学科竞赛驱动的土木工程专业人才培养与实践

董 升，张振亚，杜运潮

（宁波工程学院 a.建筑与交通工程学院；b.经济与管理学院，浙江 宁波 315211）

在教育部“双万计划”和新工科建设双重宏观背景下，土木工程专业不仅要求学生具备扎实的理论功底，而且还非常重视学生实践能力和创新能力的培养，此乃新工科教育特点和内涵，彰显实践创新能力在本科教育的关键地位［1-2］。同时也给传统教学及工程实践提出了更高的要求和更大的挑战［3］。学科竞赛作为人才培养的第二课堂和实践前沿阵地，在实践教学和工程实践之间架起了一座桥梁，为高等教育人才培养发挥了积极的作用。文章从新工科和“双万计划”建设背景入手以强基础与重实践为切入点，以学科竞赛来驱动，以土木工程类学生工程实践能力培养和创新思维塑造为终极目标，探索复合型工程人才培养途径，以期为其他专业人才培养提供新的思路和参考。

一、学科竞赛与人才培养的关系

（一）学科竞赛与土工工程专业之间关系

学科竞赛是在具备一定专业基础知识的条件下，依托竞赛来实现培养学生的综合能力，通过指导教师引导学生完成竞赛内容和目标，并激发学生的学习兴趣和主动性，培养学生的团队合作意识和创新精神的过程。土木工程专业的学科竞赛特指大学生结构设计竞赛和大学生力学竞赛，这两类竞赛都是以力学知识为背景进行的竞赛项目，大学生力学竞赛关注点是力学基本理论和概念，以及力学分析方法，考查的重点来自理论力学和材料力学，以应试考试为主，如全国周培源力学竞赛和浙江省大学生力学竞赛，均含有工程实践；而大学生结构设计竞赛主要以结构力学为基础，强调的是工程实践和工程应用，它作为理论教学的拓展和延伸，每个赛题原型都是工程实践模型，在不违背比赛规则下可以展开想象力和创新思维，开展调研、模型构思、结构设计及优化、设计计算、加工制作、加载试验等实践环节，强调的重点是工程实践。可见大学生力学竞赛是让学生打下扎实的力学基础，而大学生结构设计竞赛是在此基础上工程实践的具体应用，该学科比赛内涵丰富，对学生专业知识要求较高，更能提高学生的创新创造能力、沟通协调及团队合作等综合素质，这与土木工程专业培养目标是相辅相成的。

（二）学科竞赛推动土木工程一流专业的创新人才培养

对于学生学科竞赛活动，教育部、财政部《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》明确地把学生学科竞赛工作纳入了实践教学与人才培养模式改革创新［4］。土木工程专业是专业性和实践性非常强的专业，开展力学和结构设计学科竞赛，可以促进土木工程专业人才工程实践创新能力的培养，利用力学理论体系和结构设计方法，通过力学竞赛和结构设计竞赛项目，能够从理论方案比选、结构选型及优化、设计计算、制作加工、施工建造等方面培养大学生的创新思维和工程实践能力，经过这一系列的学习、探索及反复实践过程，从科学角度看，最终呈现出的竞赛作品具备安全性、可靠性、经济性、新颖性及适用性等特质，在竞赛中具有较强的竞争力并一举夺魁，在润物无声中培养和锻炼出具有创新精神和工程实践的人才，这与土木工程一流专业人才培养方案的目标是一致的。由此可见，学科竞赛在创新人才培养过程中发挥着重要作用。

二、学科竞赛下土木工程专业人才培养模式

（一）构建人才培养模式

宁波工程学院土木工程是首批国家一流专业，一直在努力探索“双万计划”和新工科背景下创新人才培养的新模式。通过总结学科竞赛指导经验，并与理论教学环节紧密结合，提出“三学、三实践、三平台”的创新能力提升体系，构建以学助赛、以赛促学、赛研结合的“三位一体”的学赛研人才培养模式，即以学科竞赛作为引擎，激发大学生的学习兴趣和创造力，把烦琐的理论知识和抽象的概念融入学科竞赛项目中，支撑和助力竞赛，同时比赛还可以巩固理论知识、提高理论实践，起到以赛促学目的，并且把学科竞赛与考研深度融合，为考研取得优异成绩打下较好的基础。

1.以学科竞赛为驱动。当前土木工程专业基础课，如高等数学、理论力学、材料力学、结构力学等核心课程，基本概念和基本理论晦涩难懂且比较抽象，例如极限、应力、变形和能量等概念，很难使它们深入人心，导致学生学习兴趣不高，挂科率居高不下，也成为土木工程专业人才培养的一大痛点；但学生对于实践环节—学科竞赛情有独钟，参与度很高。因此，以学科竞赛为引擎，激发出学生的学习热情和创新精神，让学科竞赛这个载体包含理论学习内容，在参与学科竞赛过程中使专业知识被深度理解、消化吸收并再创新，通过长期的磨炼过程逐步提高学生创新能力和工程实践能力。

