淺析土木工程專業課程教育模式范文
本站小編為你精心準備了淺析土木工程專業課程教育模式參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。
［摘要］土木工程是一門實踐性、專業性和系統性都很強的學科，其在國內的教育模式主要延續中學教育，圍繞教學大綱，教師根據教材傳授知識，學生被動接受知識，這種教學模式難以培養應用型、創新型和復合型人才。文章根據國內外土木工程學科的課程設置，提出實踐型教學、啟發型教學和多學科交叉型教學的培養模式，以彌補現有教學模式的不足。
［關鍵詞］土木工程；應用型；創新型；復合型
為了實現建設現代化，土木工程專業培養的人才既需要有扎實的理論功底，也需要有較強的實踐經驗，具備從事設計、施工、管理和研究的能力。根據這個目標，土木工程專業的學生不僅需要掌握自然科學、工程科學和結構計算等方面的基本知識，也需要熟悉土木工程方向的法律法規、理論前沿、發展趨勢和文獻檢索。土木工程專業是一門專業性、系統性、實踐性都很強的學科。現在的土木工程教學仍然延續中學教育的模式，教師圍繞教學大綱，根據教材傳授知識。在這種教育模式下，學生不僅缺乏實踐經驗，也缺少主觀能動性。鑒于此，需要對目前的教育模式進行改革。
一、教改內容
（一）培養應用型人才土木工程作為一門實踐性很強的學科，學習者不僅需要進行各種自然科學理論學習，也需要進行多層次的實習訓練[1]。理論是用來指導實踐的，缺乏實踐的理論，是相對空洞的。發達國家特別注意教學和實踐相結合，如美國、英國、德國、加拿大、法國、新西蘭、澳大利亞和日本[2]等，為了滿足工程需要，大學通過聘用一些經驗豐富的企業工程師，與企業共同制訂課程，針對工程實際需要，培養大學生解決實際工程問題的能力。在暑假期間，學校會要求大學生參與工程實習，在學生畢業之前讓學生了解工程中的一些常見問題，并結合課程學習的理論，使學生畢業之后即可勝任工作，有效減少大學生實際經驗欠缺的問題[3-4]。舉例來說，美國密歇根州立大學的本科生在教學中有一個極其重要的環節就是in⁃ternship，即實習，學生一般會在暑假去公司打工，在攢學費的同時，等于參加了工作。這樣等畢業時學生已經具備1年左右的工作經驗，同時實踐見聞可以有效地促進其學習。北美一些學校每年有3個月的強制性見習期，見習期算學分。這樣學生畢業后可以回到原見習單位工作，即使去其他單位，因為有了工作經驗和對行業的了解，學生也很容易物色到適合自己的工作單位。學生較早進入社會，會使得他們看起來很成熟，不會顯得幼稚。英國帝國理工學院的一些教師具有“工程師”稱號，這些教師取得博士學位后，往往先到公司企業工作幾年，積累一些工程經驗并獲得“工程師”稱號后再到學校工作。一方面，這些教師具有豐富的實際經驗，編寫的教材切合實際，上課的時候會有的放矢，內容更加生動形象，學生畢業后運用校內所學也能很快得心應手。英國帝國理工學院大多采用的不是統一的教材，教師每次課前都要編寫講義，隨講隨發，課程結束后，教師便將講義裝訂成冊，而正式出版物僅作為參考書使用。這些講義超出了現有的教科書，一些例題和習題很貼近實際，其中很多就是教員親身經歷的具體工程問題。這樣的課程特別強調實用，跟上時代，學生畢業后能很快進入角色。德國柏林工大非常重視實踐環節和能力的培養，專業的課程設計、實踐環節都以小組的形式出現，這些學生的團結協作精神都非常強。另一方面，教師和企業界的聯系也非同一般，他們可以將最新的研究成果應用于實際工程中。加拿大多倫多大學的Co-op（Co-opera⁃tiveEducation）項目是其高等教育的一個特色，學生可以一邊在校學習一邊工作，成績優秀的本科生一年級以后，一個學期上課，一個學期工作，共上課8個學期，工作6個學期。學校組織企業來招聘學生，如果兩個學期沒有收到企業招聘，則學校取消Co-op資格。學生每個學期完成一份Co-op工作報告，報告由企業和教師共同評審，通過后才能拿到學分。通過Co-op項目，學生很容易在畢業后找到工作。法國國立路橋工程師學校也非常重視多層次的實習訓練，很多課程結合工廠的實際問題設置課程，要求學生去工廠參觀，了解實際問題，和相關技術負責人進行討論，提出相應的解決辦法，并動手解決這些生產實際問題，從而使學生在畢業的時候能熟練解決工程實際問題。