面向“卓越工程师”培养的土木工程专业毕业设计探索与创新*

文 颖，曾庆元

(中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)

土木工程专业直接面向关乎民生的基础设施建设，具有很强的实践性。土木工程专业毕业设计是最能体现专业特色、实现专业人才培养目标的一个重要实践教学环节［1］。毕业设计不但着重训练和检验大学生综合运用课堂所掌握的基础理论、专业知识和技能以及通过课外实习积累的现场经验分析和解决土木工程实际技术问题的能力，而且是培养具有高素质的复合型、创新型人才的重要载体。毕业设计的质量直接决定了工科毕业生的专业知识水准、解决工程实际问题能力和整体素质。因此，土木工程专业毕业设计是确保向社会输送合格土木工程科技人才的一项关键任务。

自党的十七大召开以来，党中央、国务院作出了建设创新型国家，实施科教兴国和人才强国战略等重大决策。2010年我国颁布了建国以来第一部人才发展指南《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010－2020)》，明确提出“坚持以国家发展需要和社会需求为导向，注重在实践中发现、培养、造就人才，深化教育改革，优化教育结构，突出教育特色，提高教育质量”的战略目标［2］。教育部长袁贵仁2010年11月在广东调研时强调，高等教育要以人才培养为核心，要在科学研究中培养人才，在社会实践中培养人才，着力提高学生的创新能力和实践能力。国家未来发展急需培养和造就一大批卓越工程师后备人才，教育部适时实施“卓越工程师教育培养计划”，提出“主动服务新时期国家发展战略，改革和创新高等工程教育的人才培养模式，面向国家、社会需求培养人才，全面提升工程科技人才培养质量”的重点任务［3］。为了实现“卓越计划”制定的卓越工程师后备人才培养目标，探索和创新面向“卓越工程师”培养的土木工程专业毕业设计总体思路、实施方案和组织架构成为关键环节。

本文按照教育部“卓越工程师教育培养计划”的总体部署，探讨和研究面向工程实践的土木工程专业毕业设计实践教学改革。沿着“确定培养目标－突出工程能力培养主线－科学选题－构建校内外“产学”合作平台－实施教学改革”的系统工程脉络，从工程背景资料的收集与整理、专业知识的理解和灵活运用、个人综合素质三个方面加强对毕业生“实战能力”的培养，该教学体系旨在为土木工程专业毕业生提供一个锻炼动手能力和综合利用专业知识与技能解决工程实际问题的实践平台，为以工程能力素质训练为主导的土木工程专业应用型人才培养改革提供借鉴和参考。

一、面向创新型土木工程人才培养的毕业设计总体原则和思路

教育部和高等学府历来重视加强工科专业毕业设计工作的管理，把提高毕业设计质量视为提高高等教育质量的关键。可是目前大多数高校将毕业设计教学环节视为课堂教学的简单延伸，进而按照学科知识体系构建设计流程。但是工程生产部门对毕业生的要求是具备解决实际问题的能力，给单位带来直接效益，那些习惯于从书本上找答案，考试成绩优异的学生很可能沦为“半成品”，久而久之，现场单位的满意度不断降低，加之高校的扩招，毕业生就业压力增大，毕业设计的质量开始“滑坡”，出现毕业设计选题与工程实际脱节，毕业设计缺乏创新和激励机制而流于形式等问题［4－6］，这些都归根于现行毕业设计在培养目标、内容、组织形式上与用人单位的需求之间出现较大的差别。

“卓越工程师”教育培养计划的核心是以社会经济发展的需求为导向，以实际工程项目为背景，提高学生的工程意识和实践能力。“卓越计划”的提出为我们探索和创新以培养符合工程实践需要的应用型人才为根本的土木工程专业毕业设计指明了前进的方向。满足“卓越工程师”培养需要的土木工程专业毕业设计应当满足以下三个方面的基本原则:

