美國土木工程專業本科教學個案研究

　　[摘要] 文章介紹了佐治亞理工學院土木工程專業學士學位教學的教學目的和教學結果，列出了大學4年的具體教學計劃，簡單介紹了專業的新特色課程，分析了專業教學的特點，對我國的土木工程教育具有一定的借鑒意義。
　　[關鍵詞] 土木工程專業 教學目的 教學結果 教學計劃 特色課程
　　
　　佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）位于美國佐治亞州的州府亞特蘭大市，始建于1885年，是美國三大理工學院之一，以承諾“通過科學技術改善人類條件”而著名。佐治亞理工學院由六個學院組成：工程學院、建筑學院、管理學院、人文學院、計算學院和理學院，其中工程學院聞名世界。工程學院設有9個專業分校，其中的土木和環境工程專業在美國排名第四。2005年，土木和環境工程專業分校有1.6萬名本科生和研究生。
　　在佐治亞工程學院土木和環境工程專業學習四年后獲得土木工程學士學位，畢業生可以直接投身工程實踐中成為一名工程師，或繼續進行研究并攻讀學位，研究領域可以進一步拓寬，有工程施工和管理、環境工程、環境水力學、地質工程、水文學、材料學、結構工程和力學、交通運輸、水資源計劃和管理等。
　　
　　一、土木工程專業教學目的
　　土木工程教育的任務是通過研究和制定教學計劃，達到5個教學目的，最終完成高質量的教育：①教育新一代土木和環境工程師以適應未來挑戰；②提高畢業生的學識、領導能力和服務意識；③創造、發展和傳播新知識；④指導跨學科教育和研究計劃的制定；⑤提升土木和環境工程專業在國家中的地位。
　　
　　二、土木工程專業教學結果
　　土木工程專業學士學位教學是根據教學目的制定的，力求滿足所有學生的需要。學生獲得學士學位后，應具備以下能力：①具備廣泛的知識，足以理解土木工程對全球、社會和環境的影響；②能通過利用所學的基本知識，如數學、統計學、自然科學和工程原理，使用現代化的工程技術、能力和工具，解決實際土木工程問題；③能完成對在使用性能、造價、時間、質量和使用目的等方面有特殊要求的工程結構的構建，也可以進行設計、施工；④能在地質工程、水利工程和工程材料等兩個或多個領域中設計和指導試驗，分析試驗數據；⑤能口頭表達專業技術資料；⑥能通過寫文章、寫報告表達技術資料；⑦在包括各種學科人才的團隊中能協同工作；⑧能理解專業、社會和民族的傳統和責任；⑨有能力借助系統的設計經驗完成土木工程設計；⑩至少能在工程施工、環境工程、地質工程、水利工程、結構工程和交通工程中的4個領域中利用所學知識解決工程問題；{11}能解釋管理、商業、公共政策中的基本概念。
　　
　　三、土木工程專業課程教學計劃
　　土木工程專業學位課程分人文社會學科類、數學科學核心課、專業必修課和專業選修課。
　　人文社科類課共24學分，其中人文類課和社科類課各占12學分。人文類課的英語綜合Ⅰ、Ⅱ為必修課，道德倫理課3學分，人文類課選修1門。社科類課包括1門歷史課、1門經濟類課和2門選修課。
　　專業選修課課程齊全、科目很多，按大類可分為拓寬專業選修課、技術選修課和相關專業選修課。
　　拓寬專業選修課有結構分析、工程施工和管理、水利工程、環境系統工程、地質工程、交通規劃優化和設計6門課，要求必須選包括水利工程或地質工程在內的4門課。
　　技術選修課有地球數學、環境工程實驗、施工計劃評估和設計、工程施工、水文學、沿海工程概論、環境轉移模式、水質工程學、危險品工程學、空氣污染工程、環境工程、環境系統設計、地學工程設計、地下土壤特性、環境地質、鋼結構設計、鋼筋混凝土結構設計、木結構和磚結構設計、基礎設施修復、結構分析、聯運規劃設計和施工、環境影響評價、道路工程計算機輔助設計、大學生研究、組合結構力學、組合材料研究、組合材料制造和加工、地表水文學、榮譽項目等29門課供選擇，要求選夠5門課。
