土木工程卓越班学生创新能力培养的研究与实践
陈万伟,丁元新,姜秀英
(浙江大学 建筑工程学院,浙江 杭州 310058)
[摘 要]“卓越工程师教育培养计划”旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才,对促进高等教育面向社会需求培养高素质、创新型人才具有十分重要的示范和引导作用。本文以浙江大学改革实践为例,通过完善课程体系、制订卓越人才培养方案、加强师资队伍、建设创新实践基地、组建土木工程卓越班,引进末位淘汰机制等改革举措,探讨了土木工程卓越班学生创新能力培养的改革实践与成效。
[关键词]土木工程;卓越人才;创新能力;教学改革;
[作者简介]陈万伟(1988—),男,汉族,甘肃张掖人,硕士研究生,浙江大学建筑工程学院,主要从事教学教务工作。 丁元新(1963--),男,汉族,福建福州人,本科,浙江大学建筑工程学院,高教管理副研究员;姜秀英(1966—),女,汉族,黑龙江哈尔宾人,工学学士,浙江大学建筑工程学院高教管理副研究员,主要从事高等教育管理与研究工作。
[中图分类号]G420
[文献标识码]A
1.前言
进入21世纪,随着以长桥、高楼、高坝、超深地下空间为代表的大型工程建设,土木工程技术得到了极大发展。一个大型工程项目从目标预测、技术应用、生产开发到市场反馈已经不是一个孤立的系统,而是一个有机整体,同时,工程项目的组织、资金运筹、研究开发和生产都会更加依赖于国际间的合作
[1]。因此,这就要求高等学校的人才培养模式应以培养能适应甚至能引导工程综合化和国际化发展,基础扎实、知识面广、综合能力强的高素质、创新型和复合型的土木工程师为根本目标。“卓越工程师教育培养计划”是国家教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》的重大改革项目,旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务,对促进高等教育面向社会需求培养人才,全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导。
2.研究与改革
浙江大学上世纪90年代初就开始在全国实施基于“大土木”教育理念的教学改革,制定“大土木”培养方案,经过多年的改革与实践,逐步形成了具有浙大特色的“大土木”办学思想,并率先在国内实行了“大土木”的招生和培养模式,坚持“以人为本、整合培养、求是创新、追求卓越”的教育理念,在满足国家专业教育评估标准和注册工程师知识结构的前提下,进一步拓宽专业基础,按学校大类教育的思想进行培养,即前期进行通识教育、大类课程教育和专业基础启蒙教育,后期逐渐过渡到专业教育的模式。具体举措如下:
2.1 改革完善课程体系
浙江大学根据土木工程学科的特点和规律,从知识的积累到能力的培养与训练,形成了
“一条培养主线,二个培养阶段”的课程体系。
“一条培养主线”是以专业基础、设计能力、执业训练的培养为主线,注重知识结构与综合素质的培养,注重创新设计能力与注册工程师能力的培养,注重多学科的渗透与学科发展前沿的了解。
“二个培养阶段”是前2年按大类设置课程进行培养,打好宽厚基础;后2年进行宽口径专业教育,根据学科发展、社会对人才的需求,设置若干专业课程模块组,学生自主选择1个以上课程模块组学习。通过课程设计、教学实习、毕业设计、科研训练计划项目(SRTP)、结构设计竞赛等实践环节的训练,将工程设计教学贯穿整个培养全过程
[2]。
2.2 制订卓越人才培养方案
浙江大学要求土木工程卓越人才培养方案既要适应社会经济发展的需要,又要保持适度的前瞻性和超前性;遵从土木工程专业教育规律和高素质人才成长规律,坚持个性化和精英教育,充分尊重学生个性,因材施教,有利于优秀学生的成长和脱颖而出。培养方案要以创新设计能力培养为目标,以专业基础、设计能力、执业训练为培养主线,改革教学内容、课程体系和实践环节,通过通识课程和大类课程教育、专业基础课程、专业核心课程、专题设计(个人设计项目)、创新综合设计(小组设计项目)、创新试验、设计竞赛、科研训练、工程实践等环节,通过全过程的加强实战训练和实践,激发学生的创新思维和动力,培养土木工程复合型创新卓越人才。
2.3加强师资队伍建设
近年来,浙江大学建筑工程学院大力引进和聘请国内外知名教授和优秀青年博士后,以加强师资队伍。在这些引进人才中45周岁以下的占教师总人数三分之二以上,其中包括长江学者特聘教授、国家“百千万人才工程”人选、国家杰出青年科学基金、优秀青年基金获得者、青年长江学者、青年拔尖人才等一大批优秀青年教师。学院高层次和优秀青年师资队伍位居国内高校同类专业前列,形成了结构合理、充满活力、具有创新人才培养能力的高层次师资队伍。
2.4创新实践基地建设
浙江大学通过十多年的投入与建设,建筑工程学院目前已建成了国家级力学实验教学示范中心、国家工科基础课程力学教学基地、卓越工程师培养与大学生结构设计创新实践基地等教学基础设施,为探索卓越人才创新能力培养新模式提供了实践教育平台。基地根据功能划分虚拟区、多功能区、实践区和展示区,学生可以将一个创新思维从理论到实践,通过虚拟区进行创新设计,多功能区进行设计制作,实践区进行加载试验,最终的作品在展示区展示。近千方面积的结构设计创新实践基地是浙大2个对外开放展示基地之一,面向国内外院校全天候开放。学生可以依托实验示范中心、国家级教学基地等,进一步加强实习、实验、课程设计、大学生科研训练计划项目(SRTP)、设计竞赛、毕业设计等实践教学,突出培养学生的创新设计能力、实践动手能力和团结协作精神。
