土建类专业工程素质和实践能力培养的研究与实践

土建类专业工程素质和实践能力培养的研究与实践

东南大学　同济大学

蒋永生　邱洪兴　陈以一　郭正兴　黄晓明　单　建　何敏娟

一、前言

本教学成果是对教育部世界银行贷款项目“土建类专业工程素质和实践能力培养的研究与实践”和江苏省教育厅重点教改项目“土木工程专业类人才培养目标、培养模式及教学内容和课程体系改革的研究与实践”的成果总结。

（一）立项依据、目标和意义

两校是土木工程专业指导委员会正、副主任委员单位，在完成教育部“土建类专业人才培养方案及教学内容体系改革的研究与实践”项目基础上，向全国推荐了按土建大类专业培养的方案。在实施过程中，特别是在品牌专业建设中，发现近40周的实践教学效果不理想。主要原因是合并了较多原专业，存在三个问题：一是大多数实践环节以课程为核心，功能不够明确；二是学生人数多，实验设备少，实验效果较差；三是进行以工程为背景的校外实践，难度相当大。这也是有土建类专业的300多所高校共同面临着的难题。

本课题的研究目标，旨在以掌握整体优化的知识结构为基础，构建并实施实践教学体系，着重培养学生的工程素质、工程实践能力和创新精神，有效地提高教学质量。因此，具有重要理论意义和推广价值。

（二）改革的基本思路

与课程群相对应，整合各类实践环节并形成有机的整体；以工程素质、实践能力和创新精神培养为主要功能；体现理论教学、实践教学和科学研究相结合的教学模式。

（三）改革内容

实践教学体系的整体设计，各子系统的具体内容和要求；将工程素质、实践能力和创新精神的培养寓于教育教学全过程；依托重点学科和重点实验室，建设创新实践基地；通过“产、学、研”合作网络，建立相对稳定、广泛的校外实践基地。

二、主要成果

（一）着眼工程素质、实践能力和创新精神的培养，构建并实施了与课程群对应的实践教学体系

1.由三个层次的子系统组成实践教学体系

（1）第一子系统：与土建大类学科基础课程群相对应，以使学生了解、认识土木工程产品功能要求、内部结构的实践，包括认识实习、工程制图作业、规划类课程设计、测量、电工电子及金工实习等。时间安排在第一、二学年。

（2）第二子系统：与六门力学及六门工程结构设计大类专业基础课程群相对应，以使学生掌握材料性能、结构建模及分析方法为功能的实践，包括力学、工程材料、土力学、水力学及结构实验，2～3个结构课程设计。时间安排在第二、三学年。

（3）第三子系统：与规划、结构、施工、管理综合性专业课课程群相对应，以使学生掌握与实践土木工程的分析、设计、施工检测和控制方法为功能的实践，包括结构检测、生产实习和毕业设计。时间安排在第四学年。

实践教学体系具有“实验、实习和设计”三要素，“综合—分解—再综合”三个层次。显著的特点是与课程群相对应，以掌握整体优化的知识结构为基础，着眼工程素质、实践能力和创新精神的培养。

2.从五个方面全面实施了实践教学体系

（1）设立“实验系列课程”，打好了全面开放式实验的基础；

（2）设有“集中实践教学环节指导表”，将课内外各类集中实践组成一个体系；

（3）将研究型、创新型实践课和竞赛活动，列入教学计划；

（4）对创新实践经考核后可计学分，且可免修相同学分的其它课程；

（5）建立激励机制，各类实践教学只有大纲和任务书，课程设计一人一题。

（二）将工程素质、实践能力和创新精神的培养作为系统工程，寓于教育教学全过程

1.对实践性较强的课程实施创新教学

（1）土木工程概论课程：这是新生刚入学后的一门必修课，信息量大。为萌发创新精神，以写一篇小论文作为考核的依据。该课程起到以智引人的作用。

（2）土木工程材料课程：课程内容广，实验课时多，让学生利用自制课件进行模拟实验后再正式进行实验。这项改革激发了学生自主学习的积极性。

（3）现代土木工程施工课程：要求学习运用信息化技术和施工力学去解决复杂的工程问题，以提高工程素质并训练创新思维，已深受学生欢迎。

2.发挥教师的主导作用，四年级的导师制与毕业设计相结合

毕业设计在一年内完成，师生比≤1∶6，教授及博士生导师均参加，每位导师对学生全面负责，包括思想工作、毕业设计、科研与创新、就业顾问等。如东大桥隧与地下工程系的老师，对1999级的35名学生，边指导毕业设计，边组织他们参加研究生的学术活动，参加软土地基变形控制和地基基础规范计算机辅助设计软件课题的科研；编写了“地下工程毕业设计参考资料”，翻译了英国大学结构课程的习题并做出标准答案等。教师同时也是称职的学生就业顾问。实践表明，教师主导作用的发挥，可将理论教学、实践教学和科学研究三元结合的教学模式落到实处。

