卓越土木工程师实践教学体系构建_董倩

中国大学教学 2012年第1期

卓越土木工程师实践教学体系构建

董 倩 刘东燕 黄林青

摘 要：如何将工程类本科学生培养成为具有创新能力的卓越工程师，是中国工程教育的重要目标，也是我国经济社会高速发展的迫切需要。为了能够实现应用型本科土木工程专业卓越工程师的培养目标，必须合理构建实践教学体系。本文围绕这一主题，对应用型本科土木工程专业实践教学环节的改革进行研究和探索，分析了土木工程专业实践教学现状及存在的问题，根据土木工程专业的特点和卓越土木工程师的培养标准，提出了“一个思想、三条主线、四个层次”的实践教学体系，并结合实际教学过程明确该实践教学体系的运行实施方式，以期通过实施改革后的实践教学体系培养具有工程能力和创新能力的高级土木工程技术人才。

关键词：卓越工程师；土木工程专业；实践教学

我国目前正经历着经济社会的高速发展阶段，在整个经济结构升级过程中，除需要大量研发型科技精英人才外，更急需大批素质全面的具有综合职业能力、直接服务于生产一线、从事技术和管理的应用型卓越工程人才，从而确保提升我国的核心竞争力和产业集群的集聚力，获得竞争优势和可持续发展。

土木工程是实践性极强的应用型学科，在经济建设快速发展中，面临着对能力卓越的土木工程专业人才需求极为旺盛的局面，如何针对土木工程学科的特点制定合理的培养目标和优化教学模式；如何加强实践教学环节的改革和建设，培养出具有工程能力和创新能力的卓越土木工程师，是目前土木工程专业本科教育需要重点研究的内容[1

～3]

践项目[4

、5]

。可是在采用“宽口径”教育模式的同时，

由于不少学校制定培养方案时未充分考虑科学性和系统性，就课程而课程，而不是据专业特点来设置各课程间的相互关系以及与实践环节的衔接问题，致使专业学习体系性不足，教学目标不明确，重点不突出，结果学生虽然学了很多课程，却没能真正掌握综合运用这些知识的技能。

土木工程专业是培养结构工程师、岩土工程师、监理工程师、安全工程师等执业工程师的摇篮，必须根据不同类型执业工程师工程素质的要求优化培养方案、合理配置教学资源，系统地培养相应门类的卓越土木工程师，才能真正达到教学目标，满足企业的需要。

（2）专业基础知识教学与实践教学各成体系，缺乏综合化和相互融合。

土木工程学科许多成果都是通过工程实践和科学实验得来的。但依据目前土木工程专业的培养计划，前期设置的课程大多为基础课，教学过程中偏重对知识的传授，主要教学模式是教师讲、学生听，互动式教学偏少，理论应用于实践的训练方式僵化，即使是设置了试验课时，但未与工程实践相结合，最终导致学生一是感觉基础理论知识抽象，理解和掌握困难，二是不知所学理论知识如何应用于工程实践[6

、7]

。

一、目前土木工程专业实践教学环节存在

的问题

（1）在宽口径与通识能力的培养过程中，培养方案制订缺乏系统性建设，致使职业导向不清，行业衔接缺乏，学生职业能力培养教育不足。

在“大土木”教学思想的指导下，绝大多数设置土木工程专业学校都是以宽口径制定培养方案，开设的理论课程涵盖各类土木工程专业工程师应掌握的理论知识，所开设的实践项目也基本包括土木工程材料实验、施工组织课程设计、工程概预算课程设计、毕业设计、认识实习、测量实习、生产实习和毕业实习等丰富的实

。这种专业基础知识教学

与实践教学的不融合，最终导致学生专业理论知识应用于工程实践的能力薄弱，难以培养学生在复杂工程现象中发现问题和处理问题的能力。

董 倩，重庆科技学院土木工程系主任，副教授；刘东燕，重庆科技学院党委副书记，教授；黄林青，重庆科技学院建筑工程学院院长，教授。

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（3）实践教学基地建设薄弱，实践教学缺乏深入性和实际价值。

