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    推動土木工程專業建設和學科發展的研究成果

    來源:UC論文網2017-01-08 09:49

    摘要:

    推動土木工程專業建設和學科發展的研究成果 一、研究背景 從2002年開始,中南大學土木工程學院每年對國內土木工程大型企業(中國中鐵、中國鐵建、中建集團、中水集團和中交集團

    推動土木工程專業建設和學科發展的研究成果
     
    一、研究背景
     
    從2002年開始,中南大學土木工程學院每年對國內土木工程大型企業(中國中鐵、中國鐵建、中建集團、中水集團和中交集團等世界500強)展開了土木工程專業人員現狀和需求調查,持續至今。通過對調查結果進行統計、分析和研究,形成“土木工程專業特色人才需求調研報告”調查結果顯示企業對工程應用型人才需求一直維持在85?100%的高位;研究創新型人才需求從30%(2002年)上升到65%(2010年);國際項目型人才從40%(2002年)上升到90%(2010年)。
     
    1.工程應用型人才需求維持高位。
     
    近些年,我國大規模基礎設施建設,以及企業普遍反映畢業生實踐能力比較弱、所學知識與實踐脫節、達不到企業要求,都是土木工程行業急需工程應用型人才的重要原因。土木工程是實踐性非常強的行業。雖然我國大部分高校已經認識到高等教育人才培養存在“重知識、輕能力”“重理論、輕實踐”的弊端,但問題的解決需要一個長期的建設過程,絕非能一蹴而就。主要原因是:大部分高校教師習慣了傳統的、單一的人才培養方案和課程體系(即認識的慣性)和缺乏人才培養的真實工程環境(包括實踐平臺、工程實踐型師資)。
     
    2.研究創新型人才迫切需求。
     
    隨著高速公路與高速鐵路等具有高技術含量的工程項目大規模展開、新技術和新材料大規模應用、對基礎設施的安全性和舒適性要求進一步提高,出現大量世界級的重大工程項目,在企業的工程研究、設計、施工及管理等部門都迫切需要大量具有創新精神和研究能力的復合型人才。
     
    3.國際項目型人才需求迅速增長。
     
    近些年,我國土木工程行業大型國企出于企業發展需要,勇于走出國門,積極參與海外大型基礎設施工程(公路、鐵路、城市軌道交通、水利工程
    和機場等)的建設,正逐步成為國際工程界的新生力量。隨著國外建筑市場份額的逐漸擴大,企業急需大量掌握國際土木工程行業標準、熟悉國際工程項目管理的工程人才。
     
    工程應用型、研究創新型和國際項目型人才需求各具鮮明特色。由于教學條件(教師隊伍、教學設備、實踐條件等)、學時和學分限制,很難保證在單一的人才培養模式(培養目標、培養方案和課程體系)下同時滿足企業對這三種特色人才的需求。
     
    根據人才需求調查結果、結果分析和人才培養長期實踐經驗,課題組形成了工程應用型、研究創新型和國際項目型人才的培養目標,在國內首先完整地提出和探索了三種土木工程特色人才(工程應用型、研究創新型和國際項目型)培養模式。
     
    二、土木工程專業特色人才多元化培養模式
     
    高等學校的特色專業是能夠充分體現學校辦學定位,在教育目標、師資隊伍、課程體系、教學條件和培養質量等方面具有較高的辦學水平和鮮明的辦學特色,獲得社會認同并有較高社會聲譽的專業。
     
    基于我國土木工程行業大型企業特色人才戰略需求,中南大學土木工程學院首創了基于“三型四優五要素”的土木工程專業特色人才培養機制,整體構筑了特色人才培養綜合環境,實現了多元化的特色人才培養模式。
     
    1.創建“三型”特色人才培養體系。
     
    目前,豐富的、多層次、多類型的培養模式,是適應國家需求與面向經濟全球化需求的中國工程教育模式[2]。根據前述土木工程人才需求調研報告,土木工程學院分別于2005、2006和2009年創辦天佑班、中澳班和卓越班,制定了相應的人才培養目標、培養模式和培養方案,構建了研究創新型、工程應用型和國際項目型“三型”特色人才培養體系。
     
