新工科背景下應用型高校土木工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃的探索與實踐

文／徐中秋、楊揚 皖江工學院 安微馬鞍山 243031

引言：

為適應和引領第四次工業(yè)革命的需求和挑戰(zhàn)，世界各發(fā)達國家紛紛致力于工程教育的改革。[1]教育部、工業(yè)和信息化部、中國工程院共同發(fā)布關于加快建設發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0 的意見，培養(yǎng)和造就一大批適應經濟社會發(fā)展需要的高素質人才，迎接新工業(yè)革命，增強國力。[2]高等教育改革勢在必行。本文針對新工科背景下土木工程專業(yè)的發(fā)展，對應用型高校卓越工程師培養(yǎng)進行探討和實踐，為應用型高校卓越工程師的培養(yǎng)提出對策。

1、土木工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃現狀和存在的困境

目前，應用型高校土木工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃存在的問題，主要體現在以下幾個方面：

1.1 培養(yǎng)方案目標不明確

現在的培養(yǎng)方案，還是注重理論知識的傳授，對于應用沒有并重。即便在應用型高校，以應用型人才為培養(yǎng)目標的角度，也只是增加了校內的實踐環(huán)節(jié)。校內實踐環(huán)節(jié)大多以典型案例和操作型實驗為主，實驗大多屬于驗證型實驗，基本無法跟得上企業(yè)和社會需求。

1.2 對學生能力和素質的培養(yǎng)不夠全面

目前，大多學校屬于傳統教育，教授基本知識，完成教學大綱對應的內容。學生按部就班完成老師布置的任務并且通過考試。在此過程中，忽視了全面的能力和素質的全面培養(yǎng)。

1.3 專業(yè)課教學缺少“課程思政”建設

目前，國內很多高校的思政教育與專業(yè)課教育出現了分層的現象，沒有把握好“課程思政”和“思政課程”兩者之間的關系。根據調查研究顯示，大部分學生選擇土木工程專業(yè)的目的是掌握一項專業(yè)技能，找到一份工作。老師們雖都擁有較為扎實的土木工程專業(yè)基礎和熟練的專業(yè)知識，但對于思想政治方面的教育就比較薄弱。他們在進行課程授課的時候往往注重的是培養(yǎng)大學生的土木工程專業(yè)素質，對學生的“三觀”建設往往忽略。專業(yè)老師也認為他們的本職工作就是教授學生土木知識，對于學生出現的思想問題經常忽視。

2、針對以上問題，提出土木工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)建議

概括為“一個目標、兩個素質、三個能力”。一個目標，即將學生培養(yǎng)成為卓越土木工程師。兩個素質，即綜合素質和專業(yè)素質。三個能力即知識運用能力、終身學習能力、勇于創(chuàng)新能力。土木工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)內容見下圖。

圖1 土木工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)圖解

2.1 應用型高校土木工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃要明確具體目標，即培養(yǎng)素質硬、能力強，實踐與創(chuàng)新并重，著眼于國家發(fā)展和地方建設，敢于放眼未來的應用型卓越土木工程師。

(1）應用型高校卓越工程師培養(yǎng)目標要在應用型高校的定位層次上，踐行工程教育的新理念和學科專業(yè)的新結構，綜合考慮行業(yè)標準、地方現狀和國家的發(fā)展。要以國家發(fā)展為導向，根據土木工程行業(yè)的需求，充分考慮服務于地方建設，培養(yǎng)具有愛國主義情操、具備一定的專業(yè)能力和終生學習能力的應用型人才。

(2）企業(yè)工程師和校內專業(yè)教師需要協同合作，探索人才培養(yǎng)的新模式、教育教學的新質量和分類發(fā)展的新體系，完成卓越工程師人才培養(yǎng)目標的制定工作。既能為學生提供沉浸式體驗的校內實習基地，又要有校外企業(yè)的身臨其境實踐基地。校內的實踐基地給理論教學增加色彩，企業(yè)實踐基地能將書本上的知識靈活顯現。

(3）土木工程專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃要聚焦行業(yè)新發(fā)展。對接產業(yè)需求，適應行業(yè)的發(fā)展動態(tài)，多學科融合。傳統的專業(yè)人才培養(yǎng)大多考慮本專業(yè)及相關知識，并沒有考慮跨專業(yè)的融合。土木工程專業(yè)要打破單一學科的限制，將人工智能和專業(yè)的智能人才要恰當結合，將適用于各學科的智能合理應用到土木工程行業(yè)，形成學科之間的相互利用。構建土木工程專業(yè)新結構，真正培養(yǎng)土木工程行業(yè)需要的人才。

