新工科視域下城市地下空間工程專業建設實踐

李連志 周憲偉 王維銘

關鍵詞：新工科；城市地下空間工程專業；教學改革；專業建設

中圖分類號：G642.0? 文獻標識碼：A? 文章編號：1002-4107（2024）06-0000-03

一、引言

為滿足國家和地方戰略、新興產業發展需求，培養具有創新精神、實踐能力和全球視野的復合型人才，建設交叉融合的新型工程技術學科專業尤為重要[1-2]。[1-2]2017年2月，在復旦大學召開的高等工程教育發展戰略研討會上，教育部、國內外高校和企業代表對新工科建設的必要性和緊迫性、新工科內涵特征、新工科建設與發展路徑選擇進行了熱烈討論，并達成了“復旦共識”，至此拉開國內新工科建設的序幕[3] 。2023年3月教育部等五部門，以教高1號文件印發了《普通高等教育學科專業設置調整優化改革方案》，為專業建設指明了方向[4]。

在此契機之下，為了使城市地下空間工程專業更能適應新工科教育的發展趨勢，黑龍江工程學院經過不斷摸索，通過凝練培養目標，重構課程體系，打造以賽促建的教學模式，創新教學方法和手段等方式，推進了城市地下空間工程專業向新型工程技術專業的升級改造，促進了對學生實踐能力與創新能力的培養，對應用型本科院校專業建設具有一定的參考和借鑒價值。

二、確定符合新工科理念的城市地下空間工程專業培養目標

城市地下空間工程是在城市地面以下土層或巖體中修建的各種地下工程的統稱，包括地下鐵道、地下交通隧道、地下停車場、地下商業街、地下通道、地下公共建筑、地下生產車間、地下發電站、地下能源存儲設施、地下人防建筑等，其內涵為用各種建筑材料修建上述地下空間工程的生產活動及其相關的技術，包括城市地下空間工程的規劃、勘測、設計、施工、維護和運營管理等。

黑龍江工程學院城市地下空間工程專業是為了滿足城市地下空間資源開發與利用的需要，于2016年新建的全日制本科特設專業，其前身是自2005年開始招生的土木工程專業巖土與地下工程方向。為符合新工科理念，城地專業確立了培養適應社會經濟發展需求、德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人；掌握土木工程學科的基礎理論、專業知識和專業技能，基礎扎實、知識面寬、實踐能力強，能在交通建設、建筑工程領域從事設計開發、工程建造、經營管理等工作，具有良好人文素養和社會責任感，具有一定的國際視野、團隊意識、創新精神和可持續發展理念的高素質應用型高級專門人才的目標[5]。

同時，要求學生在畢業后經過5年左右實踐鍛煉能夠達到下列目標[6]：

1.具備職業土木工程師的知識、技能和素養，能夠適應土木工程技術發展，綜合運用多學科知識對復雜工程問題提供解決方案；

2.在城市地下空間工程領域具有職業競爭力，能夠勝任工程設計、建造和管理等工作，能夠跟蹤土木工程及相關領域的前沿技術，具備一定工程創新能力，成為企業業務骨干和中堅力量；

3.具有較強的溝通、交流與合作能力，能夠在設計、施工或管理團隊中作為成員或領導者，有效地發揮帶動作用；

4.具有良好的人文素養、法律意識、工程職業道德和社會責任感，德智體美勞全面發展，能夠在城市地下空間工程領域的設計、施工與管理過程中自覺重視健康、安全、環境、社會、文化、法律等因素；

5.能夠不斷通過自主學習拓展知識、提升能力、開拓國際視野，適應職業發展需要。

三、建立新型城市地下空間工程專業的課程體系

積極主動適應新工科培養理念對課程體系的新要求，根據人才培養目標及畢業要求，教學團隊全面梳理了課程體系，重新設置了科學合理的課程模塊及學分，構建通識教育公共基礎型、專業教育產教融合型實踐教學平臺，加強學生實踐能力培養。

同時兼顧《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》和《工程教育認證通用標準》等國家、行業關于人才培養理念及課程體系的相關要求，建立了充分支持畢業要求達成并加以優化的課程體系，由通識教育、專業教育和素質拓展與創新創業三部分構成，具體學分設置如圖1所示。

結合學院實際，城市與地下空間工程專業實施土木大類培養，在校前4學期的課程相同，通識教育課程設置相同等。圖1中可以看出，通識教育中，數學與自然科學基礎類課程占據主要地位，包含了：“高等數學”“線性代數”“概率論與數理統計”“大學數學實驗”“大學物理”“大學物理實驗”“工程化學”“工程化學實驗”等課程。

