以新工科與 “雙一流” 建設為背景的土木工程教學改革研究

姚小俊，楊 欣

（河北工業大學土木與交通學院 天津 300401）

科學技術是第一生產力，而工科是將基礎科學理論轉化為工業生產技術的實踐性學科，因此工科教育的發展對我國社會經濟發展乃至國際競爭力的提高都有著舉足輕重的影響。傳統工科包括土木工程、材料工程、電氣工程、機械工程、能源動力工程、化工制藥等。原有的高校工科教育已為相應的工程領域培養、輸送了大量人才，使得我國的綜合國力穩步增強。但受限于基礎學科的緩慢發展以及計算機、人工智能、芯片制造等新工科的迅速崛起，傳統工科的熱度逐漸回落。土木工程作為傳統工科之一，其行業競爭力略顯不足，應當對該學科的教學模式進行改革，培養出各式人才，從而再次激發其內在活力，實現由傳統工科向新工科的轉型升級[1-2]。

為提升我國高等教育綜合實力和國際競爭力，教育部、財政部和國家發改委聯合發布了《關于公布世界一流大學和一流學科建設高校及建設學科名單的通知》[3]。從政策出臺到全面落實， “雙一流” 建設已經度過了 “統籌推進” 階段，來到 “深入推進” 區域。因此，新一輪 “雙一流” 建設不再簡單以論文數量、 “帽子” 數量等作為評價指標，而是關注代表作質量、高層次人才承擔國家重大項目及成果情況等，重點考察人才培養質量和教師的學術水平、教學投入、社會服務貢獻。可見， “雙一流” 建設的提出為土木工程的教學改革帶來了全新契機，有利于推動土木工程學科的全面高質量發展，開拓工學并舉新格局[4]。

1 現存問題分析

1.1 教學理念傳統

目前，絕大多數國內高校均是通過對個人科研成果進行考核而決定是否錄用某一學者成為教師。在評判過程中，往往忽視了對教學能力的考查，以至于非師范類學校畢業的教師只能依靠自身感覺和個人想法開展教學。由于這類教師自身所受教育偏于傳統且在碩博期間專心科研，一定程度上脫離了教學實際，因此其教學理念同樣較為傳統，不能結合新時代學生的特質對教學方法進行適當調整與創新[5]。此外，教師一味地照本宣科并機械式進行板書，缺少對專業課程知識的理解，最終使得其在施教過程中重知識灌輸輕能力鍛煉、重記憶輕思考。

1.2 教學課程體系不合理

為培養通識型人才，許多高校要求學生完成與土木工程專業無關的課程學習，如電工學、基礎化學等。此外，土木工程作為一門大類專業學科，包括了結構工程、橋梁工程、巖土工程、隧道工程和土木工程材料等不同方向，且各方向之間存在一定的差異性。而大量高校并未在學生入學時便進一步細化專業方向，即使分選方向之后仍然會安排其他方向的導論性課程，致使課程體系冗雜[6]。課時分配缺乏合理性，相關性較強的專業課課時壓縮過多，教師為按時按量完成教學任務而進行 “填鴨式” 教學，學生也因繁重的學習任務而敷衍塞責[7]。

1.3 缺乏課外實踐

土木工程是一門注重實踐并且需要積累豐富經驗的學科，僅在局限的教室內講授書本內容不僅使得基本理論空洞、晦澀難懂，而且與工程實際的結合性較弱，難以調動學生的學習興趣。缺乏相應的課外實踐無異于紙上談兵，不利于學生日后的職業起步發展[8]。因此，學校需要在每一學期增設不同的課外實踐環節和課程設計，如專業方向認知實踐、現場生產實踐、建筑結構設計等。使得學生對于自身專業方向在不同職業崗位中的主體工作內容具有大致的了解，實現理論知識和實踐能力的均衡發展。

2 人才培養需求分析

建筑工程的體量龐大且涉及的各項原理和技術錯綜復雜，因而需要綜合考慮學生的能力、性格等方面后進行因材施教，有針對性地為國家工程建設培養輸送不同類型的精英人才。

2.1 工程技術型人才

實際的土木工程建設涵蓋規劃、勘測、設計、施工、運營、維護等技術活動，逐一經過以上環節才能在滿足甲方需求的基礎上建設出安全、合理、經濟、美觀的工程結構。因此在不同階段需要相應的工程師或技術人員對現場作業人員進行工作指導和技術交接，同時也要及時向管理部門反映工作進度和所遇到的問題。對此，在教學過程中選拔出具有工程技術型人才潛質的學生后，除了要求學習專業知識外，更需要組織學生參與工程實踐，熟悉自身專業方向的崗位工作內容并積累經驗，提升其核心競爭力[9]。

