基于信息技術與校企協同的應用型土木類專業綜合改革與實踐

游春華 尹影 劉傳輝

摘要：傳統土木類專業人才培養模式存在企業參與度低，課程內容滯后于行業技術發展，理論與實踐教學結合不緊密，管理方式落后等諸多不足。通過深入調查研究，提出理論學習—實踐成長—理論梳理的“3+0.5+0.5”人才培養新模式，構筑校企聯動人才培養的長效機制;融合現代工程智造技術，重構專業課程體系，依托全國BIM技能大賽平臺，實施項目驅動式教學，培養學生工程智造能力;利用信息化技術改革傳統教學與管理方式，實施無邊界教學與實習管理，構建實踐教學質量評價量化體系。土木類專業綜合改革獲得行業企業的認可，人才培養質量與就業質量穩步提升。

關鍵詞：需求導向;校企協同;信息技術;土木類專業;綜合改革

中圖分類號：G6420;TU ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：10052909（2021）05001709

高等教育由精英教育向大眾化、普及化教育轉變，必然導致教育的多元化。面向產業一線需求的應用型教育，已成為高等教育的重要組成部分[1]。高等教育人才培養質量的好壞，關系到我國高等教育的成敗。一方面以5G通信、人工智能為代表的現代信息技術的蓬勃發展，帶來教育模式與教學方法的深刻變革;另一方面現代信息技術正在升級傳統建筑業的生產方式，智能建筑與智能建造浩蕩而來，對土木類人才的知識、能力與素質要求也發生巨大變化。處于國家教育轉型、產業升級、民族復興的新時代，如何緊扣現代信息技術，革新傳統的教育理念與教學模式，回應行業對人才的需求導向，是每一位高教人思考的問題。

根據土木工程學科特性、應用型本科教育的科學內涵以及專業人才培養模式的要素進行分析，土木類應用型本科教育的基本特征主要體現為：定“性”在行業，定“向”在應用，定“格”在復合，定“點”在實踐[2]?；咎卣鳑Q定了應用型土木類專業必須深化校企融合，使企業深度參與人才培養的全過程。通過對同類院校人才培養方案的深入研究，以及對行業企業廣泛的調研發現，土木類專業人才培養模式存在企業參與度低，課程內容滯后于行業技術發展等諸多問題。

因此，依托信息技術革新專業課程體系與教學方法，破除教學邊界，構建校企融合、協同培養的新型人才培養模式，具有重要的現實意義。本文主要介紹湖南工學院基于信息技術與校企協同的應用型土木類專業綜合改革和實踐的探索。

一、應用型土木類專業人才培養問題分析

準確把握現行土木類專業人才培養存在的問題，是專業綜合改革的邏輯起點。湖南工學院課題組對現行的人才培養模式、課程體系、課程內容、實踐與實驗教學等各個方面進行了廣泛的調研，分析得出現行土木類人才培養主要存在如下四個方面的問題。

（一） 人才培養模式對應用型培養目標支持度不足

在人才培養模式上，傳統土木類人才培養模式的設計對應用型人才培養目標的支持度不夠[3]。作為人才最終鑒定者的行業企業對人才培養的參與度不高，企業需求導向不能直接傳達給高校。高校在人才培養模式的設計上，缺乏對企業內在訴求的考量，校企協同的長效機制難以建立。行業企業應該是應用型本科教育實踐教學的主體之一，如何在人才培養模式的設計上，為企業的深度參與創造條件，并在這一過程中滿足企業內在需求，真正做到“校、企、學”三方共贏，是人才培養模式設計者必須深思的問題。

（二）課程體系滯后于行業技術發展

在人才培養方案設計上，課程體系滯后于行業技術主流?，F代信息技術革命正強力推進工程建設的產業升級，以BIM（Building Information Modeling）為代表的大數據平臺，與裝配式建筑相結合的現代智能建造技術已成為行業發展潮流，新型施工工藝、工法、設備、設計理念的應用日新月異。然而當前土木類專業課程體系更新緩慢，課程內容明顯滯后于行業技術主流，BIM技術、裝配式建筑等現代智能建造技術入課困難。