(一)满足人才培养目标的需要

在“卓越计划”实施过程中，毕业设计实践教学计划和内容应紧密依托工程部门项目背景，积极有效地做好理论联系实际的工作，以体现教学体系满足培养目标需要的根本价值［7－9］。面向“卓越工程师”培养的土木工程专业毕业设计必须适应经济社会和土木工程科技的发展和进步，对教学各环节进行相应的调整、充实和更新。例如，随着土木工程新材料的应用，新型结构体系的出现，或新的结构设计、建造理念和方法的提出，相应的毕业设计选题和内容应做出及时的调整和更新，这样有助于充分提升学生参与动力和兴趣、激发创新意识和调动主观能动性，既开拓了学生的工程视野又培养了分析问题、解决问题的综合素质和能力，真正做到学以致用。然而，在毕业设计与工程实际结合上要把握“度”，不能一味追求毕业设计完全工程化。毕业设计选题必须来源于工程实践，但又不能简单地和工程划等号。题目选的太“真实”，则增加难度，会影响毕业设计的完成质量，甚至挫伤学生积极性，毕竟毕业设计作为一项教学环节，还是以培养学生积极思考，利用已有的知识和技能解决工程问题的能力为首要目的，而不在乎实际问题是否解决得圆满。

(二)体现学科专业发展的整体趋势

全面系统地掌握相关学科专业领域的基础知识和实践技能是“卓越工程师教育培养计划”的根本要求。可是，学科专业的快速发展使得相关知识和信息迅猛膨胀，对于即将进入该学科专业领域工作的大学毕业生来说，既无可能又不必要将这些知识全部掌握。这就要求毕业设计在内容设计上既要考虑学科专业发展的鲜明特征，又要兼顾所涉及知识和信息的有效性，从而使学生通过毕业设计掌握实用的知识和技能，以提高卓越工程师培养效率和质量。

第一，把握学科专业发展的前沿

这句话的意思并不是说毕业设计选题都要解决相关学科专业的前沿问题，而是要有意引导学生认识相关学科专业领域的概况，训练他们的工程思维。例如，土木工程虽然是一门传统学科，随着工程实践的不断深入，各种与土木工程结构设计、建造、养护、管理的知识不断创新，各种技术信息资源不断丰富。为了实现“卓越计划”提出的创新型技术人才培养与工程部门的需求“无缝对接”，需要把学科专业最新知识和信息与毕业设计的选题和内容编排有机地结合起来，让学生利用已有专业基础通过汲取新的知识去解决生产实际问题。

第二，注重相关学科专业知识的交叉

现代学科专业发展的一个共性特征是多学科相互渗透和交叉。土木工程学科的发展离不开土木工程结构、基础数学和力学、计算机技术、制图技术、机械工程学、管理科学等相关学科的交叉融合。随着土木工程学科内涵和外延的不断拓展，传统的单一学科知识已不能满足国家基础设施建设对土木工程师的要求。要成为一名“卓越”土木工程师必须学会如何灵活运用这些基础知识解决土木工程生产实际问题。毕业设计恰好为学科交叉提供了实践平台，在选题和内容设计上应打破单一学科体系的限制，立足于工程实际问题，采用“化整为零”的策略，即这些问题可以通过运用相关学科工具进行拆分并逐一解决。

第三，突出知识和信息的有效性

众所周知，工科毕业生进入工程部门工作的最大问题是尽管理论功底扎实，可是遇到现场实际问题往往束手无策。这不是知识本身有什么问题，而是大学生在学习过程中只片面地掌握书本内容，忽略了如何灵活运用这些“知识工具”。所谓知识的有效性表现在那些与工程实际密切相关的基础知识。毕业设计作为大学生走向工作岗位前最后的知识和能力训练，必须重视培养学生理论联系实际和运用所学基本规律、基本原理、基本技能解决实际问题的能力，全面提高工科毕业生的综合素质［10］。

(三)代表学生综合素质培养的核心价值

“卓越计划”的最终目的是培养具有满足未来社会发展需要的高素质人才。学生综合能力的全面发展代表了面向“卓越工程师”培养的毕业设计核心价值取向，它包括基础知识和技能、继续学习的能力、实践能力和创新能力［11－14］。这些能力都是一名合格工程师所必须具备的。如果说课堂是大学生获取知识的主阵地，毕业设计就是将知识转化为能力的最佳途径。因此，毕业设计不是单纯地让学生整理已有知识，而是提供一个平台引导学生积极思考、大胆实践，在解决实际问题的同时提升综合能力。