    (1)確定了特色班級明確的培養目標。
     
    研究創新型人才具有基礎研究和實踐創新能力,可以提升土木工程科技隊伍的創新能力,滿足建設創新型國家需求;工程應用型人才能夠把技術原理轉化為工程設計、工藝流程、運行決策,適應和支撐現代土木工程產業發展,滿足中國特色新型工業化道路需求;國際項目型人才熟悉國內外土木工程設計、施工、咨詢和管理理念與規范,應對經濟全球化挑戰,提高土木工程行業國際競爭力,滿足國際土木工程項目運營需要。
     
    (2)探索并逐步完善了特色班培養模式。
     
    針對三種特色人才培養目標,提出了三種特色人才培養模式:科研教學協同、國際合作培養和校企聯合辦學(見表1)。初期探索階段,各種特色班人數都在30人左右。目前,教學體系日趨成熟,教學資源逐漸豐富,形成的教學成果正逐步向土木工程專業普通班(6個班,約480人)推廣,學生受益面曰趨擴大。
     
    (3)制定了詳細的培養方案。
     
    依據“知識、能力、素質協調發展”的要求,以中南大學土木工程專業“重基礎、寬口徑”復合型工程人才培養為基礎,針對各個特色班的培養目標,土木工程專業特色教學委員會為各個特色班制定了單獨的培養方案,體現了培養方案的標準化和個性化有機結合。
     
    天佑班執行“科研與教學協同”模式,培養方案強調夯實基礎知識、拓展專業課程、注重學科交叉、配備研學導師和參加創新訓練。為了夯實基礎知識,天佑班增加了專業基礎課程(如結構動力學、彈塑性力學、建筑材料實驗等),并積極組織參加力學、結構模型和混凝土等國內、國際大賽;天佑班拓展了專業課程,包括土木工程專業橋梁、隧道、道路、鐵道和建筑結構工程等5個專業方向的課程,專業課程向廣度和深度拓展。天佑的建設過程中還非常注重學科交叉,中南大學土木工程學院擁有“土木工程”和“交通運輸工程”兩個國家—級重點學科,還有‘‘工程力學”‘‘工程管理”和“消防與安全工程”專業,開設項目管理、工程安全和信息技術等方面課程。此外,學院還為天佑班配備了研學導師、參加創新訓練;天佑班按3?4人為一組,配備研究型教授作為學生的研學導師,指導大學生創新創業選題或直接參與導師科研項目。
     
    中澳班執行“國際合作培養”模式,培養方案強調培養體系國際化、教學團隊國際化和考核方式國際化。培養體系國際化是指中南大學土木工程學院與澳大利亞Monasli大學對中澳班的培養方案充分探討,形成無縫接軌的課程體系,實現學分互認。中澳班學生前2年的部分課程請Monasli大學教授來校授課,后2年在國外研修專業課程,我校派教師去Monash大學合作指導學生學習,實現教學團隊國際化。此外,對中澳班進行國際化的考核,以雙方接受的方式對學生進行考核。
     
    卓越班執行“校企合作培養”模式,實行校企深度合作。高校和企業聯合培養人才機制的內涵是共同制訂培養目標、共同建設課程體系和教學內容、共同實施培養過程、共同評價培養質量。培養方案強調雙師教學、雙證培養和雙基實踐。雙師教學是每門專業課程有近1/3課時由企業教師授課。目前受聘的企業教師有22人,09、10級卓越班已相繼聘請世界500強和國內500強的大型施工、設計、咨詢企業的教授級高工、設計大師來校授課,大大開拓了學生視野。雙證培養是指學生畢業時,除了本科畢業證外,鼓勵學生積極參加部分職業資格考試,獲取各種職業資格證(基礎考試)。雙基實踐是指實踐教學培養主要在校內實踐基地(國家級土木工程實驗教學示范中心、高速鐵路建造技術國家工程實驗室、重載鐵路工程結構教育部重點實驗室)和校外實踐基地(2個國家級工程實踐教育中心和其他課程實踐基地)。
     