（三）教學方法與現代信息技術融合緩慢

在教學方法上，仍以教師填鴨式講授為主。傳統授課方式主要存在的問題，一是課堂信息量不足，探究式教學應用少;二是由于課堂信息的即時性，使得優質教學資源的利用率極低，優質教師服務學生的人數受限;三是適用于應用型人才實踐能力培養的項目驅動式教學應用少;四是課堂理論教學與感性認知受時空邊界的限制，無法實現理論教學與感性認知的無縫交互。如何借助現代信息技術革新傳統的教學方法，也是高教工作者必須深思的問題。

（四）實踐教學設計、教學管理與質量評價困難

在實踐教學設計與管理上，存在三個層次之問，一是學校管理之問：實習成效如何？指導教師的精力投入怎樣？二是實習指導教師之問：學生在哪里實習？學生實習做什么？學生實習效果如何？三是學生之問：老師是否關注了我？學有疑難可問誰？傳統的實踐教學管理無法回答上述問題，造成實習管理的虛無化、表象化。與此同時，現行的土木類專業人才培養方案，包含認識實習、生產實習、畢業實習三個集中性實踐教學環節，時間過于碎片化，最長時間僅為四周，且時間分布不合理[4]。碎片化短時域的實踐教學不利于企業對實習學生的管理，不利于企業對學生職業素質的考察，不能為企業創造有效勞動，導致企業支持學生實踐性教學抗力較大，實踐教學效果不佳。

二、土木大類專業綜合改革實施路徑與成效

（一） 創新人才培養模式，構建校企協同基石

韋宗發[2]提出土木類應用型本科教育的“四定”特征，決定了行業企業必須成為人才培養的主體之一。因此，如何尋找校企合作的共同利益點，構建產教融合、校企協同長效機制，是土木類人才培養方案設計的重點。

1.土木類人才培養模式

課題組通過深入調研同類高校與合作企業，以OBE工程教學理念為指導，提出“理論學習+實踐成長+理論梳理”的環中環式教學理論，構建“3+0.5+0.5”的人才培養模式（圖1）。其中3年完成所有理論課程學習，將傳統土木類人才培養方案中的生產實習與畢業實習合并，實施半年集中式就業實踐，完成理論學習與工程實踐相結合的邏輯映射，最后半年集中做畢業設計。此時同時采取校內教師理論課+行業專家工程前沿案例講座模式，進行理論再梳理、再學習。新型人才培養體系著力解決傳統實踐教學時間碎片化的根本問題，滿足行業企業對學生管理、人才選拔及有效勞動的內在訴求，為校企協同長效機制的建立創造充要條件。

為進一步推進應用型人才培養目標的實現，在人才培養模式中著力探索實施CDIO模式下項目驅動的實踐教學，構建“一個中心，三個有利、四個層次，五個支持”的實踐教學體系?！耙粋€中心”是指以培養應用型人才為中心;“三個有利”是指學生、學校、企業三方共贏的實習機制;“四個層次”是指基礎技能、初級基本應用、高級綜合應用、創新技能四個層次的實踐教學體系;“五個支持”是指智能感知實習APP支持平臺、校企合作實習支持平臺、學科競賽與素質拓展支持平臺、雙師雙能行業智庫支持平臺、開放性實驗教學平臺[5]。

