土木工程新工科人才培養探索與實踐

王紅紅

摘要：世界經濟論壇主席Schwab在《第四次工業革命》一書中談到，第四次工業革命的速度進程之快、波及范圍之廣、改革程度之深是前所未有的。數學、物理、化學、生物等基礎學科與工科專業跨界融合，使得人工智能、自動化機器人、納米材料等一系列新興技術領域不斷突破其瓶頸，從而刷新人類傳統的認知，甚至顛覆了人類已經固化上百年的生產生活模式。在這一大背景下，本研究以土木類新工科建設為例，分析新工科人才培養的知識理論體系并探索相關實踐經驗，為更快、更好、更全面地建設新工科提供有效途徑。

關鍵詞：土木工程;新工科;人才培養

引言

基于用人單位對人才需求的分析，土木工程領域的學生應具備“活學活用”與“技術革新”的能力，如解決工程疑難問題、統籌協調和與時俱進的能力。近年來，隨著我國城鄉建設政策的推進，該領域不僅對人才的需求量與日俱增，而且對人才的要求也不斷提高，主要體現在從單一的技術型、管理型、研究型人才逐步轉向應用型、復合型和創新型高素質人才。土木工程材料作為土木工程專業中最重要的基礎課程之一，課程內容偏理論化，尤其體現在材料組成、結構、制備方法與性能的關系上。因此，該課程主要以講授的形式為主，較少培養學生關于材料應用與材料創新等方面的能力。由此可知，開展土木工程材料的教學改革是土木工程專業革新的重要組成部分，也是適應新工科建設要求的必然選擇。

一、第四次產業革命下土木工程新工科建設

早在2013年，德國就在其漢諾威工業博覽會上提出了“工業4.0”的概念，隨后歐美等發達國家面向這次工業革命開始了國家層面上的制造業轉型升級之路。值得注意的是，在這一系列國家層面的戰略實施的背后，歐美國家還重點對其工程教育做出了重要安排。加之歐美等發達國家就有十分成熟的應用型工科教育體系，因此他們在近幾年的“工業4.0”等工業發展戰略實施中，已初步形成并建立了與之相適應的本科教育體系和辦學模式。發達國家的辦學經驗表明，第四次工業革命的到來，使得科技、經濟、社會環境等發生了急劇變化，這要求具有滯后效應的高等教育做出切實改變，實現超前發展與主動創新。嚴峻的國內外形勢要求我國高等教育必須加快改革步伐，以大教育觀為統領，以新工科建設為主線，以改革創新為抓手，不斷豐富新工科建設方面的知識理論體系與實踐經驗，為我國工程技術的基礎創新和經濟產業的飛躍式發展提供源源不斷的動力。

二、土木工程材料課程教學存在的問題

（一）教學內容陳舊，知識拓展不夠

傳統的土木工程材料教學內容往往缺乏對土木工程材料課程的前瞻性與系統性的考慮，沒有結合新型建材和新型建筑等發展動態，沒有闡述材料與施工、結構之間的關系以及土木工程材料的創新性研究熱點等。而新工科建設的要點之一是“面向未來發展”。因此，我國高等學校需充分發揮科學研究的引領作用，將土木工程材料方面的前沿內容帶入課題。同時，高等學校還需將最新的國家政策與行業發展趨勢融入課堂，如“十四五”規劃對建筑行業在低碳環保方面提出了更高的要求，提出“加快推動綠色低碳發展”;建筑行業針對我國最新的發展規劃，將降低碳排放量、生態保護及智能建造等作為近五年的發展重點。通過讓學生了解行業的未來發展方向，從而引領學生探索、啟發學生思考，培養具有推動行業發展的綜合性卓越人才。

（二）人才培養目標不明確

在工科型、實干型人才不斷受到重視的背景下，應合理制訂人才培養目標，促進專業教學的改進升級。然而通過對近年來的實際情況的分析了解到，工程人才培養目標的制訂過程還是呈現不合理性，沒有從綜合角度進行考慮，豐富學生專業理論儲備，提高學生專業能力，并在相關工作中只是考慮學生對專業知識的了解，沒有從煩瑣架構設計和專業能力發展的角度實行教學，導致學生專業能力和專業素養無從提升。

三、土木類新工科人才培養模式探討

（一）以大教育觀為統領的新工科人才培養

目標的制定土木工程類新工科人才不僅需要培養的學生具有較強行業背景知識和工程實踐能力，還需要具有嚴謹科學的理科素養與奉獻祖國、服務人民的人文意識。因此，與傳統的土木工程人才培養不同，新工科人才培養方案不僅需要培養學生具有發現問題、解決問題的獨創思維，還需要以大教育觀為統領，實現學生從工學、理學、文學等多個方面進行培養。在培養目標的設定上，不僅需要培養德智體全面發展，掌握土木工程學科的基本原理和基本知識，具備溝通能力、創新意識與國際視野，能夠在建筑工程、道路與橋梁工程等領域從事規劃、設計、施工、管理、教育和研究工作，在城市地下空間工程、生命線工程的智能建筑與超期服役結構的健康診斷等某一新型專業領域具有扎實的基礎理論和先進的專業知識，還需要在新工科人才培養目標中，明確學生兼具嚴謹科學的理科素養與奉獻祖國、服務人民等人文意識，進而培養具有大教育觀的新工科復合人才。

（二）專業教育與通識教育相融合

通識教育是培養高素質人才和創意思維的教育基礎，是高等院校素質教育的重要組成部分。通識教育是培養學生“做人”的素質教育，專業教育是培養學生“做事”的素質教育，要將做人和做事有機結合起來，真正學會“做人”“做事”，使通識教育和專業教育相輔相成、相互促進。將基礎通識教育+專業教育+拓展教育（個性化）貫穿于本科教育的全過程，其中通識教育為1～1.5年，專業教育為1.5～2年，拓展教育為1年。通識教育旨在提高學生的基礎及跨學科能力，使其適應未來全方位發展的需要。中國礦業大學在通識教育階段，主要設置通識教育課程，人文、創新創業及美譽類課程;在專業教育階段，設置專業大類基礎必修課程、專業主干課程及專業選修課程;在拓展教育階段，設置拓展課組、科研訓練課組及本碩一體化課組。通過三大模塊的有效銜接，著力培養具有健全人格、人文情懷、社會責任感、扎實基礎、科學素養、國際視野、求是創新精神的一流建環專業人才。

（三）完善人才培養的課程資源

在工科型人才愈加得到重視的新時期，學校應以新工科理念為指導，精簡教育教學項目，提高人才培養質量成效。在教學項目簡化方面，邀請專業人士向學生講授土木工程專業理論，并通過創新活動提升學生的專業技能和核心素養。此外，在教學資源的創新環節，促進學生在競爭氣氛中建立創新思維，同時，學校還能借助網絡教學的開展，給學生提供更加豐富的學習素材。另外，還可借助知識探究、情境導入等模式，增加教育教學項目。

結束語

根據以上研究內容可知，為了適應經濟發展與科技進步，開展土木工程材料課程的教學改革是培養新工科背景下土木工程專業高素質人才的重要組成部分。因此，探索教學改革機制，進而提高學生“活學活用”與“自主創新”的能力是高校須關注的核心問題。本文通過分析土木工程材料課程傳統教學模式中存在的不足，提出通過提高教師的綜合素質、推行多元信息化與模塊式教學、開展探索性實驗課程、實施“組內組外”評價考核體系與課程思政等方式，幫助學生建立完整的知識體系，從而培養出具有較高職業素養與創新意識的復合型新工科人才。

參考文獻

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