综上所述，面向“卓越工程师”培养的毕业设计指导思想包括三个方面:新知识和信息的获取，实践能力的训练和综合素质的提升［15］。如何做到这三点呢?需要在毕业设计选题和内容设计上下功夫，主要是明确怎样设置教学内容使得学生的能力和素质更充分、更合理的发挥和提高。除此之外，提高毕业设计质量还须借鉴控制论中闭环控制的思想，我们不光要做好毕业设计的选题和内容安排，而且不能忽视学生主观能动性和创造性的施展，学生是“卓越计划”的主体，要重视他们参与兴趣的培养，使他们主动融入毕业设计训练中去，积极主动地查阅各类文献资料获取新知识，积极动手实践，不断提高自身能力、甚至创造性地提出新见解、分析思路和方法，为工程生产服务，从而使自己在学习和实践的过程中全面提高自身能力和素质。由此形成的毕业设计组织体系才能最终落实学生综合素质培养的核心价值。

二、毕业设计的模块化体系结构

毕业设计的体系结构是由各组成模块及其相互关系形成的，改变各模块的功能目标和实施方案将改变毕业设计的整体性质和功能，将直接影响人才培养质量［16－18］。因此，探索和研究土木工程专业毕业设计的体系结构对于:对接工程生产部门实际需求和实现“卓越计划”关于实践型、创新型人才培养目标至关重要。

模块化体系结构的主要特色是，各模块之间相互独立，这样可以灵活地设计和组织模块内容，满足学生全面发展和个性发挥的双重考量。土木工程专业毕业设计强调面向工程实际问题，凸显自主探索、讨论互动、完善改进设计方案等核心环节。因此，模块化体系能够激发学生的自主意识，有利于调动学生参与的主动性，加强师生间的互动，提高教学质量。教师可以采取集中讲解，引导学生积极主动钻研，相互学习，共同分析、讨论和研究问题，从而形成学生自觉学习、自由探索、师生互动、同学互助的良性氛围。

土木工程专业毕业设计是以工程项目为研究对象，学会应用和获取知识，辨别和收集有效数据，系统地分析问题，选择有效的方法和技术，拿出解决项目问题的方案并进行方案的评价和比较。通过动手实践，学生不仅对基础理论有更深刻的理解与掌握，解决实际问题的能力得到提高，而且表现出良好的交流沟通能力和创新精神［19］。面向“卓越工程师教育培养计划”的土木工程专业毕业设计大致可由下列7大模块构成:

第一，项目概况，教师详细介绍项目的工程背景，研究目标、具体内容和预期成果。必要时可以给出项目的研究思路，列出与项目密切相关的课程名称以及其他重要参考文献。

第二，任务布置，为了防止毕业设计出现不良抄袭，应做到一人一题。教师基于实际项目进行必要修改和调整。学生可以根据自己的兴趣选择研究课题。

第三，资料获取，学生根据项目需要独立地进行资料查找、搜集和整理工作，在此基础上对所研究的问题进行初步分析，进而提出研究思路和设想。

第四，自主思考，围绕拟定的研究思路，在精选的资料范围内继续深入学习、钻研，掌握相关基础理论和关键技术、方法。

第五，着手研究，完成所有前期准备工作后，开始与项目研究相关的计算、试验、绘图等工作。开展工作的同时，既可以得到老师的指导，又可与其它同学相互交流、探讨，便于及时更正研究过程中的错误和漏洞。对于书本和资料上有争议或不清楚的问题，教师可以安排学生去工程现场答疑。

第六，成果汇总，将学生项目研究中阶段性成果包括计算说明书，计算机程序，图纸等集成，方便教师评阅。学生有任何不能解决的疑难可及时寻求老师的帮助。

第七，项目评审与答辩，在学生完成项目研究的所有环节并达到预设的研究目标后，教师组织相关专业的教师或者来自工程一线技术人员组成项目评审答辩组，对所有学生提交的项目研究成果进行分析和评价(内容包括研究思路、研究方法和手段、提交的研究报告)或者就实际项目的进展与未来发展进行介绍并和学生交流，这部分工作对学生总结缺陷和不足和适应未来工作岗位要求发挥积极地指导作用。

