“新工科”背景下土木工程概论课程建设与实践研究

杨俊 石宪 夏志远 陈鑫

摘 要：土木工程概论是阐述土木工程领域的整体概况与基本概念的专业基础课程。“新工科”背景下土木工程在人工智能、装配工业化、信息化、智能化等方面迎来了新的发展和挑战。土木工程概论课程建设与实践应积极适应和融合“新时代”土木工程发展的新技术、新体系、新材料等学科前沿。同时，在教学过程中充分调动学生的积极性和自主性，为后续的学习、工作、深造奠定基础，用好课堂教学这个主渠道积极开展思政教育，培养爱专业、肯吃苦、有责任心、有创新意识、有爱国精神的“新时代”的土木人。

关键词：新工科；土木工程概论；课程建设与实践；思政教育；人才培养

土木工程概论课程是一门专业必修的基础课，其开设目的就是让刚进入土木工程专业学习的学生通过该课程的学习，对土木工程的工作对象、工作内容、工作性质、研究对象以及专业发展有概略且完整的了解，从而帮助学生结合自身特点来对本科四年的学习进行规划［1］。“新工科”的提出是为了主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略［2］。因此，需要在“新工科”背景下开展土木工程概论课程建设与实践研究，探索“新工科”背景下“新理念”“新模式”“新结构”“新理念”［3］的课程实践及人才培养模式。

一、课程培养计划

土木工程概论课程主要阐述土木工程领域的整体概况与基本概念，并介绍该学科的国内外先进技术成就和信息。本课程的学习可以使土木工程专业各个方向的学生对土木工程学科的广阔领域有一个总体的概念，并了解土木工程结构的基本分析方法，为今后掌握土木工程学科的知识打基础。该课程要求学生掌握工程结构与构造、工程设计、规划与建筑文化、工程设备与工程施工，了解中外建筑学科与工程技术发展概况、工程设计、规划与建筑文化以及工程材料与工程技术等。同时，明晰工程与人、社会和自然的关系，培养具有以人为本、和谐发展、可持续发展和绿色发展理念，具有社会责任感、家国情怀、工程伦理和工匠精神的高素质土木工程应用型创新人才。

二、传统教学模式存在的问题

（一）教学手段滞后

土木工程概论课程传统教学采用“教师单向灌输，学生被动接受”的方式［4］，同时教学过程更侧重于整体概况与基本概念的传授。一方面，传统教师单方面讲授的教学手段较为容易导致与学生互动不足；另一方面，容易导致学生形成固定、单纯的听课的思维定式，而忽略自己在整个教学过程和专业素养培养过程中的主体地位。土木工程概论这门课往往设置于土木工程专业大一学生的课程中，因此，传统的针对整体概况与基本概念的“填鸭式”式教学很难引起学生的同频共振，很容易造成学生失去对于这门课的兴趣。

（二）教学资源时代性不足

随着“新工科”的推进，土木工程行业的实践性、系统性、科学性等特点日益突出，越来越多的复杂工程不断涌现。同时，交叉领域以及未知风险也越来越多地出现在土木工程行业中。现今，土木工程概论课程教学主要的教学资源还是教材，而教材往往出版数年，新变化、新问题无法利用现有的传统技术和材料进行解决［5］。因此，考虑到教材的使用周期，往往会出现教材与现行规范、行业标准不匹配的现象。土木工程专业的学习并不能脱离时代发展与社会而生存，这就要求教师要充分重视教学资源的时代性并及时更新教学资源。

（三）教学与实践联系不足

目前，土木工程概论课程教学更多阐述土木工程领域的整体概况与基本概念，这样的教学方式往往导致学生无法联系实际，无法更为清晰地认识学科是要做什么和具体怎么做。“新工科”背景下对于土木工程高校毕业生提出了新的更高的要求，这也就要求我们在类似土木工程概论这类的专业基础课中更加紧密地联系专业实践，在学生心中埋下专业求知的种子，让学生明确地、带着目的地开展专业学习和人生规划。

（四）课程实践及人才培养模式滞后

传统土木工程概论的教学及育人目标更注重单一的土木工程专业的整体概况与基本概念，而忽略了“新工科”背景下多学科交叉、应对“新时代”国家战略的需求。同时，培养过程中过于注重理论知识的传授，而忽略了培养学生理论联系实际的能力以及学习广度的提高。这不利于发展“新工科”背景下“新理念”“新模式”“新结构”“新理念”的课程实践及人才培养模式的要求。同时，在课程实践和人才培养过程中缺乏课程思政的融入；在培养计划和教学大纲的制定过程中，更多强调了专业知识的学习要求，而对立德树人的要求体现不明确；课程讲授与课程思政元素结合融合方式不够灵活；课程实践及人才培养中对学生德育方面重视程度不够［6］。