城地專業結合自身特色和需求，凸顯專業優勢和培養特色，加強相近學科、專業的知識共享與融合互通，合理規劃專業課程體系。在專業教育中以核心課程為主導，結合學校特色及定位，設置了“混凝土結構設計原理”“巖體力學”“基礎工程”“鋼結構設計原理”“巖土工程勘察”“城市地下工程結構設計”“土木工程智能施工”“基坑與邊坡工程”“隧道工程”等課程。考慮學生多元化、個性化發展，提高選修課程比例，為學生接受不同學科、專業的教育創造條件，在限選課程以外單獨設置了6.5學分的專業拓展課程，供學生選修。同時允許學生跨院校、跨學院選課，并認定學分。

加強多元化教育規劃和指導，對學生選課、就業等提供咨詢幫助，為每一類學生提出明確的規劃與引導方案，促進學生多元化、個性化發展。

四、以賽促建，推進學生創新能力培養

為了解學科競賽的現狀，面向城市地下空間專業的學生進行了問卷調查，結果認為實習能夠提升創新能力占24.4%，認為參與科研項目可以提升創新能力占24.4%，認為實驗和課程設計可以提升創新創業能力占26.7%，認為學科競賽能提升個人創新能力僅占6.7%。

為了提高學生對競賽的認知度，專業團隊多舉措。首先，在新生入學教育環節，增加創新訓練和學科競賽認知環節，選派專門負責學科競賽的教師進行該板塊的入學教育環節。其次，通過專題講座的方式增加宣傳力度，激發參加學科競賽的興趣，在這個過程中讓學生自主學習學科競賽的內容與特點，讓學科競賽被更多的人熟知；再者，學院也可以成立學科競賽活動社團或俱樂部，以社團為載體分組進行小型的學科競賽，這樣可以讓學生在課余時間有更多的機會參加學科競賽。

為了解決學生的后顧之憂，專業團隊還構建了學科競賽指導教師團隊。指導教師在學科競賽中的作用是至關重要的，指導教師的理論知識、實踐經驗、對學科競賽的熱情對學科競賽的效果影響很大。通過多次帶隊參加比賽，組織經驗豐富的老師定期講座培訓，指導教師之間互相交流等方式，提升了指導團隊教師的創新素質和實踐能力。讓老師們更加熟悉學科競賽項目，并能深入地理解賽題，更好的做好參賽學生的指導工作。另外，為了提高教師指導學科競賽的積極性，對帶領學生參加學科競賽并獲得獎勵的教師，根據獲獎級別和名次給予教師一定的獎勵。

為了激勵學生參加學科競賽的興趣和動力，提高競賽的參與率，在相關的專業課的考核中，將學科競賽的成績作為課程成績的一部分。與任課教師分析探討后，學科競賽對應的課程教學目標和成績占比如表1，這些課程目標都體現了學生的創新能力。另外，培養方案中的創新實踐課程，如學生參加學科競賽并獲得校級二等獎以上的成績，即可獲得創新實踐課的學分。同時，組織競賽經驗交流，由參賽獲獎團隊從競賽項目介紹、項目技術路線、競賽規則、競賽難點、競賽注意事項等方面為學生進行經驗分享。

以創新實踐能力為導向的學科競賽模式有效地提升了學生的創新能力。通過學科競賽體系的構建，在相關專業課程中引入競賽賽題，為競賽實踐做好準備，建立指導教師團隊，對學科競賽提供強有力的支撐和保障。同時把競賽成績作為課程考核的一部分，提高了學生的參賽積極性。

近年黑龍江工程學院在全國大學生結構設計競賽中取得二等獎3次、三等獎2次，在全國大學生巖土工程競賽國賽中取得二等獎1次，三等獎2次的優異成績。豐富的競賽項目，提高了競賽的參與度，通過競賽實踐培養學生利用所學知識分析復雜工程問題并提出最優方案，培養學生的工程創新能力，并增強學生溝通、交流與合作的能力。實施一年來針對學生綜合素質和創新能力的培養效果良好，學生具有了一定的創新意識，對學生創新能力的培養提供了強有力的支撐。

五、創新教學方法和手段輔助專業升級改造

強化工程素質和實踐能力。城地專業升級第一步需創新實踐環節，進一步培養學生工程素養和實踐能力。（1）有效提高實踐性教學的學時比例，優化教學內容和手段，落實新工科教育理念；（2）形成以實際工程環境為背景，以實際工程項目為依托，以實際工程技術為載體，以實際工程評價方法為參考標準的實踐課程體系，達到創新思維與實踐能力并舉，工程應用與理論知識相融合的教育目標；（3）開展討論式、沉浸式實踐課程，探究式、融合式實習實訓環節，創新教學方法，激發學生學習熱情，提高教學質量。