    2.凝聚“四優”特色人才教育資源。
     
    “四優”教學資源是指土木工程學院的“優勢學科專業、優質教學團隊、優良實踐環境、優秀教學管理”凝聚“四優”教學資源,打造特色人才培養的“學科專業平臺”“師資隊伍平臺”“實踐教學平臺”和‘‘教學管理平臺”。
     
    (1)依托優勢學科專業,創建特色人才培養的“學科專業平臺”
     
    中南大學土木工程學院擁有土木工程和交通運輸工程2個國家一級重點學科,道路與鐵道工程、橋梁與隧道工程、巖土工程3個國家二級重點學科,還有2個湖南省重點學科。土木工程專業被批準為國家“第一類特色專業建設點”也是國家“綜合改革試點專業”。此外,土木工程學院還有實力較強的工程力學、消防工程和工程管理專業,為土木工程專業特色班學生開設大量跨平臺選修課,有力地夯實了學生的力學基礎,也拓展了學生在工程安全與項目管理方向的視野,實現了多學科融合,為培養“厚基礎、寬口徑、懂管理”的土木工程專業復合型人才奠定了堅實的學科專業基礎。
     
    (2)打造優質教學團隊,創建特色人才培養的“師資隊伍平臺”
     
    成立首席教授負責的課程教學團隊,通過績效考核辦法和相關制度,規定各團隊的首席教授和骨干教師必須為特色班(天佑班、中澳班和卓越班)授課。由于這些教師既是具有豐富教學和科研經驗的教授、也是具有國際視野的行業領軍專家,為培養“工程應用型”“研究創新型”和“國際項目型”土木工程人才提供了優質的師資基礎。
     
    (3)營造優良實踐環境,創建特色人才培養的“實踐教學平臺”
     
    實踐是工程的本質特征,導致工程師質量低下的主要因素之一是實踐教學不足。在土木工程專業標準化培養方案的基礎上,制定特色班的個性化培養計劃。三個特色人才培養方案中開設獨立的實驗教學課程,實現一個獨立的實驗課程教學體系。目前,獨立開課的實驗課程有:結構試驗、道路工程實驗、土力學實驗、土木工程材料實驗、基礎力學實驗、燃燒學綜合試驗、建筑防火設計綜合試驗和建筑消防自動化技術試驗,共8門課程、13個學分,占總學分6.5%。中南大學土木工程學院依托國家重點實驗室和實驗示范中心,為特色班學生著重建設了以下實踐教學平臺:①本科實驗教學平臺。依托土木工程實驗教學中心(國家級實踐教學示范中心)和力學實驗教學中心(湖南省級實踐教學示范中心),完成了特色班培養方案所要求的58項基礎性實驗和綜合設計性實驗,涵蓋結構工程、土木工程材料、路基路面、巖土、防災和仿真6大模塊。②創新實驗教學平臺。依托“高速鐵路建造技術國家工程實驗室”“重載鐵路工程結構教育部重點實驗室”“土木工程實驗教學中心”結合“大學生創新、創業計劃”“大學生自由探索計劃”研學導師的各種縱向和橫向科研課題和企業實驗項目,每年為特色班開設研究創新性實驗30余項,促進特色班學生研究創新能力提升。③課外科創活動創新平臺。該平臺是土木工程學院學生工作辦公室組織學生開展課外活動、學科競賽的能力訓練平臺。
     
    (4)推進優秀教學管理,創建特色人才培養的“教學管理平臺”
     
    在日常教學管理體系中,創建了特色班教學管理、雙導師管理、企業實踐管理和教學檔案管理等規章制度,內容涵蓋特色班學生曰常教學管理、校內外實踐教學管理、校內外導師管理、開放實驗教學和研究創新實驗教學等方方面面,形成了高質量教學的保障體系,體現了特色班精細化和制度化的教學管理,保證了特色班教學始終處于有效控制、充滿活力和動力的狀態。
     
    3.加強特色班級人才培養“五要素”
     
