關注不足，造成2020年的教材繼續(xù)有此陳舊不合時宜教學內容。如繼續(xù)花大量時間去介紹實際工程中已消失的內容，不僅加重教學負擔，也使得學生在實踐后對所學課程意義的質疑。同時，新型結構的設計方法也因教材的滯后而無法進行教學，從而造成整個教學過程落后于時代，無法真正指導實踐。

最后，現(xiàn)階段的課程銜接不夠合理。現(xiàn)階段在對結構設計類課程學習時，一般將其與建筑設計類課程的建筑識圖、房屋建筑學等割裂開來，容易導致學生在認識建筑構造、房屋結構和后期的具體設計的關聯(lián)分割。此外，力學課程的學習目標是為了對結構設計進行更好的指導和分析，但現(xiàn)階段的教學過程中，相互間關聯(lián)和促進較少，僅片面學習力學本身和基本習題講解，忽視關聯(lián)應用，從而相互間影響制約，并且占據(jù)了大量的課時而教學效果很差。

2 教學方式的改革和改進初探

以上問題，從小的方面而言，是對學生素質培養(yǎng)的不足，引申至大的角度，則是對未來國家建設的不負責任。從學校自身教育而言，也是對以卓越工程師教育計劃為目標教學改革極大阻礙，因此，需要進一步對現(xiàn)有教學不足進行改革和改進，促進學生、教師和學校發(fā)展。

首先，從學校角度要改變以往片面以就業(yè)為導向的課程設置，不可盲目地削減課時和教學力度。同時，還需要在專業(yè)介紹和課程概論講解的基礎上，通過教師、輔導員等引導學生對此類課程的重視。此外，此類課程不僅是一種隱形的重點課程，還是一類相對較難的專業(yè)課，需要利用較多的資料、規(guī)范規(guī)程等輔助學習，更需要學校和教師重視與引導，并不斷地督促和檢查。此外，此類課程在未來的工作中，系統(tǒng)學習的機會較少，對比施工實操或管理類課程，此類課程在學校教育中的需求較大，也更需打下堅實基礎。因此，建議學校在大二下學期開始專業(yè)課和專業(yè)基礎課教學之前，對學生進行進一步的專業(yè)課程關聯(lián)教育，讓學生了解課程的重要性，以及與其他課程的關聯(lián)性和指導性，并且了解作為專業(yè)課，此類課程在學校學習的重要性和再次學習的困難。課程設置中，基本的課時不可縮減，課程的難度可適度降低和考試方式的靈活，但仍要保證學生有充足的學習時間，基本掌握主要的理論、構造要求和計算原理，以在未來的工作中，隨時利用查閱資料方式重新獲取相關知識。

其次，對于進行具體教學的教師，需要全面掌握課程內容，并進行有深度的教學。此部分的全面，不僅是課程本身的全面，還需要進一步對前導和后續(xù)課程進行全面了解，更需要對課程在工程實際的應用全面認識。對于教材的使用上，要結合實際工程和新技術新方法，在保留基本理論的基礎上，大膽地刪減舊有不適用的知識，不合常規(guī)工程實踐的技術。而這一切的基礎，需要教師在充分掌握教學內容的基礎上，查閱工程非教育類資料，閱讀專業(yè)雜志，利用網(wǎng)絡、校企合作等方式，了解最新工程進展，充實自己的同時，補充足夠的案例，并對現(xiàn)有的理論進行深入的研究分析和引申。在具體教學過程中，可以借助學校既有建筑這一天然的教學模型，分析其設計的合理和錯誤的地方，加深學生的感性認識和理性思考。如在進行樓梯教學時，不僅要講解基本的樓梯結構設計計算，還可以結合建筑設計進行梯段設計，結合力學教學考察不同支座對構件彎矩的影響，以及不同樓梯在抗震中優(yōu)劣性，并結合學校教學樓、圖書館、食堂中的室內外樓梯的樣式和設計具體分析，讓學生現(xiàn)場學到深入的結構設計理念。

