“卓越計劃2.0”背景下土木工程專業實驗教學改革探索

［摘 要］ 實驗教學質量對于土木工程專業學生實踐能力的提升至關重要。在分析高校土木工程專業實驗教學的現狀及不足后，提出結合實習開展實驗教學的新思路。對實習環節的選擇、實驗教學單元的選取進行了論證，得出結合生產實習環節進行材料力學、流體力學、土力學、土木工程材料等實驗單元教學的新模式。實驗實習一體化的新教學模式能高水平實現產教融合、構建協同育人機制，能夠充分利用實驗教學學時，可以彌補學校實驗教學不足并及時更新實驗教學內容。

［關鍵詞］ 卓越計劃2.0；土木工程；實驗教學；實驗實習一體化

［基金項目］ 2022年度西南交通大學校級本科實驗教學研究與改革項目“卓越計劃2.0”背景下土木工程專業結合生產實習開展實驗教學的探索”（20221516）

［作者簡介］ 黃喜兵（1974—），男，四川大竹人，工學博士，西南交通大學土木工程學院副教授，主要從事土木工程研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）36-0059-04 ［收稿日期］ 2023-02-12

鑒于我國工程教育面臨的教育理念落后、人才結構不合理、知識體系和培養模式不適應社會發展等問題，教育部先后啟動了“卓越計劃”和“卓越計劃2.0”。“卓越計劃”和“卓越計劃2.0”都強調對工科學生實踐能力的培養，“卓越計劃2.0”的要求更高，旨在培養適應新形勢的卓越工程科技人才［1-2］。土木工程專業是一個典型的應用性和實踐性強的工科專業，提高土木工程專業實驗教學質量將有利于提高學生的工程實踐能力和創新能力，有利于學生成長為高素質的工程技術人才。

一、土木工程專業實驗教學現狀與問題

我國目前有400多所高校開設土木工程本科專業，每年招生人數約10萬人。由于各校的校情不同，因此各校實驗實習的教學模式不完全一樣，但大體上是根據教指委發布的本科指導性專業規范實施的。土木工程專業實驗領域的教學通常包括基礎（物理、化學）實驗、專業基礎實驗和專業及研究性實驗等；基礎實驗包括普通物理實驗、普通化學實驗等單元。專業基礎實驗環節包括材料力學實驗、流體力學實驗、土木工程材料實驗、混凝土基本構件實驗、土力學實驗、土木工程測試技術等單元。專業實驗環節包括按專業方向安排的相關土木工程專業實驗單元。研究性實驗環節作為拓展能力的培養，各校根據實際情況選擇性安排。

在教指委本科專業教學規范指導下，我國高校土木工程專業實驗教學取得了一定的成績，但與“卓越計劃2.0”對學生實踐創新能力的培養要求尚有差距，我國現行的土木工程專業實驗教學還存在以下問題。

（一）實驗教學學時數普遍不足

除與“大學物理”和“大學化學”課程理論性聯系特別緊密的基礎實驗環節外，土木工程專業基礎實驗環節的實驗內容多，學時嚴重不足，例如：材料力學實驗包括10個知識與技能點，但只有10個學時；混凝土基本構件實驗包括8個知識與技能點，但只有4個學時；土力學實驗包括6個知識與技能點，但只有6個學時；土木工程測試技術實驗包括6個知識與技能點，但只有8個學時。實驗課學時數不足使得實驗教學往往以教師演示性教學為主，學生動手的機會極其缺乏，不足以支持學生真正有效地開展實驗，對學生實踐能力的培養不能起到足夠的支撐作用。

（二）實驗教學硬件資源緊張

實驗教學自然需要相應的實驗場地、儀器設備和試件。在教育經費有限的條件下，加之我國已經進入高等教育普及化階段，每年招收的學生人數較多，校內實驗教學的場地、儀器設備容量有限，不能完全滿足實驗教學需求［3］。實驗教學硬件資源“僧多粥少”，大部分學校的實驗場地不能滿足數量如此龐大的學生的需要。另外，實驗所需試件價格不菲，如鋼筋混凝土受彎構件適筋梁、超筋梁破壞等實驗，需要購買鋼筋、混凝土（多是購買砂、石、水泥等原料自行拌制混凝土）這些原材料，還需要能多次使用的模板，做一次實驗的花費可想而知，單靠高校自身提供的教育經費要滿足每名學生親自動手做實驗幾乎是不可能的。

