新工科土木工程創新型人才培養體系構建

程志 韓云山 劉蘭 鄭亮

[摘 要] 在新工科背景下，通過對學校土木工程專業現狀分析，指出了目前人才培養存在的主要問題，明確了專業改革的方向，構建了土木工程專業創新型人才培養體系。該創新型人才培養體系主要包括：課程知識體系優化、課程教學改革、協同育人實踐教學體系構建、創新創業教育體系構建、創新創業實踐平臺建設等5個方面的內容。該體系的實施有利于促進教師教學改革；有利于提高學生創新創業能力培養；有利于學科交叉融合、凝練專業特色。培養具有新工科特點的創新型土木工程專業人才。

[關鍵詞] 新工科；土木工程；創新型人才；培養體系

[基金項目] 2020年度中北大學本科教育教學改革項目“新工科背景下土木工程專業創新型人才培養體系的探索與實踐”（ZJ2020049）

[作者簡介] 程 志（1979—），男，山西朔州人，工學博士，中北大學土木工程系副主任，主要從事固廢建材化利用、新型組合結構研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）02-0168-04 [收稿日期] 2021-09-01

2017年2月，《關于開展新工科研究與實踐的通知》由教育部正式發布[1]。此后，復旦共識、天大行動和北京指南先后形成，新工科專業建設成為我國高校工科專業人才培養的新方向[2]。

新的經濟形勢下，為了保障國家戰略實施，迫切需要高校培養應用型和創新型人才[3]。作為傳統工科，土木工程專業的發展在迎來重要戰略機遇期的同時，也面臨嚴峻挑戰。一方面，國家基礎設施建設、“一帶一路”等需要大量的土木工程專業人才，人才需求旺盛；另一方面，建筑業正在沿著“產業化、信息化和智能化”方向升級，新型建筑不斷涌現，BIM技術、大數據、人工智能與建筑工程不斷融合，土木工程專業人才培養迫切需要從傳統的知識型人才轉向應用型和創新型人才。在新工科背景下，面對建筑業轉型升級、工程教育認證等重要課題，土木工程專業應當按照新工科建設的行動路線，與經濟社會發展需求保持高度一致，與國際工程教育接軌，及時調整人才培養體系，不斷進行升級改造，強化辦學特色，加強學科交叉融合、產學研融合、校企協作、創新創業教育，培養新工科創新型人才[4]。

一、中北大學土木工程專業現狀分析

經過十多年的建設，中北大學土木工程專業在人才培養、實驗室建設、師資隊伍建設、創新創業教育等方面積累了良好的辦學經驗，畢業生就業率長期位居學校各專業前列，畢業生質量受到用人單位好評和認可。土木工程專業按照專業認證要求，于2017年和2019年對培養方案進行了兩輪修訂，課程設置得到了進一步的優化。但在新工科背景下，專業認證理念貫徹、課程體系設置、學生創新能力培養等方面，仍然存在一些問題，需要進行探索和研究。

（一）工程教育認證制度的推行，需要教師轉變教學理念，進行教學改革

工程教育認證制度是“華盛頓協議”成員國聯合推行的工程教育國際互認制度[5]。工程教育認證是對注冊工程師所受專業教育質量的合格認定。工程教育認證標準的核心理念是學生中心、成果導向、持續改進。以“學生為中心”的教學理念，與傳統教學有很大差異，需要每一位教師轉變觀念，并在課程教學中貫徹執行。“成果導向”的教學體系，需要制定科學的人才培養目標，構建能夠支撐畢業要求的課程體系，以畢業要求為準繩綜合評價人才培養質量。“持續改進”的質量文化，需要建立相應的質量跟蹤、反饋和評價機制[6]。總之，工程教育認證人才培養標準對土木工程專業人才培養提出了新的要求，需要每一位教師轉變教學理念，以便與國際接軌。

（二）新工科所倡導的新技術、新工藝、新理論，學科交叉融合、專業特色，需要在課程知識體系中充分體現

課程知識體系滯后于新技術、新工藝、新理論發展，現有課程體系中未設置裝配式結構、BIM技術、人工智能等代表行業前沿和先進技術的課程。教學理念落后于建筑行業產業化發展，教學方法和手段未能與信息化、智能化、互聯網等新技術融合。與校內其他學科，如材料、無損檢測、電工電子、安全工程等，尚未建立實質聯系，專業特色不夠突出，不能滿足新工科所倡導的特色化、復合型人才培養要求。

