培養土木工程卓越工程師的實踐教學模式探索

蘇 成, 王 湛, 陳慶軍, 季 靜, 李 靜, 蔡 健

(華南理工大學 土木與交通學院, 亞熱帶建筑科學國家重點試驗室, 廣東 廣州 510641)

培養土木工程卓越工程師的實踐教學模式探索

蘇 成, 王 湛, 陳慶軍, 季 靜, 李 靜, 蔡 健

(華南理工大學 土木與交通學院, 亞熱帶建筑科學國家重點試驗室, 廣東 廣州 510641)

以卓越工程師教育培養為背景,對土木工程專業培養方案中的實踐教學模式進行了探索。從校內及校外2個方面,介紹實踐教學改革特色、相關措施及成效。詳細地對校內基地建立、特色課程建設、學生科研創新訓練及校外基地建立、校企合作思路及校企合作成效等多方面進行了探討闡述,提出了具體的實踐教學模式,以期為其他相關高校提供借鑒參考。

卓越工程師； 實踐教學； 改革探索

為滿足我國社會和經濟發展對高素質人才的迫切需求,教育部于2010年啟動卓越人才培養計劃。這項重大改革項目的目標是培養造就一批創新能力強的高質量工程技術人才,為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。這對原有的人才培養觀念提出了新的挑戰[1-2],因而需要高校更加深入理解工程教育服務國家發展戰略、加強與工業界的密切合作[3]、重視學生綜合素質和社會責任感的培養和工程人才培養的國際化[4],以提升學生的工程實踐能力、創新能力和國際競爭力。土木工程是一門實踐性很強的學科,在卓越工程師的培養環節中,高校的實踐教學方案是關鍵,其中必須包括工程能力、實踐能力及創新能力等幾方面[5-11]。

我校土木工程專業在2010年就成為教育部首批“卓越工程師教育培養計劃”(下稱“卓越計劃”)實施專業之一,至今本專業已開展了6年卓越工程師培養的建設工作。經過教學方案的不斷改革與實踐,最終形成一套較為成熟的實踐教學體系。下文就本專業在“卓越計劃”中實踐教學環節的一些特色及模式進行探討。

1 實踐教學的培養思路及特色

常規土木工程本科教學內容中工程化不足,導致學生在校學習期間缺乏工程體驗和工程實踐。本校土木工程專業根據“卓越計劃”的目標,針對原有實踐教學培養方案,從校內及校外2個方面出發,進行了改革探索。

在校內方面,開展校內基地的建設,為學生參與科研創新活動提供了場所和環境；增設特色課程,增加實踐性和實習類教學環節的學時,如生產實習、畢業實習和畢業設計等,并調整了實踐環節時間,如將原有某些實踐環節改到暑期進行；積極推動學生參與各項科研創新實踐活動。

在校外方面,與多個企業合作,建立了多個校外“卓越計劃”實踐教學和實習基地；與企業共建實踐課程,建立了“卓越計劃”企業培養體系；聘請一批企業高級技術與管理人才擔任課程的任課教師或實習實訓指導教師,建立起一支長期的、穩定的校企聯合開發課程的教師隊伍。實施6年來效果良好，以下對具體措施展開闡述。

2 校內實踐教學環節

2.1 校內基地建設

為深化“卓越計劃”教育改革,學院建設了3個大學生創新創業訓練基地(以下簡稱“大創基地”),其中包括1個教育部批準的國家級工程實踐教育中心。通過“大創基地”建設,進一步轉變教育觀念,改革人才培養模式,在校內外形成一定示范輻射作用。“大創基地”的建設包括了硬件、軟件及制度等幾方面的建設。

硬件方面,專門建設了面積約1 000 m2的試驗基地用于大學生科創實驗,包括結構靜、動力學實驗室等,并配置專屬創新基地的較為完備的實驗儀器設備和設施。

軟件方面,逐步建成“土木工程創新基地”網站。指導教師可以通過網站發布信息、上傳學習資料、進行儀器設備的管理,學生可以在網站上下載實驗大綱、電子教案、多媒體課件、視頻錄像、儀器設備操作說明等學習資料,并能實現網上預約、網上答疑、在線交流等功能。該網站可為學生的課外科研創新活動提供良好的實驗教學資源,實現了創新基地的信息化管理,為與兄弟院校之間的資源共享提供良好的網絡化平臺。

