新工科背景下土木工程專業(yè)虛實結(jié)合實踐教學(xué)探討*

劉 洋 張道明 郭麗婷 王洪志 張學(xué)元

（齊齊哈爾大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

在當(dāng)前“新工科”背景下，高等教育面臨著巨大機遇和挑戰(zhàn)。土木工程專業(yè)作為重要的工科專業(yè)之一，需要緊跟時代發(fā)展步伐，適應(yīng)市場需求，培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新力和實踐能力的高級人才。然而，傳統(tǒng)的土木工程實踐教學(xué)模式存在許多問題和局限性，如操作難度大、風(fēng)險高等問題。因此，有必要進行教學(xué)改革，借助虛實結(jié)合的教學(xué)模式，以提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，為國家的經(jīng)濟發(fā)展和工程建設(shè)做出貢獻[1]。

1 虛實結(jié)合實踐教學(xué)的意義

隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，土木工程在國家基礎(chǔ)建設(shè)和城市化進程中發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)教育模式往往過于理論化和片面化，難以滿足實際工作需求。因此，如何在教學(xué)中加強實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生實際操作能力和創(chuàng)新能力，成為當(dāng)前土木工程專業(yè)教育面臨的重要問題。

虛實結(jié)合實踐教學(xué)是指將理論知識與實踐操作相結(jié)合，通過模擬實際工程項目的過程，讓學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)理論知識，從而提高學(xué)生的實踐能力和解決問題的能力。虛實結(jié)合實踐教學(xué)的意義在于：①提高學(xué)生的實踐能力。虛實結(jié)合實踐教學(xué)可以讓學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)理論知識，通過實踐操作，讓學(xué)生更加深入地了解理論知識的應(yīng)用[2]；②培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。虛實結(jié)合實踐教學(xué)可以使學(xué)生在實踐中遇到各種問題，通過解決問題的過程，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)；③提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。虛實結(jié)合實踐教學(xué)可以讓學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，通過創(chuàng)新的方式解決問題；④增強學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。虛實結(jié)合實踐教學(xué)可以讓學(xué)生更加深入地了解土木工程專業(yè)的職業(yè)特點和職業(yè)要求。

2 虛實結(jié)合實踐教學(xué)的實施方法

利用虛擬仿真和實物模型的教學(xué)方式優(yōu)勢互補，在現(xiàn)有教學(xué)資源和軟硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上，對虛擬仿真、實物模型的有機結(jié)合是有必要的，從而構(gòu)建適合于土木工程專業(yè)的“虛實結(jié)合”實踐教學(xué)體系，有效提升土木工程專業(yè)工程人才培養(yǎng)質(zhì)量[3]。虛實結(jié)合實踐教學(xué)的實施方法有很多種，包括實驗教學(xué)法、工程實踐教學(xué)法、模擬教學(xué)法[4]、案例教學(xué)法、第二課堂。其中，第二課堂是專業(yè)教育的外延，是實踐教學(xué)的有效補充。土木工程專業(yè)的實踐教學(xué)中，可以通過競賽培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，完善專業(yè)學(xué)習(xí)的知識體系，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識，增強學(xué)生的團隊協(xié)作能力和教師的配合默契[5]。土木工程虛實結(jié)合實踐教學(xué)框架如圖1所示。

圖1 土木工程虛實結(jié)合實踐教學(xué)框架

3 專業(yè)學(xué)科競賽對實踐教學(xué)虛實結(jié)合的幫助

3.1 學(xué)科競賽對實踐教學(xué)的促進

學(xué)科競賽要求學(xué)生具備一定的創(chuàng)新能力和實踐能力，這就促使教師改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提倡問題導(dǎo)向的教學(xué)方法，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)造思維。教師可以通過設(shè)計競賽相關(guān)的實踐教學(xué)活動和項目，引導(dǎo)學(xué)生主動參與解決實際問題的過程，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力。

參與學(xué)科競賽的學(xué)生通常有較高的學(xué)習(xí)動力和主動性，對知識的理解和應(yīng)用能力較強。這對教師來說是一種機會，可以根據(jù)學(xué)生的需求和興趣設(shè)計更有針對性的教學(xué)內(nèi)容和方法，提升實踐教學(xué)質(zhì)量和效果。

學(xué)科競賽往往要求學(xué)生進行實踐性的操作和項目設(shè)計，這就需要學(xué)校提供相應(yīng)的實驗室設(shè)備和教學(xué)資源。為了滿足學(xué)生的需求，學(xué)校可以適當(dāng)增加教學(xué)資源的投入，建設(shè)更加完善的實驗室和設(shè)施，提供更好的學(xué)習(xí)環(huán)境和條件。