2.人才培養模式改革成效

土木類人才培養模式改革實施以來，行業企業真正成為人才培養全過程的參與者。參與路徑主要有：一是由合作企業專家組成行業智庫全程參與土木類專業培養方案、教學大綱的修訂工作。行業專家對教學大綱的研討意見，代表企業對人才知識、能力與素質的需求，是OBE理念下學生畢業要求的直接體現。二是承擔直接就業實踐教學。人才培養模式改革后，學校先后與中建五局、湖南建工集團、深圳建工集團、五礦二十三冶等10余家行業龍頭企業簽訂了校企合作協議書，上述合作企業每年均可接受50名以上的土木類學生參與就業實踐，并安排一對一企業導師進行實踐指導。三是由企業專家開展工程技術前沿及工程案例講座，開闊學生專業視野，提升學生專業素質。近三年來就業統計表明，土木類專業學生與實習企業的簽約率高達90%以上，考研報考錄取率高達55%，總體一次性就業率高達94%以上。由于具有扎實的工程實踐能力，學生就業質量穩步提升，土木類專業學生就業于中建、中鐵、及地方建工集團等特級企業達68%，在地方本科院校就業質量排行中位于前列。

（二） 深融工程智造信息技術，重構專業課程體系

當前土木類專業兩個發展技術路線已然明確，一是采用現代工業化的PC構件進行裝配式建造;二是采用BIM全周期數據技術實施工程智造。裝配式建筑與BIM技術相結合，是高效、智能建造技術發展的必然。把握行業技術發展的潮流，培養具有工程智造專業能力的應用型人才，重構專業課程體系是土木類專業綜合改革的核心。

1.重構專業課程體系，融入工程智造知識理論

結合應用型人才培養定位，重構專業課程體系主要是融入工程智造應用性知識理論，主要采用如下三種方式：一是現有課程中植入BIM，如在通識教育課土木工程概論中增加現代工程智造與裝配式建筑的內容。二是新開設BIM課程，如學科基礎課程增加BIM應用導論，專業教育課程增加BIM正向設計方法與實踐、BIM5D協同項目管理、基于BIM技術的土木工程施工新技術應用等課程，在裝配式建筑中增加裝配式混凝土結構建筑的設計與施工、裝配式建筑混凝土構件生產等課程。三是引入平臺資源，開設BIM相關軟件的培訓課程，如Revit、Magic、GCL、GGJ、BIM5d、三維場布、模架計算、斑馬夢龍等。專業課程設計系統解構工程智造知識邏輯，包含基于BIM技術的數據生成、數據應用（施工組織、工程造價、項目管理等）[6-7]、裝配式建筑設計與施工等工程智造技術知識，為后期項目驅動式工程智造能力的培養打下良好理論基礎。

2.實施項目驅動式教學，培養工程智造能力

借助全國大學生結構設計信息技術大賽，培養學生BIM正向設計能力;借助全國高校BIM畢業設計大賽平臺，培養學生BIM數據逆向生成與工程應用能力。教學實施的基本路徑是采用項目驅動、產學協同、賽學相長的培養模式，即聯合中建五局、深圳建工集團等一批行業領軍企業，依托各類BIM類、結構信息設計等競賽平臺，開展以復雜工程為背景的BIM智造知識的學習與BIM智造能力的訓練，培養學生應用現代信息技術解決復雜工程問題的能力。

3.改革成效

實施項目驅動式BIM技能教學以來，學院土木類專業在BIM技能大賽取得優異的成績（圖2-3）。自2016年以來，共獲全國BIM類各類競賽總冠軍4組、特等獎6組、一等獎12組、二等獎8組、三等獎6組，共計200余人次獲獎。2019年首次參加全國大學生結構信息技術大賽，累計獲得特等獎1組、一等獎2組、二等獎5組、三等獎4組，共計36人次，居全國地方院校前列。

（三） 基于現代信息技術，改革教學方式方法

高等教育與信息技術相結合，是高等教育改革的必然。相較于傳統教學的即時性，信息化教學具有天然的共時性與全時性，可以更高效地服務學生，增加課堂教學信息量，豐富教學形式，破除教學的物理邊界，提高優質資源的使用效率[8-9]。

