罗素蓉(1963—), 女, 福州大学土木工程学院教授, 主要从事高性能混凝土结构研究, (E-mail)
面对"一带一路"倡议下的国际新形势和"双一流"建设对学科发展的要求,现有土木工程专业的教学内容和教学方式,已不能适应土木工程国际竞争力的快速发展,以及新时代"大土木"工程复合型人才培养要求。基于现代土木工程多元化和国际化的发展现状,以及土木工程专业高等教育模式存在的"窄口径"等问题,提出在优化学科结构的基础上,对土木工程专业课程进行深化改革,在课程内容和教学方式的"共性"和"个性"上寻找平衡点,合理整合课程内容,科学构建课程模块,拓展专业学生的国际视野。同时,优化教学方式,推进素质教育,提高教师队伍素质,完善"通专结合"复合型人才培养模式,提高土木工程专业人才的竞争力。
Under the new international situation under the One Belt And One Road strategy and the requirements of the Double First-rate construction policy on discipline construction, the existing teaching contents and teaching methods of civil engineering specialty in China cannot adapt to the rapid development of the international competitiveness of civil engineering, and the requirements of the wide civil engineering on the cultivation of interdisciplinary talents in the new era. Based on the development status of diversification and internationalization of modern civil engineering under the new situation, and the existing problems of narrow caliber in the education mode of civil engineering specialty at present, this study puts forward that after the subject structure is optimized, the civil engineering major should carry on the deepening reform to the curriculum construction, its curriculum content and the teaching way need to find the balance between the commonness and the individuality, set up the curriculum content, construct curriculum modules and expand international vision. Meanwhile, enriching teaching methods, developing quality education and improving the quality of teachers can improve the combination of general and specialized compound talent training mode and enhance the competitiveness of civil engineering professionals.
随着“一带一路”倡议的推进和实施,中国与沿线国家在工程建设领域的科技交流与合作更加频繁,也更为广泛。跨国合作的工程项目数量逐年增多,对土木工程产业升级,以及“大土木”背景下土木工程学科建设和发展提出了更高要求,对土木工程复合型人才的需求更为迫切,国际化人才培养的必要性日益突出。在此背景下,原有的教学体系、教学内容和人才培养模式已不能适应新时代的需求,应以学科建设为基础,优化学科结构,重视科学的交叉融合。土木工程专业课程建设应打破不同专业间的教学界限,在人才培养模式上,满足日新月异的科学技术对高层次、专业化、复合型人才的要求,培养具有宽厚专业基础的高适应性人才。
在“十三五”规划的指导下,“一带一路”建设的实施和城镇化的快速发展,为土木工程相关行业的发展提供了前所未有的机遇。中国发展研究基金会、中国对外承包工程商会联合发布的《“一带一路”国际基础设施合作白皮书》,对沿线各国基础设施竞争力进行分析,指出基础设施是“一带一路”国家合作的优先领域,中国的基础设施竞争力在全球居于高竞争力范畴,在交通领域的优势尤为明显。2013—2017年,中国企业在“一带一路”沿线国家新签对外承包工程合同额累计3 629.9亿美元,完成营业额累计2 307.6亿美元[
因各个国家和地区行业相关法律、规范和标准的不同,以及地理条件、经济水平和文化背景的差异,土木工程存在明显的“个性”。此外,土木工程具有很强的综合性,其中勘察、设计和施工三个建设阶段的实施就涉及测量学、力学、混凝土和钢结构设计、施工技术等不同领域知识的应用,土木工程各专业领域之间相互交叉、渗透。与此同时,现代土木工程正朝着现代化、多元化和科技化的方向发展[