3.实践与成效
3.1优化课程体系,改革人才培养模式
近年来,浙江大学通过国内外调研和组织校内外相关专家座谈、研讨、论证,进一步树立新的教学理念,明确培养目标,不断完善和优化课程体系,改革人才培养模式,取得显著成效。课程体系包含通识和大类课程、专业基础课程、专业核心课程、专题设计、综合设计、创新实验、科研训练、工程实践等,体现了强化基础理论,拓宽专业基础,加强实践环节,以实践教学与设计教学贯穿始终的特点。
优化后的课程体系如下表:
主要课程及实践环节学年分布表
学年 |
主要课程 |
实践环节 |
实验类 |
设计分析类 |
见习、实习、调查 |
第二课堂 |
第一年 |
微积分、线性代数、工程化学、大学物理、计算机科学基础、土木工程制图、画法几何、土木工程导论 |
计算机实验 |
Python程序设计、Java程序设计、C程序设计基础 |
基地见习 |
科研训练计划项目(SRTP)、
专题讲座、
结构设计等各类竞赛、自主创新项目等 |
第二年 |
理论力学、流体力学、材料力学及实验、工程地质、建筑材料及实验、测量学、工程荷载与可靠度设计原理、房屋建筑学、工程经济 |
流体力学实验、建筑材料实验、材料力学实验、测量实验、探究性与创新性实验 |
创造性设计、房屋建筑学课程设计、数值计算方法 |
测量实习、地质实习、基地实习 |
第三年 |
结构力学、弹性力学、土力学、基础工程、土木工程施工、钢筋混凝土结构基本原理、钢结构设计原理、工程项目管理 |
土力学实验、钢筋混凝土结构基本原理实验 |
CAD基础与二次开发、钢筋混凝土结构设计、 |
毕业设计或论文、参与学科课题研究 |
生产实习、基地实习 |
第四年 |
土木工程测试与实验、工程抗震、高层建筑结构、钢结构设计、地基处理、桥梁工程、个性专业课程 |
工程测试及自主实验 |
专题设计训练 |
基地实习 |
“专业基础”-- 通过学习工程力学类课程和学科基础课程,培养学生具备土木工程学科的基本理论、基本知识和基本技能,以及运用理论知识分析、解决实际问题的初步能力,同时也为后续专业课程的学习打下坚实的基础。
“设计能力”--通过对设计类课程的建设和整合分散在其它专业课程的设计训练内容,形成在不同学习阶段有不同侧重的土木工程设计课程体系,并将设计类课程贯穿于整个教学全过程。学生一方面通过学习这些设计原理类课程和课程设计的作业训练,掌握基本的专业设计理论知识,另一方面通过鼓励和要求学生参与自主创新的实验和设计类专题的训练,培养学生具备从事设计、施工、管理和研究工作的能力。“工程训练”--通过建立稳定的校内外实习基地、土木工程实验中心、工程结构设计创新实践基地、国家工科基础课程力学教学基地等,为学生的教学实习、教学实验、课程设计、专题设计、毕业设计、大学生科研训练计划项目(SRTP)、大学生结构设计竞赛等创造良好的实践环境
[3]。学生通过如:建筑风洞、超重力离心机、多功能风浪流水槽等大型实验再现重大工程灾变机理,提高学生认识和解决重大工程关键问题能力;结合国家重大工程如:国家鸟巢体育馆、水立方游泳中心、国内第一个软土地区民用机场—温州机场等大型工程与教学、科研的有机融合,从而提高学生综合运用所学知识分析和解决实际工程的能力。
3.2建立末位淘汰机制,激发学生主观能动性
浙江大学土木工程卓越班学生采取自愿报名与入学成绩和加试考核成绩相结合原则确认,每年从土木工程专业新生中选择20%左右的优秀学生,总人数30人左右。建立末位淘汰机制,根据学生考试成绩和创新成果以及相关授课和指导教师的评分进行综合排名,按一定比例排序淘汰,每学年结束后,原则上末位淘汰20%学生(约6人),学生也可提出申请转入到普通班学习,并从非卓越班学生中择优选择计划人数进入卓越班,实现人员流动,以激发学生的学习主观能动性。
3.3积极鼓励优秀教师授课与指导,调动行业专家参与教学和指导
卓越班实行校内校外双导师制:原则上每位学生配备校内和校外导师,校内导师由专业教师担任,主要负责学生在校期间从学业规划、职业规划、人生规划等方面给予学生指导和建议,包括指导学生选课、专业发展方向选择、学习方法、职业生涯设计等方面,引导学生参加科研训练,有意识地培养学生的创新意识、实践能力和综合素质。校外导师由实习单位行业专家担任,主要负责指导学生的实习、见习、课题立项以及工程设计等方面的研讨,结合自身丰富的人生阅历和工作经验,通过言传身教,帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观,建立正确的择业观,为毕业后走向社会打下坚实基础。利用专业和工程界联系紧密的特点,以专业优秀教师为主,行业知名专家(兼职教授等)和国外教授为辅,承担卓越班的课程教学,帮助学生选择专项课题,制定、指导创新研究计划和专题设计与分析课题,适当参与教师的研究课题,鼓励学生参加学术活动,激励学生的创新思想。
3.4加强创新实践基地建设,为学生开展创新性实验和工程实践创造条件
