創新驅動背景下土木工程專業“雙驅四翼”式教學模式改革研究

摘 要：立足新時代，創新是實現強國戰略的驅動力，大學生創新能力培養的重要性進一步凸顯。社會轉型和科學技術的快速發展要求土木工程人才“創新”。該文針對土木工程專業培養，提出以創新能力培養為導向的“雙驅四翼”式教學改革模式。以驅動大學生創新素養、創新思維和創新能力為培養目標，從制度層面、教學方法、資源整合、實驗條件和實踐基地等方面完善教學改革思路，為新時代培養土木工程專業“大國工匠”創新人才發揮積極作用。

關鍵詞：創新能力;創新思維;土木工程;雙驅四翼;教學改革

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）27-0143-04

Abstract： Based on the new era， innovation is the driving force to realize the strategy of strengthening China， and the importance of college students' innovation ability training is further highlighted. Social transformation and rapid development of science and technology require "innovation" of civil engineering talents. Aiming at the training of civil engineering majors， this paper proposes a "dual-drive and four-wing" teaching reform model oriented by the cultivation of innovative ability. With the goal of driving college students' innovative literacy， innovative thinking and innovative ability， the teaching reform ideas are improved from the aspects of the institutional level， teaching methods， resource integration， experimental conditions and practice bases. It plays an active role in cultivating the innovative talents of "Great Country Craftsmen" in civil engineering in the new era.

Keywords： innovative ability; innovative thinking; civil engineering; dual-drive and four-wing; teaching reform

十四屆全國人大一次會議表決通過了關于國務院機構改革方案決定。新的國務院機構改革提出重新組建科學技術部，對進一步加快實施創新驅動發展戰略、提升國家科技創新能力和水平具有重要現實意義。堅定了新時期科技創新的歷史使命和前進方向。創新型人才的培養是實現我國高校人才培養目標的必然選擇[1]。土木工程是傳統工科專業，為提升國家硬實力和國際競爭力，驅動新工科創新思維，亟需為土木工程領域培育一批具有“大國工匠”精神的高素質創新人才[2]。

高等教育一直以理論教育為主，然而，土木工程專業的工程實踐技能和理論知識同樣重要。近些年，許多高校老師引入先進的教學方法和理念，探索新的教學模式改革。以“教師講、學生聽”這種被動式教學模式逐漸退出，新興的融合課程思政教學、OBE教育（成果導向教育）理念、線上-線下混合式教學等方法逐漸被認可和推廣[3-4]。以學生為主體的教學模式，將科研項目與教學有機結合，將理論學習與實際應用結合起來，重點培養學生的創新能力和科研思維[5]。深入開展學科競賽、技能競賽和創新競賽等活動，培養學生的動手能力、實踐能力和競技技能[6]。

本文將創新驅動融入土木工程專業培養全過程，以“學科競賽”和“科研訓練”為“雙驅”模式，整合課程思政、創新創業、項目教學和實踐融合為“四翼”。以“雙驅四翼”式教學模式強化培育大學生的創新思維、實踐能力和自主學習能力。結合河北大學土木工程專業的教學培育模式，給出相應的教學改革策略。

一 土木工程專業培育現狀

（一） 師資隊伍

當前，普通高校教師隊伍存在三個梯隊。第一梯隊：學術帶頭人，能夠勝任理論教學，有自己獨特的教學方式，同時，有大量的縱向科研課題或橫向項目;第二梯隊：“雙師型”教師，能夠勝任理論教學，又能夠勝任實踐教學，不斷將新的教學改革方法融入到自身教學中，在課程思政和育人教改方面取得積極成績;第三梯隊：青年教師，學院科研的主力軍和中堅力量，基本能夠勝任理論教學，拓展教育教學能力欠缺，生產實踐能力不足。不同梯隊教師的課程教學方法差異很大，推動新型教學改革方式需要持續數年。

（二） 課程設置

土木工程專業以培養“一專多能”的應用型技術人才為教學目標，課程設置以自然科學課程為主，呈現出專業化和實用化特點。往往側重于基礎知識和理論的轉移，忽視了應用能力的培養。培養學生的實際應用能力是土木工程專業人才培養的重要任務之一。目前，以理論基礎教育為基礎的人才培養機制沿襲了傳統教學方法，過分強調對學生認知能力的培養，不能滿足土木工程專業人才培養和行業發展要求。

根據土木工程專業認證要求，土木類院校的本科培養方案差別不大。但是，實際教學中一些學校的理論課程教學與實踐/實驗課程教學存在明顯脫節，主要表現在理論課程與實驗課程教師不匹配、教學內容不同步、時間安排不合理。再者，由于實驗室空間或設備臺套數限制，土木工程材料實驗、土木工程測量實驗和材料力學實驗等課程以團隊形式在短時間內完成實驗，因此，不能保證每個同學都有實踐機會。

