卓越工程师培养背景下土建设计类课程体系教学改进初探*

刘 阳 范成伟 赵三青

（武昌工学院，湖北 武汉 430065）

国家在建设工程行业信息化发展纲要[1]中提出，在“十三五”期间，将全面提高建设工程行业的信息化水平。作为新工科体系的重要组成部分，也是国家进行新基建、智能建造和全新产业改革的重点专业之一的土木工程专业，如何能顺利地紧随新工科建设目标，结合应用型本科院校的特点，对课程进行进一步优化，一直是广大教育工作者和土木工程从业者所关心的问题[2-4]。现阶段，土木工程就业领域主要分为三大就业方向，即现场施工技术方向、项目管理和工程造价方向、设计及设计咨询方向[5]，但现阶段对前两个方向的培养力度较大，对第三个方面无论是课程设置还是教学程度，都无法满足相关工程技术要求。从教学自身而言，土建设计类课程是所有土木工程专业课程的基础，其对安全性的把控是未来进行施工、管理、预算等问题的关键核心，教学上的不足对后期的学习影响深远和明显。而学生对基本设计知识的欠缺，一方面影响和阻碍其在设计类岗位的就业，另一方面，也是在进入其他岗位（施工，预算及管理等）后，限制其进一步发展和提升的阻碍。同时，没有足够的设计知识，对其从事建筑行业也有较深的隐患：如2009年上海闵行区“莲花河畔景苑”7 号楼整体倾覆事件，其就是施工方未了解相关的设计原理和知晓如何估算填土荷载，而造成建筑整体倾覆的惨剧[6]，而今年3月7 日的福建泉州市欣佳快捷酒店的改建坍塌，也是业主和施工方罔顾基本结构设计知识，随意改动其功能和荷载，并对钢结构的结构特性无所认识所造成的悲剧[7]。

1 现阶段存在的主要问题

首先是学校因素，因自身的应用型特点而片面追求狭义“所学即所用”，以及唯就业论设置课程，从而割裂了实用和适用的关联，对学生和教师也造成了不良的影响。以现阶段普通一、二本学生的就业而言，虽然约70%～80%的毕业生从事的是现场施工技术和工程管理方面的工作[8]，但设计图纸尤其是结构施工图纸，是事关整个建筑安全、适用和耐久的唯一依据和最重要资料。作为一名合格的现场技术及管理人员，仅仅只对施工过程熟悉、对管理项目明晰、对预算内容明了，是无法深层次做到降低成本、提高效率和安全施工的。同时，设计图纸本身有一定的省略和习惯表达的，这些又是在对结构设计相关知识熟练掌握的基础上，需要实际工程技术人员重新解读和分析，如果对相关知识掌握不够全面和牢靠，仅仅片面地以按部就班的方式进行施工、管理，不仅是没有效率的，而且是存在相当大的安全隐患，轻则造成构件的开裂或破损，重则造成房屋的垮塌，如前述提及的上海闵行区建筑的整体倾覆和泉州旅馆倒塌事故。现阶段，学校突出就业和课程的关联，缩减了设计类课程的课时，而学生也存在以就业为导向的专业课学习习惯，从而造成学校、学生对此类课程的重视程度较差，而毕业后对实操类课程往往能更上一层楼，但对此类结合基础理论和应用的课程鲜有机会进行提升，从而造成其知识层面的欠缺，为未来工作埋下隐患。

其次，现阶段设计课程的教材、教学大纲等存在部分陈旧和不合时宜的内容。以《钢筋混凝土结构设计原理》为例，主要教材在进行斜截面受剪构件计算时，花了大篇幅阐述弯起钢筋的计算、布置、截断等，而弯起钢筋2010年甚至更早，已基本退出房屋建设市场，但教材的编写者对实际工程关注不足，造成2020年的教材继续有此陈旧不合时宜教学内容。如继续花大量时间去介绍实际工程中已消失的内容，不仅加重教学负担，也使得学生在实践后对所学课程意义的质疑。同时，新型结构的设计方法也因教材的滞后而无法进行教学，从而造成整个教学过程落后于时代，无法真正指导实践。

最后，现阶段的课程衔接不够合理。现阶段在对结构设计类课程学习时，一般将其与建筑设计类课程的建筑识图、房屋建筑学等割裂开来，容易导致学生在认识建筑构造、房屋结构和后期的具体设计的关联分割。此外，力学课程的学习目标是为了对结构设计进行更好的指导和分析，但现阶段的教学过程中，相互间关联和促进较少，仅片面学习力学本身和基本习题讲解，忽视关联应用，从而相互间影响制约，并且占据了大量的课时而教学效果很差。

2 教学方式的改革和改进初探

以上问题，从小的方面而言，是对学生素质培养的不足，引申至大的角度，则是对未来国家建设的不负责任。从学校自身教育而言，也是对以卓越工程师教育计划为目标教学改革极大阻碍，因此，需要进一步对现有教学不足进行改革和改进，促进学生、教师和学校发展。

首先，从学校角度要改变以往片面以就业为导向的课程设置，不可盲目地削减课时和教学力度。同时，还需要在专业介绍和课程概论讲解的基础上，通过教师、辅导员等引导学生对此类课程的重视。此外，此类课程不仅是一种隐形的重点课程，还是一类相对较难的专业课，需要利用较多的资料、规范规程等辅助学习，更需要学校和教师重视与引导，并不断地督促和检查。此外，此类课程在未来的工作中，系统学习的机会较少，对比施工实操或管理类课程，此类课程在学校教育中的需求较大，也更需打下坚实基础。因此，建议学校在大二下学期开始专业课和专业基础课教学之前，对学生进行进一步的专业课程关联教育，让学生了解课程的重要性，以及与其他课程的关联性和指导性，并且了解作为专业课，此类课程在学校学习的重要性和再次学习的困难。课程设置中，基本的课时不可缩减，课程的难度可适度降低和考试方式的灵活，但仍要保证学生有充足的学习时间，基本掌握主要的理论、构造要求和计算原理，以在未来的工作中，随时利用查阅资料方式重新获取相关知识。