1.基于信息技術改革理論教學

一是利用MOOC資源，對專業核心課實行混合式、探究式及翻轉課堂等新型教學方式，如土木類專業結構力學、BIM5D協同項目管理等十余門專業核心課實施信息化教學。二是建設網絡公開課、微課等教學資源，借助雨課堂等信息化教學平臺開設混凝土設計原理、建筑工程定額與概預算、土木工程測量與工程力學等四門網絡公開課，其中土木工程測量課程為省級一流金課。

2.基于信息技術改革感知實習與工具軟件教學模式

通過建設智能感知認知平臺，讓理論教學與感知實習無邊界互換、無縫結合，克服傳統感知實習項目可選擇性差、項目種類不全面、實習風險大的不足。智能感知學習平臺通過對項目全類型、全過程與全時段的數字化處理，最終實現感知實習的變革，導入平臺資源，實現工具軟件在線自主學習、智能評價，從而變革現行的專業應用軟件教學模式。目前已建設100余項實驗視頻，60余項施工工藝視頻，PKPM、Revit、Magic、BIM5d、廣聯達、斑馬夢龍等11門工程應用軟件教學視頻等文件資料。

3.基于信息技術開展工程前沿技術講座

信息技術破除了教學物理邊界，更加方便行業智庫為學生開展遠程指導。為回答學生就業實踐中的代表性問題，提高學生對工程技術前沿的認知水平，學院邀請行業專家結合工程實踐或技術前沿開展線上授課。如深圳建工總工講授高大模板施工組織設計與審查要點，鋁模施工技術與成本分析;中建五局專家結合在建工程講授施工組織設計案例，工程安全教育與管理;遠大住工講解裝配式建筑構件生產與工程施工;寧波建工集團介紹BIM5D項目協同管理等。來自工程一線的專家講座回答了學生在實習過程中的疑問，開闊了學生的專業視野，提高了學生的專業素質。

4.基于信息技術開展畢業設計線上輔導

由于眾所周知的原因，地方院校畢業生集中在校內完成畢業設計的比例較低，對于分散在外的學生進行畢業設計線上輔導，對于達成畢業要求，保證畢業設計質量具有重要意義。由于土木大類專業畢業設計一般分為結構設計與工程管理兩個方向，均具有一定的流程范式，計算方法、計算內容均可以采用共性的設計范式來開展，具有線上畢業設計指導的天然屬性。線上畢業設計輔導流程見圖4。

結構設計類課題解構為結構設計流程、結構布置優化選擇等15個知識節點，工程管理類解構為圖形導入及工程量計算、施工組織設計等17個知識節點，累計開展線上輔導講座32次，其中湖南省建科院、深圳建工集團、國眾聯咨詢公司等實力企業，以及中國建科院PKPM公司、魯班軟件等科技企業的專家累計講座11次，占畢業線上輔導34%，真正實現了校企聯動。

線上指導滿意度、授課教師滿意度及線上指導內容受益度的線上問卷調查表明，94%以上的學生認為本次畢業設計指導能根據學生的實際選題，針對畢業設計過程中容易出錯的共性問題和一般性設計方法進行講解的方式表示滿意;88%的學生對授課教師線上指導質量高度認可（圖5）。

5.信息化教學改革成效

通過信息化教學改革，土木類教師教學水平有較大的提高，獲省高校教師課堂教學競賽一等獎1名、二等獎1名，省高?！敖虒W能手”2名，省信息教學競賽一等獎、三等獎各1名，省微課競賽三等獎2名，校級各類教學競賽獎項15個?；谛畔⒓夹g的畢業設計指導分別獲得學校2019年度和2020年度在線教學優秀案例一等獎1項、三等獎1項，混凝土設計原理課程獲得信息化教學優秀案例一等獎，導入行業智庫優質教學資源。近三年來，行業專家為土木類學生開展工程前沿技術講座、工程案例分析與畢業設計指導累計達到80余場次。

（四） 基于現代信息技術，改革實踐教學管理與評價方式

如前所述，傳統的實踐教學管理模式，存在學校、教師、學生三方之問，為回應實踐教學管理的“三問”，有效地消除實踐教學管理的盲區[10-11]，2017年、2018年土木類專業基于信息技術，試點互聯網+實習管理，達到了預期的效果，獲得了學校高度認可，2019年在全校各專業推廣應用。

