卓越工程師培養背景下土建設計類課程體系教學改進初探*

劉 陽 范成偉 趙三青

（武昌工學院，湖北 武漢 430065）

國家在建設工程行業信息化發展綱要[1]中提出，在“十三五”期間，將全面提高建設工程行業的信息化水平。作為新工科體系的重要組成部分，也是國家進行新基建、智能建造和全新產業改革的重點專業之一的土木工程專業，如何能順利地緊隨新工科建設目標，結合應用型本科院校的特點，對課程進行進一步優化，一直是廣大教育工作者和土木工程從業者所關心的問題[2-4]。現階段，土木工程就業領域主要分為三大就業方向，即現場施工技術方向、項目管理和工程造價方向、設計及設計咨詢方向[5]，但現階段對前兩個方向的培養力度較大，對第三個方面無論是課程設置還是教學程度，都無法滿足相關工程技術要求。從教學自身而言，土建設計類課程是所有土木工程專業課程的基礎，其對安全性的把控是未來進行施工、管理、預算等問題的關鍵核心，教學上的不足對后期的學習影響深遠和明顯。而學生對基本設計知識的欠缺，一方面影響和阻礙其在設計類崗位的就業，另一方面，也是在進入其他崗位（施工，預算及管理等）后，限制其進一步發展和提升的阻礙。同時，沒有足夠的設計知識，對其從事建筑行業也有較深的隱患：如2009年上海閔行區“蓮花河畔景苑”7 號樓整體傾覆事件，其就是施工方未了解相關的設計原理和知曉如何估算填土荷載，而造成建筑整體傾覆的慘劇[6]，而今年3月7 日的福建泉州市欣佳快捷酒店的改建坍塌，也是業主和施工方罔顧基本結構設計知識，隨意改動其功能和荷載，并對鋼結構的結構特性無所認識所造成的悲劇[7]。

1 現階段存在的主要問題

首先是學校因素，因自身的應用型特點而片面追求狹義“所學即所用”，以及唯就業論設置課程，從而割裂了實用和適用的關聯，對學生和教師也造成了不良的影響。以現階段普通一、二本學生的就業而言，雖然約70%～80%的畢業生從事的是現場施工技術和工程管理方面的工作[8]，但設計圖紙尤其是結構施工圖紙，是事關整個建筑安全、適用和耐久的唯一依據和最重要資料。作為一名合格的現場技術及管理人員，僅僅只對施工過程熟悉、對管理項目明晰、對預算內容明了，是無法深層次做到降低成本、提高效率和安全施工的。同時，設計圖紙本身有一定的省略和習慣表達的，這些又是在對結構設計相關知識熟練掌握的基礎上，需要實際工程技術人員重新解讀和分析，如果對相關知識掌握不夠全面和牢靠，僅僅片面地以按部就班的方式進行施工、管理，不僅是沒有效率的，而且是存在相當大的安全隱患，輕則造成構件的開裂或破損，重則造成房屋的垮塌，如前述提及的上海閔行區建筑的整體傾覆和泉州旅館倒塌事故。現階段，學校突出就業和課程的關聯，縮減了設計類課程的課時，而學生也存在以就業為導向的專業課學習習慣，從而造成學校、學生對此類課程的重視程度較差，而畢業后對實操類課程往往能更上一層樓，但對此類結合基礎理論和應用的課程鮮有機會進行提升，從而造成其知識層面的欠缺，為未來工作埋下隱患。

其次，現階段設計課程的教材、教學大綱等存在部分陳舊和不合時宜的內容。以《鋼筋混凝土結構設計原理》為例，主要教材在進行斜截面受剪構件計算時，花了大篇幅闡述彎起鋼筋的計算、布置、截斷等，而彎起鋼筋2010年甚至更早，已基本退出房屋建設市場，但教材的編寫者對實際工程關注不足，造成2020年的教材繼續有此陳舊不合時宜教學內容。如繼續花大量時間去介紹實際工程中已消失的內容，不僅加重教學負擔，也使得學生在實踐后對所學課程意義的質疑。同時，新型結構的設計方法也因教材的滯后而無法進行教學，從而造成整個教學過程落后于時代，無法真正指導實踐。

