土木工程专业创新实验课程教学模式探索

刘人杰 逯静洲 秦振 赵锟

[摘 要] 烟台大学土木工程专业着力培养全体学生的创新精神和实践能力，将创新实验课程纳入人才培养方案。从创新实验课程教学中存在的问题出发，立足于创新实验课程的目标和科技创新竞赛的作用，构建了以能力培养为导向以赛教融合为驱动的创新实验课程教学创新模式。新模式以强有力的导向性牵引着各项教学活动始终以全体学生创新精神和实践能力培养为目标，保证创新实验课程的教学过程不偏离初衷。新模式解决了科技创新竞赛覆盖学生比例低的问题，将创新精神和实践能力的培养覆盖全体学生。

[关键词] 赛教融合;创新实验课程;OBE理念

[基金项目] 2021年度烟台大学教学改革研究项目“以能力培养为导向以赛教融合为驱动的理工类专业创新实验课程教学模式研究”（jyxm2021052）;2020年度烟台市校地融合发展项目“新型绿色建材产业驱动土木建筑类专业群建设”;2019年度山东省研究生教育优质课程“有限元分析”（SDYKC18082）

[作者简介] 刘人杰（1988—），男，山东威海人，博士，烟台大学土木工程学院副教授，土木工程系副主任，硕士生导师，主要从事土木工程研究;逯静洲（1973—），男，山西天镇人，博士，烟台大学土木工程学院教授，院长，硕士生导师，主要从事土木工程研究;秦 振（1981—），男，山东潍坊人，学士，万华建筑科技有限公司副总经理，主要从事集成房屋研发制造研究。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）03-0145-04 [收稿日期] 2021-08-30

在“双创”背景下，全国高校普遍注重大学生的创新精神和实践能力培养[1]。自2015年国务院办公厅颁布《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》以来，全国高校围绕创新创业教育陆续开展教学改革和研究，并有步骤地将创新创业类课程纳入人才培养方案，各高校开设的创新创业类课程形式多样[2]。烟台大学土木工程专业源自建校之初开设的建工系，肩负着土木工程设施的勘测、设计、建造等专业人才培养的重任。土木工程专业是对理论和实践能力要求很高的专业，要求专业人才同时具备扎实的理论基础、强烈的创新意识和出色的实践能力。为切实加强科技创新教育，提高人才培养质量，在土木工程专业人才培养方案中设置了一系列创新实验课程，形成了“能力培养导向，赛教融合驱动”的特色课程教学模式。

一、创新实验课程介绍

高校作为高素质人才培养的摇篮，培养符合时代要求和国家需要的创新人才是推动高等教育综合改革的必然趋势[3]。烟台大学土木工程专业高度重视强化实践，提升学生的创新精神与实践能力，已将科技创新教育融入人才培养方案的课程体系，要求科技创新学分不少于2学分。在土木工程专业的人才培养方案中，学生获得科技创新学分的途径包括科技创新获奖学分认定和选修创新实验课程。科技创新获奖学分认定是指学生参加学校认定的科技创新竞赛并获奖，根据获奖层次得到相应的科技创新学分。

科技创新竞赛是指在高校课堂之外开展的，以学生实践为主、教师指导为辅，综合运用学科专业知识去分析和解决问题的竞赛活动，是教学活动的重要延伸。一方面，科技创新竞赛往往时间紧、工作量大、难度高，不少参赛学生因缺乏课本以外的专业理论知识和专业技能，比赛之前缺少為学生系统传授知识和技能的工作，学生被迫付出大量时间和精力补充相关知识和技能，存在效率低、影响学业成绩等问题。科技创新竞赛往往对参赛队伍数量有限制，导致竞赛覆盖的学生比例过低，大部分学生由于参赛队伍数量限制或缺乏参赛信心而失去了通过竞赛锻炼自己的机会。另一方面，普通课堂教学活动没有与科技创新竞赛有机结合，没能将竞赛案例等资料融入课堂活动，使科技创新竞赛与日常课堂教学之间存在藩篱。