1.實習計劃執行良好：回應學校、老師之問

參與學生累計1 836人次，撰寫實習日志72 396篇，綜改班就業實踐生均日志104.39篇以上，計劃要求實習日志100篇，學生參與率100%;普通班生產實習參與率達97.58%，生均日志18.88篇，普通班畢業實習參與率為98.77%，生均提交日志27.29篇，生產實習與畢業實習計劃日志20篇，人才培養模式與實踐教學管理改革前后各類實習執行情況對比分析見圖6、圖7。

2.實踐成效明顯提高：回應學校、老師之問

實習日記內容豐富、圖文并茂，有現場照片、成果展示、問題研討、讀書筆記等，隨機抽取學生實習日記與往屆實習日記對比分析顯示，采用“互聯網+”實習模式，實習質量有明顯提高，達到了實踐教學的預期目標。

3.教師日記批閱：回應學生之問

近四年來，土木類教師參與互聯網+實習指導達86人次，累計批閱實習日志47 334篇，師均批閱550篇，生均批閱93.9篇，生均提交實習日志篇數100.4，總體批閱率達91.2%，有教師最高批閱日記685篇。

4.建立量化的實習質量評價體系

根據校友邦平臺數據，建立實踐教學質量評價方法與量化計算模型，實行實習指導教師、教研室及實習生三位一體的量化評價。對實習生的評價采用的指標是實習日記的篇數、校內與校外指導教師評定的實習成績;對校內實習指導教師的評價指標為學生實習參與率、學生日志提交率、實習日記批閱率與實習日記的批閱質量四個指標;教研室實習工作的評價指標有平臺學生激活率、日志提交率、指導教師批閱率等。根據量化質量評價體系進行綜合排名，確定優秀實習生、指導教師與教研室。評價體系客觀公正，充分激發了師生的活力。

實習生綜合實習成績S=A×50%+B×40%+C×10%

其中A為企業導師實習成績，即當A<60時，學生實習成績直接認定為不及格。具有一票否決權，權值為50%，高于校內指導教師的權值。B為校內指導教師根據學生平臺實習日志的填寫質量給出實習成績，即每篇實習日志批閱成績的平均值，權值為40%。C為實習日志提交率得分=（提交率/本年度最高提交率）×100%，提交率=實際提交日志篇數/培養計劃篇數。

校內指導教師指導實習質量得分S=A×10%+B×20%+C×40%+D×30%

其中A為學生實習參與率，權值10%;B為學生實習日志提交率，權值20%;C為實習日志的批閱率，權值40%;D為實習日志批閱質量，權值為30%;實習日志批閱質量由學院教學質量督導組給出。

教研室實習工作量化成績S=A×50%+B×40%+C×10%

其中A為學生實習參與率=參與實習人數/專業總人數，權值10%;B為學生實習日志提交率=日志提交總篇數/（實習專業總人數×培養計劃篇數），權值30%;C為實習日志的批閱率=實習日志批閱篇數/日志提交總篇數，權值60%。

5.互聯網實踐教學管理改革成效

通過信息技術實行互聯網+實踐教學管理模式改革，有效回應了實踐教學管理學校之問、老師之問與學生之問。通過量化的實踐質量評價體系的應用，可以實現對指導教師、學生實踐成績進行公平客觀的評價，有效地激發了師生實踐學習的積極性，實踐教學質量顯著提高。2019年互聯網+實踐教學管理模式在全校推廣應用。

三、專業綜合改革創新

1.提出“理論學習-實踐成長-理論梳理”的教學理念，構建“一個中心，三個有利、四個層次，五個支持”的實踐教學體系，實施校企協同的“3+0.5+0.5”人才培養新模式，推動理論與實踐的融合并進，推進具有工程實踐能力高素質應用型人才的培養。