　　相關專業選修課從非土木和環境工程專業中選2門課，共6學分。學生在選修課程前必須修完該課的前期準備課程。
　　表1～8所示為該校2007-2008學年的課程教學計劃。
　　
　　
　　四、專業特色課程——土木工程系統
　　該課是1999年學校為了響應可持續發展的社會要求而發展起來的一門新課程，為專業必修課，在二年級春季開設，3學分。課程的主要觀點是將土木工程建筑看作一個系統，系統由各種各樣的具有內在聯系的構件組成，且與周圍社會和自然環境有非常密切的關系。課程主要介紹土木工程建筑設施的模型分析方法、可持續性分析和經濟評價，內容分為三個模塊，第一個模塊介紹系統和可持續發展的概念；第二個模塊提出了一些衡量或優化系統性能的方法；第三個模塊介紹對系統進行經濟評價的新思想。課程結束后要求學生寫一篇報告，報告可以涉及颶風、水處理和分布、河流保護、空間站、建筑供熱和通風、交通系統、機場安全、廢物處理等多方面內容，每個學生所做的報告必須解決老師提出的幾個關鍵的問題。
　　
　　五、專業課程特點
　　1. 重視理科基礎教學
　　數學、物理、化學等的學習要求都很高。其目的一方面在于，經過本科生教育過程之后，所有學生都具備相對寬厚的專業基礎，并具有良好的從業素質；另一方面，又為學生進一步接受更高水準的專業教育奠定了基礎。該校的本科生工程素養世界著名。同時因為學院的生命科學非常著名，所以土木工程專業的學生被要求修生物課并進行相應的實驗。
　　2. 本科專業不設固定界限，專業課“寬口徑”
　　學校在研究生期間才明確劃分專業，并開設大量的專業課程。土木工程專業本科階段只進行專業基礎課的學習，專業基礎必修課比較少，只有6門。選修課科目多，內容廣，非常注重培養學生的全面素質和能力。
　　3. 注重計算機應用能力
　　學校認為基于計算機的結構分析和設計對于土木工程專業人員來說非常重要，是一種內在能力。因此，學校要求每個學生配一臺計算機。學校開設了計算機相關課程，并在專業課教學中不斷強調計算機在可視化、分析、設計和通信中的應用。
　　4. 非常重視團隊合作精神的培養
　　學校開設了大量實驗課，要很好地完成實驗，大家必須通力合作；畢業項目需要學生自己選，選擇一個新的、有用的畢業項目需要很多非工程經驗和知識，比如，城市規劃、金融等經驗，學生必須合作討論這些知識，才能使項目進展順利。
　　
　　六、專業教學條件
　　1. 師資優秀
　　2004年底，土木和環境工程學院有近100名教職工。從事綜合教學的有53名，其中有25名教授、17名副教授、11名助理教授。從事科學研究的教師有31名，其中有7名是博士后研究人員。學校教師教學和科研并進，在完成高質量教學的情況下，在2000～2004年間，共主持和參與了科研項目656項，發表了848篇文章、109部專著、740篇會議論文和報道。
　　2. 實驗條件完備
　　實驗室是教學和科學研究必備的條件。該校有土木工程專業教學和分析研究所需要的全部實驗設備。有交通、環境、水力學、檢測、土力學、材料等方面的共26個實驗室。
　　3. 與地方政府、企事業單位和專業組織有很好的研究合作
　　學校一直推崇工程技術應該服務社會，多年來一直與幾十家企事業單位和組織建立著研究合作關系，從事服務社會的基礎設施包括結構工程、力學和材料工程、地理系統工程、運輸工程、環境流體力學和水資源、環境工程、工程施工等方面的研究。在2000～2004年間，學校教師完成的科研項目達600多項，科研經費總計2.46億美元。
　　參考資料
　　1 http://www.gatech.edu
　　2 Ado Ameku