土木工程专业生产实习环节本科生的创新能力培养教学实践

杨伟超 雷明锋 孙晓 刘维正 魏红卫 李军

摘  要：生产实习是土木工程专业实践教学中的重要组成部分，在培养学生的基本工程素养和专业技能、提高学生的分析和处理工程实际问题的能力等方面发挥着关键作用。文章基于多年的教学实践，针对当前土木工程专业生产实习教学环节存在的主要问题，以创新能力培养为主要目标，分别从课堂教学方法、生产实习全过程的教学模式和最终的考核方式等三个环节进行系统研究，提出了基于生产实习环节创新能力的渐进性培养方法、多主体协同的“1-2-3-4-5”教学模式，以及知识学习和创新能力并重的综合考核方式等。该方法在中南大学土木工程专业进行了实际应用，并取得了较好的教学效果。

关键词：土木工程;生产实习;创新能力;多主体协同;渐进性

中图分类号：G640         文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）07-0030-04

Abstract： Production practice is an important part of the practical teaching of civil engineering， and plays a key role in the basic engineering quality training， professional skills training， and handling engineering practice problems. This paper focuses on the main problems existing in the production practice of the civil engineering profession. Based on the teaching practice for many years， the main goal is to cultivate the innovation ability， from the classroom teaching method， the teaching mode of the production internship process and the final assessment method. The system has carried out systematic research， and proposed a gradual training method based on the innovation ability of production practice， a multi-agent collaborative teaching mode of "1-2-3-4-5" and a comprehensive assessment method with equal emphasis on knowledge learning and innovation. In the civil engineering major of Central South University， the practical application was carried out. The results show that the comprehensive teaching methods of the production internship have significant effects in improving the engineering practice ability， innovation consciousness and innovation ability of civil engineering students.

Keywords： civil engineering; production internship; innovative ability; multi-agent synergy; gradual training

引言

楊叔子院士说过“创新之根在实践[1]”，“通过职业教育与普通教育、职业高等教育与普通高等教育的对比，提出在实践教育环节中加强普通高等学校工科学生的实践能力与专业技能是创新能力培养的必由之路[2]”。为此，结合各种实践教学环节，开展学生创新能力的培养，引导学生对未知领域的探索等工作，已经成为全国各高校工科专业的普遍共识。

北京科技大学[3]针对机械类本科专业生产实习教学过程，以多方协同为重点，依托国家与省部级科研平台的，通过改革机械类本科专业生产实习形式、内容、基地、队伍等，逐步构建“国际化、社会化和精品化”生产实习体系。北京航空航天大学[4]针对作为土木工程材料课程的校内实验教学开展设计性、综合性及创新性试验教学研究，培养和提升本科生自主创新能力。扬州大学[5]也结合教学实验环节，通过组建大学生创新团队的方式，培养和拓展学生的知识结构，培养学生的创新思维和创新方法。四川大学基于本科生创新能力和实践技能相对不足的现状，也提出了融入双创产学研要素合作的工程实践教学改革探讨[6]。同济大学也提出将产学研结合机制引入土木工程专业教育，加强本科生的创新能力培养[7]。南昌航空大学针对工业工程专业，提出了实践及创新能力的“多主体协同渐进阶梯式”实习实训模式[8]。广西民族大学结合高校化工类专业生产实习现状，探索了新的生产实习模式与创新[9]。

土木工程专业是一门理论与实践并重、技术性和管理性相融合的工程技术学科。在各个高校的土木工程专业中，生产实习是土木工程专业实践教学中的重要组成部分。作为工程技术专业培养的一个重要环节，即要求学生在具备一定的专业理论知识条件下，以实际工作者的身份，直接参与生产过程。通过生产实习，使学生提高土木工程实际生产过程的感性认识，巩固课题教学学习的基本理论知识，培养基本的工程素质、加强专业技能训练、提高工程实践问题的分析和处理能力等。

但当前大多数土木工程生产实习的教学环节仍然以知识传授为主，没有或忽视学生在实习实践过程中的创新能力培养，以中南大学土木工程专业为例，虽然学校在其它课堂教学模块上开始重视了创新能力的培养，并提供了各种形式的大学生科技创新平台等，但对于生产实习环节的创新能力培养方面还表现严重不足，主要表现在以下几个方面：

（1）教学方法沿用过去的知识传授模式，对学生提出问题、分析问题和解决问题等创新能力培养方面普遍比较欠缺。

（2）校企等教學主体对创新能力的培养过程上相互割裂，各个教学主体的协同性不足，没有针对创新能力培养形成具有可操作性的教学模式。

（3）考核方法沿用传统形式，以专业技能的知识学习为主，创新意识的引导和基本创新能力的培养方面显得相对薄弱。

为此，本文结合中南大学土木工程专业本科生多年的生产实习实践教学经验，针对土木工程生产实习环节实践性和应用性显著的特点，通过学校、企业和教学管理等多主体协同方式，提出一种提高土木工程专业学生创新能力的教学方法，培养学生在参加土木工程实践中针对具体工程技术问题的分析和处理能力。