(4）把握技術發(fā)展，土木工程專業(yè)正在經歷一次巨大變革，人工智能已經和土木工程專業(yè)完美結合，誕生了智能建造。只有更新工程人才知識體系，培養(yǎng)計算機知識與土木工程專業(yè)知識兼?zhèn)涞娜瞬挪艜m應現代土木工程行業(yè)，推動行業(yè)的向前發(fā)展，才能被認為是有效的人才培養(yǎng)。

2.2 應用型高校土木工程專業(yè)卓越工程師應具備兩個素質，即綜合素質和專業(yè)素質

二者內容和關系如圖2。

圖2 兩個素質內容與關系圖

(1）綜合素質

綜合素質包括思想道德素質、身體素質、美育、勞技素質和心理健康素質。卓越工程師培養(yǎng)的是德智體美勞全面發(fā)展的人才。綜合素質通過通識教育培養(yǎng)。用思想道德來規(guī)范行為，身心健康，辨別真正的美丑善惡，掌握必備的勞動技能，樹立正確的人生觀。

(2）專業(yè)素質

專業(yè)素質包括理論素質、實踐應用素質和現場操作素質。理論素質通過基礎教育和專業(yè)教育培養(yǎng)。實踐應用素質校內可以在實驗、實習、課程設計和畢業(yè)設計仿真環(huán)節(jié)中培養(yǎng)，校外則是可以在生產實習和畢業(yè)實習環(huán)節(jié)中現場培養(yǎng)。

理論素質是實踐的基石，是應用的基礎。理論學習中，教師可以豐富教學手段，提升學生學習的興趣，可以利用思維導圖到教學方法為學生系統建立專業(yè)知識框架，教學生學習方法。實踐應用校內模塊里，老師盡可能的鼓勵學生創(chuàng)新，選取能激發(fā)同學創(chuàng)造力，開放型答案的測試項目，對同學進行考核。考核指標設置要充分體現創(chuàng)新所占的比重。實踐應用校外模塊則是體現針對性操作訓練，多角色體驗專業(yè)實踐，如土建過程中的建筑工人、施工的管理者、工程的設計者等。理論素質可以對實踐應用素質提供指導，實踐應用素質又可以充實理論素質。

(3）“課程思政”對兩個素質的培養(yǎng)起到了畫龍點睛的作用

“課程思政”是高校落實黨的十九大精神和習近平新時代中國特色社會主義思想的重要舉措，也是立德樹人的人才培養(yǎng)導向的歷史使命［3］。土木工程專業(yè)作為大多數應用型高校的主要設置專業(yè)，不僅具有為行業(yè)培養(yǎng)人才的育人功能，還有重要的政治功能，擔任建設祖國。在人才培養(yǎng)過程中要挖掘土木工程專業(yè)中蘊含的家國情懷、科學精神、職業(yè)道德和規(guī)范、社會責任感、全球視野、創(chuàng)新精神和實踐能力等思政元素，探討土木工程專業(yè)的思政內涵、教學設計和教學開展方式等。建立知識體系，發(fā)揮高校課堂教學功能，將思政元素融入高校課程之中，通過課程思政將知識傳授、技能培養(yǎng)和價值觀培養(yǎng)有機結合，形成系統化的育人長效機制。將“育人功能”“德育元素”以“潤物細無聲”的形式融入到課堂中去。

2.3 三個能力

筆者認為，新工科卓越土木工程師需要具備知識運用能力、終身學習能力和勇于創(chuàng)新能力。以知識運用能力為基礎，終身學習能力為補給，達到不斷創(chuàng)新的目的。三者關系如圖3。

圖3 三個能力關系圖

(1)知識運用能力

卓越工程師的培養(yǎng)要培養(yǎng)學生能學習、會學習，歸根結底還是培養(yǎng)學生的對知識運用的能力。知識運用能力包括兩個方面，把已學知識運用到新知識學習中的能力和把所學知識運用到工程實踐中，解決實際問題、開拓創(chuàng)新的能力。