（三）實驗教學內容單調落后

我國高校的實驗教學中，大部分實驗是驗證已知結論，內容僅限于重復實驗操作［4］。社會生產力不斷進步，土木工程實踐中新材料、新結構、新技術日新月異，標準規范亦會隨著工程實踐的發展而更新，但土木工程專業實驗教學內容一成不變，實驗方法也可能是落后的甚至是已經淘汰的方法。實驗教學既缺乏創新設計，又不能反映我國實際工程建設中采用的新工藝、新技術。

（四）實驗實習教學未系統聯動

國內高校在組織實驗教學時與其他理論課程一樣，各實驗單元各自獨立為一個分階段教學的課程環節，按部就班地組織教學活動，往往未能系統謀劃、聯動實施，通常是實驗教學與實習教學相分離，各實驗環節甚至實驗單元相分離，導致實驗實習在培養學生實踐能力上未能形成合力，教學效果有待進一步提升。

（五）實驗教學未與產業界協同

習近平總書記在黨的二十大報告中提出，“教育是國之大計、黨之大計”，要推進產教融合［5］。2018年教育部在《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》中要求：大力推動高校與行業部門、企業共同建設實踐教育基地，健全合作共贏、開放共享的實踐育人機制［6］。2019年教育部在《教育部辦公廳關于實施一流本科專業建設“雙萬計劃”的通知》中要求：高等學校要不斷完善協同育人和實踐教學機制，著力推進高等學校與政府部門、企事業單位合作辦學、合作育人［7］。2022年在中山大學舉行的2021高等教育國際論壇年會上，時任教育部高教司司長吳巖指出：工程教育應面向工業界實行產教融合發展［8］。可見，國家一直在倡導高校與相關行業、企業基于共贏理念協同育人。但長期以來，我國高校土木工程專業的實驗教學仍然是獨立在學校的教學實驗室進行，未曾與相關企業合作進行實驗教學，未把實驗教學放到企業的生產實驗室進行，未做到產教融合，未能與產業界實現協同育人。學校教學與企業實際需求的脫節導致高校辛苦培養的學生不能適應企業的要求，企業幾乎要對大學生重新進行實驗培訓（實踐教育）。

二、對土木工程專業結合實習開展實驗教學的思考

“卓越計劃2.0”以培養面向工業界、面向世界、面向未來的高質量新工科人才為根本使命。土木工程專業實驗教學也應當本著“學生中心、產出導向、持續改進”的先進工程教育理念，創新教育教學模式，深化協同育人機制建設。為切實提高實驗教學質量，強化學生實踐能力培養，以培養學生成長為適應和引領國家建設發展需要的卓越工程科技人才為目標，應建立并逐步完善結合實習開展實驗教學的新模式。

（一）實習環節的選擇

眾所周知，土木工程專業實習領域通常包括為期1周的專業認識實習、為期3周的課程實習（工程測量、工程地質）、為期4周的生產實習和為期2周的畢業實習等環節。

1.認識實習環節，通常在大一結束后的暑假短學期進行，而大一通常安排的是基礎課程。認識實習的主要目的是增強學生對主要土木工程類型的感性認識，提高學習本專業的興趣。由于認識實習的教學時間較短，且學生尚未進行專業課的學習，所以在認識實習環節既無實踐，學生也尚無理論基礎開展實驗教學。

2.課程實習環節，通常在大二結束后的暑假短學期進行，是結合“工程測量”“工程地質理論”課程進行的專項實習，目的是強化“工程測量”“工程地質理論”課程理論知識，熟悉測量儀器的性能和使用方法等。課程實習的針對性強，而且本身實習內容眾多，沒有條件再開展其他的實驗教學活動。