    (1)導師隊伍。
     
    在省級教學團隊基礎上,土木工程學院為每個特色班選配8至10名“三并重”工程教育與工程研發并重、工程教育與工程實踐并重、國內工程與國外工程并重)研學導師,形成優秀導師隊伍,每個導師負責3?4名特色班學生。“工程教育與工程研發并重”指為“天佑班”配置的工程教育和工程研發相結合的導師,既有豐富工程教學經驗,又是學術造詣深厚、有國家級科學研究課題(如:自然科學基金等項目)的博士生導師;工程教育與工程實踐并重”是指為“卓越班”配置的工程教育和工程實踐相結合的導師,兼具豐富工程教學和工程實踐經驗(如:善于工程教育的注冊巖土工程師、注冊結構工程師、注冊造價工程師、注冊監理工程師、公路檢測工程師等)。校內開設“卓越講堂”已有13門課程邀請企業教師到學校為特色班授課,每年授課110學時。“國內工程與國外工程并重”是指為“中澳班”配置掌握國內外土木工程行業規范、熟悉國際工程管理的導師。
     
    配備“三并重”導師的目的是以導師的工作和學習經歷,培養專業基礎素養、創新能力、實踐能力和樹立國際視野;讓學生盡早了解專業、熱爰專業、激發學習興趣、激發研究創新熱情;指導學生日常學業、幫助學生“創新創業項目”選題,引導學生盡早進入工程實踐環節和科研創新階段。
     
    (2)課程體系。
     
    課程體系建設直接關系到土木工程專業特色人才培養目標的實現,因此,在標準化的土木工程專業課程體系基礎上,著重對特色班個性化的課程體系做了細致研究。
     
    課程體系分為宏觀與微觀2個層次。宏觀層面,課程體系是指所有課程的構成,應主要解決課程功能模塊劃分、各專業方向課程組合等問題。按照“精選通識教育模塊、加深專業基礎模塊、拓展專業課程模塊、擴大實踐教學模塊”的總原則設計和實踐特色班的課程體系。為固化多年課程體系改革成果,宏觀層面的課程體系改革成果已用于制定2012版土木工程專業特色班和普通班的培養方案。在該版培養方案中,集中實踐環節和選修課學分占總學分的49.7%,其中集中實踐環節占總學分26.6%(包含工程實踐、畢業設計、課程設計、單獨實驗課程),選修課占總學分231%,充分體現了加強實踐環節和個性化培養的總體指導思想。微觀層面,課程體系是指授課內容的規劃(深度、重點和難點),應著重解決課程的學時、學分以及各門課程的主要內容等。對5個專業課程群(鐵道工程、道路工程、橋梁工程、隧道工程和建筑結構工程),通過減少理論教學學時,增加課程設計、課程實習、大作業等實踐環節的學時,請企業導師參編教材等措施,探索和總結了一套以實踐教學為主、理論教學為輔的課程教學模式。
     
    宏觀層面和微觀層面課程體系所包含的內容相輔相承,不可分割。宏觀課程體系是綱,是課程體系的規劃;微觀課程體系是目,是課程體系具體實現,綱舉目張。因此,特色班課程體系從宏觀和微觀兩個角度去設計和實現。
     
    (3)教學方法。
     
    教學方法服務于教學理念、內容和手段。在特色班教學活動中,以提升教學效果和教學效率為目的,積極推進“三注重四結合五延伸”教學方法。
     
    注重基礎概念教學、注重分析能力培訓、注重創新能力培養,體現正確處理知識傳授與能力培養的關系。
     
    將土木工程傳統知識傳授與最新技術進展相結合、將專業知識傳授與現代信息技術相結合、將書本知識傳授與教師的科研成果介紹相結合和將基本概念傳授與工程案例教學相結合,體現正確處理傳統知識與現代技術的關系。
     
    將課堂理論教學內容盡量融入或延伸至實驗教學、課程設計、畢業設計、學科競賽和課外科技創新活動等實踐環節,充分調動了學生在實踐中學習專業理論的積極性,提高了學生分析問題與解決問題的能力。這體現正確處理課內教學與課外教學的關系。
     
    (4)學習方法。
     
    工程教學應以學生為中心、以活動為中心,為學生營造自我體驗、自主學習、自由創造的環境,讓學生開展基于項目的學習,在做中學。實踐表明,通過教學方法創新和實驗教學流程再造能有效轉變學生被動學習地位,培養學生積極的學習方法。課題組提倡“以學生為中心”重點研究與實踐特色班學生自主型、協作型、研究型和創新型四種學習方法。以教學方法創新、專業基礎素質培養、學科大賽、大作業、大中型綜合試驗等環節激發學生專業興趣,引導學生課前預習、課中思考、課后復習的自主型學習方法,培養學生分組討論、分工合作、互相促進的協作型學習方法。
     