目前大部分高校土木工程专业人才培养模式具有一定的局限性。自20世纪末以来,受西方发达国家“通才”教育理念的影响,中国高等教育专业划分过细的问题受到关注,国内许多高校陆续改变带有苏联痕迹的“专才”教育模式,将相关专业的课程调整设置为学科基础课和专业方向课两个部分。通过学科基础课夯实基础理论,专业方向课训练专业技能。土木工程专业具有理论性、实践性和应用性强的特点,在“大土木”背景下如何更好地在“通”与“专”之间寻取平衡点,目前仍然是需要思考和解决的问题。
土木工程中工民建、路桥、水利等不同专业分属不同管理部门,存在较为明显的行业分工,以往用人单位更青睐本行业的应用型人才。专业教育长期存在专业划分过细的问题,即使同一学科内不同专业行业的标准和规范以及由此编写的教材均存在一定差异,专业课程一般也由不同专业的教研室各自独立完成教学任务,这种模式不利于复合型人才的培养。应改革培养计划,设立并均衡通识教育课、学科基础课、专业必修课和专业选修课等不同课程模块,土木工程专业教育要向综合性发展,从多角度着手,点面结合,在把握培养计划大方向的同时,着力深化专业课程的改革,真正打破专业界限,培养适应新时代、新形势的土木工程大类复合型人才。
笔者所在的福州大学土木工程学院土木工程专业(建筑工程专业方向、道路与桥梁工程专业方向、轨道与地下工程专业方向)培养方案中,通识教育必修课和选修课、学科基础必修课、专业必修课、专业选修课、实践环节模块的学分,分别占总学分的23.6%、33.0%、12.7%、5.2%、25.5%。其他土木工程类专业的课程模块占比也大致相同,如水利工程专业上述课程模块的比例分别为23.6%、35.5%、10.9%、6.1%、23.9%。总之,土木工程类专业培养目标较为全面,培养方案中各模块的设定也较为合理,主要从知识基础、创新能力、组织协作能力、继续学习能力和国际视野等方面,着力培养土木工程及相关领域的复合型高级工程技术人才。
大处着眼,小处着手。要从根本上推进教育模式的改革,应着力完善专业课程教材的建设和教学方式的调整。目前专业课程教材大多是根据相关行业规范来编写的,如建筑工程专业方向、道路与桥梁工程专业方向和水利水电工程专业方向,主要根据《混凝土结构设计规范》《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》和《水工混凝土结构设计规范》等来编写教材。
三个专业方向混凝土结构设计原理课程主要内容对比
方向 | 建筑工程(64学时) | 道路与桥梁工程(64学时) | 水利水电工程(64学时) |
主要内容与学时分配 | 绪论(2) | 绪论(2) | 绪论(2) |
钢筋混凝土材料的力学性能(5) | 钢筋混凝土材料的力学性能(5) | 钢筋和混凝土的物理力学性能和共同工作原理(4) | |
钢筋混凝土结构基本设计原则(5) | 构件按极限状态设计计算的原则(5) | 钢筋混凝土结构基本设计计算原理(4) | |
受弯构件正截面承载力计算(10) | 受弯构件正截面承载力计算(10) | 受弯构件正截面承载力计算(10) | |
受弯构件斜截面承载力计算(10) | 受弯构件斜截面承载力计算(8) | 受弯构件斜截面承载力计算(6) | |
受压构件承载力计算(10) | 受压构件承载力计算(10) | 受压构件承载力计算(8) | |
受拉构件承载力计算(1) | 受拉构件承载力计算(1) | 受拉构件承载力计算(2) | |
受扭构件承载力计算(5) | 受扭构件承载力计算(4) | 受扭构件承载力计算(4) | |
构件变形、裂缝及结构的耐久性(8) | 构件变形、裂缝及结构的耐久性(7) | 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算(5) | |
预应力混凝土构件计算(8) | 预应力混凝土构件计算(12) | 钢筋肋形结构及钢架结构(11) | |
预应力混凝土结构(8) |
目前钢筋混凝土结构市场非常广阔,如上所述的专业界限造成的壁垒可能导致土木工程专业毕业生就业范围受到限制。如水利工程专业学生毕业后不一定从事水工项目的工作,却因所学专业课的局限性,对建筑工程的行业要求不甚了解,难以从事建筑工程项目的工作。因此,在对专业课程全盘综合考虑的同时,应深入研究和探讨具体课程的共性和个性,并进行科学整合,寻求“宽口径”土木工程专业人才培养中“通”与“专”的平衡。近年来,已有个别学者对建筑、路桥和水工不同专业方向之间的规范特点和结构计算的异同进行比较[
专业课程建设改革思路见
专业课程建设改革思路
1.对不同专业的相似课程进行整合,加强专业间的联系
