培养土木工程卓越工程师的实践教学模式探索

苏 成, 王 湛, 陈庆军, 季 静, 李 静, 蔡 健

(华南理工大学 土木与交通学院, 亚热带建筑科学国家重点试验室, 广东 广州 510641)

培养土木工程卓越工程师的实践教学模式探索

苏 成, 王 湛, 陈庆军, 季 静, 李 静, 蔡 健

(华南理工大学 土木与交通学院, 亚热带建筑科学国家重点试验室, 广东 广州 510641)

以卓越工程师教育培养为背景,对土木工程专业培养方案中的实践教学模式进行了探索。从校内及校外2个方面,介绍实践教学改革特色、相关措施及成效。详细地对校内基地建立、特色课程建设、学生科研创新训练及校外基地建立、校企合作思路及校企合作成效等多方面进行了探讨阐述,提出了具体的实践教学模式,以期为其他相关高校提供借鉴参考。

卓越工程师； 实践教学； 改革探索

为满足我国社会和经济发展对高素质人才的迫切需求,教育部于2010年启动卓越人才培养计划。这项重大改革项目的目标是培养造就一批创新能力强的高质量工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。这对原有的人才培养观念提出了新的挑战[1-2],因而需要高校更加深入理解工程教育服务国家发展战略、加强与工业界的密切合作[3]、重视学生综合素质和社会责任感的培养和工程人才培养的国际化[4],以提升学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争力。土木工程是一门实践性很强的学科,在卓越工程师的培养环节中,高校的实践教学方案是关键,其中必须包括工程能力、实践能力及创新能力等几方面[5-11]。

我校土木工程专业在2010年就成为教育部首批“卓越工程师教育培养计划”(下称“卓越计划”)实施专业之一,至今本专业已开展了6年卓越工程师培养的建设工作。经过教学方案的不断改革与实践,最终形成一套较为成熟的实践教学体系。下文就本专业在“卓越计划”中实践教学环节的一些特色及模式进行探讨。

1 实践教学的培养思路及特色

常规土木工程本科教学内容中工程化不足,导致学生在校学习期间缺乏工程体验和工程实践。本校土木工程专业根据“卓越计划”的目标,针对原有实践教学培养方案,从校内及校外2个方面出发,进行了改革探索。

在校内方面,开展校内基地的建设,为学生参与科研创新活动提供了场所和环境；增设特色课程,增加实践性和实习类教学环节的学时,如生产实习、毕业实习和毕业设计等,并调整了实践环节时间,如将原有某些实践环节改到暑期进行；积极推动学生参与各项科研创新实践活动。

在校外方面,与多个企业合作,建立了多个校外“卓越计划”实践教学和实习基地；与企业共建实践课程,建立了“卓越计划”企业培养体系；聘请一批企业高级技术与管理人才担任课程的任课教师或实习实训指导教师,建立起一支长期的、稳定的校企联合开发课程的教师队伍。实施6年来效果良好，以下对具体措施展开阐述。

2 校内实践教学环节

2.1 校内基地建设

为深化“卓越计划”教育改革,学院建设了3个大学生创新创业训练基地(以下简称“大创基地”),其中包括1个教育部批准的国家级工程实践教育中心。通过“大创基地”建设,进一步转变教育观念,改革人才培养模式,在校内外形成一定示范辐射作用。“大创基地”的建设包括了硬件、软件及制度等几方面的建设。

硬件方面,专门建设了面积约1 000 m2的试验基地用于大学生科创实验,包括结构静、动力学实验室等,并配置专属创新基地的较为完备的实验仪器设备和设施。

软件方面,逐步建成“土木工程创新基地”网站。指导教师可以通过网站发布信息、上传学习资料、进行仪器设备的管理,学生可以在网站上下载实验大纲、电子教案、多媒体课件、视频录像、仪器设备操作说明等学习资料,并能实现网上预约、网上答疑、在线交流等功能。该网站可为学生的课外科研创新活动提供良好的实验教学资源,实现了创新基地的信息化管理,为与兄弟院校之间的资源共享提供良好的网络化平台。

