以新工科与 “双一流” 建设为背景的土木工程教学改革研究

姚小俊，杨 欣

（河北工业大学土木与交通学院 天津 300401）

科学技术是第一生产力，而工科是将基础科学理论转化为工业生产技术的实践性学科，因此工科教育的发展对我国社会经济发展乃至国际竞争力的提高都有着举足轻重的影响。传统工科包括土木工程、材料工程、电气工程、机械工程、能源动力工程、化工制药等。原有的高校工科教育已为相应的工程领域培养、输送了大量人才，使得我国的综合国力稳步增强。但受限于基础学科的缓慢发展以及计算机、人工智能、芯片制造等新工科的迅速崛起，传统工科的热度逐渐回落。土木工程作为传统工科之一，其行业竞争力略显不足，应当对该学科的教学模式进行改革，培养出各式人才，从而再次激发其内在活力，实现由传统工科向新工科的转型升级[1-2]。

为提升我国高等教育综合实力和国际竞争力，教育部、财政部和国家发改委联合发布了《关于公布世界一流大学和一流学科建设高校及建设学科名单的通知》[3]。从政策出台到全面落实， “双一流” 建设已经度过了 “统筹推进” 阶段，来到 “深入推进” 区域。因此，新一轮 “双一流” 建设不再简单以论文数量、 “帽子” 数量等作为评价指标，而是关注代表作质量、高层次人才承担国家重大项目及成果情况等，重点考察人才培养质量和教师的学术水平、教学投入、社会服务贡献。可见， “双一流” 建设的提出为土木工程的教学改革带来了全新契机，有利于推动土木工程学科的全面高质量发展，开拓工学并举新格局[4]。

1 现存问题分析

1.1 教学理念传统

目前，绝大多数国内高校均是通过对个人科研成果进行考核而决定是否录用某一学者成为教师。在评判过程中，往往忽视了对教学能力的考查，以至于非师范类学校毕业的教师只能依靠自身感觉和个人想法开展教学。由于这类教师自身所受教育偏于传统且在硕博期间专心科研，一定程度上脱离了教学实际，因此其教学理念同样较为传统，不能结合新时代学生的特质对教学方法进行适当调整与创新[5]。此外，教师一味地照本宣科并机械式进行板书，缺少对专业课程知识的理解，最终使得其在施教过程中重知识灌输轻能力锻炼、重记忆轻思考。

1.2 教学课程体系不合理

为培养通识型人才，许多高校要求学生完成与土木工程专业无关的课程学习，如电工学、基础化学等。此外，土木工程作为一门大类专业学科，包括了结构工程、桥梁工程、岩土工程、隧道工程和土木工程材料等不同方向，且各方向之间存在一定的差异性。而大量高校并未在学生入学时便进一步细化专业方向，即使分选方向之后仍然会安排其他方向的导论性课程，致使课程体系冗杂[6]。课时分配缺乏合理性，相关性较强的专业课课时压缩过多，教师为按时按量完成教学任务而进行 “填鸭式” 教学，学生也因繁重的学习任务而敷衍塞责[7]。

1.3 缺乏课外实践

土木工程是一门注重实践并且需要积累丰富经验的学科，仅在局限的教室内讲授书本内容不仅使得基本理论空洞、晦涩难懂，而且与工程实际的结合性较弱，难以调动学生的学习兴趣。缺乏相应的课外实践无异于纸上谈兵，不利于学生日后的职业起步发展[8]。因此，学校需要在每一学期增设不同的课外实践环节和课程设计，如专业方向认知实践、现场生产实践、建筑结构设计等。使得学生对于自身专业方向在不同职业岗位中的主体工作内容具有大致的了解，实现理论知识和实践能力的均衡发展。

2 人才培养需求分析

建筑工程的体量庞大且涉及的各项原理和技术错综复杂，因而需要综合考虑学生的能力、性格等方面后进行因材施教，有针对性地为国家工程建设培养输送不同类型的精英人才。

2.1 工程技术型人才

实际的土木工程建设涵盖规划、勘测、设计、施工、运营、维护等技术活动，逐一经过以上环节才能在满足甲方需求的基础上建设出安全、合理、经济、美观的工程结构。因此在不同阶段需要相应的工程师或技术人员对现场作业人员进行工作指导和技术交接，同时也要及时向管理部门反映工作进度和所遇到的问题。对此，在教学过程中选拔出具有工程技术型人才潜质的学生后，除了要求学习专业知识外，更需要组织学生参与工程实践，熟悉自身专业方向的岗位工作内容并积累经验，提升其核心竞争力[9]。