    (5)競爭機制。
     
    對特色班學生引入競爭,形成多出口淘汰和激勵機制。本科四年教學過程中,特色班實行滾動式末位淘汰機制。以每學年學生的綜合成績作為重要評價指標,未能達到要求的學生將轉入普通班學習。每學年普通班中品學兼優的學生可以申請轉入特色班。對于中澳班,外語成績不能達標的學生在大三階段自動轉入普通班。淘汰制極大促進特色班學生不斷努力學習,提高自身綜合能力。每年都有2?3名學生轉出或轉入各特色班。
     
    特色班保研或直博名額要多于普通班,激勵普通班優秀學生申請轉入特色班。每年都有20名左右的特色班畢業生保送到國內土木工程專業前十名的高校讀研究生,還有30名以上的學生保送本校讀研究生或直博。中澳班赴澳學習的學生,大多申請了澳大利亞、美國和英國知名高校繼續研究生階段學習。
     
    三、研究成果推動土木工程專業建設和學科發展
     
    多年來,特色班的培養模式、教學體系(培養方案和課程體系)、教學模式、教學平臺(包括實踐平臺)、教學隊伍的建設極大推動了全院土木工程專業建設和學科發展,顯著提升了教學質量。
     
    特色班學生在知識、能力、素養方面取得的成績對全院教師在教育思想上形成極大沖擊,增強了全體教師的教學改革動力和積極性。大多數教師對學院的教學改革從被動接受轉變為主動關心和積極參與。學院適時推出網絡化、數字化的實踐教學改革課題(共有52個子項),得到普通教師積極參與,并取得大量教改成果,建成了數字化共享實踐教學平臺(包括各專業的課程設計、畢業設計、虛擬實踐和虛擬實驗等)。
     
    特色班的培養模式(科研教學協同、國際交流合作和校企聯合培養)突破了傳統的、單一的培養模式,實現了土木工程專業多元化培養模式,在教學管理層和教師中形成了多元化的培養理念。
     
    特色班的教學體系極大推進土木工程專業培養方案和課程體系改革,2008版和2012版土木工程專業(普通班)培養方案和課程大綱都體現了科研內容進入課程教學、企業生產項目進入實踐教學。
     
    特色班的教學方法(三注重”“四結合”和“五延伸”使廣大教師從傳統的、單一的課堂授課方式轉變為多途徑的、滲透式的教學方式,顯著提高了普通教師教學水平。通過宣傳特色班“四型”的學習方法和主動引導,極大提高了普通班學生的學習積極性,從被動學習轉變為主動學習、協作學習。
     
    特色班的實踐教學得到落實。在高速鐵路建造技術國家工程實驗室、重載鐵路工程結構教育部重點實驗室、國家級土木工程實驗示范中心開辟了綜合性和創新性實驗平臺,極大改善了原有的實踐教學條件。
     
    特色班的“三并重”師資隊伍建設,使傳統的、單一的校內師資隊伍在短期內低成本地擴展為校企聯合師資和國際師資,有效改善了師資隊伍結構建設。
     
    四、總結
     
    “土木工程專業特色人才多元化培養模式研究與實踐”不同于傳統的“精英人才”培養。本課題為滿足大型企業對三種特色人才的戰略需求,在傳統的、單一的人才培養模式基礎上,研究與實踐了多元化的人才培養模式。研究過程和實踐成效體現了教育為社會發展服務的理念,體現了主動服務行業企業需求,體現了實事求是、勇于創新的精神,體現了走中國特色新型工業化道路要求,體現了全面發展和多樣化的人才觀念。
     
    作者:王衛東,彭立敏,余志武,謝友均(中南大學土木工程學院院長助理、副教授;中南大學土木工程學院副院長、教授、博士生導師;中南大學高速鐵路建造技術國家工程實驗室主任、教授、博士生導師;中南大學土木工程學院院長、教授、博士)

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