面向卓越工程師培養的土木工程教育創新路徑

摘 要 土木工程作為典型的傳統工程學科，其在卓越工程師培養和新工科建設的大背景下亟須探索出具備時代特征與未來屬性的創新育人模式。文章圍繞卓越土木工程師的培養工作，闡述了傳道授業、德育協同、授人以漁、知行合一、復合人才、學科交叉的培養新特征，分析了土木工程專業教育中思想引領、課堂教學、實習實踐、創新創業耦聯共融的新格局，針對土木工程課程教學提出了提效果、強效用和高效率的教育新范式，為新時代以土木工程為代表的傳統工科專業改革發展提供了實踐路徑。

關鍵詞 卓越工程師；新工科；土木工程；育人機制；課堂教學

中圖分類號：G642 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.29.012

Innovative Path of Civil Engineering Education for Excellent Engineer Training

XIE Xingsi

（School of Civil Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044）

Abstract Civil engineering is a typical traditional engineering discipline， and it is in urgent need of exploring innovative education models with age characteristics and future attributes under the background of excellent engineer training and emerging engineering construction. This paper focuses on the training of excellent civil engineers， expounds the new connotations of teaching and learning， moral education collaboration， teaching “how to fish”， the unity of knowledge and practice， compound talents， and interdisciplinary education. The paper also analyzes the new pattern of civil engineering professional education， in which the ideological guidance， classroom teaching， internship practice， innovation and entrepreneurship are coupled and integrated. A new paradigm of increased effect， strong utility， and high efficiency for the teaching process of civil engineering courses is proposed， providing a practical path for the reform and development of traditional engineering disciplines represented by civil engineering in the new era.

Keywords excellent engineer; emerging engineering; civil engineering; educational mechanism; classroom teaching

高水平科技人才是衡量一個國家綜合國力的重要指標。2011年，教育部印發了《關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見》[1]，國內先后有第一批61所高校、第二批133所高校、第三批433個本科專業、126個研究生層次學科領域加入此計劃，取得了良好的實施效果。土木工程作為我國的重要行業和支柱產業之一，為生活和生產提供各類載體與設施，是提高人民生活水平和社會物質文明的基礎保障，當前形勢下也成為一類亟須加以改造的典型傳統工科專業。同時，人才培養水平和培養能力始終是行業高質量發展的關鍵支撐，土木工程專業畢業生應當面向國家重大戰略需求，適應社會發展和科技進步，具有良好的科學素養、社會責任感、創新意識、國際視野和較強的終身學習能力，掌握土木工程領域扎實基礎理論和寬廣專門知識，也應同時具備學科交叉、數字融合等新興技術能力，才能夠在新時代的土木工程相關領域從事勘察、設計、施工、管理和科學研究等工作。正因如此，創新土木工程專業教育思路和方式，已成為卓越工程師培養和新工科建設的內在要求。

本文立足國家未來發展和土木工程行業需求，闡述了卓越土木工程師培養的內涵，分析了土木工程專業教育的多維耦聯機制，針對亟須創新的土木工程課程教育教學過程提出了新范式，為新時代以土木工程為代表的傳統工科專業改革發展提供了路徑。

1" 卓越土木工程師培養的應有之義

根據2013年教育部與中國工程院共同印發的《卓越工程師教育培養計劃通用標準》[2]，卓越工程師教育培養分為本科、碩士和博士三個層次，其重點在于全面提升高校學生面向工業界、面向世界、面向未來的寬廣視野，以及適應經濟社會發展需要的創新能力。基于這一標準并結合行業實際，相較于傳統工科教育，卓越土木工程師的培養應具備三大特點。

1.1" 單純授業向傳道授業轉變，重視德育協同

當代大學生和研究生成長于國家經濟社會高速發展的歷史階段，能夠積極面對和接納新事物、新思想，但也普遍存在認識世界的觀點與方法不全面、不重視中華優秀傳統文化、集體主義觀念淡薄、人文素養相對缺乏、心理耐受能力較差等問題。傳統工科教育強調學生對工程技術理論知識的掌握程度，一定程度上忽視了對其正確的思想、政治、法治、心理、工程倫理等方面的塑造過程。這種德育缺失常常易誘發學生在校期間和工作后的行為失當，甚至觸犯法律底線。因此，在卓越土木工程師培養過程中，應重視社會主義核心價值觀、愛國敬業和艱苦奮斗精神、工程職業道德和人文素養等常態化專題教育工作，實現知識教育與道德教育的雙向協同。