1)利用已學知識學習新知識能力。知識有承接關系，已學的基礎知識的結論與方法可以用到后續(xù)專業(yè)基礎知識的學習。專業(yè)基礎知識的學習方法和總結的結論可以用到后續(xù)專業(yè)課的學習中。

2)已學知識運用到實踐的能力。在校掌握的理論知識和學習方法也要充分用到生產和生活中，解決各種問題，并且在解決問題的過程中，激發(fā)創(chuàng)新思維。

3)知識運用能力歸根結底是學習“方法”。書本上的知識也會隨著行業(yè)的發(fā)展不斷更新。例如，2010 版的《混凝土結構設計規(guī)范》對比前一版規(guī)范極限狀態(tài)的表述，鋼筋和混凝土材料強度的選用等方面就發(fā)生了改變。只學習知識內容本身就失去了學習的靈魂，學習的本質應該是學習“方法”。正所謂，“授人以魚不如授人以漁”。知識運用能力最重要在于在長期的學習中探索學習的方法，用靈活多變的方法去敲開日益更新的知識寶庫大門。

(2)終身學習能力

終身學習能力是本科生的畢業(yè)要求之一，是國家富強、整體國民素質提高的重要體現，也是開拓創(chuàng)新的助推器。筆者認為終身學習的內涵有二個方面。

1)終身學習的能力在于自我道德修養(yǎng)的提高，無論面對挫折或勝利，都可以成為自己的規(guī)劃師，指引自己前進的方向。

2)終身學習的能力是創(chuàng)新思維的必備要素之一。知識的內容本身也在不斷的進步和發(fā)展，只有終身學習、不斷注入新鮮血液才能參與甚至推到土木工程行業(yè)的發(fā)展。

(3)勇于創(chuàng)新能力

培養(yǎng)型創(chuàng)新型人才是社會飛速發(fā)展的需求，是當今國力日益增強的需求。培養(yǎng)創(chuàng)新型人才才能適應社會的發(fā)展。

1）創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要從體現在課程上。調整課程設置，培養(yǎng)方案中要盡可能多的體現對學生創(chuàng)新型培養(yǎng)的要求。課堂上留給學生充分展示想象力的機會，布置作業(yè)形式靈活多樣。

2）創(chuàng)新教學形式，在日常學習中培養(yǎng)創(chuàng)新思維，在實踐環(huán)節(jié)和各類學校活動中提供給學生創(chuàng)新平臺。學生在社會實踐中才能敢于創(chuàng)新，用創(chuàng)新的思維來服務社會。例如：土木工程專業(yè)核心課程鋼筋混凝土結構課程就比較典型。鋼筋混凝土課程分為理論課、實驗課、課程設計，這門課還有后續(xù)課程，混凝土與砌體課程、結構抗震以及畢業(yè)設計等內容。理論課程和實驗課程聯系起來，可以在實驗操作的過程中深入了解構件的破壞過程和特點，建立出基本公式。實驗課中，學生可以自己設計實驗，親手預制混凝土構件并進行加載。創(chuàng)新思維的培養(yǎng)需要深入實踐，融入其中，校內實驗是很好的機會。課程設計無疑是理論的總結和升華。

3）學校結合學生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段，積極組織各類創(chuàng)新活動，如結構設計大賽，制作大賽等，激發(fā)同學們對專業(yè)的熱愛、創(chuàng)新熱情。活動覆蓋面要廣，要能調動所有同學的積極性。在活動過程中，引導同學們崇尚并追求“專注、標準、精準、創(chuàng)新、完美、人本的工匠精神”。

結束語:

培養(yǎng)應用型土木工程卓越人才，目標要明確，內容要周詳，方法要得當。理論與實踐并重，拓寬專業(yè)知識，突出創(chuàng)新發(fā)展，達到與人才培養(yǎng)層次相適應的人才培養(yǎng)質量，彰顯應用型高校人才培養(yǎng)特色。真正做到面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，主動應對新一輪科技革命和產業(yè)變革挑戰(zhàn)，服務制造強國等國家戰(zhàn)略，緊密對接經濟帶、城市群、產業(yè)鏈布局，以加入國際工程教育《華盛頓協議》組織為契機，以新工科建設為重要抓手，在持續(xù)深化工程教育改革，加快培養(yǎng)適應和引領新一輪科技革命和產業(yè)變革的卓越工程科技人才，打造世界工程創(chuàng)新中心和人才高地，提升國家硬實力和國際競爭力。