选修创新实验课程是指学生选修人才培养方案中设置的创新实验课程，满64个学时并通过考核可获得2个科技创新学分。从目前来看，选修创新实验课程是学生获得科技创新学分的主要途径，实验课程教学研究十分必要。

二、创新实验课程中存在的问题

（一）教学目标设定的导向性不强

教学目标是学生创新精神和实践能力培养的主要“阵地”。因此，明确创新课程教学活动的出发点与归宿，是控制课程教学全过程的“牛鼻子”，教学目标实现与否是判断课程教学是否有效的依据[4]。有的教师对教学目标的重要性认识不足，仅仅为了完成教学大纲的编写任务，在确定课程教学目标时空泛而虚化，导致实际可操作性不强。有的教师对创新实验课程在人才培养中发挥的作用理解不深刻，误将创新实验课程当成普通的专业理论课程或狭隘地理解成科技创新竞赛培训班，在确定教学目标时存在偏离初衷、本末倒置等问题。总之，教学目标设定导向性不强的问题，影响创新实验课程在人才培养中的作用发挥。

（二）教学模式创新性不够

教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学校理论指导下，在一定环境中教与学活动各要素之间的稳定关系和活动进程的结构形式[5]。有些创新实验课程仍以教师讲授学生被动接受的传统教学模式为主，线上线下混合式教学、赛教融合教学、慕课、翻转课堂等新型教学模式应用不足。在传统教学模式下，学生的参与度不高，不利于激发学生的创新精神和强化学生的实践能力。有的创新实验课程则采用“放羊式”教学模式，放任学生自主完成学习和练习任务，教师的讲解和辅导偏少。这种模式过度强调学生的自主学习，忽视了教师在扩充专业理论知识和课堂全过程把控方面的作用。从实际来看，传统教学模式和“放羊式”教学模式均不能很好地满足创新实验课程教学目标的需要。

（三）教学内容设置不合理

教学内容指教学过程中同师生发生交互作用、服务于教学目的达成的动态生成的素材及信息。创新实验课程与日常课程教学在内容上没有形成有机联系，存在教学内容重复问题、先修课程与后修课程的教学内容逻辑顺序颠倒问题，不利于学生科学有序地掌握在创新实践课程中扩展的专业理论知识[6]。各门创新实验课程之间也存在教学内容重复问题，各门课程没有形成科学分工和协作的课程体系。有的创新实验课程存在扩展理论知识、扩展专业技能练习和扩展实践能力训练等教学内容结构不合理的问题，相互之间脱离有机联系。有的创新实验课程的教学内容覆盖面过大且庞杂，缺少针对性，学生没有足够的时间和精力完成面面俱到的教学任务，导致学生对课程失去兴趣，学习效果不好。

三、“能力培养导向，赛教融合驱动”模式

（一）“能力培养导向，赛教融合驱动”模式的含义

“能力培养导向”是指遵循OBE（Outcomes-Based Education）教育理念，以学生为中心，强调以学生接受教育后取得的成果为导向[7]。创新实验课程设置的初衷就是培养具有创新精神和实践能力的创新型人才。创新型人才培养重在学生能力的提升，这与OBE教育理念倡导的“以学生为中心、以能力为导向”的核心理念相契合[8]。“赛教融合驱动”是指将科技创新竞赛活动的元素融入创新实验课程的教学活动，驱动以创新精神和实践能力培养目标的实现。

“能力培养导向，赛教融合驱动”模式是指坚持以能力培养为目标导向，明确创新实验课程的目标导向性，从科技创新竞赛中科学合理地提取有益有效元素融入创新实验课程的教学过程，实现教育理念更新、教学模式创新、教学元素重构和教学资源整合，驱动创新实验课程教学目标的实现。

（二）“能力培养导向，赛教融合驱动”模式的作用

“能力培养导向，赛教融合驱动”模式避免了“集中精力办大赛”“为赛而赛”等浮躁做法，以强有力的导向性牵引着各项教学活动始终以全体学生创新精神和实践能力培养为目标，保证创新实验课程的教学过程不偏离初衷，避免了将创新实验课程办成科技创新竞赛培训班。

