全過程一體化人才培養體系下工程意識培養初探

［摘 要］ 在科技強國的新形勢下，貫徹“十四五”時期中國的“三新一高”指導方針，針對個性化的學生以及未來的社會發展，堅持以學生成長為中心的全過程一體化人才培養體系進行工程意識的教育培養，是引領學生成為專業精英的關鍵環節。在論述全過程一體化人才培養體系含義和工程意識培養重要性的基礎上，以橋梁工程方向本科生、研究生的科研和工程實踐活動為例，探討了在以學生成長為中心的全過程一體化人才培養體系下進行學生工程意識培養的意義和作用。

［關鍵詞］ 工程意識；全過程；培養；橋梁工程

［教改項目］ 2019年同濟大學教材建設項目“《橋梁工程全過程課程設計》新形態教材建設”

［作者簡介］ 王志強（1976—），男，山西晉中人，博士，同濟大學土木工程學院副教授，主要從事橋梁抗震研究。

［中圖分類號］ G640 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）18-0169-04 ［收稿日期］ 2023-03-16

引言

“十四五”規劃建議中明確提出了“十四五”時期推動高質量發展，必須立足新發展階段、貫徹新發展理念、構建新發展格局的“三新一高”指導方針。堅持創新在我國現代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發展的戰略支撐，面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，深入實施科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略，完善國家創新體系，加快建設科技強國。

面對當前的新形勢和社會需求，針對個性化的學生以及未來發展，如何教育、引領學生成為棟梁之材是人人關注的焦點。具體就工科學生而言，在頭腦中建立起工程的正確意識是極為重要的［1］。他應當是一名于新時代下具備工程意識的未來建設者，投入社會并服務和貢獻社會。其中，高等教育的培養理念、培養目標和培養模式等扮演著重要的角色，是教育工作者應該常常思考的問題。

本文以全過程一體化人才培養體系下的橋梁工程專業科研教學為例，探討對現代工程意識教育的認識和實踐。

一、現代工程意識培養的內涵

工程是人們綜合應用科學（包括自然科學、技術科學和人文社會科學）理論和技術手段去改造客觀世界的實踐活動。現代工程具有科學性、技術性、社會性、綜合性、實踐性、創造性等特征，內涵在不斷發展，形成了一條有序的“工程鏈”。工程鏈中的每個環節都有大量技術問題、經濟問題和社會問題亟待解決。

所謂工程意識是工程參與者對工程活動和工程存在物的態度、認識、理解以及由此派生出的行為傾向等各種心理過程的總和，是有關工程的內在感悟與潛在行為［2］。工程意識是一個整體概念，它可以包含創新意識、實踐意識、時代意識、經濟與社會意識、管理意識和道德意識等許多方面。工程意識的內涵隨科學技術的發展和社會的進步而不斷深化與發展。

工程意識是工程師最重要、最基本的素質之一，其建立在對工程的屬性和本質特征的了解、對理論的深刻理解和實際狀態的體驗之上。工程意識來源于工程實踐，又服務于工程對象。有了正確的工程意識，就有了明確的目標。《工程教育認證標準》明確提出“結合本專業的工程實際問題，培養學生的工程意識、協作精神以及綜合應用所學知識解決實際問題的能力”［3］，所以培養學生現代工程意識和思維方式，自覺樹立現代工程人才的價值觀非常重要，是高等教育人才培養中的重要課題。

二、關于全過程一體化人才培養體系

圍繞科教興國人才強國戰略、科技自立自強的迫切性和高校為黨為國培育高水平人才的歷史重任，同濟大學以“構建高質量教育體系”為主題開展了教育思想大討論，提出了教學目標，即：以立德樹人根本任務為使命，以學生成長為中心的新發展理念，在“同濟天下、崇尚科學、創新引領、追求卓越”的新時代同濟文化下，立足于科技革命和產業變革的新發展階段，明確同濟辦學的新歷史方位；結合國家戰略發展需求的新發展格局，構建高質量的全過程一體化人才培養體系，推進高質量的棟梁之材培育。

以學生成長為中心的全過程一體化人才培養體系是貫穿“入學—培養—深造—就業”教學全過程，甚至涉及未來工程師和研究者的終身教育。在入校時，新生猶如待繪宏圖的一張“白紙”，雖然選擇了相關工科專業，但依然可能對所選的專業不了解，對培養計劃中的課程安排不甚明確，甚至還沒有意識到大學生活實際是未來職業生涯的起點，這時要對學生進行“代入式教育”，在工程教育教學中，使學生能夠了解工程、認識工程，了解工程師職業，讓學生逐漸度過對學習方向的彷徨期，從朦朧到明確，知道未來要學的大系統和大格局。

工程為應用科學，故工程教育的特點也就多少有別于其他教育，必須重在應用［4］。因此，在本科或研究生就讀期間，除了認真完成相關課程的學習，教師須以現代工程為背景，對學生進行工程教育［5］，引導學生把專業學習納入工程環節，培養學生強烈的工程意識和思維方式，即在工程應用、結構創新和團隊協作等方面，具備品行、決斷、敏捷、知人、學識及技能，強調對現代工程師必備素質、創新精神和能力的要求，自覺樹立現代工程人才的價值觀，為投身社會做準備。