制度建设方面，组成一支近20人的稳定的指导教师队伍,老、中、青结合,年龄、职称结构比较合理,并培养多名研究生助理。制定“土木工程创新基地开放实验管理制度”,为创新基地的开放运行提供管理方法和制度保障。管理人员结合实验场地、设备数量、实验内容、预约人数等因素,采用网上预约、核准、登记、使用记录等灵活便利的管理方式。建立实验室安全使用登记制度和仪器设备使用登记制度,采取研究生助教现场辅导、学生自主管理、指导教师督察的方式,指导和监督各实验室的使用和运行情况。

“大创基地”的建立,为专业实验课程的增设及学生的创新活动提供了一个良好的平台。

2.2 特色课程

本专业原有的实践课程学时偏少,为提高学生的创新能力和实践能力,拓宽视野,本专业新增设了6门特色课程,从大一贯穿到大四,特色课程如表1所示。

表1 特色课程

这些课程是在与国内外同类高校本科培养方案对比研究的基础上设立的,部分特色课程在全国同类高校土木工程专业中是首次开设,得到同行的好评。以其中2门课程为例进行说明。

2.2.1 土木工程材料设计性试验

是原有“土木工程材料试验”课程的拓展,该课程开设目的是为了拓展和延伸课内所学内容,由学生自行设计实验方案并加以实现,培养学生的动手能力和创新能力。设计内容包括:混凝土配合比设计、砂浆配合比设计、沥青混合料配合比设计、无机结合料配合比设计。学生根据兴趣选择其中2项内容,分组进行。目前已经开设4届,取得良好的效果。

2.2.2 结构模型概念与实验

是本校于2013年在全国率先开设的创新性课程,课程开设的目的是让学生结合工程实际问题,对结构模型进行探索性结构研究。从结构方案、计算分析、课堂演讲、模型制作、结构试验、总结汇报、报告撰写等全方位对工程问题进行探索。经过4年的教学实践和探索,该教学团队逐渐摸索出一套行之有效的教学模式和人才培养方式。通过课程学习,可以培养学生的沟通、理解、交流与合作的能力,以及动手能力、试验能力和口头表达能力,实现多方面的能力培养目标。学生在课程中学会了初步的实验方法及理论分析方法,不少学生在本课程教学的激励下申请了相应的学生创新研究计划项目。课程组教师代表曾经在中南地区结构教学研讨会上进行了宣讲,全国多所院校向我校索取课程资料。

2.3 科研创新能力训练

本专业积极推动学生参与各项科研创新实践活动,如全国大学生创新创业计划、挑战杯、全国大学生结构设计竞赛、学生课外科研活动(SRP)等。

在科研创新管理方面,本专业首先针对系列科技创新活动分别提出了切实可行的土木工程专业学生实施的方法、步骤和管理措施。依托“大创基地”,引导学有余力学生进行创新性实验研究。针对特定的科研课题,参照科研项目管理方式和研究生培养模式,通过系统的科学研究训练,提高学生的科技论文撰写能力,培养学生的团队精神和用科研手段解决实际问题的能力。在培养方案中,关注培养理念转变,加强创新实践能力培养。既重视实验室、实践基地等教学条件的建设、开发和改善,更重要的是实现教学理念、教学模式的转变,确立以培养学生工程实践能力、创新能力为核心目标的建设理念。