（三）新工科所要求的應用型人才培養，需要進一步提高實踐教學質量

土木工程專業主要實踐教學環節有課程設計、實習、實驗和畢業設計。目前存在的主要問題有：課程設計、畢業設計與實際工程項目結合不緊密；雖然建立了一些實踐教學基地，但未能形成良好的協同育人機制；實驗課開設的實驗項目，驗證性、演示性實驗居多，設計性、綜合性實驗較少，不能很好的培養學生的創造性和研究興趣。

（四）新工科所要求的創新型人才培養，需要進一步加強創新創業平臺建設

土木工程專業非常重視學生創新創業意識和能力的培養，進行了創新能力培養體系的建設，如：在專業課程中設置1～2學時的專利、工法、科研項目前沿專題；開設創新實驗課程；與全程導師制結合，指導學生進行創新創業課題申報；組織或參加各類學科競賽等。但在新工科背景所要求的綠色建筑、裝配式建筑、BIM技術等新技術，尚未建立創新創業平臺，不能滿足學生創新創業能力培養。

二、土木工程專業創新型人才培養體系的構建

總體思路框架如圖1所示。

（一）建立具有新工科特點和明確專業特色的課程知識體系

新工科建設要求將現有課程知識體系重新構建，建立面向未來的，能夠滿足新技術、新產業發展的課程知識體系。按照新工科建設的要求，結合我校土木工程專業特點，考慮地方建設需求，凝練專業特色，擬從以下4個方面進行課程知識體系改革。

1.開設BIM技術、裝配式結構兩門具有新技術或新產業特點的前沿課程。

2.針對新工科所要求的復合型人才，面向未來智能建造，結合我校學科特點，與信息與通信工程、安全工程、材料科學與工程等學科交叉融合，開設電工技術、防護工程、建筑新材料等學科交叉課程。

3.人工智能是未來的重要方向，在現有實驗課中，增加無損檢測、智能建造等實驗項目。

4.我校與山西省人民防空辦公室進行深度戰略合作，土木工程專業以此為契機，將人防工程設計、施工納入課程知識體系，服務地方建設需要，突出專業特色。

（二）踐行工程教育認證理念，全面進行教學改革

1.教師教學理念革新。與傳統教學模式不同，“學生中心、成果導向、持續改進”的工程教育理念，以學生為中心進行教學，強調教學成果，強調互動與反饋[6]。通過在線培訓、專題講座、教學沙龍等形式，幫助任課教師從教學目標、教學內容、教學方法、教學手段、考核評價等全方位進行教學改革，轉變教學理念，為順利通過專業認證打好基礎。

2.專業實驗課改革。原有實驗課中，演示性、驗證性實驗項目居多，設計性實驗項目較少。設計性實驗能夠發揮學生的自主性和創造性，對于學生創新能力的培養可以形成有力支撐。通過增加開設設計性實驗項目，適應新工科、專業認證人才培養的要求。加大實驗室開放力度，鼓勵學生自主設計，注重學生專業技能和創新能力培養。

3.打造1～2門一流本科課程。一流本科課程強調以學生為中心的教學理念，是踐行新工科、專業認證理念的重要體現。土木工程專業擬圍繞混凝土結構基本原理、混凝土結構設計、土力學等專業核心課程，組建教學團隊，集中精力從教學內容、教學組織、教學方法、教學評價等方面進行教學改革，申報1～2門國家級或省級一流本科課程。

（三）與企業雙向深度融合，構建協同育人的實踐教學體系

1.建立校企雙向互動交流機制。鼓勵教師提高自身能力，主動適應新工科要求，到大型企業建設一線進行工程鍛煉，切實打造“雙師型”師資隊伍。專業教師及時獲取行業新技術和新知識，準確把握行業新動態，有利于教學科研的開展。要求企業技術人員擔任兼職教師，企業技術人員和教師共同完成學生課程設計、畢業設計、專業實習的指導，優勢互補，保障實踐教學質量。此外，主動與行業企業溝通，加強生產實習基地建設，了解行業動態，爭取科研課題，通過產學研合作，讓學生盡可能多地參與其中，培養學生的創新能力[7]。

2.建立校企合作協同育人實踐平臺。與知名企業簽署長期戰略合作協議，深度合作，將協同育人機制全面落到實處。企業、專業明確聯系人，負責雙方合作事項的實施。面向地方經濟建設需求，積極挖掘本地資源，建立實習基地、校企共建實驗室，實現學校與企業課堂教學、課外教學、校外教學融合統一，培養企業真正需要的人才[8]。