一、生产实习环节创新能力的渐进性培养方法

创新意识引导是创新能力培养的基础，在实习的校内环节，首先通过案例式教学的方式，采用翻转课堂的方法，培养学生的创新意识。同时以启发式为主并兼顾研究式的教学模式，采用对分课堂等形式，引导和鼓励学生透过技术现状发现背后理论知识，使学生逐渐认识到工程实践中创新活动的发展基本规律，渐进性地培养学生在提炼关键科学问题方面的基本技能。因此生产实习环节基本创新能力的渐进性培养分为创新意识引导和基本创新能力培养两个阶段，并分别采用如下方法进行分步实施（如图1所示）：

基于对分课堂的创新意识引导：选取典型的工程案例，指导老师在第一天的课堂上对工程背景及工程的主要技术方案进行系统讲解，分析工程的主要技术要点及其当前技术发展概要，搭建工程需要的主要知识点，完成课堂讲授（Presentation）;学生在第一天课堂教学之后通过阅读教材或其他材料完成知识的自我学习;学生的课堂讨论（Discussion），即学生在第二天的课堂上前半部分时间依据自学和思考结果与班级其他学生进行交流，可分为小组讨论和组间讨论，教师进行汇总点评，讨论结束后教师再用课堂的后半部分时间，形成若干可能的创新性发展方向，然后根据这些发展方向所需要的关键技术进行汇总和讲解，并鼓励和引导学生开展进一步的文献调研和理论分析。

基于翻转课堂的工程实践中创新活动发展规律认识培养：首先，在翻转课堂教学的基础上，引导学生在对案例进行思考和分析，然后鼓励学生进行文献调研和理论分析，如此反复，促使学生对工程存在的问题进行不断的思考，使学生针对具体的工程问题由陈述性知识向过程性知识不断的进行转化;然后渐进性地提出解决实践问题的具体技术方案及实施路径，渐进性地培养学生分析问题和解决问题的能力;同时在这个过程中不断提升学生的互动与交流技能，最终培养学生在提炼关键科学问题方面的基本技能，使学生逐渐认识到工程实践中创新活动的基本发展规律。

二、多主体协同教学为特色的创新能力培养模式

创新活动是指本着理想化需要或为满足社会需求，而改进或创造新的事物，并能获得一定有益效果的行为。创新活动实际上是一个综合性复杂性的智力创造过程，要求既要基于现有知识体系和理论架构，又要提出有别于常规或常人思路的见解。土木工程生产实习活动包含学校和企业两个场所，参加主体包含学生、指导教师、现场工程技术人员、学校和企业管理人员等。在创新能力的培养过程中，学生应具有主体地位，指导教师和现场技术人员则应以辅助角色参与学生的创新活动，主要在既有体系化的理论架构方面和工程经验两个方面提供的技术支撑，学校和企业管理人员则从法律和制度层面参与生产实践活动。因此，实习环节学生的创新能力培养需要学校与企业多参与主体密切协同工作。

经过多年的教学实践经验，逐渐形成了生产实习环节创新能力多主体协同培养的1-2-3-4-5教学模式，如图2所示。具体的组织方法包括：1个目标：紧紧围绕土木工程专业本科生的创新能力培养为目标。2个场所：立足于企业和学校2个创新教学活动场所，其中学校主要负责理论基础训练，工程场地负责工程实践检验。3个阶段：根据工程技术行业创新活动的发展规律，将创新活动分解为提出问题、分析问题和解决问题三个阶段，并根据各个阶段的特点实施针对性教学方法。4个步骤：根据学生创新意识和能力的渐进性培养机制，将划分为4个步骤实施，即通识性的创新发展路径学习、工程实践的基本概况认识、主体性的创新活动开展和创新成果的整理方法等。5大主体：以学生为创新活动的承担主体、教师和现场技术人员为技术支撑主体，企业和学校管理人员为管理主体;各主体分工明确、密切协作，在生产实习的整个实践环节中共同培养学生碰到的各种创新能力培养的制约因素。

实践经验表明，多主体的协同工作机制是整个实践创新教学的关键环节。企业是经济活动动力主力军，也是学生创新能力培养的直接受益者，其主要优势体现在充足的实践条件和丰富的工程实践经验等;与此同时，学校的主要优势体现在扎实的理论基础和良好的科学研究经验，主要针对学生在工程实践中存在的技术问题提供理论性的指导和针对性的研究方案。校企双方结合工程实践中创新活动的发展规律，基于优势互补方针在生产实习环节的创新能力的培养过程中紧密协作，并在创新能力培养的不同阶段，采用不同的协作方法，具体方法如下：