通过各项科研创新能力训练,学生的综合实践能力得到了进一步的提升,取得了较好成效。

2.3.1 师生参与度广、受益面大

所有在校学生都可以根据自己的兴趣参与到项目中,教师也可以结合自己的科研和教研项目自主选择课题。

2.3.2 理论联系工程实际

学生加深了对学科基本理论中的难点和重点的理解,将基本理论与工程问题有机的结合起来,培养学生运用所学基本理论自主解决工程问题的能力。

2.3.3 激发创新性和主观能动性

在项目实施中,通过专题研讨、自主选题及自行设计等形式更好的发挥学生的主观能动性,激发创新性和创造能力。

2.3.4 提升专业综合素质与团队协作精神

通过系列化的科技竞赛和科研创新项目,全方位提高学生的综合素质,培养团队的协同合作精神和沟通能力。

2.3.5 提高学了学生竞赛竞争能力

在创新思路的指导下,本专业近年来在多种国家级创新活动竞赛中均取得优异成绩。在第14届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品终审决赛中,本专业学生的作品“基于集料——沥青界面改性的路面性能改善材料及工艺”“能自愈的免蒸压PHC管桩”分别荣获全国赛一、二等奖；近6年来在被誉为大学生土木结构竞赛皇冠上最“璀璨的明珠”的全国大学生结构设计竞赛中5次荣获一等奖；连续4届在全国大学生材料设计大赛上常获得一等奖和二等奖,并获得多项全国高等学校土木工程专业本科生优秀创新实践成果一等奖和二等奖。

3 校外实践教学环节

3.1 校外基地建设

为让学生更好地进行社会实践,本专业针对卓越工程师培养计划,新建立了11个校外“卓越计划”实践教学和实习基地,其中包括3个境外基地。与此相对应的实践教学环节设置使学生在1—2年级以工程体验为主,除课内特色课程和实践课程外,增设了境内外社会实践与工程体验,即大一、大二暑假分赴境内和境外卓越工程师校外联合培养基地进行社会实践和跟班体验或参观学习；在3—4年级的生产实习、毕业实习和毕业设计等环节则真正深入企业,由校企双方教师共同指导完成。

3.2 校企合作的实践思路

3.2.1 选择校企联合培养实践课程

目前选择的课程如下。1—2年级课程:土木工程学科讲座、境内外社会实践与工程训练,目的在于解决低年级学生的工程体验问题,培养学生正确的人生观、良好的职业道德和敬业精神,以及信息收集、沟通和表达能力,使学生具有较强的人际交往能力；3—4年级课程:生产实习、毕业实习、土木工程产业模式与创业,目的在于解决高年级学生的企业学习问题,实现从学校内基础知识的积累,到企业中实践能力的培养,实现行业知识的拓展和知识运用能力的提升。

3.2.2 制定校企联合开发课程的培养方案

包括制定课程教学大纲、课程教学模式、考核方式等具体问题。目前这些课程初步的培养方案已经形成,需要与合作企业反复商讨,确定校内学习内容和环境比例与企业学习内容和环境比例。

3.2.3 加强校企合作教师队伍建设

建立一支长期的、稳定的校企联合开发课程的教师队伍。聘请一批企业高级技术与管理人才担任课程的任课教师或实习实训指导教师。实行学校导师和企业导师的“双导师”制,明确导师的责、权、利,充分发挥企业导师的作用。

3.2.4 制定保障措施

制定一系列按计划实施企业学习阶段的保障措施。学院(专业)与合作企业应联合成立工程实践领导小组,统一领导和指挥工程实践活动。参加工程实践的学生要组成实践队、小组,由指导教师和企业教师统一安排指导实践。规范考核方式及评分标准,采取多种方式进行考核,学生可以提交实习体会、调研报告、工程分析报告、技术革新建议、科研报告或论文等成果。

3.3 校外实践实施

在校企合作的思路引导下,借助成功的校外基地的建立,校外实践环节实行几年来卓有成效。

3.3.1 境内社会实践

目前“卓越计划”学生已在大一暑期分赴广东省内几家卓越工程师联合培养企业进行为期一周的社会实践,社会实践采用讲座+采访+跟班体验的多元化方式。实习前,指导教师与对口企业主管人员反复商讨实习计划以及达到的实习目标,学生按照3～5人分小组进行,便于管理和分部门实习。学生提交的成果包括个人调研报告和小组PPT汇报,有助于实践成果的分享,以弥补不能同时在所有企业的各个部分体验的遗憾。通过实践,学生对未来3年的大学生活有了更好的规划。