1.2" 授人以魚向授人以漁轉變，突出知行合一

高等教育的核心不應僅停留在傳授知識的層面，還應該培養學生歸納問題、自主探究和解決問題的能力，才能幫助其面對和克服未來工作和生活中的挑戰和困難。土木工程本身源于自然科學中的原理和現象，同時具有鮮明的工程導向特征，我國大量重大基礎設施建設項目所面臨的科學和技術難題種類繁多，亟須提出創新性的技術手段和方法。因此，卓越土木工程師需要兼具較強的信息獲取、技術開發、改造創新、組織管理、溝通交流和終身學習的意識和能力，才能實現理論與實踐的高度統一，在實際工程中高效應對、全面分析、提出方案并解決問題。

1.3" 行業專才向復合人才轉變，強化學科交叉

近年來，人工智能、電子信息、新材料等高科技領域的發展加速了傳統產業的更新迭代，新舊產業間的同頻共振程度客觀上決定了社會新質生產力的發展進程。當前，我國土木工程行業已步入了工業化、信息化、智能化的發展新階段，當前工作的重難點便在于如何實現基礎理論方法與前沿科學技術的跨學科交叉融合。因此，以“土木工程+”為代表的復合型人才培養逐漸得到國家和社會的重視。這種基于學科優化與交叉原則形成的創新培養模式，以全方位視角和深厚素養為立足點，使學生能適應未來土木工程項目設計、施工、管理，以及相關投資開發、金融保險、法律實務等綜合性工作，為學生提供了靈活寬廣的就業范圍和良性發展的個人前景。

2" 土木工程專業教育教學多維耦聯機制

隨著科技和社會的不斷發展，高等教育階段的人才培養體系不再局限于單純的教師面授與僅依托高校內部資源，而是逐漸拓展為思想引領、課堂教學、實習實踐、創新創業耦聯共融的新格局。為適應卓越工程師的培養需求，土木工程專業教育同樣應實現模式與體系的更新迭代，從而充分落實以品德、知識、能力、視野兼備的復合型人才培養為核心的目標。

2.1" 強化思想政治教育的引領作用，貫徹“德為先”的基本要求

思政教育對于引導學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，培養學生愛黨為民、科技報國的擔當，激發其投身時代、奮進奉獻的動力，具有重要的意義和作用。在實際工作中，應準確把握思政教育的“變”與“不變”。注重教育形式的時代性和新穎性，一方面以當代中國的發展成就和感人故事為依托，燃起青年學生的自豪感與使命感，另一方面主動吸納互聯網新媒體的力量，完成由刻意說教向潛移默化的轉變，從而推動教育內容真正入腦入心。堅持立德樹人的根本任務不動搖，守住為黨育人、為國育才的底線，做好大思政這篇文章，為學生提供豐富多樣的思政教育資源。

2.2" 提升課堂教學的時代性新穎性，講好“智為本”的應有之義

課堂是大學本科階段基礎理論知識傳授的最主要場所，師生互動、教學相長的培養邏輯應始終不變。隨著信息技術尤其是互聯網技術的發展，虛擬仿真課堂、線上課堂、大師公開課堂、微課堂等創新形式亟須加快推廣，力求將傳統的枯燥原理轉換為生動的交互體驗，激發學生的求知欲和參與度。同時，土木工程專業的課程教學還要特別注重與最前沿的工程實際相結合，推動新材料、新技術、新工法納入教材、大綱和課件，邀請工程界專業人士走入課堂分享經驗和心得，最大程度提高專業知識的實用性，避免出現“學到即過時”的問題。

2.3" 注重常態實習實踐的價值提升，樹立“能為上”的工作導向

知行合一、致知于行是工科人才培養評價最核心的指標。傳統的專業實習能夠在一定程度上實現學生實踐能力的提高，但存在與行業新質生產力脫節嚴重的問題。一方面，應充分挖掘產業項目和校友資源，依托重大工程項目大量建設實習實踐基地，將實習實踐納入培養核心環節、賦予學分學時，推動實習實踐活動常態化。另一方面，順應學科交叉的發展趨勢，圍繞智能設計、建造與運維等新興業務領域，安排實習實踐崗位，鼓勵學生將土木工程專業知識與人工智能、計算機、通信、自動化等專業技能相結合，從而充分實現復合型人才的培養目標。

2.4" 激發萬眾創新創業的潛力活力，匯聚“新為優”的社會認同

創新型國家建設的大背景下，創新創業能力培養的重要性日益凸顯。在土木工程專業人才培養過程中，應以大學生創新創業訓練計劃和創新創業大賽為主平臺，激發和匯聚創新創業靈感，同時輔以產業基金、天使投資、揭榜掛帥、知識產權轉化、校企深度合作、園區路演宣傳、跨校跨地域交流、創新創業能力培訓等資金、技術和智力支持，全方位提高創新創業項目的知名度、認可度和成功率，讓學生親身體會到創新創業活動的魅力與收益，從而擴大以點帶面的示范效果，促進與之相關的一切創新要素、生產要素、資源要素充分涌流。