最后，現階段的課程銜接不夠合理。現階段在對結構設計類課程學習時，一般將其與建筑設計類課程的建筑識圖、房屋建筑學等割裂開來，容易導致學生在認識建筑構造、房屋結構和后期的具體設計的關聯分割。此外，力學課程的學習目標是為了對結構設計進行更好的指導和分析，但現階段的教學過程中，相互間關聯和促進較少，僅片面學習力學本身和基本習題講解，忽視關聯應用，從而相互間影響制約，并且占據了大量的課時而教學效果很差。

2 教學方式的改革和改進初探

以上問題，從小的方面而言，是對學生素質培養的不足，引申至大的角度，則是對未來國家建設的不負責任。從學校自身教育而言，也是對以卓越工程師教育計劃為目標教學改革極大阻礙，因此，需要進一步對現有教學不足進行改革和改進，促進學生、教師和學校發展。

首先，從學校角度要改變以往片面以就業為導向的課程設置，不可盲目地削減課時和教學力度。同時，還需要在專業介紹和課程概論講解的基礎上，通過教師、輔導員等引導學生對此類課程的重視。此外，此類課程不僅是一種隱形的重點課程，還是一類相對較難的專業課，需要利用較多的資料、規范規程等輔助學習，更需要學校和教師重視與引導，并不斷地督促和檢查。此外，此類課程在未來的工作中，系統學習的機會較少，對比施工實操或管理類課程，此類課程在學校教育中的需求較大，也更需打下堅實基礎。因此，建議學校在大二下學期開始專業課和專業基礎課教學之前，對學生進行進一步的專業課程關聯教育，讓學生了解課程的重要性，以及與其他課程的關聯性和指導性，并且了解作為專業課，此類課程在學校學習的重要性和再次學習的困難。課程設置中，基本的課時不可縮減，課程的難度可適度降低和考試方式的靈活，但仍要保證學生有充足的學習時間，基本掌握主要的理論、構造要求和計算原理，以在未來的工作中，隨時利用查閱資料方式重新獲取相關知識。

其次，對于進行具體教學的教師，需要全面掌握課程內容，并進行有深度的教學。此部分的全面，不僅是課程本身的全面，還需要進一步對前導和后續課程進行全面了解，更需要對課程在工程實際的應用全面認識。對于教材的使用上，要結合實際工程和新技術新方法，在保留基本理論的基礎上，大膽地刪減舊有不適用的知識，不合常規工程實踐的技術。而這一切的基礎，需要教師在充分掌握教學內容的基礎上，查閱工程非教育類資料，閱讀專業雜志，利用網絡、校企合作等方式，了解最新工程進展，充實自己的同時，補充足夠的案例，并對現有的理論進行深入的研究分析和引申。在具體教學過程中，可以借助學校既有建筑這一天然的教學模型，分析其設計的合理和錯誤的地方，加深學生的感性認識和理性思考。如在進行樓梯教學時，不僅要講解基本的樓梯結構設計計算，還可以結合建筑設計進行梯段設計，結合力學教學考察不同支座對構件彎矩的影響，以及不同樓梯在抗震中優劣性，并結合學校教學樓、圖書館、食堂中的室內外樓梯的樣式和設計具體分析，讓學生現場學到深入的結構設計理念。

