基于多目標的土木工程專業科研創新人才培養模式探索

張猛+張哲+趙桂峰+李天

[摘 要]以鄭州大學土木工程及相近工科專業的本科生為例，調查大學生科研創新能力的現狀，分析原因，可以針對其存在的問題提出基于學生發展需求的多目標科研創新人才培養模式。對上述人才培養模式的小范圍實踐表明：實行多目標的教學管理培養模式在提升本科生科研創新能力水平的同時也實現了學生的個性化發展；圍繞科研創新能力培養而構建的課程教學和考核體系為本科生科研思維的訓練和科研意識的提高創造了較大的培養空間；導師制和有本科生參與的科研梯隊人才培養模式有效引導了本科生的發散性思維和創意思想，是導師、研究生和本科生協同發展、合作共贏的科研創新人才培養模式。

[關鍵詞]多目標；土木工程；本科生；科研創新能力；人才培養

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）07-0001-04

一、引言

高校土木工程專業本科生是我國土建領域專業技術人才的重要后備力量。據統計，目前全國共有362所高校開設了土木工程本科專業，在校學生人數約60萬人[1]，其中教學型院校297所，研究型院校（主要指985和211院校）65所。[2]近年來，國家基礎建設規模日益擴大，大型工程項目逐漸增多，各類新的工程技術問題也不斷涌現，這給廣大土建領域專業技術人員提供了充分發揮自身潛力的舞臺，同時也對高校土木工程專業本科生的教學和人才培養模式提出了新的要求。

當前，社會高速發展，科技日新月異，工程問題復雜多變，在新的環境條件下，一個合格的土木工程師應具備以下能力：能正確判斷和解決土木工程中的各種實際問題；具備較強的交流溝通能力、合作精神及一定的領導能力；能勝任跨學科、跨專業的合作；具有終身學習和保持科學創新思維的能力與習慣；能適應社會發展的需求，勝任復雜多變的職業崗位。[3]

然而，目前國內教育體系對于工程類本科生基礎理論知識的培養較為重視，對于其科研創新能力和實際動手能力的培養則相對不足，導致很多初出茅廬的本科畢業生科研素養不高，甚至很多工作多年的工程師的科研創新水平也較低，在面對復雜的工程問題時往往束手無策。據統計，我國高校工科專業在讀本科生和研究生的比例約為10∶1，但我國高校科研創新的主體力量卻集中在占人數比例相對較低的研究生和高校教師中。[4]這樣巨大的反差說明當前我國高校工科專業本科生總體上科研創新能力相對較差，但同時也說明，我國高校的科研創新存在著巨大的潛力。因此，高校如能采取有效的教育培養模式，積極調動本科生的科研創新意識，充分挖掘本科生的科研創新能力，將能為我國科研事業的發展和工程技術的進步注入強大的推動力。

基于上述背景，本文以省部共建211高校鄭州大學為例，通過對土木工程及相近專業的本科生進行調查，了解其科研創新能力現狀，分析其存在的問題和原因，并試圖探索一套有效的教育培養模式，以提高土木工程以及相近工科專業本科生的科研創新能力，為我國土木工程以及相關工程領域的科學研究和技術創新注入新的力量。

二、土木工程及相近工科專業本科生科研創新能力現狀調查與分析

（一）現狀調查

以鄭州大學土木工程及相近工科專業的四年級本科生為對象展開隨機調查。之所以選擇這一群體，主要考慮到大四本科生已經歷過近三年半的專業知識學習和短期的專業實踐實習，他們對個人能力、個人的培養需求、所學專業的發展方向和社會需求以及所學專業的教育培養模式等方面已經有了較為系統和深入的認識，針對這一群體的調查更能反映問題，也更有利于提高調查結果的可靠性。

此次隨機調查一共發放調查問卷300份，回收262份，回收率87%。調查采用半結構式問卷調查和深度訪談相結合的方式。主要內容包括：工科專業本科生個人的教育培養定位、個人的志趣方向、個人科研創新能力的自我評估、對現行教育培養模式的認同感以及對培養模式改革方向的建議等。