（三） 創新平臺建設

土木工程專業是實踐性很強的學科，大學生具備實踐技術是從事工作和科技創新的基礎。實踐基礎薄弱一直是實踐教學的瓶頸，主要原因是校內實踐教學一次性成本高，多次利用率低;缺少校外實訓基地。大多數學校的創新平臺僅停留在實驗室層面和制度層面，真正將“校企合作、校企共建”培育模式惠及每位同學的高校非常少。

二 “雙驅四翼”式教學模式

圖1為“雙驅四翼”式教學模式架構圖，將學科競賽和科研訓練作為大學生參與創新驅動的重要方式，整合課程思政、創新創業、項目教學和實踐融合，構建以創新型人才培養為目標的“雙驅四翼”式教學體系。“四翼”之間是相互關聯的，如圖2所示，緊扣育人標準，實現“四翼”之間的協同交叉、充分結合和相互促進。課程設置注重培養學生的實踐能力。圖3為土木工程專業課程設置與“四翼”對應關系，根據大學四年課程設置，實踐融合劃分為基礎實踐、綜合實踐、專業實踐和拓展實踐;大學生的課程思政、項目教學和創新創業教育四年不斷線。土木工程專業的每一門課程都有思政元素，任課教師可以結合專業、教學內容和科研方向進行挖掘和總結。將創新創業教育與專業教育有機融合，積極構筑全過程融入的創新創業教育課程體系，構建多層次、立體化、開放性的實踐教學體系，增設綜合型、設計型、創新型的實驗、實習實踐、科研訓練和畢業論文（設計）項目。

三 創新驅動教學體系構成

創新驅動教學體系更加重視對學生實踐能力的培養，結合河北大學土木工程專業實踐課程體系（表1），基礎實踐課程培育大學生的創新素養，增強大學生的創新理論和觀察能力。實習是綜合實踐培育的重要環節，大學生認識實習、土木工程測量實習和工程地質實習均將課堂教學活動搬到社會實際工作中，培育大學生的實踐操作經驗。專業實踐培育大學生的專業操作技能，通過開設理論知識引領下的課程設計培育大學生的創新思維能力，鼓勵大學生積極參加土木工程專業類競賽/比賽。拓展實踐培育大學生的科學研究素養，進一步增強大學生的科學研究技能[7]。把綜合實踐、專業實踐和拓展實踐作為創新實踐能力的主要培養階段，鼓勵大學生在大二、大三積極參加各類學科競賽和科研訓練。圖4為河北大學土木工程學生可參與的“雙驅”項目，從本科階IPcSwRPh5cWi1D+3BmnQ5g==段，鼓勵大學生跟隨老師參與科研課題，在老師指導下自主申報大學生創新創業訓練項目，增強學習新技術、新方法的機會，了解國家需求和科研前沿。鼓勵大學生個人或團體參加全國大學生結構設計大賽、周培源力學競賽等A類學科競賽。

四 土木工程專業創新教學改革思路

（一） 健全激勵機制

采用內部激勵和外部激勵結合的方式。通過專職輔導員和學業輔導員積極引導大學生參加各類學科競賽和科研訓練項目，加大對優異學生和指導教師的獎勵力度，吸引更多的學生參與學科競賽和科研活動，鼓勵更多教師參與指導工作。強化教師動力培訓，激勵教師結合自身科研方向開展課程改革，學院為教師創造展示機會和平臺。建立以創新能力評價為導向的人才培養質量體系，通過評價大學生的創新實踐反饋課程體系設置和教學效果。健全課程考核評價機制，以產教融合理念為引導，校企合作共建實踐課程，校企全過程參與實踐課程教學工作，建立校企協同、多元評價機制，即學校教師與企業導師共同制定含知識、技能、創新三方面內容的課程考核方案;由教師評價和企業導師評價，最終確定課程成績。通過產教融合的課程方式，增強大學生的實踐能力和創新素養。

（二） 創新教學方法

結合專業特點，增設創新實踐課程、課題、學科競賽和論文寫作等多種教學活動。鼓勵學生依托教師的項目，申報創新課題，參與國際建模大賽、挑戰杯、力學競賽和結構設計大賽，將創新理念貫穿于整個教學過程，注重學生創新意識、創新思維的培養。將科研課題與專業課程教學有機結合，比如環境保護概論課程中固體廢棄物利用章節，可以引入土木工程固廢材料研究的物理、化學試驗;鋼筋混凝土結構設計原理課程中受彎構件應力-應變關系的講解中，引入科研過程中材料本構關系試驗、混凝土-鋼筋黏結滑移試驗和不同鋼筋混凝土梁的四點彎曲試驗。

新工科建設注重學生理論與實踐能力結合，CDIO（構思-設計-實現-運作）模式逐漸被推廣，高校課程改革采用通識教育、專業教育、社會實踐和科學研究協調同步、貫穿學生學習生涯的“楔形”課程體系，如圖5所示。根據專業培養目標，構建以項目為鏈條的模塊化課程體系，將創新能力和素質培育貫穿整個課程體系。