2.以专业知识为支撑。土木工程专业学科竞赛与其他工科有所不同，它是对学生专业知识、实践技能和创新能力的综合考量。大学生力学竞赛重点考查的是专业知识，也就是理论力学当中的静力学、运动学、动力学方面的内容，还包含虚位移原理和碰撞问题部分专题，材料力学当中杆件强度、刚度和稳定性，具体包含应力、变形分析、压杆稳定和强度计算，专题部分是杆件的应变能计算、摩尔定律等；而大学生结构设计竞赛也以这些专业知识为基础，它更倾向于实际应用，同时重点在于结构设计和优化、结构计算、工艺制作和实验加载等环节，整个设计过程不拘于一种结构形式、一种体系，在满足结构设计原理和力学原理的情况下，尽可能展开想象的翅膀尽情地去尝试。可见，这些专业知识、实践技能和创新能力的培养离不开专业知识为支撑，这些基本理论、基本概念和实践技能离不开理论学习，此所谓以学助赛。

3.以竞赛成果助学习。学生在参与学科竞赛过程中，要围绕题目要求结合自己专业知识去审题，开展调研文献、体系选型、结构设计及优化、模型计算与校核、制作工艺等一系列的工作，这涉及很多专业知识。更多的是力学、结构设计、制图方面的知识。在此参赛过程中，如同进行一个专业知识梳理和实际应用的实践，原先不太理解的知识点现在逐渐清晰了，有种恍然大悟、茅塞顿开的感觉。这样使学生积累了丰富的工程实践经验，保存了很多优秀创新作品，为后续比赛提供经典案例和借鉴，既培养学生工程实践能力和创新能力，同时也使专业知识得到深化，竞赛成果有助于学习专业知识。

4.学赛研深度融合。在学科竞赛过程中，学生的理论知识得到强化和深化，更重要的是，学习兴趣和动力被调动、激发出来，由被动学习变为主动学习，同时具备了丰富的工程实践和创新实践经验，对有志于考研的学生受益匪浅。另外，考研的学生可以把学习到新知识和新理论反哺到竞赛当中去，这样形成学科竞赛与培养人才深度融合，既培养创新人才又提高学科竞赛水平。

（二）实施人才培养模式的路径

1.建立学科竞赛科学的参与机制。学科竞赛是课堂教学之外的实践活动，是课堂教学的有益补充，属于第二课堂，需全面考虑本科四年教学任务、培养计划、培养目标和课程安排，结合学科竞赛需要专业知识和实践技能，建立“分级参赛，人人参与”学科竞赛内在逻辑参与机制，即针对各类学科竞赛对专业知识的要求，分年级参与学科竞赛。例如：大一的新生还没有接触过力学，就无法参与全国周培源大学生力学竞赛，但可以作为竞赛后备军先参与到浙江省大学生结构设计竞赛中学习、观摩、实践并成长起来，未来作为主力参赛。而高年级学生因学科竞赛所需的专业知识和技能基本学过，可以作为主力参与所有学科竞赛，基本以大二和大三为主，大四插空参与，四年下来人人参与。但指导教师也会根据个人能力和特点来选择参加学科竞赛的学生，并且全程指导。这样新老交替、薪火相传，保证学科竞赛旺盛生命力。

2.构建“三实践”错位发展长效机制。围绕学科竞赛和创新人才培养建立“三实践”，即鲁班创新实践、力学竞赛训练营和结构创新实践训练。区别于土木工程专业实践，“三实践”属于课外实践活动，利用晚上和节假日时间。鲁班创新实践安排在每年第二学期期末，周期为半个月，针对大一新生，重点培训的科目是制作工艺，制作结构杆件，由指导教师讲解要领和技术难点，老生现场示范，培养大学生工程实践能力和工匠精神；力学竞赛训练营则是安排上学期末，为浙江省大学生力学竞赛选拔选手，训练周期为二周，主要针对大一、大二的学生，强化力学原理和力学知识运用，以重点知识点点拨和力学模型制作为中心，夯实学生的力学基础和提升创新能力；结构创新实践训练时间点在暑假前半个月，为大学生结构设计竞赛服务的，训练时间为二周，赛题为以往比赛题目，训练目的是能够独立设计制作出结构模型，参与的学生为大二、大三的，指导教师分析赛题、讲解结构设计技巧以及制作工艺，其培养学生的独立解决问题和创新思维。这“三实践”称为学科竞赛的前沿阵地和实践基地，为以学科竞赛为引擎的土木工程专业工程实践能力和创新能力培养树立典范。