調查結果顯示：有65.5%的被調查者贊同大學期間除了學習專業知識外，還應重點培養其科研創新能力；有84.9%的被調查者對在大學期間參與各類科研創新活動非常感興趣，但只有20.7%的被調查者對于本專業方向的科研創新活動非常感興趣；有73.6%和21.8%的被調查者自我評估科研創新能力水平為一般和不強。調查還發現，90%以上的被調查者強烈不認同目前的教育培養模式和考核機制，認為必須結合時代的需求進行變革；近80%的被調查者希望通過讀研來進一步提高自己的科研創新能力。

通過對調查結果的簡單總結可知，目前土木工程及相近工科專業本科生參與科研創新活動的積極性較高，但該群體總體的科研創新能力還待提高。該群體對科研創新的積極性很大程度上是基于個人的興趣愛好，但他們專業方向跨度大，隨意性強。因此，對于本科生群體的科研創新意識必須加強引導和管理，使本科生發散性思維較強的優勢得以充分發揮，同時也要保證本科生參與的科研創新活動具有較強的專業針對性和實際可操作性。

（二）原因分析

造成本科生科研創新能力水平較低的原因主要有：

1.缺乏有效的引導

很多本科生的科研創新活動是根據個人愛好在“地下”狀態自發進行的，隨意性較強，往往只重視科研創新過程本身帶來的刺激性、探險性和趣味性。[5]由于缺乏有經驗的教師和科研團隊的指導，本科生對于類似的科研創新活動的研究現狀了解不足，對于創新活動的社會實際需求了解亦不充分，因而其科研創新活動大多停留在驗證性的水平上，科技含量低，成果缺乏應用價值。

2.缺乏管理制度保障

目前，很多高校已經開始重視對本科生科研創新能力的培養，但相應的管理措施和規章制度尚未有效跟進，使得本科生的科研創新活動長期處于無序進行的混亂狀態。[5]由于得不到制度的保障，很多本科生科研創新活動的成功率較低，且少有的成果一出來就束之高閣，很少能轉化應用，這也造成了資源浪費和成果的流失。

3.缺乏資金和物質條件支持

資金支持對于科研創新活動的推動作用十分顯著，各類科研基金項目資助的創新成果占主導地位便是明證。由于本科生基數大，高校對多數本科生的科研創新活動資金支持力度不大，能提供的硬件條件亦有限，導致本科生的科研創新活動難以為繼，很多富有創意的項目因得不到資金支持無法順利開展或半途而廢。

三、土木工程專業本科生科研創新能力培養模式探索

（一）采用多培養目標的教學管理模式

上述調查表明，有近80%的本科生希望通過讀研來提升自己的科研創新能力。因此，有必要根據國家發展戰略和學生的需求，結合高校自身的特點，適時調整土木工程專業本科生的教學和培養方式，探索更有效的科研創新人才培養機制。

以鄭州大學土木工程學院為例，土木工程專業年均培養本科生240名，其中有100多名學生畢業當年考取研究生（含推薦免試生36名），約占總數的40%（推免生占總數的15%）。當年未考取研究生的學生近一半仍有繼續考研的打算。

可以看出，在研究型高校，土木工程專業本科生畢業后繼續讀研的比例較高。因此，可以考慮采用多培養目標的教學管理模式：對于有志于讀研的學生，實行本碩一體化的培養方案，統籌安排課程學習、科研訓練、考核管理和畢業答辯等環節，重在培養其科研創新思維和理論創新能力；對于本科畢業后直接參加工作的學生，則以產、學、研相結合的方式，構建校企合作的培養方案，重在培養其實踐操作技巧和技術創新能力。

本碩一體化的培養模式，是本科生教育與研究生教育的一種有機結合，也是現行推薦免試碩士研究生制度的有益補充與延伸。這種培養模式對于研究型高校來說尤其適用，不但可以緩解招生數量與培養質量之間的矛盾，而且有助于吸收本校優秀本科生進入研究生階段學習，進而優化本科教育與研究生教育協調發展，實現了以人為本。在當前我國經濟發展處于新常態、高校畢業生就業壓力增大的形勢下，本碩一體化培養模式對于促進優秀本科生努力學習、提高其科研創新能力和社會競爭力都具有積極的影響。