制度建設方面，組成一支近20人的穩定的指導教師隊伍,老、中、青結合,年齡、職稱結構比較合理,并培養多名研究生助理。制定“土木工程創新基地開放實驗管理制度”,為創新基地的開放運行提供管理方法和制度保障。管理人員結合實驗場地、設備數量、實驗內容、預約人數等因素,采用網上預約、核準、登記、使用記錄等靈活便利的管理方式。建立實驗室安全使用登記制度和儀器設備使用登記制度,采取研究生助教現場輔導、學生自主管理、指導教師督察的方式,指導和監督各實驗室的使用和運行情況。

“大創基地”的建立,為專業實驗課程的增設及學生的創新活動提供了一個良好的平臺。

2.2 特色課程

本專業原有的實踐課程學時偏少,為提高學生的創新能力和實踐能力,拓寬視野,本專業新增設了6門特色課程,從大一貫穿到大四,特色課程如表1所示。

表1 特色課程

這些課程是在與國內外同類高校本科培養方案對比研究的基礎上設立的,部分特色課程在全國同類高校土木工程專業中是首次開設,得到同行的好評。以其中2門課程為例進行說明。

2.2.1 土木工程材料設計性試驗

是原有“土木工程材料試驗”課程的拓展,該課程開設目的是為了拓展和延伸課內所學內容,由學生自行設計實驗方案并加以實現,培養學生的動手能力和創新能力。設計內容包括:混凝土配合比設計、砂漿配合比設計、瀝青混合料配合比設計、無機結合料配合比設計。學生根據興趣選擇其中2項內容,分組進行。目前已經開設4屆,取得良好的效果。

2.2.2 結構模型概念與實驗

是本校于2013年在全國率先開設的創新性課程,課程開設的目的是讓學生結合工程實際問題,對結構模型進行探索性結構研究。從結構方案、計算分析、課堂演講、模型制作、結構試驗、總結匯報、報告撰寫等全方位對工程問題進行探索。經過4年的教學實踐和探索,該教學團隊逐漸摸索出一套行之有效的教學模式和人才培養方式。通過課程學習,可以培養學生的溝通、理解、交流與合作的能力,以及動手能力、試驗能力和口頭表達能力,實現多方面的能力培養目標。學生在課程中學會了初步的實驗方法及理論分析方法,不少學生在本課程教學的激勵下申請了相應的學生創新研究計劃項目。課程組教師代表曾經在中南地區結構教學研討會上進行了宣講,全國多所院校向我校索取課程資料。

2.3 科研創新能力訓練

本專業積極推動學生參與各項科研創新實踐活動,如全國大學生創新創業計劃、挑戰杯、全國大學生結構設計競賽、學生課外科研活動(SRP)等。

在科研創新管理方面,本專業首先針對系列科技創新活動分別提出了切實可行的土木工程專業學生實施的方法、步驟和管理措施。依托“大創基地”,引導學有余力學生進行創新性實驗研究。針對特定的科研課題,參照科研項目管理方式和研究生培養模式,通過系統的科學研究訓練,提高學生的科技論文撰寫能力,培養學生的團隊精神和用科研手段解決實際問題的能力。在培養方案中,關注培養理念轉變,加強創新實踐能力培養。既重視實驗室、實踐基地等教學條件的建設、開發和改善,更重要的是實現教學理念、教學模式的轉變,確立以培養學生工程實踐能力、創新能力為核心目標的建設理念。