3.搭建学科竞赛创新实践平台。为了满足学科竞赛要求、工程实践能力提升和创新人才的目标，把既有开放性实验室——浙江省土木工程结构创新中心、学校团委的大学生活动中心以及新建鲁班创新工作室搭建成一个新的创新实践平台，为学生自主学习、学科竞赛备赛和科研训练提供了平台。浙江省土木工程结构创新中心服务于学科竞赛模型构件抗载测试或者材料物理参数测试以及科研训练；而大学生活动中心主要是竞赛指导、专业辅导、自主学习以及竞赛相关问题的研讨；鲁班创新工作室则是学科竞赛备赛和“三实践”的专用场地，承担学科竞赛模型结构设计及优化、制作以及加载等环节，并由专人管理。这三个平台表面上毫无关系，实际上内在是一致的：浙江省土木工程结构创新中心是检验学科竞赛成果，大学生活动中心提供学科竞赛智力支撑，鲁班创新工作室则是学科竞赛实践和产生竞赛成果，都是学科竞赛和创新人才培养不可或缺的一部分。

三、学科竞赛下土木工程专业人才培养模式实施及成效

（一）实施措施

1.多方筹措资金助力学科竞赛。在学科竞赛过程中每个环节需要经费，对于土木工程中的学科竞赛大部分需要的材料费，只靠学校专项竞赛经费远远不够。为了保持学科竞赛的竞争性和可持续性，通过与土木工程企业合作、校友基金会、校友捐赠等方式筹措学科竞赛经费，实现以学科竞赛为主实践环节的良性发展。

2.加强指导教师团队建设。土木工程专业学科竞赛涉及的专业课程比较多，有力学、结构、制图以及施工等课程，对于指导教师的专业技能和工程实践能力提出更高的要求。根据人才培养模式以及学科竞赛对教师梯队的需求，建立一支指导经验丰富、知识渊博且工程实践丰富、能够实现传帮带的指导教师团队，并且主要指导教师是稳定的，这是学科竞赛获得优异成绩以及实施“学赛研”人才培养模式的重要保障。

3.营造良好的竞赛氛围。做好竞赛宣传、引导、辅导以及指导工作，通过举办学科竞赛、竞赛指导讲座、学科竞赛研讨会来宣传学科竞赛，让学生认识学科竞赛以及如何备赛，引导学生树立正确的竞赛观：不盲目，兼顾学习和竞赛关系。指导教师团队做好赛前准备工作的辅导以及比赛过程的指导工作，为参赛学生做好“保姆式”服务，这样就能营造一种良好的竞赛氛围。

4.建立竞赛全面评价机制。对于没有获奖的参与学生可以给予参与奖和一定的德育分，获奖的学生给德育分并且给予奖励，同时在评优、入党、推免研究生、推荐就业岗位等方面优先考虑；对于竞赛指导教师给予优秀指导教师称号和一定的教学工作量，竞赛获奖的在职称评定、年终考核、年度评优上给予一定的倾斜。

（二）实施成效

通过实施这种人才培养模式，以学科竞赛为中心、理论学习与实践相结合的实施途径，极大鼓舞了学生的学习兴趣和参与积极性，学科竞赛的参与人数年年攀升，近五年在浙江省大学力学竞赛上获奖13项，在全国周培源大学生力学竞赛上获奖10项，在大学生结构竞赛上获奖14项。每年毕业生当中参与学科竞赛的比例高达96%以上，足以说明以学科竞赛为引擎的人才培养模式发挥着重要作用。

依托“三平台”开展“三学、三实践”创新人才培养过程，学科竞赛驱动、调动同学们的学习兴趣，考研人数和考研率逐年攀升，2018年考研率为12%，2019年考研率达到15%，而2022年考研率创新高，考研率达到约24%。从考研环节情况来看，参加学科竞赛对学生的学习能力、实践创新能力和综合素质的提高具有良好的效果。

结语

在国家一流土木工程专业人才培养过程中，学科竞赛驱动、激发并调动学生的学习兴趣和主观能动性，充分考虑学习、竞赛以及实践环节关系，提出“三学、三实践、三平台”的创新能力提升体系，构建以学助赛、以赛促学、赛研结合的“三位一体”的学赛研人才培养模式，在实施过程中重视学科竞赛全过程引导、保障机制，经近年的教学实践表明，这种培养模式有效提高学生的实践创新能力，有助于国家一流土木工程专业人才培养，也为其他学科的人才培养提供参考和借鉴。