校企合作的培養模式，即高校與企業充分挖掘并發揮各自潛在的優勢所形成的一種聯合培養模式。由于高校和企業各自的職能定位、文化背景、社會資源及規模等方面存在較大差異，所以該模式具有揚長避短、優勢互補、學研一體的特點。這種培養模式尤其適合實踐性更強的土木工程專業的本科生培養，能使本科生在學習期間既能進入工程的前沿，遇到更加實際、具體的問題，又能在解決實際問題的過程中開拓知識視野、提高科研素養、積累工作經驗，同時也有助于學生在畢業后快速轉變角色，適應崗位工作，進而獲得企業的青睞。

目前，鄭州大學土木工程學院本科生教育實行3～6年的彈性學分制度，允許學生在修滿畢業要求的學分的前提下，根據自身的情況調整學習進度，這就增加了人才培養的靈活性，使本科生能充分發揮其主觀能動性，既可以選擇本碩一體化培養模式，也可以選擇校企合作培養模式，從而實現了個性化發展。彈性學分制度的優越性可見一斑。

（二）形成以科研創新能力培養為目標的課程教學和考核體系

目前，我國多數高校土木工程專業本科生的課程設置主要由基礎課和專業課兩大模塊組成。以鄭州大學土木工程專業為例，基礎課主要包括思想政治、高等數學、大學英語、大學物理、普通化學、電工學、計算機與程序設計等公共基礎課，以及土木工程概論、畫法幾何與工程制圖、荷載與結構設計方法、房屋建筑學、土木工程材料、工程測量、理論力學、材料力學等專業基礎課；專業課主要包括結構力學、彈性力學、流體力學、土力學、基礎工程、工程地質、混凝土結構原理與設計、砌體結構、鋼結構原理與設計、工程經濟學、土木工程施工與組織管理、建設項目管理、工程概預算、工程結構抗震設計、土木工程CAD、高層建筑結構等。基礎課主要在大一、大二開設，專業課在大三、大四開設。

考慮到基礎課涵蓋的學科領域相對寬泛，學生的學習目標亦較為分散，該階段的本科生科研創新訓練可考慮以多角度啟發學生的科研創新思維為主。在師資力量的分配上，建議由中老年教師多承擔低年級本科生專業基礎課的教學工作。這是因為中老年教師具有長期從事本專業教學和科研工作的經驗積累，已經養成了嚴謹的工作作風和科研態度，同時他們對學科和專業有更深層次的理解和感悟，更容易講解透徹，也更有助于本科生夯實科研基礎，同時還能從思想上對本科生起到潛移默化的作用，有助于本科生端正學習態度，培養科研創新思維。

由于高年級本科生的專業課和選修課涉及的學科領域相對集中，而且學生有了基礎課知識的儲備，對專業課知識的學習會有一定的主動思考意識，因此可考慮在日常教學中加強科研信息的傳達，增加專業課教學內容中的學術含量，留出足夠的教與學互動討論的空間，進而達到多層次培養學生科研創新能力的目的。在師資力量的分配上，建議由中青年教師多承擔高年級本科生的專業課和選修課的教學工作。這是因為中青年教師雖然教學經驗不足，但思維活躍，能接觸到土木工程學科最前沿的研究課題，他們往往能站在學科的制高點上看待和講解問題，這將有助于開拓本科生的科研視野，培養其科研創新意識。

在課堂教學模式方面，建議教師要加強引導和示范作用。在課堂上應多提出與當前生產和工程相關的一些實際問題，并與所講授的專業課程知識相結合，鼓勵學生們參與交流探討，從多角度分析問題，從而增強學生們的主動求知意識和專業學習興趣。在課堂時間使用上，還應把學生思考問題的時間考慮進去，使其達到一定的比例。根據筆者的教學經驗，這個比例在30%左右是比較合適的，這樣既能滿足課堂教學容量的要求，又能激發學生的學習興趣，促進其科研思考能力的提高。

在課程考核方面，建議采取“5+3+2”的綜合考核模式，即專業理論知識占總成績的50%，專業實踐能力占總成績的30%，剩下的20%考查學生綜合運用知識和科研創新的能力。除此之外，還可以采用多目標、多標準的考核方式，即只要學生在任意一方面表現突出，而其他方面表現平平，也應視為考核合格。這樣靈活的考核方式為土木工程專業本科生留出了較大的科研創新能力培養空間。