高等工程教育的目標是培養工程師，但真正的工程師是在企業中培養出來的。隨著現代科學技術的迅速發展，對于即將投身社會的未來工程師，在校學習的專業知識已經不是最新的知識，不能充分滿足現代工程領域的發展要求。要想成為一名合格的工程師，必須經歷工程實踐的歷練和工程經驗的積累，這是一個繼續教育過程，是終身教育。高等工程教育應該在培養學生持久性、負重性和創新性上承擔職責。接受過高等教育的學生，在即將步入社會時，應具有工程實踐所要求的綜合知識、能力和人文素養等就業核心競爭力，即能夠長期獲得競爭優勢的且經得起時間考驗的、可不斷延展擴充的技術或能力。

三、通過科研教學開展工程意識的培養

工程意識需要通過工程經驗形成，經驗是一切認識的起點。對于學生而言，工程經驗的獲得來自兩個方面：一是通過書本學習間接而得，二是直接通過工程實踐歷練而來，由學生、學校、社會“三位一體”的教學模式建立、鞏固和強化學生的工程意識。下面談談在科研與教學工作中對學生進行工程意識培養的體會。

（一）預制拼裝橋梁抗震性能研究項目的初立

預制拼裝橋梁技術在橋梁工程界早有研究和運用，但主要的關注對象是橋梁的上部結構主梁，橋梁下部結構的混凝土橋墩還是普遍運用現場澆筑混凝土的傳統工藝。隨著城市化建設，橋梁結構設計和施工都面臨挑戰，即除了保證橋梁結構安全耐久之外，還有解決如何通過快速施工減少對周圍交通的干擾、縮短擁堵時間、降低環境噪聲等問題。再則，跨海橋梁工程建設中，有限的海上施工平臺和復雜的氣候條件等，也促進了預制拼裝橋墩施工技術的研究和運用。

地震災害給人類帶來巨大的生命財產損失和心靈創傷，人類一直在與地震災害做著頑強的斗爭。隨著預制拼裝橋梁技術的研究和運用的深入，一個尖銳問題亟待橋梁工作者加以解決，即預制拼裝橋墩能否運用于強震區域？其抗震性能如何？怎樣的預制拼裝橋墩構造能適應不同場地類型的抗震需求？帶著這個問題，筆者從21世紀初在國家自然科學基金的支持下開始了系列研究，從初期、中期的研究階段，到近幾年的工程實踐運用，以及同時進行的新結構形式拓展，教師和學生一起努力，取得了一些成果，各研究階段的部分內容如圖1所示。

（二）預制拼裝橋墩抗震性能研究的初期、中期階段

早期關于預制拼裝橋墩抗震性能的研究主要在美國的華盛頓州、日本以及我國的臺灣，我國的相關研究較少。對此，筆者的初期研究規劃借鑒國內外已有的研究結果，并在此基礎上開展了節段預制拼裝預應力實心橋墩和空心橋墩抗震性能研究，師生進行文獻查詢、可行性研究、試驗模型的設計和制作、擬靜力和振動臺試驗、有限元數值分析模型的建立，一邊探索一邊實施，最終完成了相關內容，為更深入的研究奠定了基礎。

在業主和設計院的主導下，上海地區的預制拼裝橋墩工藝技術研究進入了為工程實踐服務的先期研究階段，研究重點轉向了套筒、波紋管連接的大構件預制拼裝鋼筋混凝土橋墩。項目研究可謂困難重重，實現套筒連接的基本要求是有灌漿套筒、高強砂漿、壓漿設備、檢測設備、施工工藝等，但當時“一無所有”，灌漿套筒、高強砂漿需要與廠家合作研制，業主和施工方關于壓漿設備尋覓和壓漿工藝探究又是一波三折，預制構造的精細制作要求和拼裝技術的工藝摸索也在預制廠中反復嘗試。期間，學生先按工程案例的橋墩構造確定試驗模型的縮尺比，再進行模型的配筋設計和試驗設計。為配合模型制作，學生吃住在工地，對于模板制作、鋼筋定位、混凝土澆筑養護、構件拼裝的全過程和需要解決的現實問題有了深刻的理解。學生對書本知識、研究調研和工程現場實現了融會貫通，形成了強烈的工程意識，明確了研究目標及后續的研究方向，通過預制拼裝橋墩模型的試驗研究獲得結構抗震性能等信息。預制拼裝橋墩結構體系研發是橋梁下部結構預制拼裝技術研究的開始，也是后續系列研究的堅實基礎。