（三） 加強資源整合

理論課程與實踐課程之間起到指導和促進作用，培育學生實踐動手能力和創新意識。重新審視學科基礎課，充分發揮河北大學綜合性大學優勢，以學科群培養為目標，打破專業課程壁壘，拓寬專業口徑，實現跨學科交叉融合，共享優質教學資源。鼓勵學生根據個性自由選擇選修課程，擴大學生交叉學習的主動權，鼓勵學生根據自身創新需求跨學科和跨專業選修課程。以培養大學生創新能力為驅動，整合課程思政元素、項目教學素材、創新創業案例和實踐融合，優化教學內容和教學模式。

（四） 改善實驗條件

建立面向本科生的科研平臺，每學期根據本科生課程安排，專門劃定本科生實驗空間和設備。土木工程材料實驗、土木工程測量實驗/實習和混凝土構件實驗等課程，增加實驗設備臺套數，減少每組學生人數。引入虛擬教學條件，根據土木工程專業條件的實際情況，目前還不可能為每個專業課程設置教學實驗，讓學生觀察或親自操作。在這種情況下，可以考慮進行虛擬實驗教學，使實驗教學的效果最大化[8]。根據學生在不同學習階段的知識結構，設置合理的創新實踐環節，引導學生將書本上的理論知識運用到實踐創新中。

（五） 共建實踐基地

實踐基地是土木工程大學生參加校外實習和實踐的重要場所，直接關系到教學實習質量[9]。加強校企合作培養模式，包括校企共建實驗室、校企共同申報技術創新中心、校企共同進行科研合作等。高校和企業共同對學生的專業實習、畢業設計或實踐考核進行最終評價，通過各類實習的評價結果促進高校改進培養模式，也激勵企業持續改進實習基地。根據對用人單位的走訪調查，河北大學建筑工程學院增加實踐類課程比重，完善校外實習基地，開展校企聯合人才培育模式。依托國家級虛擬仿真項目“盾構隧道結構設計與施工綜合仿真實驗”，增強學生的實踐實訓能力[10]。當前，河北大學建筑工程學院與河北建設集團股份有限公司、河北交通投資集團有限公司、河北省建筑科學研究院和河北奧潤順達窗業集團等單位聯合建立了60余處產學研實踐基地。

五 結束語

地方高校培育以培養創新應用型人才為定位，培養大學生的創新素養、創新思維和創新能力是關鍵。為進一步凸顯國家創新驅動發展戰略，從課程設置和教學方法方面革新培養大學生的創新思維和專業能力，融合課程思政、項目教學、創新創業和實踐融合，提升課程的高階性、創新性和挑戰度。以“雙驅”夯實能力培養基礎，整合“四翼”進一步培養大學生的綜合能力。土木工程專業的創新驅動教學改革為培養具有專業素養、創新精神、家國情懷和國際視野的技術創新人才提供了新思路。

參考文獻：

[1] 朱南海.基于創新能力培養的土木類課程教學體系改革研究[J].教育信息化論壇，2022（12）：3-5.

[2] 向澤，宋娟，楊期柱，等.新工科視角下土木工程專業課程教學創新[J].大學，2022（32）：192-196.

[3] 李玉濤，郭青偉，王新征.土木工程概論課程思政教學改革與實踐[J].南陽師范學院學報，2023，22（1）：56-59.

[4] 蔡龍，何勇毅.基于OBE教育理念的土木工程專業人才培養模式的探索與實踐[J].科教論壇，2022（7）：35-37.

[5] 孫始財.科研創新驅動的研究型教學探索與實踐[J].山東電力高等專科學校學報，2022，25（3）：47-50.

[6] 陳英杰，劉健，唐新軍，等.“以賽促學、以賽促練、以賽促教”工科大學生競賽與教學結合的教學模式探索與實踐[J].中國管理信息化，2015（13）：246-249.

[7] 唐東旗，李棟棟，張煥芳，等.以創新驅動帶動下城市地下工程方向實踐教學體系的構建[J].高教學刊，2018（13）：36-38.

[8] CHEN S Z， JI M， JIANG B L. Research and practice of “double creation” talents training for civil engineering specialty[J]. 8th International Conference on Education， Management， Computer and Society， 2018.

[9] 劉海峰，毛明杰，白俊英，等.“新工科”背景下土建水利類專業創新型人才培養模式探索[J].科技創新導報，2019（29）：169-171.

[10] 杜二霞，方有亮，郄祿文.新工科背景下地方綜合型大學土木工程專業人才培養模式探索[J].教育教學論壇，2019（18）：187-189.

基金項目：河北省研究生專業學位教學案例（庫）項目“《工程材料與應用》研究生教學案例庫”（KCJSZ2024002）;河北省高等教育教學改革研究與實踐項目“‘新工科’背景下‘數字地模與三維選線及設計’實踐教學平臺的建設與應用”（2021GJJG011）;河北大學課程思政教學改革研究項目“《工程經濟與管理》課程思政教學改革與實踐”（KCSZJG202354）

第一作者簡介：馬宏強（1992-），男，漢族，山東東營人，博士，校聘教授。研究方向為土木工程材料。

*通信作者：杜二霞（1976-），女，漢族，河北保定人，碩士，副教授。研究方向為土木工程材料。