（三）實行本科生導師制

在科研界，導師是學生科研創新活動的助跑者和引路人。長期以來，我國高校導師制主要是針對研究生而設立的，大部分高校土木工程專業本科生實行的則是輔導員管理制，這與多數高校師資力量相對緊張有關。[6]隨著本科生規模的擴大，輔導員管理制在管理水平和管理效率上均已呈現明顯下滑的趨勢。

為加強對本科生的引導和管理，提高本科生的科研創新能力，實行本科生導師制是一種有效的管理模式。為了解土木工程專業本科生對導師制的看法，筆者也做了隨機調查，在所有的受訪者中，有74.7%的學生期望在大學期間得到導師的指導，有83.9%的學生對于導師的期望在于導師能直接指導其進行科研創新工作，而不是導師的名氣（期望導師名氣的僅占5.7%）。這說明本科生對于導師的期望趨于實際，而不是虛無。

可見，對于土木工程專業的本科生來說，實行導師制既是有必要的，也是有可能的，但是僅依靠在校的專業教師，師資力量明顯緊張，同時實踐資源相對匱乏。因此，為了解決導師不足的問題，結合土木工程專業的特點，高校可以考慮向科研院所和企業伸出橄欖枝，大力招攬在設計、施工、監理、檢測等工作在科研和土木工程一線的人員作為導師，從而增加導師的基數，以合約的形式聯合培養學生。

（四）構建依托科研項目的有本科生參與的科研梯隊

本科生自發的科研創新活動的一個顯著弱點是，隨意性大且成功率低。因此，以已有的科研項目為依托，吸收本科生參加課題工作，將其納入科研組織和團隊中，形成學術帶頭人—教授—副教授、講師—研究生—本科生一體化的學術梯隊，是實現研究生、本科生協同培養，提高其科研創新能力的一個捷徑。

本科生綜合素質和科研能力的提高不僅要依靠教材知識的積累，還要靠科研項目訓練和試驗經驗。試驗是土木工程專業科研活動的一個重要手段，很多科研課題和工程項目及其涉及的專業理論都需要通過試驗來解決和驗證。與研究生相比，本科生理論功底和實踐能力都相對薄弱。因此，在科研梯隊中，本科生可以從最基本的試驗環節入手，以科研助手的形式協助研究生進行具體的試驗研究和其他工作。

本科生通過上述方式參與導師團隊已有科研項目的研究，可以盡早接受專業教師的指導，熟悉專業知識，獲得第一手的科研實踐經驗，同時還可以在與導師和其他研究人員交流的過程中，獲取從事科研工作的一些基本理念、思路和方法，掌握科研的基本程序，避免自發進行科研活動時的隨意性和盲目性。另一方面，本科生的參與也可以解決團隊部分教師，特別是新入職的博士教師指導研究生人數不足的問題。

構建依托科研項目的有本科生參與的科研梯隊創新人才培養模式，解決了本科生科研創新缺乏資金和物質條件支持的問題，同時也使本科生的發散性思維和創意思想得到合理引導和使用。在科研梯隊中，本科生不需申請經費就可以接觸到前沿的研究課題，在具體研究過程中還可以與多層次的研究人員進行互動交流，使自己的思想火花得以綻放。有本科生參與的科研創新梯隊人才培養模式為本科生提供了科研創新訓練的平臺和實施空間，同時也為新入職的博士教師提供了智力資源。這種培養模式也是導師、研究生、本科生協同發展、合作共贏的科研創新人才培養模式。

四、本科生科研創新能力培養模式的實踐

自2011年9月至今，經過4年多的探索與實踐，筆者所在的教學與科研團隊就土木工程專業本科生科研創新能力培養方法進行了小范圍的實踐和嘗試。筆者所在的團隊共有校內指導教師4位，全部具有博士學位，其中1位為教授兼學術帶頭人，3位具有副教授職稱；校外指導教師3位，分別在設計院、房地產公司和建筑科學研究院任職，全部具有高級工程師職稱；在讀博士研究生2名，在讀碩士研究生12名。

實踐過程如下：

（一）甄別需求、組建團隊

在學院黨總支、教學辦、團委和輔導員的幫助下，從大一和大二本科生中精心選拔6名有志于畢業后繼續讀研深造的學生和4名傾向于畢業后直接參加工作的學生，根據他們對自身發展目標的不同定位，分別制訂不同的科研創新能力培養模式。之所以選擇低年級本科生進行嘗試，主要考慮到他們可塑性強，受傳統教學管理模式影響較小，便于根據其個人發展需求來調整知識獲取方式。