其次，对于进行具体教学的教师，需要全面掌握课程内容，并进行有深度的教学。此部分的全面，不仅是课程本身的全面，还需要进一步对前导和后续课程进行全面了解，更需要对课程在工程实际的应用全面认识。对于教材的使用上，要结合实际工程和新技术新方法，在保留基本理论的基础上，大胆地删减旧有不适用的知识，不合常规工程实践的技术。而这一切的基础，需要教师在充分掌握教学内容的基础上，查阅工程非教育类资料，阅读专业杂志，利用网络、校企合作等方式，了解最新工程进展，充实自己的同时，补充足够的案例，并对现有的理论进行深入的研究分析和引申。在具体教学过程中，可以借助学校既有建筑这一天然的教学模型，分析其设计的合理和错误的地方，加深学生的感性认识和理性思考。如在进行楼梯教学时，不仅要讲解基本的楼梯结构设计计算，还可以结合建筑设计进行梯段设计，结合力学教学考察不同支座对构件弯矩的影响，以及不同楼梯在抗震中优劣性，并结合学校教学楼、图书馆、食堂中的室内外楼梯的样式和设计具体分析，让学生现场学到深入的结构设计理念。

第三，课程的整体设置需要进行改进，可以尝试采用项目教学的方式进行，以增加专业课程之间的联系。在进行了常规的教学设计后，可以利用项目式教学的方式，对前期的教学进行一个整体的提升。现阶段，最典型的项目式教学是学生的毕业设计，其基本囊括了建筑选型、建筑图的绘制、结构布置和计算以及最后的施工图设计等。但毕业设计阶段一般在大四下学期，学生以查资料和讨论等方式自行完成，且与实习就业相冲突，在教师指导下充分学习和实践程度不足。因此，建议在毕业设计之前，先进行小型的项目设计，一来可以利用平时的教学环境，串联多个知识点，让学生了解各个课程关联的基础上，全面对未来的设计有一个充分了解。同时，这种项目式设计也不必仅专注于设计类课程本身，在施工图完成之后，以此蓝图为基础，进一步进行概预算和施工管理的关联设计，让学生通过具体的设计、预算、模拟施工过程的方式，具体了解每门课程在整个行业中的作用，了解一整套的工作流程，对未来自身就业和发展有一个总体的感受，也充分使得学生了解结构设计类课程在实际工程中的重要性，以加强其学习动力，并可以为后期毕业设计减负，利于学生花更多精力进行实习和求职。另外，也可将设计类课程的界限打开，如将制图和识图课合并、关联，学习后迅速实践；将房屋建筑学和结构设计类课程关联，让学生由建筑设计一步进入结构设计，在此基础上可以将课程分解为基本制图识图课程段、建筑和结构关联课程段，以及理论计算实际表达关联课程段，从而不仅避免课程的重复，还可以通过穿插学习和关联教学加强教学效果。

土木工程专业结构设计类课程设计体系见表1。

表1 土木工程专业结构设计类课程设计体系

最后，对传统教学方式需进一步进行优化。设计类课程应以校内教师为主导，因其逻辑关系较强、理论知识较多等特点，不宜直接由企业导师参与教学，也不宜采用较多的课堂讨论等学生为主导的学习方式，但需要对传统教学进行一定改进。如教授学生应用简单设计软件，先讲授设计理论参数，再让学生具体操作软件，填写相关设计参数；或指导学生手算出计算结果，再让学生通过电算的方式验证。这样，不仅改变传统课堂教学中学生对理论不感兴趣，而应用时又找不到理论依据的矛盾，同时，让学生在整个课堂中始终处于较为兴奋的状态，学习效果会较好。此外，可以引入实际建筑的参观、建筑模型的讲解，以及大量的习题、思考题的引入，让学生在课堂中思想较为集中，从而加强学习效果。此外，在网络和自媒体发达的今天，应充分引入微课、小视频、公开课等进行教学，引导学生通过慕课、b 站等网络学习平台自学和巩固课堂所学，教师也可将自己的课件结合讲解传到相关平台，引导学生课后复习和接受全网其他学生有益意见和建议。土木工程专业结构设计类课程优化设置见表2。

表2 土木工程专业结构设计类课程优化设置

3 结语

充分的设计类课程设置是新工科要求下土建类课程的关键和重点，也是在此基础上应用型高校培养卓越工程师是否成功的关键检验标准。现阶段，存在有些学校和学生不够重视、教材和教学内容不够合理以及教学课程衔接不够合理等问题，需进行进一步改革。

具体的改进方式有以下四点：首先，需加强学校的重视和正确的引导，指引广大学生重视该类课程的学习；其次，教师应充分结合相关工程实际情况，进行有深度的教学和指导；第三，应利用项目式教学等方式，促进和改变现阶段课程的衔接模式，强化教学；最后，应适度进行课堂教学的改进和优化，利用认识、实践、练习等方式增加学生学习积极性，最大限度地让学生掌握相关理论和知识。

总之，设计类课程不仅是土建类专业课程的基础，也是培养满足社会需要的土木工程技术人员核心内容。现阶段，必须清醒认识其所存在的问题，加强改革、改进，从而促进教学，增加教学效果，在培养学生基本素质的同时，完成并促进新工科目标下土建类课程改革。