2.2 理論研究型人才

將理論知識轉化為生產應用離不開工程技術型人才，而整個土木工程專業的進步則需要理論研究型人才。理論研究型人才能夠針對亟須突破的領域進行縱向挖掘，從而推動土木工程專業整體全面的發展。例如，通過設計不同的結構形式以增強建筑物在各種荷載組合作用下的可靠度，改進施工工藝以提高建造效率，提出新型監測方法以節約運維成本等。在理論研究型人才的努力下，高精尖的成果產出有助于工程結構滿足多元化性能需求。對于具有科研潛質的學生，應當在教學過程中注重打好理論基礎，鍛煉其創新思維、科學批判精神、嚴謹細致的治學態度和寫作表達能力。

2.3 綜合管理型人才

為統籌安排推進實際工程的各個環節并將其與科研成果有機聯系起來，實現市場資源的有效整合及合理分配利用，需要培養出相應的綜合管理型人才。因此，對于此類人才的綜合素質要求較高，不僅需要學生大致了解各類專業知識和非專業知識[10]（如法律、商業談判等），還要求學生具備良好的主觀能動性、組織協調能力、溝通表達能力和抗壓能力。

3 改革措施及預期成效

3.1 教學分流

入學時向學生詳細介紹土木工程下屬各個專業方向的特色以及未來就業前景，讓學生根據自身興趣愛好自由選擇專業方向。同時，建立完善、科學、系統的評價體制。經過一段時間的通識教學后，對學生的性格、學習能力、實踐能力和專業認知水平展開綜合測評，以區分不同的人才潛質。然后對各專業方向中具有不同類型潛質的學生進行集中教學培養，如此能夠最大化利用教學資源并激發學生的潛能，從而促進學生全面發展。

3.2 教師培訓改革

由于大多數高校教師并未在師范類學校接受過系統的培訓，同時也未自學過相應的教育知識，因此欠缺一定的教學能力。在教學過程中，教師難以緊扣教學重點并選擇靈活的教學方法，從而不能有效引導學生主動學習，為學生構建穩固的知識體系，培養創新與實踐能力。此外，青年教師缺少教學經驗，而年長教師的教學理念和專業知識體系較為陳舊。綜合而言，應當對高校教師展開定期的教學能力培訓，同時有必要以抽查的方式對教師的說課能力進行實時檢測。

3.3 課程體系更新

在學生分選完專業方向之后，可以適當減少相關性較低的非專業課程安排，將多出的教學時長分配至關鍵性專業課程，盡量讓學生將專業知識學精、學透，為日后的工作或升學奠定良好的基礎。但同時也需要注意單節課時的安排，宜將現行的一節大課拆分成兩節小課，然后平均分布至不同時段，避免兩節小課連堂。如此既有利于教師靈活安排自身日程，也能有效防止學生在上課時出現思維僵化、厭倦抵觸情緒等問題。適量增設實踐課程，深化學生對土木工程專業的認知，鍛煉實操本領。隨著其他學科的新興和發展，土木工程領域的專業課程種類和內容也需要與時俱進、動態更新[11]。故而可以在課堂上引入土木工程前沿領域知識，以供感興趣的學生了解，拓寬科學視野。也可以結合自動化、人工智能、遙控傳感、3D打印等新興技術設置交叉學科課程，逐漸將傳統的、人為主導的土木工程升級為面向新時代的智能建造。

3.4 建立互通平臺

各個高校的教學資源較為有限，若是采取割裂、獨立的教學模式，各自為 “教” 會導致部分資源難以得到充分利用，也容易使教學質量良莠不齊。擁有豐富教學資源的高校能吸引更多師生人才，促進校內 “教學生態圈” 的良性循環，而教學資源貧瘠的高校則會陷入發展窘境。因此，需要在保護知識產權等個體和集體合法利益的前提下，建立友好兄弟院校關系或區域性高校聯合會，實現各高校間的互幫互助、資源共享。共享的教學資源包括線上課程視頻、不涉及核心技術的工程應用程序等軟件資源和實驗儀器等硬件設施。除了各高校之間的共同協作，同時可以將高校與所在地區范圍內的土木工程類企業、科研院所關聯互通，根據三者的供需條件打造具有特色的產學研互通平臺[12]。這樣有利于打破校企壁壘，提升高校的教學質量，還能增加企業和科研院所的產值，達到互利共贏的目的。

4 結語

在新工科與 “雙一流” 相結合的背景下，土木工程學科的發展道路中既充滿了機遇也伴隨著挑戰，因此對教學模式的改革研究勢在必行。在土木工程教學改革過程中，需要牢牢把握主要矛盾和矛盾的主要方面，牽住人才需求的 “牛鼻子” 后推動教學環境、教師和學生齊頭并進。嘗試運用教學分流、教師培訓、更新課程體系、建立互通平臺等多種手段靈活探索符合實際情況、成效良好的教學體系，為其他傳統工科的教學改革提供參考。