新工科背景下土木工程研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索

鄭輝　軒帥飛　梁雪嬌　祝方才　劉方成

摘 要：科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對我國的工業(yè)發(fā)展提出了新的要求，“新工科”為工程教育改革提供了方向。科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對工程專業(yè)人才培養(yǎng)也提出了新的挑戰(zhàn)，未來新興產(chǎn)業(yè)需要的是創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力、工程實踐能力強的“新工科”人才。土木工程高素質人才的培養(yǎng)機制面臨的最大困境是現(xiàn)實的社會需求與面向未來的工程技術之間的脫節(jié)，研究生實踐能力不強、創(chuàng)新能力不足。文章結合湖南工業(yè)大學土木工程學院研究生培養(yǎng)的實際情況，從優(yōu)化課程體系、完善導師制度、重視科研實踐等方面探索建立研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)模式的有效策略。

關鍵詞：新工科;土木工程;創(chuàng)新能力;研究生

一、引言

“新工科”（EmergingEngineeringEducation：3E）是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向，通過“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”構成了新工科建設的“三部曲”，開拓了工程教育改革新路徑。科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)，未來新興產(chǎn)業(yè)需要的是創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力、工程實踐能力強的“新工科”人才。這就要求學校對學生的培養(yǎng)提出新的要求，《斯坦福2025》建議，學生的培養(yǎng)應該以“使命性學習”替代“專業(yè)性學習”，讓學生的學習目標從掌握具體的專業(yè)知識提升到具有服務社會、解決全球性綜合性的能力。

目前，智能化、高性能復合材料在土木工程中得到了廣泛應用;預制拼裝BIM技術、數(shù)字化建造技術、3D打印技術等智慧建造也在土木建筑領域得到了廣泛應用;云技術、大數(shù)據(jù)也使得工程項目管理可視化。隨著新工科建設的深入，傳統(tǒng)土木工程專業(yè)必將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。當前，土木工程高素質人才的培養(yǎng)機制面臨著的最大困境是現(xiàn)實的社會需求與面向未來的工程技術之間的脫節(jié)。學校的傳統(tǒng)培養(yǎng)模式不能適應社會發(fā)展的需要，高學歷研究生畢業(yè)后求職困難，企業(yè)對掌握新技術人才又“一才難求”，因此迫切需要對目前研究生的能力培養(yǎng)模式進行改進。

湖南工業(yè)大學土木工程一級學科于2010年獲得碩士學位授予權，下設巖土工程、結構工程、橋梁與隧道工程、供熱燃氣通風及空調、市政工程五個二級學科碩士點，目前在校研究生70人，導師25人，師生比達到0.33，此外擁有總值5000多萬的儀器設備。但近年來，研究生的培養(yǎng)還是存在實踐能力不強、創(chuàng)新能力不足等突出問題，因此探索在新工科背景下的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式很有必要。結合本校的實踐，借鑒美國目前的研究生培養(yǎng)模型，創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式可從改革課程體系、完善導師制度、重視科研實踐等方面入手。

二、改革課程體系

改革課程體系主要是探索構建綜合性課程、問題導向課程與交叉學科研討課程，提高課程興趣度和學業(yè)挑戰(zhàn)度。調整前后雖然總學分基本保持不變，但選修課的可選擇范圍增加，下表為主要的選修課對比。對比發(fā)現(xiàn)，相比2015版培養(yǎng)方案，新版培養(yǎng)方案的選修課門數(shù)增加了50%，總門數(shù)增加了9門，且打破了學科組的概念，學生可結合自身課題研究的需要選修合適的課程。這無疑有利于交叉學科的發(fā)展。而且學院在大量調研的基礎上，更新了課程體系，選修課中僅8門維持前一版方案，開設了19門新課供學生選擇。新培養(yǎng)方案的課程設置突出了課程的前沿性、交叉性、綜合性和科學性，為跨學科、交叉學科知識的打通創(chuàng)造條件，為人才的創(chuàng)新培養(yǎng)奠定基礎。

另外，研究生教育的課堂教學方式也進行了變革，除了必要的以教師板書或PPT教授為主的被動式教學外，要求教師增加研討會、科研實踐等方式進行教學。以必修課程高等混凝土結構原理為例，教師不再以目前市面上的教材來設計課程教學內容和進度，而是將32個課時分解成8個模塊，每個模塊設計一個教學主題，教師講授2個課時，然后提出3個開放性的問題，學生4～5人一組，分成3個小組，每組學生通過查文獻、設計試驗、理論模擬等方式提出1個開放性問題的解決思路，然后給每組45分鐘時間用于研討。課程結束后，學生將對有關混凝土結構的至少8個問題進行主動思考和總結，雖然不能面面俱到，但也啟發(fā)了學生去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。這種課程教學的改革，使得課堂教學以學生為中心，教師提綱挈領，通過廣泛的啟發(fā)、討論引導學生積極討論，以開拓學生的研究思路。

此外，研究生教育還應結合慕課、互聯(lián)網(wǎng)課程，將具體知識點的教學交給網(wǎng)課，鍛煉學生的自主學習能力，將課堂真正變成開放式的、啟發(fā)式的教學陣地。當然，這種改革對教師提出了新的要求，教師需要率先改變自己的心態(tài)，多花時間和精力，多接觸本領域前沿技術，跟蹤新技術的發(fā)展，并善于提出開放性的問題，甚至提出教師本人也無法給出正確答案的問題，以此促進學生的發(fā)展。

三、完善導師制度

研究生導師是研究生培養(yǎng)的主要責任人，導師自身的道德水平、學術素養(yǎng)和科研能力都深深地影響著學生。雖然國家和學校鼓勵導師群或者集中指導制，但實際操作的時候往往還是單個導師對研究生進行指導，而且還經(jīng)常出現(xiàn)部分導師的工作重心在申請課題、完成橫向課題、跑業(yè)務等事務上的現(xiàn)象，采取了“放羊模式”進行研究生培養(yǎng)。傳統(tǒng)意義上的“師徒制”不僅不利于開闊研究生的視野開闊，更會使研究的科研和能力培養(yǎng)受導師科研興趣而左右，限于導師精力和側重點的問題，這種培養(yǎng)模式是研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的障礙。為改變這一困局，可采用導師群指導學生的模式。通過建立研究生科研團隊，發(fā)揮集體的力量，使研究生接觸更多的學術思想，促進學生的自主創(chuàng)新。

“導師群”制度一般是指一群導師和研究生在一定的管理機制下，有組織有計劃地進行系統(tǒng)協(xié)作、共同學習，以學術交流為平臺，取長補短。一般可在不改變既有研究生培養(yǎng)模式的基礎上，學院通過設置第二指導老師將研究生和導師按照研究方向、研究興趣進行組隊，如下圖所示。

以土木學院為例，目前平均1位導師1年可指導1個研究生，通過導師群的制度，可將3～4位導師組成一個興趣小組，該小組內有3～4老師，9～12位研究生。興趣小組不以行政強度為基礎，主要基于興趣，研究方向也可以不同。興趣小組定期展開學術交流活動，每次活動實現(xiàn)確定1～2個討論主題，由高年級學生或者教師進行主講，提出研究思路或者研究方向，其他導師和學生進行頭腦風暴、廣泛討論。定期召開類似活動不僅可以拓展學生的學術視野，增加學生接觸前沿技術的機會，建立平等、民主、和諧的師生關系還可以促進教師間相互學習、相互交融、取長補短，融合出新的研究點。興趣小組還可以使得成員更有計劃觀念，無形中形成良性競爭機制。