通過各項科研創新能力訓練,學生的綜合實踐能力得到了進一步的提升,取得了較好成效。

2.3.1 師生參與度廣、受益面大

所有在校學生都可以根據自己的興趣參與到項目中,教師也可以結合自己的科研和教研項目自主選擇課題。

2.3.2 理論聯系工程實際

學生加深了對學科基本理論中的難點和重點的理解,將基本理論與工程問題有機的結合起來,培養學生運用所學基本理論自主解決工程問題的能力。

2.3.3 激發創新性和主觀能動性

在項目實施中,通過專題研討、自主選題及自行設計等形式更好的發揮學生的主觀能動性,激發創新性和創造能力。

2.3.4 提升專業綜合素質與團隊協作精神

通過系列化的科技競賽和科研創新項目,全方位提高學生的綜合素質,培養團隊的協同合作精神和溝通能力。

2.3.5 提高學了學生競賽競爭能力

在創新思路的指導下,本專業近年來在多種國家級創新活動競賽中均取得優異成績。在第14屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品終審決賽中,本專業學生的作品“基于集料——瀝青界面改性的路面性能改善材料及工藝”“能自愈的免蒸壓PHC管樁”分別榮獲全國賽一、二等獎；近6年來在被譽為大學生土木結構競賽皇冠上最“璀璨的明珠”的全國大學生結構設計競賽中5次榮獲一等獎；連續4屆在全國大學生材料設計大賽上常獲得一等獎和二等獎,并獲得多項全國高等學校土木工程專業本科生優秀創新實踐成果一等獎和二等獎。

3 校外實踐教學環節

3.1 校外基地建設

為讓學生更好地進行社會實踐,本專業針對卓越工程師培養計劃,新建立了11個校外“卓越計劃”實踐教學和實習基地,其中包括3個境外基地。與此相對應的實踐教學環節設置使學生在1—2年級以工程體驗為主,除課內特色課程和實踐課程外,增設了境內外社會實踐與工程體驗,即大一、大二暑假分赴境內和境外卓越工程師校外聯合培養基地進行社會實踐和跟班體驗或參觀學習；在3—4年級的生產實習、畢業實習和畢業設計等環節則真正深入企業,由校企雙方教師共同指導完成。

3.2 校企合作的實踐思路

3.2.1 選擇校企聯合培養實踐課程

目前選擇的課程如下。1—2年級課程:土木工程學科講座、境內外社會實踐與工程訓練,目的在于解決低年級學生的工程體驗問題,培養學生正確的人生觀、良好的職業道德和敬業精神,以及信息收集、溝通和表達能力,使學生具有較強的人際交往能力；3—4年級課程:生產實習、畢業實習、土木工程產業模式與創業,目的在于解決高年級學生的企業學習問題,實現從學校內基礎知識的積累,到企業中實踐能力的培養,實現行業知識的拓展和知識運用能力的提升。

3.2.2 制定校企聯合開發課程的培養方案

包括制定課程教學大綱、課程教學模式、考核方式等具體問題。目前這些課程初步的培養方案已經形成,需要與合作企業反復商討,確定校內學習內容和環境比例與企業學習內容和環境比例。

3.2.3 加強校企合作教師隊伍建設

建立一支長期的、穩定的校企聯合開發課程的教師隊伍。聘請一批企業高級技術與管理人才擔任課程的任課教師或實習實訓指導教師。實行學校導師和企業導師的“雙導師”制,明確導師的責、權、利,充分發揮企業導師的作用。

3.2.4 制定保障措施

制定一系列按計劃實施企業學習階段的保障措施。學院(專業)與合作企業應聯合成立工程實踐領導小組,統一領導和指揮工程實踐活動。參加工程實踐的學生要組成實踐隊、小組,由指導教師和企業教師統一安排指導實踐。規范考核方式及評分標準,采取多種方式進行考核,學生可以提交實習體會、調研報告、工程分析報告、技術革新建議、科研報告或論文等成果。

3.3 校外實踐實施

在校企合作的思路引導下,借助成功的校外基地的建立,校外實踐環節實行幾年來卓有成效。

3.3.1 境內社會實踐

目前“卓越計劃”學生已在大一暑期分赴廣東省內幾家卓越工程師聯合培養企業進行為期一周的社會實踐,社會實踐采用講座+采訪+跟班體驗的多元化方式。實習前,指導教師與對口企業主管人員反復商討實習計劃以及達到的實習目標,學生按照3～5人分小組進行,便于管理和分部門實習。學生提交的成果包括個人調研報告和小組PPT匯報,有助于實踐成果的分享,以彌補不能同時在所有企業的各個部分體驗的遺憾。通過實踐,學生對未來3年的大學生活有了更好的規劃。