（五）课程体系规划科学性不足

传统的土木工程概论课程体系主要包括工程结构与构造、工程设计、规划与建筑文化、工程设备与工程施工，以及了解中外建筑学科与工程技术发展概况、工程设计、规划与建筑文化以及工程材料与工程技术等内容。针对这些教学内容主要开展相关整体概况与基本概念的教授，而忽略了学生对于学科实践能力的培养。同时，对于国内外针对土木工程行业发展的新技术、新体系、新材料等学科前沿以及“新工科”背景下多学科交叉在课程体系中的融入明显存在不足。

（六）考核方式单一

土木工程概论属于考查课或者选修课，总成绩多由平时成绩和期末成绩组成。平时成绩由出勤、课堂交流以及课后作业组成，其中课后作业多由章节给出的简答题目组成，期末考试一般采用课程综述或试卷组成。而这些方式过于单一，无法全面反映学生对该课程的掌握程度，同时不利于教师与学生的沟通，效率较低。

三、“新工科”背景下的課程建设与实践

（一）教学手段灵活多样

传统教学采用“教师单向灌输，学生被动接受”的方式，难以引起学生的兴趣和共鸣。为此，面对“新工科”背景下土木工程概论课程的新需求，教师需要更加多样化地安排教学内容，如采用任务式翻转课堂教学、对分课堂教学法、对分课堂教学法、话题式教学法、微格教学法等［7］多样化的教学手段。通过多样化的教学手段，充分调动学生学习的积极性和参与性。

土木工程概论课程涉及众多的专业整体概况与基本概念，同时授课对象大多是大一刚接触专业学习的“新生”，单纯的教师讲授较难引起学生的关注和兴趣。因而，在教学过程中应该充分重视教学过程中“讨论”这一环节，让学生充分、主动地参与教学过程。一方面总结、归纳一些内容，另一方面通过讨论手段探讨课程相关的问题。教师应尽可能在教学过程中采用多维互动式的教学理念，使学生处于积极的学习状态。例如，当进行土木工程材料及建筑工程相关的教学内容时，教师可结合港珠澳大

桥的建设过程及相关图片进行讲解，通过该工程案例让学生系统地了解到大桥从设计到交工是如何完成的。同时，学习所涉及的土木工程材料、建筑结构、施工设备以及工程管理等知识。通过这样的案例教学与讨论，让学生在学习到土木工程概论相关知识的同时，建立学生对专业的认同感和荣誉感。

（二）课程建设与实践突出时代性与思政性

“新工科”背景下，土木工程概论的教学应充分体现“新时代”土木工程发展建设的新问题、新方向。在教授传统土木工程概论相关知识的同时，应该体现应对新一轮科技革命與产业变革、支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略需求中土木人的付出与收获。例如，我们在学习传统混凝土、沥青、钢材、石材、砌块等材料的同时，我们也应教授学生关于光导材料、压电材料、光纤维材料、记忆合金等具备自感知、自驱动、自反馈、自调节的新型土木工程智能材料，使土木工程概论课程在教授传统知识的同时，突出课程建设的时代性，使课程内容紧跟时代发展。

土木工程概论作为总体系统了解土木工程专业的课程，在教学过程中应充分体现课程思政建设。在教学过程中对当代大学生进行思政教育，在引导他们学习专业知识的同时，更要培养他们的专业认同感、责任感和自豪感。在教学过程中，应充分利用国家大型工程案例以及专家学者的先进事迹。例如，三峡工程、青藏铁路、京沪高铁、港珠澳大桥等一个个世界级工程中我们土木人的奉献和努力；又例如，钱七虎院士为我国防护工程各个时期的建设发展作出的杰出贡献等。“新工科”背景下土木工程概论课程建设与实践过程中，我们应该充分介绍这样的案例以及先进事迹，不但要在讲授过程中讲授相关的专业知识、专业技能以及专业挑战，更要将我们土木人的家国情怀贯穿课程始终，引导学生对国家发展的认同，朝着又红又专的方向奋斗。

（三）加强“新工科”背景下人才培养模式建设

“新工科”背景下，土木工程在人工智能、装配工业化、信息化（BIM技术、大数据）、智能化（智能化材料、自主式修复）等方面迎来了新的发展和挑战。为此，高校土木工程人才培养也应该主动面对“新工科”背景下土木工程面临的问题和挑战，主动适应行业快速发展对人才的需求。土木工程概论作为全面了解土木工程专业的基础课程，教学体系应配合行业新技术、新工艺、新理论，做到及时更新，将先进的BIM技术、装配式建筑、新型结构监测和人工智能等运用在人才培养过程中。同时，在人才培养过程中，对于“新时代”土木工程面临的问题和挑战（如碳中和、气候变化、资源紧缺、智能材料、精细化设计等）要和学生进行交流讨论，让学生在学习基本专业知识的基础上，在心中埋下解决问题和挑战的种子，突出理论联系的重要性，培养学生自我思考和解决问题的能力。