长期以来土木工程实践教学环节(尤其是现场实习)虽然占很大比重，包括认识实习(2周)、教学实习(4～5周)，生产实习(3～4周)、毕业实习(4周)等，但由于实践基地建设薄弱，企业安排学生实习实践积极性不高，多是老师联系好施工单位，由老师或现场技术人员对工程概况和施工技术进行讲解后学生自己参观。通常土木工程建设工程量大、工序多且较复杂、建设周期较长，如果短时间实习只能看到工程的某个局部或某个工序，很难了解工程的全过程。而且由于时间和经费限制，一次实习也不太可能到多个不同工地进行。学生动手参加生产实践机会少，使得学生对工程项目的具体内容及施工组织管理难有深入、全面的了解，毕业后工程实践能力差，难以独立承担工程任务。

众所周知，工程实践经验和工程应用能力对土木工程从业者非常重要。因此，为了有效培养卓越土木工程师，必须改变实践教学的传统观念和方式，从教学内容、教学方法和教学手段等方面深入研究和开发，构建适应培养卓越土木工程师的新型实践教学体系。

实践教学中，体现基本方法所蕴涵的工程概念和原理，从而实现原理、方法、应用的有机结合，实现理论教学与实践教学的相辅相成。

（2）“三条主线”是专题设置、课程试验、感知实习，贯穿学生四年的整个学习环节中，构成实践教学的核心。

“三条主线”的思路针对每门课课程设计和课程试验分别设置、感知实习针对性不强，致使专业教育系统性缺乏、知识体系零散的缺点进行改进而设置的。

其中专题设置是中心，作为从理论到实践教学的起点和终点，涵盖专业课学习、课程设计和毕业设计，在学生完成基础课的学习后，根据专业的不同分组设置。专业基础课和专业课以设置专题作为引导，突出目标性和应用性；课程设计结合所设置专题注重培养规范化和标准化，发挥个人开放性思维；而毕业设计针对特定专题，作为卓越土木工程师培养的终端，综合、全面将已学理论知识应用于实践，使学生工程能力在此阶段从认知、理解、应用、创新全面得到升华。

课程试验设置时，提高每门专业课和专业基础课课程试验的比重、针对性和有效性，依托于公共基础实验教学中心和学科平台实验中心，开发、改造一批综合性和设计性实验项目，在教学过程中与课程教学紧密配套。

感知实习中，在常规性实习环节基础上增设“课余经常性实践”、“双休日重点实践”和“寒暑假集中实践”等实践环节，四年教学过程中分时段通过集中实践、课外实践系列感知实习提升实践教学效果。

（3）“四个层次”是基础动手能力、专项技术能力、工程应用能力、专业综合能力的训练。

基础动手能力训练是第一层次，指针对某一专业技术基础进行的基本技能训练。其功能是了解、认识、描述土木工程产品的功能要求，内部结构。包括认识实习、制图训练、测量实习实验等。专项技术能力训练是第二层次，指针对某一专业技术方向开展能力训练。其功能是掌握材料性能、结构建模、结构分析设计。包括建材实验、结构试验、土工实验、课程设计等。工程应用能力训练是第三层次，指针对专业结构开展工程应用能力的全面训练。其功能是掌握工程分析、设计、施工、组织和控制方法，包括结构检测、生产实习、勘测实习、课程设计等。专业综合能力训练是第四层次，一是针对某一专业领域进行综合能力训练，包括毕业实习和毕业设计等；二是引导学生参与创新性实践，提升创新意识，包括结构设计大赛、学生创新团队等科技训练计划。

实践教学“一个思想、三条主线和四个层次”的构建不是按照条块分割、学时分离而设，是按“综合—分解—再综合”的关系设计的，一是符合认识的发展规律，确保学生可以牢固地掌握所学知识；二是使学生明确地