首先应对“大土木”中的不同专业,以及不同类型工程项目的行业规范进行全面的了解。“大土木”工程中建筑工程、道路与桥梁工程、轨道与地下工程、水利水电工程、交通工程、给水排水工程、工程管理等不同专业或方向,其核心专业课程具有一定的共性。以建筑工程专业和水利水电工程专业混凝土结构设计原理课程为例,如上所述,建筑工程专业教材主要依据的是《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010),而水利水电工程专业教材依据的是《水工混凝土结构设计规范》(DL/T5057-2009)和《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)。在适用范围方面,建工的GB50010-2010标准主要适用于房屋和一般构筑物的钢筋混凝土、预应力混凝土以及素混凝土结构的设计,而水工的DL/T5057-2009标准和SL191-2008标准适用于水利水电工程中素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土的结构设计。三个标准虽然适用范围对象有一定差别,但是不同主要构件的基本原理还是具有很大程度的共性。因此,需要从基本原理上深入探讨这三个标准之间的内在联系和异同点,掌握其在表达和构造规定方面的异同点,才能对不同专业相似课程所涉及知识点的“共性”和“个性”有较全面的理解。
其次,在深入了解“大土木”不同专业相似课程知识的异同点后,可以参考规范和目前使用教材的知识结构框架,调整原有的较为封闭和独立的教材内容,对相似专业基础课程的基本原理和表达方式的“共性”和“个性”进行归纳和总结[
2.对同一专业不同课程相似知识点进行整合,构建课程模块
通过构建力学系列课程、结构设计系列课程、工程建设系列课程等不同课程模块,对部分有相似点知识的课程进行整合,将课程内容的重合部分有选择地进行删除。对力学相关课程,可以将理论力学、材料力学、结构力学、土力学、流体力学进行整合;对结构设计相关课程,可以将钢结构、钢筋混凝土结构、砌体结构、结构抗震等课程进行整合;对工程建设相关课程,可以将土木工程施工、土木工程CAD、建筑信息模型(BIM)、土木工程概预算等课程进行整合[
每一个课程模块中,将几门系列课程的内容相互联系起来,结合不同课程的重难点,删繁就简。例如,将材料力学课程中超静定部分内容都调整到结构力学课程中作重点讲授,将钢筋混凝土和钢结构课程中的钢材基本性能相关内容统一调整到土木工程材料课程中,促进系列课程之间的相互贯通和相互渗透,也避免了重复讲授。科学有效地整合课程内容,有利于学生构建合理顺畅的知识体系,也节省了有限的课程学时。
此外,目前中国一些工程规范对基本原理、公式、参数的由来缺乏更为详细的说明[
3.对比研究国内外行业规范和标准,拓展国际视野
将各专业相关领域国际标准和中国标准的异同点,作为专业选修课内容增加到课程模块中。目前中国标准国际化之路从“引进来”到“走出去”,已取得了新的发展和突破,由起初的翻译和学习国际规范,到参考国外先进经验编制中国规范,再到编译英文版的中国规范并将其推广到国际工程领域。例如,福州大学土木工程学院近年来承接了大量的建设工程标准翻译工作,已完成中国多个公路桥梁相关的国家标准和行业标准的编译任务[
当然,中国规范在国际工程中的推广和应用之路困难重重,机遇与挑战并存[
1.丰富教学模式,加强实践性教学环节
以课程内容的改革为基础,进一步扩大专业口径,对核心的专业基础课程进行综合调整,将上述提及的“共性”知识点整合后,把统一教学的课程设定为专业必修课,把根据不同专业“个性”需求所设置的课程确定为专业选修课。一方面,调整专业必修课和专业选修课的学时比例,打破原有专业界限,使“大土木”背景下不同专业学生所学的基础知识更加宽厚。另一方面结合不同专业的特点,协调同一系列课程模块内不同课程的学时安排,使课程学时安排更加科学合理。此外,合理安排通识教育模块和专业教育模块,丰富通识教育模块内容,将工程行业特色融入通识教育模块中,为更高层次的专业人才培养奠定基础。总之,从多个角度对教学体系进行调整,丰富教学模式,着力培养厚基础、宽口径、通专结合的专业人才。
加强实践性教学环节,采用先进的教学、试验设备,将实验、实习、课程设计与最新科技和最前沿的工程技术相结合,提高实践教学的现代化水平。将建筑信息模型(BIM)和VR虚拟现实技术融入土木工程设计、施工和运维中,引领行业的变革。利用BIM技术的可视化特点,以及VR技术交互性强的特点,将BIM技术和VR技术引入土木工程专业技术人才培养,已成为必然的发展趋势[
2.加强素质教育,增设具有新时代土木工程特色的课程
结合现代土木工程的发展,以及“一带一路”建设对土木工程行业高端人才的需求,开设具有土木工程特色的课程,在土木工程人才培养中融入其他国家的国情、政策、法律等方面的知识,这对培养国际化工程人才十分重要。可以选择在国际工程中与中国交流较为密切的国家,开设与该国工程相关的文化、经济和法规课程,并以具体的国际工程为案例,学习国际工程项目管理知识和施工技术,了解国际工程与国内工程的不同之处。
加强校企合作,积极促进高校与企业间的协同创新[
3.提升教师素质,打造跨专业交叉渗透的教师队伍
重新整合课程内容和教材、跨专业拓展课堂的举措,对教师的综合素质要求也更高了。教师应有意识地打破原有专业界限,跨专业充实自身知识体系,将个人独立教学转变为跨专业紧密合作的团队教学,改变填鸭式教学方式,调整较为封闭和独立的课程内容,以适应“大土木”专业背景下复合型人才培养的教学需求。
另外,还应着力提高师资队伍的国际化水平[
在国际人才培养竞争日益激烈的新时代,特别是“一带一路”倡议和“双一流”建设的实施推进,急需对原有封闭、独立的教学内容和单一的教学方式进行改革,培养具有适应“大土木”工程背景的复合型专业人才。通过跨专业整合多专业课程内容,拓展课程教材内容,优化教学方式,完善人才培养体系,建立高素质的教学团队,培养“厚基础、宽口径、强能力”“通专结合”的复合型人才,为基础设施建设国际合作和新型城镇化建设输送高质量的土木工程师。
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