在選定的學生和導師之間進行匹配，遵循自愿組合的原則。導師向學生介紹自己的在研課題或工程項目，并提出自己對學生的具體要求；學生可以向導師介紹自己的興趣特長以及未來的科研或工作設想，供導師選擇和參考。通過這種雙向選擇的方式，分別組建有本科生參與的科研項目研究團隊或工程技術研究團隊。

（二）因材施教、分工指導

研究團隊組建之后，各責任導師負責對團隊學生進行全方位的教導，包括專業理論知識輔導、文獻資料搜集與查閱、工程結構軟件使用、結構試驗技術培訓、結構施工工藝及檢測技術培訓等從事科學研究或工程技術創新工作所需要的基礎知識。

為了確保參加科研創新能力訓練的學生保持正常的本科學習進度，全面協調發展，各團隊的指導教師和研究生們還對團隊的本科生進行了有針對性的課程輔導。

經過大一、大二階段有針對性的培養，筆者團隊的本科生在進入大三、大四之后，基本上掌握了科研活動的基本流程，在團隊科研項目研究和工程問題解決過程中，如項目前期調研、文獻檢索與查新、申請書撰寫（研究內容與技術路線、試驗方案等）、成果總結與發表，以及工程問題的現場技術指導等方面都有本科生的參與和貢獻。在2013-2015年度大學生創新創業訓練計劃項目申報中，筆者團隊的本科生申報的項目全部獲批立項，其中2項為國家級項目。此外，團隊培養的6名有志于讀研的學生，全部獲得讀研資格，其中2名被保送到同濟大學；4名畢業后擬直接參加工作的學生深受實習單位好評，其中2名已和實習單位簽訂了工作協議。

五、結語

高校土木工程專業本科生是我國土建領域專業技術人才的重要后備力量。在當前社會不斷高速發展，科技日新月異，土建工程問題復雜多變的情況下，我們培養的土木工程專業本科生不僅要擁有多學科的知識儲備，還要具備較強的科研創新能力。

本文以鄭州大學土木工程及相近工科專業的本科生為例，通過調查了解了本科生的科研創新能力現狀，分析了其原因，并有針對性地提出了解決途徑：采用多培養目標的教學管理模式、形成以科研創新能力培養為目標的課程教學體系、實行本科生導師制、構建依托科研項目的有本科生參與的科研梯隊。

對上述培養模式的小范圍實踐表明：多目標的教學管理模式在提升本科生科研創新能力的同時也實現了學生的個性化發展；以科研創新能力培養為目標的課程教學和考核體系為本科生科研思維的訓練和科研意識的提高創造了較大的培養空間；導師制和有本科生參與的科研創新梯隊人才培養模式使本科生的發散性思維和創意思想得到了合理引導和使用，是導師、研究生、本科生協同發展、合作共贏的科研創新人才培養模式。

本文為研究型高校土木工程以及相近工科專業本科生的科研能力培養和創新人才體系的建立提供了參考。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 祝明橋，謝獻忠，皇曉東等.深化土木工程本科專業教學改革加強創新型人才培養[J].當代教育理論與實踐，2015（10）：56-59.

[2] 汪峰，張國棟，楊俊，劉鴻琳.基于社會需求的土木工程專業復合型創新人才培養模式研究[J].當代教育理論與實踐，2013（4）：63-66.

[3] 趙桂峰，張猛，李瑤亮，陳淮.淺談新時期高校土木工程專業本科生的培養模式[J].高等建筑教育，2013（3）：11-14.

[4] 趙彤洲，蔡敦波，魯統偉.工科類本科生科研能力培養探索及實踐[J].河南科技，2012（13）：42-43.

[5] 吳建林，薛強，高瑋.本科生科研創新能力培養模式的探索與實踐[A] // 高等學校土木工程專業建設的研究與實踐——第十屆全國高校土木工程學院（系）院長（主任）工作研討會論文集[C].2010：83-87.

[6] 鄭雙進，熊黎，黃志強，周丹.工科院校本科生導師制探索與實踐[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2011（1）：169-170，173.

[責任編輯：劉鳳華]