二、构建实践教学体系基本思路

根据所提出的卓越土木工程师四大核心能力要求，即会设计（具备良好土木工程领域设计能力；掌握有建筑、结构等方面的设计方法）、能施工（具备土木工程施工能力；良好的先进施工技术和手段的学习运用能力）、懂管理（系统掌握行业标准和规范，有效进行现场管理、项目管理、企业管理的能力）、善创新（创新设计方法；创新施工工艺；创新技术运用；创新工程管理方式），实践教学体系构建的基本思路以卓越土木工程师培养目标为基本指导，以学生为本，教学培养方法改变为手段，校企合作为突破口，针对目前实践教学存在的问题，淡化理论教学与实践教学的界限，将理论教学与实践教学有机地结合，采取多层次系统训练方案，形成由单一到综合，由相对独立到科学融合的实践教学体系，培养工程实践能力和自主创新精神。因此，新实践教学体系的构建抓住“一个思想”，遵循“三条主线”、涵盖“四个层次”。

（1）“一个思想”是理论教学与实践教学的有机结合。 理论教学中侧重于基本理论、基本概念和基本方法的阐述，强调对学生思维能力和学习能力的培养；实践教学则侧重培养学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力、科学研究的素质以及独立、创新意识。在理论教学过程中，体现基本理论的工程概念和应用；在

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认识到学习目标，清楚地知道为什么学习各项课程、各项课程可解决那些问题，如何利用各项课程知识分析、解决工程实际问题；三是真正锻炼学生工程实践能力，通过训练独立、开放、外向型和创新意识以及专业技术应用能力，达到培养学生工程素质等卓越土木工程师能力的目的。其相应实践教学训练课程进阶模式如下图所示，可与通用能力培养等教学模块共同形成工程职业能力本位的培养卓越土木工程师的课程开发与设置体系。

“工程测量”等课程的学习和制图、测量实习、认识实习等基础动手能力训练。从第五学期开始，根据专业方向每5个学生一组设置一工程实例专题，本着“真题习做”原则，每个工程实例专题均来源于典型实际工程，紧密结合实际应用，并且根据专业方向不同涵盖多门土木工程专业课的知识，在后续专业课的学习中将围绕工程实例专题在理论学习的基础上训练学生专项技术能力和工程应用能力，而基础动手能力的高低也将在专业课的学习中有所反映。

对应此，“混凝土结构原理”、“建筑结构设计”等土木工程专业课教学的关键点是遵循工程实例专题这个主线，理论联系实际，引导学生学习利用专业课所学理论知识和试验手段来分析和解决工程实例专题中的相关问题。具体教学方式以“土力学与基础工程”为例来说明。

“土力学与基础工程”是土木工程专业的主干课程，课程内容包括土力学和基础工程两部分，既有试验学习又有课程设计，具有理论性强、专业性强、实践性强的

特点，是培养岩土工程师以及相应施工技术人员基本专业素质的基础[8

、9]

。课程学习的目的是使本专业学生掌

握土的工程地质性质、土的物理力学性质指标的测试方法及其与建筑物相互作用的力学过程；掌握浅基础及深基础的设计计算原理和计算方法，并使学生具有分析解决基础工程问题的初步设计能力。