更為重要的是，面向卓越工程師的土木工程專業培養不是思想引領、課堂教學、實習實踐、創新創業四方面的單獨打斗，其成效取決于是否能夠充分實現耦聯共融。思政教育首先應全面融入各項培養環節，實習實踐與課堂教學間緊密貼合、相互促進，創新創業最終在前三項培養工作的基礎上融合和升華，實現學生綜合素養的全方位磨煉與提升。

3" 土木工程專業教育教學新范式

不論是從育人載體還是教育要素的視角來看，課堂教育教學工作仍為卓越土木工程師培養中最為重要的工作之一。近年來，基于傳統教學方法的工科教育日漸偏離了學生興趣、時代特征與行業需求，導致了教學工作產出投入比持續下降，甚至一些專業課程出現了學生學不懂、用不上的窘境。因此，創新土木工程課堂教育教學范式，是形成卓越土木工程師核心專業素養的關鍵，主要應從提升教學效果、增強教學效用和提高教學效率等方面開展改革。本節結合土木工程專業核心課程“混凝土結構設計原理”的具體實踐進行論述。

首先，要提升土木工程專業教育教學效果，讓教師傳授的內容最大限度轉化為學生所得。學習金字塔理論指出，單純講授后的知識保持率遠低于經討論、練習和運用后的知識保持率。專業課不應僅以枯燥艱澀的理論知識作為教學內容，而應引入BOPPPS混合教學法、4F引導法、同伴教學法、對分課堂、討論學習單等互動式教學方法，激發學生參與度，使其在教師的指導下完成知識的消化和運用。此外，從課程思政的角度來講，土木工程專業課程具有天然的思政屬性，大量大國工程、專家事跡、科研前沿、事故案例等均可納入課程思政案例庫并通過巧妙的形式融入課堂教學，實現增強學生社會責任感與職業道德的目的。如，結合中國尊等地標性重大工程講述混凝土結構新技術的攻關過程，以錢塘江橋通車再炸毀再通車的故事講述行業泰斗茅以升的科技報國夢，利用減隔震技術原理引出“堵不如疏”的人生哲學等。

其次，要增強土木工程專業教育教學效用，讓學生學到的知識轉化為對其有益的綜合素養。以學生學習興趣為出發點，明確課程學習目標，創設由學到用的課堂情境，依托工程案例講解示范，進一步延伸拓展，引導學生進行技能模仿和實踐練習。在此期間，教師應以巡回輔導的形式參與學生的討論和分析，既能及時解答學生出現的困惑，又可全面掌握學生對知識點的掌握程度。加快教材的更新迭代，盡快將成熟的工程技術納入課堂教學，并依托工程案例開展教學。如，在完成混凝土結構構件正斜截面設計原理與例題的講解后，將隨堂習題的命題出發點前延，由直接給出設計參數并求解轉變為先分析工程資料得到設計參數后再行求解，要求學生分組討論完成并進行展示，使之更為貼合未來土木工程師的團隊合作和技能運用場景。

再次，要提高土木工程專業教育教學效率，讓有限的課堂時間產生盡可能多的教學產出。土木工程專業課程的特點是多數為半經驗半理論形式、緊密聯系工程實踐且內容飽滿。因此，所涉及的理論知識大多較為深奧，僅利用課上教學時間和傳統教學方式無法取得良好的教學效果。教師可利用好演示實驗、虛擬仿真、實驗教學、多媒體展示等環節和手段，讓學生以更為直觀的方式自主發現現象、總結規律、提煉原理，從而加深對設計原理的認識程度。如，在受彎構件斜截面設計章節，可采用石膏等脆性材料替代混凝土，制作出適合在教室現場展示的大尺度梁構件模型，并利用簡易加載裝置完成不同剪跨比梁的加載試驗，要求學生觀察和總結剪跨比對受彎構件斜截面承載和變形能力以及破壞形態的影響規律。采用該方式后，課堂教學效率遠高于傳統的板書或幻燈片講解。

參考文獻

[1] 教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見[EB/OL].（2011-01-08）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201101/t20110108_115066.html.

[2] 教育部、中國工程院關于印發《卓越工程師教育培養計劃通用標準》的通知[EB/OL].（2013-12-05）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201312/t20131205_160923.html.