3.3.2 境外工程体验的实施

目前已有4届学生在大二暑期赴香港或澳门参加为期1周的境外工程体验。实习形式是参观工地和示范项目+企业跟班体验。实习内容涉及到土木工程各个领域的设计、施工、管理。而2013级学生在大三暑期参加了美国伊利诺伊大学香槟分校(UIUC)为期3周的结构工程暑期培训班,学习“结构抗震设计”和“高等钢结构”等课程。通过境外实践,学生了解了境外土木工程行业的运作情况,见识了境外高效的施工方法、成熟的管理措施和先进的设计理念,并对境外企业管理和企业文化进行调研和学习,大大地开阔了眼界。

3.3.3 生产实习的实施

大三暑期生产实习共5周时间,采用统一安排、统一管理的模式。首先由学校联系一些在建的大型、重要的建筑工程,将学生按照3～6人分组,派往不同工地,安排住宿等。实行学校导师和企业导师的“双导师”制,即在工地现场工作由企业导师负责,学校导师部署总体任务及教学安排,并且每周下工地检查一次,向企业导师了解情况,进行沟通。实习期间要求学生每天写好实习日记,记录施工情况、心得体会、革新建议等,实习结束提交实习报告和专题作业。成绩评定包括5个部分:实习纪律占10%,实习日记和报告和专题作业占50%,小专题(或社会调查)占10%,企业导师评语占20%,最后答辩成绩占10%,从各个方面考核以控制生产实习质量。

3.3.4 毕业设计的实施

毕业设计是成功完成“卓越计划”的一项至关重要的实践环节[12]。大四毕业设计(论文)环节共15周,实行学校导师和企业导师的“双导师”制。原计划在相关设计院或其他企业完成毕业设计(论文)工作,但考虑到实践单位接收所有毕业生有一定困难,另一方面把学生完全放在实践单位,校内导师介入的时间少,未必能取得良好的效果。经过反复讨论,并与企业沟通,采取了一个折中办法:聘用一批校外毕业设计指导教师,分别来自境内境外的设计单位、施工单位和管理单位,共40余人；每位学生都有校内和校外指导教师,校外指导教师每周提供一次与学生面对面的答疑时间,这样学生既能够在校内导师的指导下,严格按照学校毕业设计的规定完成毕业设计,理论上达到一定深度,又能直接接受具有丰富工程经验的高级技术管理人员的指导。通过毕业设计模式的改革,可锻炼学生的团队合作能力、主动解决专业实际问题的能力及与校内外导师的沟通、配合能力。

4 结语

实践教学是培养学生理论联系实际、加强动手能力训练的重要环节,对全面提高学生工程综合素质具有重要作用。本文从“卓越计划”重点任务要求出发,结合学校实际情况和人才培养目标,介绍本校的实践教学改革及相关措施及成效。从校内校外2个部分出发,详细地对校内基地建立、特色课程建设、学生科研创新训练及校外基地建立、校企合作思路及校企合作成效等几方面进行了探讨阐述。本文提供了一套较为完整的实验教学模式,可为相关院校提供借鉴和参考。

References)

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Exploration on practical teaching mode for training outstanding engineers of civil engineering specialities

Su Cheng, Wang Zhan, Chen Qingjun, Ji Jing, Li Jing, Cai Jian

(State Key Laboratory of Subtropical Building Science, School of Civil and Transportation Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China)

Based on the training of the outstanding engineers, the practical teaching mode in the training program of civil engineering specialties is explored. The characteristics, related measures and achievements of the practical teaching reform are introduced from the two aspects of inside and outside the university. The establishment of on-campus bases, the construction of characteristic courses, the training of students’ scientific research innovation, the establishment of off-campus bases, the thinking of university-enterprise cooperation, the effectiveness of cooperation between the university and enterprise, etc., are discussed. The specific practical teaching mode is put forward so as to provide some references for other relevant colleges and universities.

outstanding engineers; practical teaching; reform and exploration

2017-05-25

广东省高等教育重点教学改革项目“土木工程卓越工程师全英专业人才培养探索”(GDJG2014014)

苏成( 1968— ) ,男,广东潮阳,工学博士,教授,土木与交通学院院长,从事土木工程教学、 管理和科研工作.

E-mail：cvchsu@ scut.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2017.12.004

G642.0

A

1002-4956(2017)12-0014-04