“能力培养导向，赛教融合驱动”模式将科技创新竞赛与专业教育有机结合，使科技创新竞赛的影响渗透到专业人才培养过程中，既可以强化先修课程的理论知识理解和应用，又可以扩展学习新的理论知识和新技能，培养创新精神和实践能力，有利于提升人才培养质量和竞争力。

“能力培养导向，赛教融合驱动”模式将创新精神和实践能力的培养覆盖全体学生，全体同学都有机会通过大赛提升自己。全体学生的能力得到提升后，有利于提升学生在参加科技创新竞赛时的积极性、自信心和技能水平，有利于提高学生在科技创新竞赛中的获奖数量和获奖层次。

四、基于“能力培养导向，赛教融合驱动”的创新实验课程教学模式构建

（一）根据人才培养方案，明确创新实验课程目标

创新实验课程支撑着3项毕业要求指标，包括学会使用现代工具、学会协调个人与团队关系和拥有自主学习和创新精神。首先，人才培养方案中规定创新实验课程能够培养学生基于科学原理和专业知识，开发或选用现代工具和技术模拟与预测复杂工程问题，并具有判断及分析其局限性的能力。其次，创新实验课程能够培养学生在多学科背景下的团队中发挥作用，独立或合作开展工作，具有参与、组织或协调团队开展工作的能力。最后，创新实验课程应使学生认识到自主学习和终身学习的必要性，具有自主学习适应社会和土木工程技术发展的意识和能力。

（二）秉承专业方向优势，遴选竞赛种类

梳理专业方向的科技创新竞赛，结合现有师资力量指导科技创新竞赛的优势和指导经验，合理选择一种科技创新竞赛作为课程元素，融入创新实验课程。全国大学生结构设计竞赛和全国大学生结构设计信息技术大赛是主要面向土木工程专业的两项具有较大影响力的科技创新竞赛，竞赛组织的目的与创新实验课程的目标高度契合。全国大学生结构设计竞赛旨在构建高校工程教育实践平台，进一步培养大学生的创新意识、团队协同和工程实践能力，切实提高创新人才培养质量。全国大学生结构设计信息技术大赛旨在提高高等学校土木工程专业及相關专业创新型、应用型人才的培养质量，推进高校BIM实践教学，提高大学生的科技创新能力和实践技能。我院土木工程专业结构工程方向教师有丰富的指导经验，依托全国大学生结构设计竞赛和全国大学生结构设计信息技术大赛开设了“大跨空间结构建模及分析技术”和“BIM结构建模及施工模拟技术”两门创新实验课程，各32学时。

（三）汲取科技创新竞赛元素，打造示范课堂

“能力培养导向”的原则要求汲取科技创新竞赛中的有益元素，助力创新实验课程目标的达成。在全国大学生结构设计竞赛和“大跨空间结构建模及分析技术”课程的融合过程中，充分考虑了课程教学目标和竞赛特点。大跨空间结构形式丰富、造型美观、受力合理，备受建筑师和工程师的青睐，广泛应用于各大公共建筑。有关大跨空间结构的赛题在全国大学生结构设计竞赛中频繁出现，体现了行业领域对大跨空间结构领域知识和能力的重视。此外，历届全国大学生结构设计竞赛均要求参赛学生能够使用专业软件进行正确的结构建模和分析，培养大学生的创新意识和团队协作意识，这与创新实验课程的目标高度契合。基于“能力培养导向，赛教融合驱动”模式，“大跨空间结构建模及分析技术”课程设置了四大教学模块，包括大跨空间结构专业知识模块、AutoCAD三维绘图技能模块、Midas/Gen结构软件建模与分析技能模块和模拟团队参赛模块。

大跨空间结构专业知识模块旨在讲解大跨空间结构的发展历史、结构形式和典型结构的设计要点，既扩展了大跨空间结构理论知识，又为完成指定结构设计竞赛赛题打下理论基础。以选定的竞赛赛题为例，采用教师讲解+学生上机操作的方式，训练学生的AutoCAD三维绘图技能和Midas/Gen结构软件建模与分析技能，既培养了学生使用现代工具进行建模和分析的能力，又传授了完成赛题需要的软件操作技能。在模拟团队参赛模块中，参考竞赛的组队模式，3人一组。在小组协作的基础上完成合理简化的竞赛赛题要求，形成汇报PPT、建筑结构有限元计算书和手工模型，培养了学生的团队写作能力、文案撰写能力、语言表达能力和动手实践能力。