2.2 理论研究型人才

将理论知识转化为生产应用离不开工程技术型人才，而整个土木工程专业的进步则需要理论研究型人才。理论研究型人才能够针对亟须突破的领域进行纵向挖掘，从而推动土木工程专业整体全面的发展。例如，通过设计不同的结构形式以增强建筑物在各种荷载组合作用下的可靠度，改进施工工艺以提高建造效率，提出新型监测方法以节约运维成本等。在理论研究型人才的努力下，高精尖的成果产出有助于工程结构满足多元化性能需求。对于具有科研潜质的学生，应当在教学过程中注重打好理论基础，锻炼其创新思维、科学批判精神、严谨细致的治学态度和写作表达能力。

2.3 综合管理型人才

为统筹安排推进实际工程的各个环节并将其与科研成果有机联系起来，实现市场资源的有效整合及合理分配利用，需要培养出相应的综合管理型人才。因此，对于此类人才的综合素质要求较高，不仅需要学生大致了解各类专业知识和非专业知识[10]（如法律、商业谈判等），还要求学生具备良好的主观能动性、组织协调能力、沟通表达能力和抗压能力。

3 改革措施及预期成效

3.1 教学分流

入学时向学生详细介绍土木工程下属各个专业方向的特色以及未来就业前景，让学生根据自身兴趣爱好自由选择专业方向。同时，建立完善、科学、系统的评价体制。经过一段时间的通识教学后，对学生的性格、学习能力、实践能力和专业认知水平展开综合测评，以区分不同的人才潜质。然后对各专业方向中具有不同类型潜质的学生进行集中教学培养，如此能够最大化利用教学资源并激发学生的潜能，从而促进学生全面发展。

3.2 教师培训改革

由于大多数高校教师并未在师范类学校接受过系统的培训，同时也未自学过相应的教育知识，因此欠缺一定的教学能力。在教学过程中，教师难以紧扣教学重点并选择灵活的教学方法，从而不能有效引导学生主动学习，为学生构建稳固的知识体系，培养创新与实践能力。此外，青年教师缺少教学经验，而年长教师的教学理念和专业知识体系较为陈旧。综合而言，应当对高校教师展开定期的教学能力培训，同时有必要以抽查的方式对教师的说课能力进行实时检测。

3.3 课程体系更新

在学生分选完专业方向之后，可以适当减少相关性较低的非专业课程安排，将多出的教学时长分配至关键性专业课程，尽量让学生将专业知识学精、学透，为日后的工作或升学奠定良好的基础。但同时也需要注意单节课时的安排，宜将现行的一节大课拆分成两节小课，然后平均分布至不同时段，避免两节小课连堂。如此既有利于教师灵活安排自身日程，也能有效防止学生在上课时出现思维僵化、厌倦抵触情绪等问题。适量增设实践课程，深化学生对土木工程专业的认知，锻炼实操本领。随着其他学科的新兴和发展，土木工程领域的专业课程种类和内容也需要与时俱进、动态更新[11]。故而可以在课堂上引入土木工程前沿领域知识，以供感兴趣的学生了解，拓宽科学视野。也可以结合自动化、人工智能、遥控传感、3D打印等新兴技术设置交叉学科课程，逐渐将传统的、人为主导的土木工程升级为面向新时代的智能建造。

3.4 建立互通平台

各个高校的教学资源较为有限，若是采取割裂、独立的教学模式，各自为 “教” 会导致部分资源难以得到充分利用，也容易使教学质量良莠不齐。拥有丰富教学资源的高校能吸引更多师生人才，促进校内 “教学生态圈” 的良性循环，而教学资源贫瘠的高校则会陷入发展窘境。因此，需要在保护知识产权等个体和集体合法利益的前提下，建立友好兄弟院校关系或区域性高校联合会，实现各高校间的互帮互助、资源共享。共享的教学资源包括线上课程视频、不涉及核心技术的工程应用程序等软件资源和实验仪器等硬件设施。除了各高校之间的共同协作，同时可以将高校与所在地区范围内的土木工程类企业、科研院所关联互通，根据三者的供需条件打造具有特色的产学研互通平台[12]。这样有利于打破校企壁垒，提升高校的教学质量，还能增加企业和科研院所的产值，达到互利共赢的目的。

4 结语

在新工科与 “双一流” 相结合的背景下，土木工程学科的发展道路中既充满了机遇也伴随着挑战，因此对教学模式的改革研究势在必行。在土木工程教学改革过程中，需要牢牢把握主要矛盾和矛盾的主要方面，牵住人才需求的 “牛鼻子” 后推动教学环境、教师和学生齐头并进。尝试运用教学分流、教师培训、更新课程体系、建立互通平台等多种手段灵活探索符合实际情况、成效良好的教学体系，为其他传统工科的教学改革提供参考。