第三，課程的整體設置需要進行改進，可以嘗試采用項目教學的方式進行，以增加專業課程之間的聯系。在進行了常規的教學設計后，可以利用項目式教學的方式，對前期的教學進行一個整體的提升。現階段，最典型的項目式教學是學生的畢業設計，其基本囊括了建筑選型、建筑圖的繪制、結構布置和計算以及最后的施工圖設計等。但畢業設計階段一般在大四下學期，學生以查資料和討論等方式自行完成，且與實習就業相沖突，在教師指導下充分學習和實踐程度不足。因此，建議在畢業設計之前，先進行小型的項目設計，一來可以利用平時的教學環境，串聯多個知識點，讓學生了解各個課程關聯的基礎上，全面對未來的設計有一個充分了解。同時，這種項目式設計也不必僅專注于設計類課程本身，在施工圖完成之后，以此藍圖為基礎，進一步進行概預算和施工管理的關聯設計，讓學生通過具體的設計、預算、模擬施工過程的方式，具體了解每門課程在整個行業中的作用，了解一整套的工作流程，對未來自身就業和發展有一個總體的感受，也充分使得學生了解結構設計類課程在實際工程中的重要性，以加強其學習動力，并可以為后期畢業設計減負，利于學生花更多精力進行實習和求職。另外，也可將設計類課程的界限打開，如將制圖和識圖課合并、關聯，學習后迅速實踐；將房屋建筑學和結構設計類課程關聯，讓學生由建筑設計一步進入結構設計，在此基礎上可以將課程分解為基本制圖識圖課程段、建筑和結構關聯課程段，以及理論計算實際表達關聯課程段，從而不僅避免課程的重復，還可以通過穿插學習和關聯教學加強教學效果。

土木工程專業結構設計類課程設計體系見表1。

表1 土木工程專業結構設計類課程設計體系

最后，對傳統教學方式需進一步進行優化。設計類課程應以校內教師為主導，因其邏輯關系較強、理論知識較多等特點，不宜直接由企業導師參與教學，也不宜采用較多的課堂討論等學生為主導的學習方式，但需要對傳統教學進行一定改進。如教授學生應用簡單設計軟件，先講授設計理論參數，再讓學生具體操作軟件，填寫相關設計參數；或指導學生手算出計算結果，再讓學生通過電算的方式驗證。這樣，不僅改變傳統課堂教學中學生對理論不感興趣，而應用時又找不到理論依據的矛盾，同時，讓學生在整個課堂中始終處于較為興奮的狀態，學習效果會較好。此外，可以引入實際建筑的參觀、建筑模型的講解，以及大量的習題、思考題的引入，讓學生在課堂中思想較為集中，從而加強學習效果。此外，在網絡和自媒體發達的今天，應充分引入微課、小視頻、公開課等進行教學，引導學生通過慕課、b 站等網絡學習平臺自學和鞏固課堂所學，教師也可將自己的課件結合講解傳到相關平臺，引導學生課后復習和接受全網其他學生有益意見和建議。土木工程專業結構設計類課程優化設置見表2。

表2 土木工程專業結構設計類課程優化設置

3 結語

充分的設計類課程設置是新工科要求下土建類課程的關鍵和重點，也是在此基礎上應用型高校培養卓越工程師是否成功的關鍵檢驗標準。現階段，存在有些學校和學生不夠重視、教材和教學內容不夠合理以及教學課程銜接不夠合理等問題，需進行進一步改革。

具體的改進方式有以下四點：首先，需加強學校的重視和正確的引導，指引廣大學生重視該類課程的學習；其次，教師應充分結合相關工程實際情況，進行有深度的教學和指導；第三，應利用項目式教學等方式，促進和改變現階段課程的銜接模式，強化教學；最后，應適度進行課堂教學的改進和優化，利用認識、實踐、練習等方式增加學生學習積極性，最大限度地讓學生掌握相關理論和知識。

總之，設計類課程不僅是土建類專業課程的基礎，也是培養滿足社會需要的土木工程技術人員核心內容。現階段，必須清醒認識其所存在的問題，加強改革、改進，從而促進教學，增加教學效果，在培養學生基本素質的同時，完成并促進新工科目標下土建類課程改革。