创新精神和实践能力是当代土木工程专业人才应具备的优良素质，为此，烟台大学土木工程专业将创新实验课程纳入人才培养方案。从创新实验课程教学中存在的问题出发，立足于创新实验课程的目标和科技创新竞赛的作用，构建了以能力培养为导向、以赛教融合为驱动的创新实验课程教学创新模式。新模式以强有力的导向性牵引着各项教学活动始终以全体学生创新精神和实践能力培养为目标，保证创新实验课程的教学过程不偏离初衷，避免了将创新实验课程办成科技创新竞赛培训班。新模式将科技创新竞赛的影响渗透到专业人才培养过程中，既可以强化先修课程的理论知识理解和应用，又可以扩展学习新的理论知识和新技能，培养创新精神和实践能力，有利于提升人才培养质量和竞争力。新模式解决了科技创新竞赛覆盖学生比例低的问题，将创新精神和实践能力的培养覆盖全体学生，全体同学都有机会通过大赛提升自己。全体学生的能力得到提升后，有利于提升学生在参加科技创新竞赛时的积极性、自信心和技能水平，有利于提高学生在科技创新竞赛中的获奖数量和获奖层次。

參考文献

[1]张雯雯.“项目引领，赛教融合”模式在创业基础课程教学中的应用[J].湖北开放职业学院学报，2021，34（8）：3-4+18.

[2]李长福.基于需求驱动和赛教融合的艺术设计课程教学创新[J].湖北经济学院学报（人文社会科学版），2019，16（6）：145-147.

[3]潘双利，郑贵军.OBE理念导向下“赛教融合”创新人才培养模式[J].科教导刊（中旬刊），2020（23）：28-29+85.

[4]李文静.探索高校视觉传达设计专业“以赛促学，赛教融合”的教学模式[J].科技创新导报，2020，17（20）：197-198+201.

[5]舒广文.面向学科竞赛与课程学习有机融合的生物化学教学设计与实践[J].高教学刊，2021，7（16）：75-78.

[6]贾贺男，李昌俊.赛教融合实施效果的CIPP评价体系构建[J].河北农业大学学报（社会科学版），2020，22（6）：22-28.

[7]王建滨，刘晶晶，刘宁.基于赛教融合的反向倒推式教学改革实证研究[J].广西教育学院学报，2020（6）：198-204.

[8]江丽，封志兵，张华，等.基于赛教融合的创新型人才培养模式的探索——以东华理工大学地球物理类专业为例[J].中国地质教育，2020，29（3）：30-34.

Exploration on the Teaching Model of Innovative Experimental Courses in Civil Engineering Major

LIU Ren-jie1， LU Jing-zhou1， QIN Zhen2， ZHAO Kun2

（1. School of Civil Engineering， Yantai University， Yantai， Shandong 264005， China; 2. Technology R&D Department of Wanhua House Technology Ltd.， Yantai， Shandong 265599， China）

Abstract： The civil engineering major of Yantai University strives to cultivate the innovative spirit and practical ability of all students， and incorporates innovative experimental courses into the talent training program. Starting from the existing problems in the teaching of innovative experimental courses， and based on the goals of innovative experimental courses and the role of scientific and technological innovation competition， the innovative experimental course teaching innovation model oriented by ability cultivation and driven by the integration of competition and teaching is constructed. The new model guides various teaching activities and always aims at the cultivation of all students’ innovative spirit and practical ability， ensuring that the teaching process of innovative experimental courses does not deviate from the original intention. The new model solves the problem of the low proportion of students involved in scientific and technological innovation competitions， makes sure that the cultivation of innovative spirit and practical ability covers all students.

Key words： integration of competition and teaching; innovative experimental courses; OBE concept