深化產教融合，服務企業人才需求。（1）將創新創業與專業教育融合，引導學生積極參加創新創業項目與大賽，緊跟國家與地方需求，結合指導教師科研項目，培養學生創新實踐能力；（2）將新一代信息技術與教育教學融合，與工程實踐緊密結合，以多媒體和網絡為信息化媒介強化工程實踐最新方法和技術手段，以省線上精品課程為信息化學習資源融入學習活動，以翻轉課堂、學生匯報等形式讓學生熟悉信息化工具的熟練應用，達到知識重構和輸出。（3）將企業理念與課程建設融合，將實踐性強的課程如：“工程法規與工程項目智慧管理”，“土木工程智能施工”，“隧道工程”等課程，開發為校企合作課程，引企入校，實現校企資源共享，人才輸出有的放矢。（4）完善校企融通機制，通過將行業標準、企業標準、創新創業融入課程建設、教材建設、評價體系，打造了貫穿大學的“認識實習”、“生產實習”、“畢業實習”和“畢業設計”等課程的校企合作實踐教學平臺，如圖2所示[7-8]。

六、結束語

城市地下空間工程專業是國家的特設專業，多數院校以土木類進行招生，往往要求前四學期的課程相同，這樣就給培養方案的編制增加了限制，但通過團隊的努力也為培養綜合素質高，實踐能力強的新工科人才奠定了基礎。

通過人才培養方案的修訂，教學團隊明確了符合新工科理念的培養目標是人才培養的基礎，打造能夠支撐培養目標和畢業要求的課程體系是人才培養的抓手，創新教學方法和手段等方式是輔助專業升級改造的途徑，學科競賽促進學生綜合素質和創新能力培養是專業建設的助推器。通過以上環節，層層遞推，打磨出符合新工科理念的培養模式，在實踐中取得良好的效果。

參考文獻：

[1]林健.新工科專業課程體系改革和課程建設[J].高等工程教育研究，2020（1）：1.

[2]楊旭，唐亮，凌賢長.城市地下空間工程本科專業人才培養需求與改革思考[J].教育教學論壇，2023（20）：18.

[3]胡波，馮輝，韓偉力，等.加快新工科建設，推進工程教育改革創新：“綜合性高校工程教育發展戰略研討會”綜述[J].復旦教育論壇，2017，15（2）：20.

[4]教育部等五部門關于印發《普通高等教育學科專業設置調整優化改革方案》的通知[EB/OL].（2023-04-04）[2023-11-20]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/s5987/202304/t20230404_1054220.html.

[5]江華，胡皓.新工科背景下高校工程技術人才培養研究：中國礦業大學（北京）城市地下空間工程專業實例分析[J].中國高校科技，2023（5）：90.

[6]武鶴，孫緒杰，楊揚，等.面向“新工科”的智慧建筑學院土木工程專業人才培養研究與實踐[J].高等建筑教育，2021，30（1）：11.

[7]馬桂軍，李連志，李德海.工程教育認證背景下“復雜工程問題”的畢業設計改革與實施[J].黑龍江教育（理論與實踐），2020，74（10）：10.

[8]李連志，劉振平，周憲偉，等.新工科背景下土木工程專業實踐教學體系改革[J].山西建筑，2020，46（24）：172.

編輯/丁俊玲

作者簡介：李連志，男，教授，研究方向為城市地下空間工程專業和土木工程專業的教學和科研；周憲偉，男，講師，研究方向為城市地下空間工程專業和土木工程專業的教學和科研；王維銘，女，教授，博士研究生，研究方向為土木工程專業和城市地下空間工程專業的教學和科研。

基金項目：2023年度黑龍江省教育科學規劃重點課題“基于土木工程專業的校企聯合數字化實習模式探究”（GJB1423007）；2021年度黑龍江工程學院新工科研究與實踐項目“新工科視閾（域）下城市地下空間工程專業改造升級探索與實踐”（XGK2021303）；2021年黑龍江工程學院高等教育教學改革項目“摘? 要：隨著城市化進程的加速，城市地下空間工程的發展越來越受到關注，黑龍江工程學院城市地下空間工程專業為了適應新工科教育趨勢，確立了符合新工科理念的培養目標，重構了專業的課程體系，打造了以賽促建的教學模式，創新了教學方法和手段等方式，用以輔助專業升級改造，推進了學生的實踐能力與創新能力的培養，取得了良好的效果。