結合工程的可能需求，在國家自然科學基金和設計院、業主等多年、多項目支持下，筆者所在團隊開展了承插式連接和后澆濕接縫連接等多種連接形式的單柱橋墩抗震性能研究，并首次進行了套筒連接和波紋管連接方式中高性能水泥基材料鋼筋粘結錨固的拉拔試驗研究和預制拼裝混凝土框架墩抗震性能試驗研究。面向工程的混凝土橋梁預制拼裝研究策略和實施部分研究成果也被相關規范和標準采納，為橋梁工程界輸送了相關設計、施工和研究人才，同時也迎來了更廣闊的工程應用實踐階段。

（三）預制拼裝橋墩抗震性能研究的工程實踐和拓展研究

在上海地區，預制拼裝橋墩技術在橋梁工程中較大規模地應用于2016年建成的嘉閔高架路北二段（見圖2），橋梁全長3.4千米，在投資總額不增加的條件下，整個建造過程中，現場工期平均縮短50%，工地工人減少60%，對場地交通的影響減少了50%。上海國定東路下匝道橋梁工程總長1.2千米，橋墩形式采用了波紋管連接的預制拼裝結構。

內蒙古呼和浩特市昭烏達路哲里木路改造提升工程是呼和浩特市完善綜合交通運輸體系和提升城市功能的重點項目之一，工程中長約4.1千米的橋梁下部結構采用預制拼裝工藝施工。為配合西北地區的高地震風險和氣候條件的需求，與設計院合作，在橋墩拼接構造細節上做了改進，通過擬靜力試驗和振動臺試驗驗證該構造形式具有較好的抗震性能。

在預制拼裝系列研究過程中，師生拓展了研究范圍，進行了預制拼裝主梁抗震性能試驗研究、纖維材料套筒的構造研發和拼接縫耐久性等的研究。同時也參與了預制防撞墻以及采用新工藝和新橋墩構造形式的抗震性能研究。通過不同縮尺比模型的擬靜力試驗、振動臺試驗、拼裝連接構件的錨固試驗等，為橋墩結構性能指標和設計提供了第一手資料。

自2006年關于預制拼裝橋梁抗震性能的國家自然科學基金項目開始，從最初的基礎理論研究到目前工程界的大規模運用，前后經歷了十多年的時間，其間參與研究工作的碩士、博士研究生等有十多位，他們不但從研究工作中學到了橋梁結構抗震理論的相關知識，還通過試驗室的模型試驗逐漸總結和歸納出各種預制拼裝橋墩形式的抗震性能，發表了多篇學術論文，并將理論研究成果運用于實際，再拓展至相關結構形式的研發；通過與工程單位的密切聯系，了解了工程運作的全過程，培養了強烈的工程意識和責任感。參與實踐活動的學生自我感受是工程意識的加強和專業水平的提高，并得到協作方的贊許。他們畢業后少部分依然在進行著預制拼裝橋梁抗震性能的研究，有的則直接投入預制拼裝橋梁的設計和施工中，為當今預制拼裝橋梁的發展貢獻一份力量。

參與結合橋梁工程發展新趨勢而進行的科學研究，為學生提供了良好的工程實踐機會、工程意識培養條件和事業發展前景，是對全過程一體化人才培養體系下培養學生工程意識最好的實踐。

結語

在科技強國的新形勢下，工科院校的畢業生必須具有強烈的社會責任感和工程意識，且以嶄新的面貌投入社會，以“學生成長為中心的全過程一體化人才培養體系”進行教育培養是非常關鍵的。學校和教師運用科研和社會資源，讓學生有機會參與科研和工程實踐，在工程應用和團隊協作中摸爬滾打和融會貫通課堂教育知識，對培養學生強烈的工程意識起到了非常大的作用。

參考文獻

［1］楊建民.在教學中強化工程意識與工程經驗［J］.現代企業教育，2008（4）：98-99.

［2］閆長斌，楊建中，梁巖.新工科建設背景下工程意識與工匠精神的培養：以土木工程類專業為例［J］.北京航空航天大學學報（社會科學版），2019，32（6）：152-160.

［3］中國工程教育專業認證協會.工程教育認證標準：（T/CEEAA001-2022）［S］.北京：中國標準出版社，2022：3.

［4］眭依凡.“習而學的工程教育”：茅以升工程教育觀研究［J］.高等工程教育，1990（1）：39-44.

［5］羅福午.以現代工程為背景，進行生動有效的工程教育［J］.高等工程教育，2004（2）：51-54.

On the Cultivation of Engineering Consciousness under the Whole-Process Integrated Talent

Training System

WANG Zhi-qiang

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

Abstract： Under the new situation of building a powerful country in science and technology， carrying out China’s “three new and one high” guidelines during the “14th Five Year Plan” period， and focusing on personalized students and future social development， the education and cultivation of engineering consciousness with the whole-process integrated talent fostering system centered on student growth are the key aspects to lead students to become professional elites. Based on the meaning of the whole-process integrated talent training system and the importance of engineering consciousness training， this paper takes the scientific research and engineering practice activities of the undergraduate and graduate students of bridge engineering as an example， and discusses the significance and role of student engineering consciousness training under the whole-process integrated talent training system centered on student growth.

Key words： engineering consciousness; whole process; training; bridge engineering