2.深融信息技術，革新傳統教學、管理方式。一是實施互聯網+實踐教學管理，消除實踐教學管理盲區，正向回應學校、老師、學生之問，并基于大數據平臺提出實踐教學質量評價方法與量化計算模型;二是推進智能感知實習APP平臺開發建設，為土木類認識實習改革、理論教學與感性認識無邊界融合打下扎實的基礎;三是實行無邊界畢業設計線上指導，攜手企業共同完成畢業設計指導，切合需求導向保證人才輸出。

3.導入智造技術，探索人才培養與工程前沿同頻共振新路徑，借助全國大學生結構設計信息技術大賽、全國高校BIM畢業設計大賽平臺，實施BIM智造能力的培養，以賽促教、以賽促學，成績顯著。

四、結論與展望

湖南工學院土木類專業綜合改革，經歷二屆畢業生試點，進而全面實施，人才培養質量與就業質量穩步提升，信息化教學初具成效。專業改革實踐證明：以需求為導向，實施校企協同，產教融合培養應用型人才是地方本科院校人才培養改革的必然方向。高等工程教育與信息化技術深度融合，變革現行的教育方式與管理模式是教學改革的必然要求。未來信息技術與高等工程教育的融合發展，高等工程教育必將呈現新的發展態勢。

1.信息化教學的全時性、低衰減性將帶來優質教學資源的供給、教學模式與教師結構組成的深刻革命。

2.具有工程項目全過程、全類型、低成本、高安全性的數字虛擬化感知實習，必將實現傳統土木類認識實習由實物場景向數字虛擬化場景的轉變。

3.信息技術與無邊界教學理論的結合，破除了校企協同的物理限制，實現校內教師與企業導師協同授課，特別是全息成像技術在教學中的應用，實現了課堂教學空間與工程現場空間的無縫對接，校企協同人才培養將全面深化。

參考文獻：

[1]徐理勤， 顧建民. 應用型本科人才培養模式及其運行條件探討[J]. 高教探索， 2007（2）： 57-60.

[2]韋宗發. 論應用型本科人才的本質特征與規格定位[J]. 高教論壇， 2012（11）： 3-5，43.

[3]游春華， 劉傳輝， 匡鵬穎. 地方本科院校土木工程應用型人才培養模式研究與改革實踐——以湖南工學院為例[J]. 大學教育， 2018， 7（7）： 135-138.

[4]高加成， 姚勇， 韓春光， 等. 土木工程應用型本科人才培養模式的探討與實踐[J]. 湖南理工學院學報（自然科學版）， 2016， 29（4）： 69-71，89.

[5]游春華， 尹影， 何根. 應用型地方本科院校土木工程專業實踐教學改革思考——以湖南工學院為例[J]. 高等建筑教育， 2018， 27（2）： 106-109.

[6]梁騰飛， 賀園園， 楊瑞娟. 基于BIM的土木工程專業人才培養課程體系構建[J]. 知識經濟， 2019（25）： 152-154.

[7]王建超， 張丁元， 周靜海. BIM技術在建筑類高校專業課程教學中的應用探索——以沈陽建筑大學為例[J]. 高等建筑教育， 2017， 26（1）： 161-164.

[8]荀淵. 高等教育全球化的愿景： 從無邊界教育到無邊界學習[J]. 電化教育研究， 2019， 40（5）： 32-39.

[9]胡晶， 何澤恒， 耿文莉. 管理信息系統課程無邊界教學改革探索[J]. 黑龍江社會科學， 2014（2）： 157-160.

[10]米瑩. 基于“互聯網+”環境的土木工程實踐教學體系探索[J]. 吉林廣播電視大學學報， 2018（12）： 84-85.

[11]任為為， 游春華. “互聯網+實習管理”模式的研究與實踐——以湖南工學院建筑工程與藝術設計學院為例[J]. 大學教育， 2019， 8（11）： 21-23，27.