3.生產實習環節，通常安排在大三完成專業基礎課程后的暑假短學期進行，通常按專業方向進行安排，一名學生只能也只需參加一個專業方向的實習［9］。生產實習內容通常是與土木工程建造技術、項目管理及工程造價成本管理等有關的內容。生產實習持續時間長，且學生是分散到各工程單位，實習內容本身就包含諸多實驗教學內容，且是針對實際工程，學生有時間、有相應理論知識，也有實際工程需要，而且工程單位也有實驗條件開展相應實驗。對自己能夠運用專業知識和能力建設實際工程，學生容易產生成就感，也更有興趣完成實驗教學。因此，應該結合生產實習環節開展實驗教學。

4.畢業實習環節，通常在大四第二學期結合畢業設計（論文）安排，主要是結合畢業設計（論文）選題，調查同類在建或已建工程實際情況，了解工程設計步驟、要點，收集資料，熟悉相關標準規范等。畢業實習環節時間短，沒有時間開展實驗教學，且學生已臨近畢業，也來不及開展實驗教學。

（二）實驗教學內容的選擇

如前所述，土木工程實驗教學包括基礎實驗、專業基礎實驗、專業實驗和研究性實驗等環節。

1.基礎實驗環節包括普通化學和普通物理實驗，往往是與“大學物理”和“大學化學”理論課協同安排的，而且在生產實習過程中很少能夠涉及相關實驗，因此基礎實驗環節不太適合在生產實習環節進行。

2.專業基礎實驗環節內容多，其中材料力學實驗、土木工程材料實驗、土力學實驗、流體力學實驗在任何專業方向的生產實習過程中均會涉及，也是工程實踐中主要的實驗項目，特別適合在生產實習過程中安排教學。混凝土基本構件實驗和土木工程測試技術實驗在生產實習過程中是否會涉及，要看具體的實習項目和實習階段。

3.專業實驗環節主要是為了掌握土木工程相關專業方向的檢測技術，在生產實習過程中不一定能夠涉及，所以建議專業實驗也不放在生產環節進行。如果在生產實習過程中恰好碰到，作為強化和運用專業實驗技能的機會即可。

4.研究性實驗環節主要是對學生創新能力的培養，教指委對其實驗教學內容無法統一規定。各高校往往結合大學生創新創業訓練計劃進行，并非畢業所必需。因此。研究性實驗環節也不適于在生產實習環節開展。

因此，選擇將專業基礎實驗環節的材料力學實驗、土木工程材料實驗、土力學實驗、流體力學實驗等實驗單元與生產實習環節同步實施教學，其他實驗環節或實驗單元仍按原教學計劃實施。

（三）實驗教學新模式的優勢

1.解決了實驗教學學時不足的問題。把土木工程專業6個專業基礎單元實驗中的4個結合生產實習安排教學，其他實驗教學單元仍按原模式開展教學。這樣大部分的教學內容與生產實習環節融合，有充分的時間來安排剩余的實驗單元教學，且生產實習時間集中，期限又長，單獨進行生產實習，學生會感覺存在較多“無事可干”的時間，同時進行實驗教學既很好地完成了實驗教學目標又能充實學生的實習內容。因此，這種實驗新教學模式較好地解決了實驗教學學時不足的問題。

2.極大緩解了實驗教學資源緊張的狀況。4個專業基礎實驗單元結合生產實習環節進行教學，這四個實驗單元所需的實驗場地、實驗儀器設備和實驗試件等教學資源就從原來需要學校提供轉變為由生產實習單位提供，在大大減輕學校壓力的同時并未增加生產實習單位的額外負擔。因為學生是分散到不同單位進行生產實習，每個工程項目上接收的學生人數并不多，不會給工程單位的場地提供帶來明顯壓力；而且由于工程本身就需要進行相應實驗，現在只是把工程實踐中的實驗同時作為學生學習的實驗，實現了儀器設備和試件等資源的充分利用。

3.實驗教學內容能夠緊跟社會發展趨勢。由于是在生產實習單位實際工程實驗的同時進行實驗教學，實驗教學內容（實驗項目）及實驗方法都是根據國家現行法律法規及技術標準規范要求進行的，能夠緊跟時代發展脈搏，不會出現在學校學的是社會已經淘汰的這種情況。