學(xué)科競賽對實踐教學(xué)的促進是多方面的，能夠推動教師進行教學(xué)改革和創(chuàng)新，提高教學(xué)質(zhì)量和效果，豐富實踐教學(xué)資源，為學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)體驗和機會。

3.2 學(xué)科競賽對實踐教學(xué)的貢獻

學(xué)科競賽常常涉及到一些前沿和熱點問題的探索和解決，這就促使學(xué)生和教師進行深入的學(xué)科研究。學(xué)科競賽可以激發(fā)學(xué)生的科研興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。同時，也促使教師加強學(xué)科研究和創(chuàng)新，推動學(xué)科發(fā)展。

學(xué)科競賽通常具有一定的競爭性和選拔性，這就意味著不同學(xué)校和地區(qū)的學(xué)生和教師會相聚一堂，進行交流與合作。學(xué)生們可以通過與其他學(xué)校的同學(xué)交流，借鑒他們的經(jīng)驗和成果，拓寬視野，提高自身的學(xué)術(shù)能力和水平。教師們也可以借此機會一起探討教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，共同促進學(xué)科的發(fā)展。

參與學(xué)科競賽并取得優(yōu)異成績的學(xué)生和教師，能夠為學(xué)校和學(xué)科樹立良好的形象和聲譽。這不僅有助于吸引更多的人才加入該學(xué)科，也能夠提升學(xué)科的影響力和競爭力。

學(xué)科競賽在土木工程學(xué)科建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造力，促進教師的教學(xué)改革和創(chuàng)新，推動學(xué)科的發(fā)展。因此，學(xué)科競賽應(yīng)該被充分發(fā)揮和利用，為土木工程學(xué)科人才培養(yǎng)和發(fā)展提供有力支持。

3.3 探索學(xué)科競賽應(yīng)用于實踐教學(xué)的具體途徑和措施

學(xué)科競賽作為一種常用的教育創(chuàng)新形式，在土木工程學(xué)科建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。為此，針對學(xué)科競賽應(yīng)用于土木工程學(xué)科建設(shè)的具體途徑和措施進行探究和分析。

3.3.1 積極引導(dǎo)學(xué)生參與競賽

學(xué)生是學(xué)科競賽的主體，學(xué)生的積極參與對競賽的成敗至關(guān)重要，也是發(fā)揮競賽作用的關(guān)鍵。學(xué)校要通過多種方式，如競賽宣傳、教師推薦、班級培訓(xùn)等積極引導(dǎo)學(xué)生參與競賽。在實踐過程中，應(yīng)該為學(xué)生提供充分的支持和指導(dǎo)，包括提供相關(guān)的教學(xué)資源和設(shè)備、組織學(xué)習(xí)小組和團隊等。

3.3.2 選擇有針對性的競賽

學(xué)科競賽的選擇對于學(xué)科建設(shè)至關(guān)重要，必須圍繞學(xué)科的實際需要和發(fā)展方向，選擇符合學(xué)生水平和興趣的學(xué)科競賽項目。充分利用信息技術(shù)，打通線上線下資源，構(gòu)建相應(yīng)的競賽平臺，加強學(xué)生的交流和互動。目前，土木工程專業(yè)的學(xué)科競賽主要有“全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽”“虛擬仿真測繪技能大賽”“全國大學(xué)生混凝土設(shè)計大賽”等，如圖2～圖4所示。通過將競賽項目與課程設(shè)置相互配合，學(xué)生可以在學(xué)習(xí)過程中獲取更全面的知識和技能，培養(yǎng)綜合素質(zhì)，并為將來的職業(yè)發(fā)展做好準(zhǔn)備。此外，參與競賽項目也可以為學(xué)生提供展示自己能力和建立專業(yè)人際網(wǎng)絡(luò)的機會。

圖2 學(xué)生參加“全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計信息技術(shù)”大賽作品

圖3 學(xué)生參加“全國大學(xué)生Open BIM競賽”大賽作品

圖4 學(xué)生參加“全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽”

經(jīng)過對各個學(xué)科競賽的分析歸納，明確其核心培養(yǎng)目標(biāo)，與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和課程目標(biāo)統(tǒng)一。結(jié)合大學(xué)生各年級階段的教學(xué)活動安排和教學(xué)活動的目的和效果，明確學(xué)科競賽環(huán)節(jié)的日程與對象階段，促使學(xué)科競賽與教學(xué)體系的有機融合，實現(xiàn)二者協(xié)調(diào)發(fā)展[6]。

3.3.3 加強教師教學(xué)與指導(dǎo)