为了鼓励参与、激发兴趣、启迪思考、激励创新，需着重注意以下几点:1．设计选题力求与实际工程项目接轨，而不仅仅是布置一道习题［20］;2．学生在设计过程中提出解决问题的思路和方案，教师应仔细考虑，既不能选择压制，又不能不闻不问，而应积极引导学生通过自身努力解决问题，收获知识和能力。

三、毕业设计组织形式的优化

“卓越工程师教育培养计划”对高校应培养什么样的人已作出明确说明，毕业设计作为实现人才培养计划链条的终点，其重要性可见一斑。在模块化毕业设计组织形式的优化方面要做好以下几项工作:

1．特别重视知识点布局的合理性和综合性。要实现毕业设计的核心价值必须高度重视相关知识要点布局的综合性和合理性。其中，知识点布局的综合性是指要反映本学科专业的基本构成，体现学生综合素质全面发展对于知识面的要求以及照顾到知识点之间的内在联系和相关性。知识点布局的合理性是指选取的基本知识点应满足工程实际对“卓越工程师”职业发展的能力和素质需求。此外，还要注意不同学科知识的相互渗透、融合和知识的更新利用，实现毕业设计体系结构的整体优化，促进学生基础知识、能力和素质的全面协调发展。

2．将能力培养贯穿于整个毕业设计流程［21］。前面已提到“卓越计划”对卓越工程师的各种能力培养提出明确目标。因此，在毕业设计体系内部把能力的培养作为重要目标之一来落实。能力培养起源于学生的积极参与，而学生的参与积极性又取决于求知欲，对未知事物的好奇和相信自己取得成果的成就感。为了更好地锻炼学生的能力，可以通过以下途径发挥毕业设计的功用:教师在学生完成一般工程项目任务后，适时添加具有自由发挥空间的子课题。这类题目是锻炼学生将所学的相关知识综合运用和多种能力培养的有效方式。项目的完成需要学生独立思考和获取相关资料，培养他独立工作和研究的能力;形成基本研究思路后，需要发挥主观能动性，寻求解决实际问题的方法，培养他动手实践解决问题的能力;当然，如果通过研究找到效率更高、更简便易行的解决问题方法，那么学生的创新能力也得到提高。此外，在项目研究过程中，教师可以经常以项目研讨会的形式方便老师和学生以及学生之间的交流，培养学生自我表达、倾听和沟通的能力。

3．不能忽视现场实习的作用。到项目现场实习是毕业设计的重要组成部分。去现场实习可以:(1)．满足每个学生兴趣需要，有利于个性发展;(2)．内容、形式、时间安排等灵活多样;(3)．学生具有完全自主性，可以根据自己的想法选择参与方式;(4)．直接动手实践。现场实践也是“卓越工程师”培养的重要举措。学生通过现场实习可以弥补课堂学习的缺陷，很好地利用现场学习的机会自主的选择自身发展方向，提高自己实践能力。

四、结语

面向创新能力培养的大学工科毕业设计实践教育平台无论作为本科生创新教育模式还是以解决工程现场问题为根本的‘产学’合作平台都具有较强的应用价值和现实意义。本文从“卓越工程师培养计划”重点任务要求出发，按照培养目标、创新潜质开发、知识能力体系、面向工程实际的设计平台、实现培养目标的系统工程思想，探索和研究了以工程创新能力培养为主旨、遵循客观规律、围绕主体特质、对接工程实际需求的高校土木工程专业毕业设计训练模式，实现以被动掌握知识为特征的传统模式向自主获取知识、主动思考、创新实践的转变，最终形成一个“厚基础、宽专业、重实践、强个性”的毕业设计组织体系，为参与“卓越工程师培养计划”建设的高校开展创新工程教育人才培养改革提供借鉴和参考，以期进一步提升工科毕业生创新能力和市场竞争力。

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