充分利用已建成的国家级力学实验教学示范中心、国家工科基础课程力学教学基地、工程结构设计创新实践基地和自主式实验平台、虚拟实验平台等教学基础设施,开发、提升一批创新型实验教学项目,提出了“探究型分层递进式”创新实验教学方法,鼓励学生结合创新实验项目开发实验教学装置等。通过建筑风洞、超重力离心机、多功能风浪流水槽等大型实验再现重大工程灾变机理,提高学生认识和解决重大工程关键问题能力。建设开发工程图库,收集各类建筑与构筑物、重大工程、工程实录、工程案例、工程事故等图纸资料
[2]。目前已开发自主设计实验项目数十项,大多数项目是从已做或未做的科研项目中提炼出来的,深受学生欢迎,取得了良好的效果。
3.5充分利用网络资源,加强师生间的信息沟通与交流
为了充分利用网络资源,更好地加强学生与校内外教师、导师和同学间的沟通、研讨、交流、答疑等,在现有的教学实验基地网页中开辟实验班网页栏,以充分利用现代网络工具,作为师生间的沟通与交流的补充。网页内容可包括:信息栏、讨论答疑栏、专家访谈、学术研讨、专业资料、重大工程录、课程资料、同学专题习作等。
3.6教学改革成果突出,学生素质能力显著提升
近来年,浙江大学建筑工程学院的教学改革成果突出,“大土木”教育理念下土木工程卓越人才“贯通融合”培养体系创建与实践获得国家教学成果二等奖、“工程流体力学课程建设及成果辐射”获国家教学成果二等奖、“构建土建类工程实践平台,培养大学生创新与实践能力” 获浙江省教学成果一等奖、“土木工程设计能力培养改革与实践”获浙江省教学成果二等奖;发表教改论文60多篇。土木工程专业一直是浙江大学招生的热门专业,生源质量较好,每年还有大量其它专业学生要求转入土木工程专业学习。
参考文献:
[1]陈云敏,陈仁朋. ,高等学校土木工程专业建设的研究与实践——第九届全国高校土木工程学院(系)院长(主任)工作研讨会论文集[C]. 2008, 171-176.
[2]俞亚南,叶惠飞,姜秀英,丁元新.土木工程创新人才培养模式的研究与实践,高等学校土木工程专业建设的研究与实践——第九届全国高校土木工程学院(系)院长(主任)工作研讨会论文集[C].2008, 25-29.
[3]姜秀英, 俞亚南,陈仁朋.土木工程创新设计实验班的架构与实施,高等建设教育[J].2008, 110-111.
Research and practice on the cultivation of the innovative ability of excellent class students in Civil engineering
Chen Wanwei; Ding Yuanxin; Jiang Xiuying
College of Civil Engineering and Architecture of Zhejiang university; Hang Zhou
Abstract: The Excellent Engineer Education and Training Plan aims to cultivate a large number of high-quality engineering and technical talents who have strong innovation ability and adapt to the needs of economic and social development. It will play a very important demonstration and guiding role in promoting higher education and cultivating high-quality, innovative talents. Taking the reforming practice of Zhejiang University as an example, the cultivation and effectiveness of civil engineering excellent talents' innovative ability was discussed. Reform measures such as improving the curriculum system, formulating excellent talents’ training programs, strengthening the teaching staff, constructing the innovation practice base, establishing civil engineering excellence class and introducing end elimination mechanism, were used to promote the cultivation of the innovative ability of the excellent class students.
Key words: Civil engineering; excellent talents; innovation ability; teaching reform;