教師是競賽的主要組織者和指導(dǎo)者，教師的教學(xué)和指導(dǎo)能力直接關(guān)系到競賽的成敗。教師需要不斷提升自己的知識和技能水平，不斷進行教學(xué)方法和手段的改進和創(chuàng)新，增強競賽指導(dǎo)能力。同時，學(xué)校也應(yīng)該提供相應(yīng)的支持和保障，如資金投入、教師培訓(xùn)、研究生和專家的參與等。

4 虛實結(jié)合實踐教學(xué)的優(yōu)化建議

虛實結(jié)合實踐教學(xué)在土木工程專業(yè)教育中的應(yīng)用非常廣泛，但是也存在一些問題，例如：實踐教學(xué)的質(zhì)量管理薄弱，考核方式單一；實踐教師經(jīng)驗不足，思想陳舊；實踐教學(xué)設(shè)備落后，場地有限；與企業(yè)缺乏聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生目標(biāo)不明確。針對以上問題，下面提出一些優(yōu)化建議：

4.1 加強實踐教學(xué)的質(zhì)量管理

實踐教學(xué)的質(zhì)量管理是實現(xiàn)虛實結(jié)合實踐教學(xué)的關(guān)鍵。學(xué)校應(yīng)該建立完善的實踐教學(xué)質(zhì)量管理體系，加強對實踐教學(xué)的監(jiān)督和管理，確保實踐教學(xué)的質(zhì)量[7]。此外，還應(yīng)完善實踐教學(xué)考核評價方式，可采用多種形式的考核方法對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行評價，考核內(nèi)容包括學(xué)生基本知識掌握情況、工程技能、職業(yè)道德以及社會責(zé)任感等，考核方式包括實驗報告、施工報告、口試答辯、機考模擬、筆試、競賽成果等組合形式，以此有效提高學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)[8]。

4.2 加強實踐教學(xué)的師資隊伍建設(shè)

實踐教學(xué)的師資隊伍是實現(xiàn)虛實結(jié)合實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。學(xué)校應(yīng)該加強實踐教學(xué)師資隊伍的建設(shè)，提高實踐教學(xué)師資隊伍的素質(zhì)和能力，創(chuàng)造教師的進修和深造的機會，增強教師實踐教學(xué)的經(jīng)驗，完善實踐教師的教學(xué)團隊，培養(yǎng)“雙師型”教師，為虛實結(jié)合的實踐教學(xué)提供保障。

4.3 加強實踐教學(xué)的設(shè)備和場地建設(shè)

實踐教學(xué)的設(shè)備和場地是實現(xiàn)虛實結(jié)合實踐教學(xué)的重要條件[9]。學(xué)校應(yīng)該加強實踐教學(xué)設(shè)備和場地的建設(shè)，提高實踐教學(xué)設(shè)備和場地的質(zhì)量和數(shù)量，增加實踐教學(xué)軟硬件的投入，保證實踐教學(xué)的優(yōu)質(zhì)環(huán)境，確保實踐教學(xué)的設(shè)備和場地建設(shè)完善性和先進性。

4.4 加強實踐教學(xué)與企業(yè)合作

實踐教學(xué)與企業(yè)合作是實現(xiàn)虛實結(jié)合實踐教學(xué)的重要途徑。學(xué)校應(yīng)該加強與企業(yè)的合作，建立實踐教學(xué)與企業(yè)的聯(lián)系機制，提高實踐教學(xué)的實際效果。校企聯(lián)合培養(yǎng)專業(yè)學(xué)生作為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的新途徑，能夠有針對性地為專業(yè)學(xué)生提供實踐平臺；有利于學(xué)生應(yīng)用型能力的培養(yǎng)，將會成為專業(yè)碩士學(xué)生培養(yǎng)的重要組成形式。利用校企聯(lián)合培養(yǎng)模式來服務(wù)實踐教學(xué)，可以幫助專業(yè)明確培養(yǎng)目標(biāo)、加強專業(yè)與企業(yè)的合作、掌握行業(yè)發(fā)展的前沿信息，使專業(yè)學(xué)生更適應(yīng)時代和社會需求[10]。

5 結(jié)語

虛實結(jié)合實踐教學(xué)是土木工程專業(yè)教育的重要組成部分，可以提高學(xué)生的實踐能力、解決問題的能力、創(chuàng)新能力和職業(yè)素養(yǎng)，有效緩解土木工程專業(yè)實踐場地的需求，降低實踐教學(xué)成本，規(guī)避實踐教學(xué)過程中的安全風(fēng)險等問題。發(fā)展虛實結(jié)合實踐教學(xué)，有利于推動土木工程專業(yè)智能化實踐教學(xué)的進程，拓展實踐教學(xué)內(nèi)容廣度和深度、延伸教學(xué)時間和空間、提升實踐教學(xué)質(zhì)量和水平，為培養(yǎng)全面的、先進的和滿足時代需求的專業(yè)人才提供保障[11]。