2019年3月18日，在北京召开的学校思想政治理论课教师座谈会上强调，办好思政课，就是要开展马克思主义理论教育，用新时代中国特色社会主义思想铸魂育人，引导学生增强中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信、文化自信，厚植爱国主义情怀，把爱国情、强国志、报国行自觉融入坚持和发展中国特色社会主义、建设社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴的奋斗之中。作为土木工程专业的专业基础课，在人才培养过程中更要重视课程思政建设。中国作为四大文明古国，土木工程在古代就有过辉煌的成就，例如都江堰工程、长城、隋唐大运河、秦国时期北上的“直道、驰道”、赵州桥等，这些都展示了我国古代土木人的勤劳和智慧。建国初期，我国建成了红旗渠、南京长江大桥、人民大会堂、沱江大桥（沱江一桥）、武汉长江大桥等伟大工程，这些工程“巨轮撞不垮、地震震不塌，炸药炸不毁”，充分体现了先辈们吃苦耐劳、乐于奉献的专业精神、爱国精神和高超的专业技能。进入现代，青藏铁路、港珠澳大桥、大兴国际机场、矮寨特大悬索桥、上海中心大厦、三峡大坝等大国工程的建设体现了我国现代土木人的勇于攀登和奋斗。中国辉煌的发展历程伴随着一代代土木人的艰苦奋斗和勇于创新的精神，在“新工科”背景下土木工程概论课程人才培养过程中应积极融入课程思政，加强学生对专业的热情，培养他们从事土木工程专业的认同感和自豪感，更要培养他们的文化认同，学习先辈们的工匠精神、奉献精神和爱国精神。

（四）完善考核体系

简单的课程综述或试卷难以充分表达学生对土木工程专业的个人想法和独到见解，也难以培养学生的综合素质。而采用撰写论文的形式对学生学习成果进行检验［8］，则可以更好地检验学生的学习成果以及专业见解，从而充分了解和锻炼学生的综合素养以及思考问题的能力。教师在分配论文方向的同时，应允许学生进行不同方向的选择以及扩展和发挥，让学生可以自由地发表自己的见解，充分调动学生的热情和积极性。同时，可配合论文汇报这一环节，让学生进行汇报和讨论，极大地发挥学生的自主性和积极性，教师可以从论文的严谨性、准确性、科学性、思想性以及格式等方面进行综合考评。

结语

土木工程概论是阐述土木工程领域的整体概况与基本概念的专业基础课程。“新工科”背景下，土木工程概论课程建设与实践在教授传统知识的同时，应注重多学科交叉，应对“新时代”国家战略的需求。教学过程中应采用多样化的教学手段充分调动学生的积极性和自主性，加强课程实践过程中的课程思政，在学习专业知识的同时，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。

参考文献：

［1］沈祖炎.土木工程概论［M］.北京：中国建筑工业出版社，2018.

［2］古天龙，魏银霞.以新工科理念推动地方高校建设一流本科教育［J］.中国大学教育，2018（2）：3235.

［3］邓小芳，李治，钱凯.新工科背景下应用型土木工程人才培养研究［J］.创新创业理论研究与实践，2022（15）：101103.

［4］张大利，宁作君，何斌，等.土木工程专业推进课程思政建设的探索与实践——以土木工程概论课程为例［J］.沈阳建筑大学学报（社会科学版），2022，24（1）：103108.

［5］于玥.新工科背景下工科高校伦理教育研究［D］.天津：天津大学，2019.

［6］蔡丽朋，王丽.应用型本科高校土木工程专业课程思政建设与研究［J］.洛阳理工学院学报（自然科学版），2022，32（03）：9396.

［7］贾福萍，王玥.建构土木工程专业翻转课堂教学模式促进创新人才培养［J］.高等建筑教育，2018，27（04）：5157.

［8］张明月.基于认识实习的土木工程概论课程教学改革探讨［J］.创新创业理论研究与实践，2022，5（13）：4648.

基金项目：江苏省高等教育教学改革研究重点课题（2021JSJG120）；江苏省研究生教育教学改革课题重点课题（JGKT22_B046）；国建设劳动学会“住房和建设领域高质量发展要素和人才支撑”科研项目（CCLI2021R0032）

作者简介：杨俊（1991— ），男，汉族，河南洛阳人，博士，讲师，研究方向：钢筋混凝土结构全寿命设计理论；石宪（1992— ），女，汉族，河南洛阳人，博士，讲师，研究方向：碳纳米材料、纳米改性水泥基材料、纳米尺度材料模拟；夏志远（1988— ），男，汉族，江苏镇江人，博士，副教授，研究方向：新型抗震/减振工程结构体系与工程结构多灾害安全评估；陈鑫（1983— ），男，汉族，江苏盐城人，博士，教授，研究方向：结构振动控制、结构多灾害性能评估、既有建筑性能提升。