该课程理论教学强化学生在教学中的主体地位部分，注重个性发展，采用“精讲多练、课堂讨论、实例剖析、电教辅助”的教学方法。教学中依据每个学生的工程专题，按照教学顺序，完成部分理论学习后指导学生用已学的理论知识去分析专题中的对应问题，并提出解决方案。如当学生学习到采用何种地基形式或地基处理方案时要依据相应建筑场地的工程地质条件来选择时，由于工程地质条件必须依据勘探和试验得出，此时学生可结合课程中学习到的试验方法，确定采用哪些土工试验手段，并到试验室进行实际操作，学习该试验手段如何实现、试验中应获取哪些土体物理力学参数来判别工程地质条件、工程地质条件又如何作为地基形式或地基处理方案的选择依据。这样不但课程中土的工程地质性质、土的物理力学性质指标的测试方法等理论知识学生得以牢固掌握，而且锻炼了学生土工试验操作技能和具体工程实践能力。当课堂学习完成后，本课程的课程设计依据已设置工程专题继续在之前判别的工程地质条件的基础上进行地基基础设计，来完成工程专题中地基基础部分的解决方案。最终，整个课程这样一个教学过程确保了知识学习具有连贯性，并且学生能即时运用所学理论和技术方法解决问题，理论与实践应用紧密连

图 实践教学训练课程进阶模式

另外，新构建实践教学体系的成功实施必须依靠相应教学改革、实践教学条件的提升配套而行，其中实践基地的建设是必要的硬件条件。所以，根据本校土木工程专业特点和资源配置条件，进一步加强了校内、校外实践基地的建设。校外实践基地的开拓是以与施工企业、设计单位、房地产企业进行校企合作为途径，在已有和企业合作的基础上通过建立有效的产学合作模式，提高企业与高校合作的积极性完善校外实践基地建设；校内实践基地以建筑工程教学实验中心、建筑工程设计研究所以及各项专项大赛为核心，重点加强实验室基础教学实验训练平台和教学实习基地的建设，通过双管齐下确保感知实践的认知效率。

三、实践教学体系的运行实施

为了论证新实践教学体系的有效性，以便进一步完善，选择土木工程专业30名学生来进行试运行。这些学生在第三、四学期完成了“工程制图”、“建筑CAD”、

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接，有效培养岩土工程方面的专项技术能力和工程应用能力的同时强化了基础动手能力。

完成所有专业课的学习后，在毕业实习和毕业设计阶段将对学生专业综合能力进行训练。毕业实习时安排学生到与自己工程专题相似的工地现场实习，实习过程中，要求学生参照现场实际工程情况以及现场工程资料，将学校学习的知识以及自己的工程解决方案与实际工程进行对比分析，据此写出实习报告。同时在毕业设计时严格把关，每组工程专题的每个学生设置不同的设计参数，学生将专业课学习过程中所完成的任务重新依据自己的设计参数进行计算和设计，相当于把已学习的内容以新的条件重新习做一遍，并且同时运用了所有已学专业的理论知识和实践运用手段。这样毕业实习和毕业设计双管齐下，促使学生在专业领域的综合能力得到了训练和强化。

为了确保该实践教学体系的顺利运行，完善相应配套教学改革工作，其中的重点一是建立工程实例专题库；二是采用校企合作模式，与建工集团、建科院等企业建立长期实习基地合作关系；三是实验室土木工程专业的实验部分进行改革，采用开放式实验教学。四是建立督导组和学生骨干组成的教学质量监督和意见反馈机构，促进教学问题的及时解决和教学方案的合理调整。

“卓越工程师培养计划”是个重大教育改革计划，其目标是培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的各类高质量工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。而应用型土木工程专业本科教育作为其中的重要部分，应该不断更新教育思想，转变教育观念，在办学时应该不断思考如何构建与我国产业集群协调发展的教育模式；如何有效地提高专业性人才的培养能力和培养过程中学生专业知识的积累速度和质量；如何

实现对应职业服务功能的有效性，有效培养学生工程素质、工程能力、工程伦理和创新精神。只有这样才有可能在确定专业应用型的发展定位、体现自己专业性特色的同时，确保培养的人才供应结构与社会的人才需求结构相匹配，为有效推动我国新型工业化的进程服务。

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[基金项目：中国冶金教育学会教育科学重点研究课题“土建类专业实践教学有效性研究”（课题编号：YZG09027）]

[责任编辑：文和平]

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