第三，課程的整體設置需要進行改進，可以嘗試采用項目教學的方式進行，以增加專業(yè)課程之間的聯(lián)系。在進行了常規(guī)的教學設計后，可以利用項目式教學的方式，對前期的教學進行一個整體的提升。現(xiàn)階段，最典型的項目式教學是學生的畢業(yè)設計，其基本囊括了建筑選型、建筑圖的繪制、結構布置和計算以及最后的施工圖設計等。但畢業(yè)設計階段一般在大四下學期，學生以查資料和討論等方式自行完成，且與實習就業(yè)相沖突，在教師指導下充分學習和實踐程度不足。因此，建議在畢業(yè)設計之前，先進行小型的項目設計，一來可以利用平時的教學環(huán)境，串聯(lián)多個知識點，讓學生了解各個課程關聯(lián)的基礎上，全面對未來的設計有一個充分了解。同時，這種項目式設計也不必僅專注于設計類課程本身，在施工圖完成之后，以此藍圖為基礎，進一步進行概預算和施工管理的關聯(lián)設計，讓學生通過具體的設計、預算、模擬施工過程的方式，具體了解每門課程在整個行業(yè)中的作用，了解一整套的工作流程，對未來自身就業(yè)和發(fā)展有一個總體的感受，也充分使得學生了解結構設計類課程在實際工程中的重要性，以加強其學習動力，并可以為后期畢業(yè)設計減負，利于學生花更多精力進行實習和求職。另外，也可將設計類課程的界限打開，如將制圖和識圖課合并、關聯(lián)，學習后迅速實踐；將房屋建筑學和結構設計類課程關聯(lián)，讓學生由建筑設計一步進入結構設計，在此基礎上可以將課程分解為基本制圖識圖課程段、建筑和結構關聯(lián)課程段，以及理論計算實際表達關聯(lián)課程段，從而不僅避免課程的重復，還可以通過穿插學習和關聯(lián)教學加強教學效果。

土木工程專業(yè)結構設計類課程設計體系見表1。

表1 土木工程專業(yè)結構設計類課程設計體系

最后，對傳統(tǒng)教學方式需進一步進行優(yōu)化。設計類課程應以校內教師為主導，因其邏輯關系較強、理論知識較多等特點，不宜直接由企業(yè)導師參與教學，也不宜采用較多的課堂討論等學生為主導的學習方式，但需要對傳統(tǒng)教學進行一定改進。如教授學生應用簡單設計軟件，先講授設計理論參數(shù)，再讓學生具體操作軟件，填寫相關設計參數(shù)；或指導學生手算出計算結果，再讓學生通過電算的方式驗證。這樣，不僅改變傳統(tǒng)課堂教學中學生對理論不感興趣，而應用時又找不到理論依據(jù)的矛盾，同時，讓學生在整個課堂中始終處于較為興奮的狀態(tài)，學習效果會較好。此外，可以引入實際建筑的參觀、建筑模型的講解，以及大量的習題、思考題的引入，讓學生在課堂中思想較為集中，從而加強學習效果。此外，在網(wǎng)絡和自媒體發(fā)達的今天，應充分引入微課、小視頻、公開課等進行教學，引導學生通過慕課、b 站等網(wǎng)絡學習平臺自學和鞏固課堂所學，教師也可將自己的課件結合講解傳到相關平臺，引導學生課后復習和接受全網(wǎng)其他學生有益意見和建議。土木工程專業(yè)結構設計類課程優(yōu)化設置見表2。

表2 土木工程專業(yè)結構設計類課程優(yōu)化設置

3 結語

充分的設計類課程設置是新工科要求下土建類課程的關鍵和重點，也是在此基礎上應用型高校培養(yǎng)卓越工程師是否成功的關鍵檢驗標準。現(xiàn)階段，存在有些學校和學生不夠重視、教材和教學內容不夠合理以及教學課程銜接不夠合理等問題，需進行進一步改革。

具體的改進方式有以下四點：首先，需加強學校的重視和正確的引導，指引廣大學生重視該類課程的學習；其次，教師應充分結合相關工程實際情況，進行有深度的教學和指導；第三，應利用項目式教學等方式，促進和改變現(xiàn)階段課程的銜接模式，強化教學；最后，應適度進行課堂教學的改進和優(yōu)化，利用認識、實踐、練習等方式增加學生學習積極性，最大限度地讓學生掌握相關理論和知識。

總之，設計類課程不僅是土建類專業(yè)課程的基礎，也是培養(yǎng)滿足社會需要的土木工程技術人員核心內容。現(xiàn)階段，必須清醒認識其所存在的問題，加強改革、改進，從而促進教學，增加教學效果，在培養(yǎng)學生基本素質的同時，完成并促進新工科目標下土建類課程改革。