（四）構建“創新實驗—學科競賽—創新創業項目”三位一體的創新創業教育體系

通過開設創新實驗課、組織各級各類學科競賽、申報創新創業項目等，實現全方位、全過程、全員參與創新創業教育新局面[9]。

1.進行創新實驗課程建設。目前，土木工程專業開設有土木工程結構創新實驗、土木工程巖土創新實驗兩門創新實驗課。創新實驗課以綜合性、設計性專業實驗為主，對于培養學生的實踐動手能力、創新能力、分析解決問題的能力具有重要作用。受制于實驗儀器設備短缺，創新實驗項目選題范圍較小。通過實驗平臺建設、優化實驗項目等，提高創新實驗課教學質量。

2.完善“校—省—國家級”三層次學科競賽體系。目前，大學生結構設計大賽（國家一級賽事）已經初步形成“校—省—國家級”三層次學科競賽體系。在此基礎上，通過增加如：加筋土擋墻設計大賽、BIM大賽、混凝土材料設計大賽等賽事活動，擴大學科競賽的范圍、學生覆蓋面；通過建立各類賽事組委會，提高學科競賽水平；通過申辦省級或國家級賽事，提高社會影響力。

3.建立和完善創新創業項目實施機制。通過制定創新學分認定細則、設立創新獎學金等，提高學生全員參與創新創業活動的積極性；與學生成長導師制相結合，學生在選題、申報、實施、結題等各個環節，導師全程指導，形成師生全員參與創新創業項目的新局面[10]。

（五）進行平臺建設，構建開放式的創新創業實踐教學平臺

在現有工程結構實驗室、土力學實驗室、結構創新實驗室的基礎上，構建開放式創新創業實踐教學平臺。

1.建立綠色建筑創新創業實踐中心。綠色建筑是國家針對建筑業提出的重要發展戰略，是可持續發展的建設手段，未來土木建筑工程的發展方向。在工程結構實驗室現有儀器、場地基礎上，補充部分儀器設備，引導學生在新材料、新工藝、新結構、新型工業化等方面進行創新，拓寬學生創新思維，激發學生的創新動力，提高學生的創新實踐能力，為學生的創新實踐提供廣闊的空間。

2.建立BIM虛擬仿真實驗中心。BIM技術作為建筑業產業升級的新技術，被國家強令推行，人才需求非常旺盛。我校是我省首個開展BIM教學及研究的院校，本科在校生參與BIM比賽已獲國家級獎項，BIM方向畢業生也得到了用人單位的一致好評。通過建立BIM虛擬仿真實驗中心，開設BIM實驗課、組織各類BIM賽事，形成我校土木工程專業特色，培養學生從事BIM工作的能力，滿足勘察、設計、施工、運維等各階段對BIM專業人員的需求。

3.建立校企產學研創新實踐中心。加強與省內知名企業的聯系，在提供技術服務的同時，獲得資金支持，探索校企產學研合作，共建創新實踐平臺。

結語

通過課程知識體系優化、課程教學改革、協同育人實踐教學體系構建、創新創業教育體系構建、創新創業實踐平臺建設等5個方面，建立面向新工科的土木工程創新型人才培養體系。該體系的實施，有利于教師對工程教育認證理念的踐行，促進教師教學改革；有利于創新創業活動的開展，提高學生創新創業能力的培養；有利于學科交叉融合、凝練專業特色。培養具有新工科特點的創新型土木工程專業人才。

參考文獻

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[10]萬家山，戴平，陳蕾，等.關于地方高校新工科專業人才培養體系探索與實踐——以計算機類專業為例[J].長沙大學學報，2018，32（2）：129-132.

Construction of Innovative Talent Training System in Civil Engineering under the Background of“Emerging Engineering Education”： Taking North University of China as an Example

CHENG Zhi， HAN Yun-shan， LIU Lan， ZHENG Liang

（Department of Civil Engineering， North University of China， Taiyuan， Shanxi 030051， China）

Abstract： Under the background of “emerging engineering education”， through the analysis of the status quo of civil engineering major in North University of China， the main problems existing in talents cultivation are pointed out， the direction of professional reform is clarified， and the innovative talent training system of civil engineering major is constructed. The innovative talent training system mainly includes five aspects： optimization of course knowledge system， reform of course teaching， construction of cooperative education practical teaching system， construction of innovation and entrepreneurship education system， and construction of innovation and entrepreneurship practice platform. The implementation of the system is conducive to promoting teachers to reform teaching， improving the cultivation of students’ innovation and entrepreneurship ability， integrating interdisciplinary knowledge， and condensing characteristics of the major， in order to cultivate innovative civil engineering talents with the characteristics of “emerging engineering education”.

Key words： “emerging engineering education”； civil engineering； innovative talents； training system