3.3.2 境外工程體驗的實施

目前已有4屆學生在大二暑期赴香港或澳門參加為期1周的境外工程體驗。實習形式是參觀工地和示范項目+企業跟班體驗。實習內容涉及到土木工程各個領域的設計、施工、管理。而2013級學生在大三暑期參加了美國伊利諾伊大學香檳分校(UIUC)為期3周的結構工程暑期培訓班,學習“結構抗震設計”和“高等鋼結構”等課程。通過境外實踐,學生了解了境外土木工程行業的運作情況,見識了境外高效的施工方法、成熟的管理措施和先進的設計理念,并對境外企業管理和企業文化進行調研和學習,大大地開闊了眼界。

3.3.3 生產實習的實施

大三暑期生產實習共5周時間,采用統一安排、統一管理的模式。首先由學校聯系一些在建的大型、重要的建筑工程,將學生按照3～6人分組,派往不同工地,安排住宿等。實行學校導師和企業導師的“雙導師”制,即在工地現場工作由企業導師負責,學校導師部署總體任務及教學安排,并且每周下工地檢查一次,向企業導師了解情況,進行溝通。實習期間要求學生每天寫好實習日記,記錄施工情況、心得體會、革新建議等,實習結束提交實習報告和專題作業。成績評定包括5個部分:實習紀律占10%,實習日記和報告和專題作業占50%,小專題(或社會調查)占10%,企業導師評語占20%,最后答辯成績占10%,從各個方面考核以控制生產實習質量。

3.3.4 畢業設計的實施

畢業設計是成功完成“卓越計劃”的一項至關重要的實踐環節[12]。大四畢業設計(論文)環節共15周,實行學校導師和企業導師的“雙導師”制。原計劃在相關設計院或其他企業完成畢業設計(論文)工作,但考慮到實踐單位接收所有畢業生有一定困難,另一方面把學生完全放在實踐單位,校內導師介入的時間少,未必能取得良好的效果。經過反復討論,并與企業溝通,采取了一個折中辦法:聘用一批校外畢業設計指導教師,分別來自境內境外的設計單位、施工單位和管理單位,共40余人；每位學生都有校內和校外指導教師,校外指導教師每周提供一次與學生面對面的答疑時間,這樣學生既能夠在校內導師的指導下,嚴格按照學校畢業設計的規定完成畢業設計,理論上達到一定深度,又能直接接受具有豐富工程經驗的高級技術管理人員的指導。通過畢業設計模式的改革,可鍛煉學生的團隊合作能力、主動解決專業實際問題的能力及與校內外導師的溝通、配合能力。

4 結語

實踐教學是培養學生理論聯系實際、加強動手能力訓練的重要環節,對全面提高學生工程綜合素質具有重要作用。本文從“卓越計劃”重點任務要求出發,結合學校實際情況和人才培養目標,介紹本校的實踐教學改革及相關措施及成效。從校內校外2個部分出發,詳細地對校內基地建立、特色課程建設、學生科研創新訓練及校外基地建立、校企合作思路及校企合作成效等幾方面進行了探討闡述。本文提供了一套較為完整的實驗教學模式,可為相關院校提供借鑒和參考。

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Exploration on practical teaching mode for training outstanding engineers of civil engineering specialities

Su Cheng, Wang Zhan, Chen Qingjun, Ji Jing, Li Jing, Cai Jian

(State Key Laboratory of Subtropical Building Science, School of Civil and Transportation Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China)

Based on the training of the outstanding engineers, the practical teaching mode in the training program of civil engineering specialties is explored. The characteristics, related measures and achievements of the practical teaching reform are introduced from the two aspects of inside and outside the university. The establishment of on-campus bases, the construction of characteristic courses, the training of students’ scientific research innovation, the establishment of off-campus bases, the thinking of university-enterprise cooperation, the effectiveness of cooperation between the university and enterprise, etc., are discussed. The specific practical teaching mode is put forward so as to provide some references for other relevant colleges and universities.

outstanding engineers; practical teaching; reform and exploration

2017-05-25

廣東省高等教育重點教學改革項目“土木工程卓越工程師全英專業人才培養探索”(GDJG2014014)

蘇成( 1968— ) ,男,廣東潮陽,工學博士,教授,土木與交通學院院長,從事土木工程教學、 管理和科研工作.

E-mail：cvchsu@ scut.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2017.12.004

G642.0

A

1002-4956(2017)12-0014-04