新西蘭的奧克蘭大學也極為重視實踐教學，其課程成績通常由考試成績、平時成績（實踐性環節）和考勤等幾部分組成，且實踐性環節所占的比重較大。澳大利亞的阿德萊德大學的各個課程很注重行業所需的各種現代化工具的應用，和行業聯系非常緊密，學生在學校期間就能夠學會比較實用的現代工程服務所需的工具，從而提高適應行業的能力。日本的長崎大學特別強調實踐應用的重要性，學校一直積極努力為學生創造實踐機會，經常組織學生參加工地實踐、研究中心、工廠實習等實踐活動。諸多的實踐活動可以讓學生更早地體驗實際工程，走出教室，走出課本，讓所學習到的知識更加立體化。對于土木工程專業大學生的畢業論文，國內外的論文內容也存在較大差別。國外一些大學的畢業生論文往往根據一個實際工程問題，要求學生圍繞該問題到各政府部門和企業單位尋求數據支持，開展相關實驗研究，對數據進行詳細的分析，找到解決問題的技術途徑和方法，這樣可以使得畢業生的論文具有應用性和完整性。舉例來說，美國里賈納大學的本科畢業答辯將學生分為2~3人一組，每個小組完成一個論文題目，畢業生答辯委員會的成員一半來自企業，具有較為深厚的工程技術理論和實踐經驗，其分別從實用和有效兩方面對畢業生答辯提問，檢驗學生工程實踐和解決問題的能力，并將評判成績計入總分。論文不僅要解決工程問題，還要進行完整的經濟分析，包括投資額、成本回收期、使用壽命、投資回收期等，論文從實用性和經濟性兩方面進行討論。同樣，日本長崎大學的本科生畢業論文研究也多從實際工程出發，以工程為背景，進行立體的研究，使得論文研究更具現實指導意義，同時也具有一定的社會價值，更重要的是讓學生得到更全面的思維訓練，能夠多維度地思考問題、分析問題，從而解決問題，而不是僅僅停留在理論分析的層面。除了培養學生的實踐能力外，北美一些高校對教師也提出了更高的要求，學校與企業結合，重視實踐工程教育，也就是提倡“雙師型”教師。學校注重與企業加強合作，明確企業在人才培養中的職責，從事本科生教學的教師需要到基層企業鍛煉若干時間，并將這些實踐活動跟職稱評審掛鉤，以加強高校教師隊伍的工程特色。
（二）培養創新型人才目前的大學生教育仍然以傳授知識模式為主，盡管有一些學生參與了學校舉辦的創新項目，但也主要是按照教師的研究方案執行，學生缺乏獨立思考和創新的能力。而在發達國家，如美國、意大利、澳大利亞[2]等，課程上不僅僅是教師的講授，更多的是教師通過設置大量的啟發性問題讓學生思考，這些問題沒有固定答案，學生需要通過查找資料、與教師和同學之間的討論和互動才能解決。比如一些課程設計，通常是幾個學生一組進行方案設計和結構計算，學生遇到問題或者有些新的想法時，可隨時和教師進行溝通討論，在某個問題上，教師可以和學生進行長時間的討論，并發表自己的觀點。這樣的討論能啟發學生形成自己的想法，從而讓學生更加深刻地理解課程的知識點。舉例來說，美國密歇根州立大學在給學生傳授知識的同時，更注重學生獨立思考能力和創新能力的培養。每次上完課，教師會留下思考題，讓學生課后進行討論和獨立思考，每隔一段時間教師會提出一個問題，讓學生思考如何解決這個問題、解決這個問題的機理是什么。亞利桑那大學的本科生課程往往采用小班教學，在上課的過程中，學生可以和教師自由交流，這極大地激發了學生的積極性。遇到較難的課程，有些學生會把教師課程全部錄下回去消化。課程定期設置討論課，教師提出某個問題，學生圍繞該問題展開討論。通常情況下，教師課堂上講授的內容并不多，而課后的作業卻非常繁重，需要參考大量的書籍才能完成。雖然學生可以通過討論來完成作業，但大多數學生還是常常要學習到半夜，這樣才能完成課后閱讀和作業。課程最終成績由課堂出勤和參與、課后閱讀和作業、期中考試、學期報告、討論課和期末考試組成，每個部分所占比例相近。從課程最終成績可以看出，平時的討論課涉及課后閱讀、學期報告、討論課，這些占了較大比例，足以體現對學生創新能力的重視程度。這些學術討論不并局限于課堂中，學生在校園里可隨時隨地討論各種學術問題，甚至在用餐時，三五成群的人可以就某個主題圍坐在一張圓桌邊進行討論。意大利的威尼斯建筑大學課程設計時間通常是7~10天，在固定的教室，3~4名學生為一組進行方案設計和結構計算，一般有5~6組，總計20名左右的學生。遇到問題或者有新的想法時，學生可以隨時和教授進行討論溝通，教授和學生就某個學術問題進行長時間的討論，而不是學生聽教師說。