4.實現了實驗實習一體化系統聯動。以前的教學模式中，實驗、實習與理論課程一樣獨立成課，互相不關聯，學習沒有系統性，導致學生不能切實感受到學習與實際工程的關系。按照新教學模式，實驗實習實現一體化，在真實工程中真刀真槍地進行磨煉，學生學習的積極性和認真程度必然大大提高。

5.高水平實踐了產教融合、協同育人。近年來，國家一再強調“卓越計劃2.0”要大力推動學校和業界的產教融合，建立健全學校與業界的協同育人機制。在生產實習環節開展實驗教學，是把學校的實踐教學與業界的生產實踐進行有機結合。業界既為學校提供了實踐教育的機會和條件，實習學生也充當了業界充滿活力的年輕見習技術人員，為業界節約了勞動力成本，提前培養了未來的工程技術專業人才，雙方各取所需，各有所得。

結語

土木工程專業是實踐性很強的學科，在“卓越計劃2.0”的背景下，更應該培養學生具有解決實際問題的工程實踐能力。實驗教學和實習教學都是培養學生實踐能力的重要途徑。按照“卓越計劃2.0”背景下“以學生為中心、產出導向、持續改進”的基本理念，圍繞有效提高學生工程實踐能力這個總目標，對我國高校土木工程專業實驗教學與實習教學的融合進行了探索，后期還會根據改革的成效對實驗教學模式予以持續改進。

參考文獻

［1］教育部.關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見教高：〔2011〕1號［A/OL］.（2011-01-08）［2023-01-01］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201101/t20110108_115066.html.

［2］教育部，工業和信息化部，中國工程院.關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見：教高〔2018〕3號［A/OL］.（2018-10-08）［2023-01-01］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/moe_742/s3860/201810/t20181017_351890.html.

［3］王新武，王北方.新建本科院校轉型發展中三位一體實踐教學平臺的建設與應用［J］.實驗技術與管理，2018，35（11）：164-166+216.

［4］李福海，靳賀松，胡丁涵，等.國際化趨勢下建筑材料實驗教學改革探討［J］.實驗科學與技術，2019，17（3）：140-146.

［5］習近平：高舉中國特色社會主義偉大旗幟 為全面建設社會主義現代化國家而團結奮斗：在中國共產黨第二十次全國代表大會上的報告［EB/OL］.（2022-10-25）［2023-01-01］.https：//www.ccdi.gov.cn/specialn/esdzt/esdztyw/202210/t20221026_226994.html.

［6］教育部.關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見：教高〔2018〕2號［A/OL］.（2018-10-08）［2023-01-01］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201810/t20181017_351887.html.

［7］教育部辦公廳.關于實施一流本科專業建設“雙萬計劃”的通知：教高廳函〔2019〕18號［A/OL］.（2019-04-02）［2023-01-01］.https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2019-12/03/content_5458035.htm.

［8］教育部高等教育司司長吳巖：國際共識 中國創新［EB/OL］.（2022-06-27）［2023-01-01］.https：//news.eol.cn/xueshu/hui/202206/t20220627_2234323.shtml.

［9］黃喜兵.基于OBE的土木工程專業生產實習質量保障［J］.大學教育，2020（6）：72-74.

Exploration on Experimental Teaching Reform in Civil Engineering Specialty Under the Background of Excellence Program 2.0

HUANG Xi-bing

（School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu， Sichuan 610031， China）

Abstract： The quality of experimental teaching is very important for the cultivation of students practical ability. After analyzing the current situation and shortcomings of experimental teaching of civil engineering in universities， a new idea of experimental teaching combined with practice is proposed. The selection of practice links and experimental teaching units are demonstrated. The experimental teaching content includes experimental units such as material mechanics， fluid mechanics， soil mechanics and civil engineering materials. The new mode of the integration of experimental and practice teaching can practice the integration of production and education at a high level and build a collaborative education mechanism. The new mode can enrich the experimental teaching hours and complement the experimental teaching resources. It can also update the experimental teaching content in time.

Key words： excellence program 2.0; civil engineering; experimental teaching; integration of experiment and practice