1. 提出问题阶段：主要的目的是培养学生准确把握某一工程建设节点的全貌，理解和掌握当前该节点处理的主要技术手段和工程实施方法，为后期提出针对性的改进方法提供基础。该阶段主要以师傅带徒弟的方式，即以现场技术人员为主，学校指导教师为辅。

2. 分析问题阶段：主要目的是针对创新部分的理论基础、实施方案和技术水平等方面的可行性进行研讨，确定最终的技术实施路径和实施方案。该阶段主要以多主体专项研讨的方式进行，由学生、校内指导教师和工程技术人员等针对提出的技术路径和实施方案进行分步骤研讨，最终确定合理的技术方案和实施方法。

3. 解决问题阶段：分阶段进行创新问题的文整工作及生产实习考核等工作，甚至包含协调创新知识产权的相关法律和技术事项。该阶段主要应以校企合作平台为协同工作基础，主要由校企指导老师及管理等人员进行全方位协同工作，甚至结合实践教学与企业需求，在高校和企业之间架起桥梁，构建产学研办学机制。

三、知识学习和创新能力并重的综合考核方式

考核是教学的重要环节，也是各项高等教育改革的关键组成部分。合理的考核方式不仅是准确的评价和诊断教学实践活动中方法及其效果的必要手段，也是引导和激励学生在学习过程的自主性和能动性的关键因素。就生产实习等实践教学环节，在考核环节适当增加创新能力比重对提高整体的教学效果也有重要的促进意义。同时作为传统的工程技术学科，使学生掌握各类土木工程学科的基本理论和基本知识也是土木工程专业培养的重要目标。

然而当前生产实习的主要考核方式仍然是以传统方式为主，即突出知识学习为主，在创新能力意识培养和实践能力培养方面相对比较薄弱，这一考核方式与当前高等教育的时代要求和工程技术的行业发展要求严重脱节，同时也不利于创新人才在当前教育体制下脱颖而出。因此，针对土木工程专业的特点及培养的主要目标，结合当前生产实习等实践教学活动考核方式存在的问题，提出一种兼顾知识学习和创新能力的综合考核方式，具體如下：

（一）基于阶段性验收的过程评价方法

生产实习采用全过程考核方法，其中分别按照提出问题、分析问题和解决问题三阶段进行阶段性验收，每个阶段根据学生的前期表现，提出一个考核等级，并且对学生的后期实践提出一些意见和建议，实现实习的过程管控和评价。基于三个阶段采用加权的方式得到各项考核结果，由企业指导老师、校内导师、学校教务管理人员组成考核小组共同考核，根据定性和定量指标，提出生产实习各个阶段的考核等级。

（二）校-企指导老师合理分工的分项考核模式

每个阶段考核均由校内导师与基地指导老师合作完成，其中企业指导老师根据学生的各方面表现提出初步考核等级、撰写实践评价意见;校内导师根据基地指导老师的意见和学生上交的实践材料，提出每个阶段考核等级;校企管理人员基于校企的相关规章制度对实习成果和校企指导老师给出的各分项成绩进行审核管理。

（三）知识学习与创新能力并重的成果考核

考核结果以知识学习为基础，合理体现创新能力及创新性成果，即生成实习的最终成绩分为基础和创新两大部分组成，其中知识学习主要由实习报告，实习日记、某个环节撰写专门的既有技术方案、施工方法、工艺流程、关键工序及主要控制措施等组成，根据该部分成果的质量确定知识学习部分的考核等级;创新部分的等级主要根据学生在创新活动的参与程度及其创新成果的质量确定，具体形式可以采用专题报告+知识产权成果的形式给出。将以上两个方面经过合理的加权，得到生产实习实践教学环节最终的考核成绩。

四、结束语

本文针对土木工程专业生产实习存在的创新意识和创新能力培养方面的薄弱环节，基于多年的教学实践，以创新能力培养为主要目标，分别对生产实习过程中的教学方法、教学模式和考核方式三个方面进行系统研究，提出了基于生产实习环节创新能力的渐进性培养方法、多主体协同的“1-2-3-4-5”教学模式，以及知识学习和创新能力并重的综合考核方式等，并在中南大学土木工程专业道路工程方向进行了实际应用。结果表明，该生产实习的综合教学方法在提高土木工程专业学生的工程实践能力、创新意识和创新能力等方面得到了显著的效果。

本文的不足之处在于教学效果评价的科学性还有待改进，主要体现在考核环节中知识学习和创新素质的定量化评价不足;此外教学过程中校企的合作深度及相应的平台建设方面也有待于进一步深化。

参考文献：

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