通過這樣的討論和互動，學生會有自己的想法，對于課程的認識也更加深刻。澳大利亞的臥龍崗大學非常重視創新性人才的培養，其高年級的本科生任課教師往往是科研成果突出的教師，由他們給高年級本科生傳授一些新穎和前沿性的知識，并由他們單獨出卷考試，讓高年級本科生接觸并掌握前沿性的研究成果。盡管澳大利亞的人口僅占世界人口的0.3%，但其對世界的科技貢獻超過了3%，這也跟澳大利亞對創新性人才培養的教育制度分不開。香港理工大學的教學往往無固定教材，教師采用PPT講義，并提供相關的參考書和文獻資料給學生查閱自學。在上課過程中，教師也會根據相關學科的發展或本人研究工作的進展更新PPT的內容，以保證課程的先進性和實用性。課后教師會布置作業、小論文或者Project等，讓學生以獨立或者以小組的形式完成任務，通常Project沒有標準答案，學生通過合作討論、查找文獻和編寫程序來解決問題，這樣可以培養學生獨立思考、創新思維和溝通寫作的能力。除此之外，國外一些大學還通過學術報告和科研工作培養學生的創新能力。一些大學經常邀請同行專家開展學術報告，對于感興趣的課題，本科生也可自由地選擇旁聽，了解行業發展動態。在培養學生參與科研工作前，學生先學習安全知識學習制度，參加實驗室安全知識培訓并在網上通過考試后，才可以進入實驗室。在學生操作相關專業儀器前，各專業實驗室對學生進行嚴格的高端精密儀器操作培訓，學生首次操作儀器時還需要有專門的儀器負責人在旁邊進行監督評價，評價合格后方可獨立操作儀器。對所有實驗室，學生都可以通過網站進行預約，查看儀器的可用時間，并嚴格按照預約的時間使用儀器。一些共享儀器可讓一些有資金資助的學生在線支付儀器使用費用后開展自己的研究，使學生的科研能力得以提升。
（三）培養復合型人才相對于國內的課程設置來說，美國課程設計的寬度和廣度高于國內，其更強調學生知識結構的完整性，包括較多的社會、人文知識的補充，從而培養出復合型人才[5-6]。比如美國的內布拉斯加大學，他們的課程注重寬度和廣度，強調學生知識結構體系的完整性，土木工程專業課程設置包括了數學、物理、化學、地質學、生物學、工程科學、人文、社會科學、英語、作文、演講、報告寫作、工程經濟學和統計學等。近兩年，國內高校也開始加快發展和大力推動與土木工程、建筑工業相關的互聯網、數字、智能建造等領域的學術研究、專業建設、人才培養和學科建設，做好發動機，支持和引領國內土木行業、建筑工業，以及和相關企業做好產業升級和轉型。與此同時，很多高校重視加強視覺智能研究，加強與土木工程產業的跨界深度融合，重點開展可信安全的機器視覺理論及其關鍵技術的研究，通過與產業細分應用場景的結合，力爭在智能建造和智能運營維護管理方面獲得創新性應用，滿足國家重大戰略需求與經濟社會發展需要。迄今為止，同濟大學、青島理工大學、北京建筑大學和北方工業大學已經開設智能建造專業，未來還會有一批高校開設智能建造專業。在新工業革命浪潮下，全球工業發展趨勢及其對傳統產業的影響，對工科專業人才在能力上提出了新的要求，具體如下。
1.數字化：將各種與工程問題相關的信息轉變為可以度量的數字，并根據相關理論建立起數學模型，通過計算機進行分析處理。
2.信息化：掌握和運用信息技術和信息化工具，處理、分析和解決各種工程實際問題。一般認為，數字化能力是信息化能力的基礎。
3.網絡化：能夠通過互聯網平臺，按照一定的網絡協議相互溝通，與相關各方共享硬件、軟件、數據資源和思路方案，以共同分析和解決工程問題。
4.智能化：綜合應用信息技術、網絡技術、智能控制技術和工程學科專業技術處理、分析和解決各種工程問題。
5.綜合化：綜合運用各種跨學科領域知識，掌握多學科知識和技術，能很好地解決實際工程問題。
二、結論
土木工程作為一門實踐性、專業性和系統性的學科，不僅要求學生熟悉數學、力學、結構理論等自然科學，也要求學生掌握土木工程方向的法律法規、理論前沿、發展趨勢和文獻檢索。然而，目前的教學模式仍然延續傳統的教育模式，教師圍繞教學大綱，根據教材傳授知識，學生被動接受知識，這種教學模式難以培養應用型、創新型和復合型人才。本文結合國外大學土木工程專業的培養模式，提出了理論結合實際式教學、啟發式教學和多學科交叉式教學，這些教學模式不僅能提高學生的動手能力，也能啟發學生的創造性思維，并能拓寬學生的知識領域。
作者：王德輝 羅素蓉 王雪芳 單位：福州大學土木工程學院