3.探索寓于教学全过程、形式多样、可持续开展创新实践活动的新路子

（1）增设创新实验：对结构检验、金工与电工电子实习、土木与交通工程智能化、现代光测技术课等增设创新实验。如应用现代力学光测技术，进行“斜拉桥模型索力和桥面位移测量”、“连续梁模型梁面动态位移测量”、“压杆稳定实验”、“超静定框架实验”等。

（2）课内外结合进行创新模型设计、编程、仿真试验：东南大学以工业发展与培训中心为基地，与电工、金工实践相结合，将“慧鱼创意模具”引入土建类学生创新活动之中。学生可在半年内完成设计、编程、组装、调试，表演与讲评。

（3）创新竞赛活动：每年组织如“超越传统”等主题明确的结构设计竞赛；2003年同济大学主持了华东地区高校的结构设计竞赛活动，并获一等奖；2004年东南大学获全国力学比赛团体优胜奖和一等奖1名、三等奖2名；同济大学参加了亚洲校际结构设计竞赛，分别荣获了第一、第三名。学科竞赛活动激发了学生主动锐意创新的精神，同时也发挥了团队的战斗力。

（4）课外科技活动：东大近几年开展了SRTP活动，每年设课外科技活动基金50万元以上。对2004年土木学院内18个校级课外科研训练项目，均配了指导教师。同济大学结合实习，利用暑假组织学生赴贵州、山东开展课外科技和文化素质教育活动，使课外科技活动融入教学过程。

（5）撰写小论文：从一年级到四年级，要求学生结合课堂教学、实验、实习及毕业设计等教学环节，撰写小论文。近两年，东南大学已内部编辑了六本论文集及获奖作品集。结合教学环节撰写小论文的创新活动，具有普及性和持久性。

4.依托重点学科和重点实验室，创建设备水平高于社会的实验平台及创新基地

（1）东南大学依托结构工程重点学科、教育部“混凝土及预应力混凝土结构”重点实验室，建立了“土建交通类实验中心”，首期设备投资650万元。已增设了50％实验项目，如钢结构压杆稳定、预应力张拉工艺、结构非破损试验、道路工程现场检测等；此外，还建成了结构创新实验室。

（2）同济大学依托抗震与防灾国家重点学科和重点实验室，投入680万元，扩建了土木工程计算机房，配置了100台计算机，购入大批最新版本软件，实现全周开放；更新测量、土力学与地质实验室的主要设备。

（3）创新教学实验基地建设已基本完成：东南大学创立了“力学创新实验中心”、“智能化住宅/（建筑电工）实验平台”；同济大学建成“计算机模型创作基地”、“力学创新基地”及“模型创作基地”。创新基地为学生的创新实践提供了良好的条件。如东南大学对应变和位移的测量，可应用激光干涉、光导纤维和计算机数字图像处理等现代光测力学新技术，使创新实验水平上一个新台阶。

（三）提出依靠社会力量办学的新思路，解决工程背景及结合工程实际的问题

依靠社会力量办学的新思路是：将庞大的“产、学、研”结合点形成合作网络，充分发挥实践基地的作用，解决好工程背景及结合工程实际的问题，以有效地提高实习和毕业设计的质量。

1.认识实习具有“内容广、技术新”的特点

依靠南京、上海的合作网络，即可结合重大工程进行认识实习，了解高层建筑、大跨桥梁、高速公路、地铁等建设中的最新技术，使认识实习内容广、技术新。在此，发挥基础课教师及校外工程师的作用，讲座、录像与现场参观相结合，实施书面考核等，是提高认识实习质量的重要措施。

2.在建立质量保证体系的前提下，实行“开放式”生产实习

为强调能力的培养，应该实行“开放式”生产实习。依靠“产、学、研”合作网络，实行“开放式”生产实习是可行的，关键是要建立质量保证体系。

经多年实践总结出的质量保证体系要点是：

（1）统一大纲；

（2）明确要求；

（3）中期检查（将中期实习报告发邮件给校内指导教师）；

（4）加强考核（除实习报告并回校交流成果外，经口试与答辩评定成绩，成绩优者应有小论文）。

3.开创了“五个结合”进行毕业设计的新局面

庞大的“产、学、研”基地涉及土建类各个领域的合作单位，充分发挥基地作用，可使学生工程素质、实践能力和创新精神的培养具有工程背景。东大在毕业设计中实施了五个结合：

（1）与导师制结合；

（2）校内、外指导教师结合；

（3）与实际工程结合；

（4）与小专题研究结合；

（5）对落实工作的学生与单位要求相结合。

这不仅提高了毕业设计的质量，而且增强了毕业生在人才市场上的竞争力，开拓了毕业设计的新局面。

三、成果应用情况

1.实践教学体系已从1999级实施。在土木工程专业的教学计划中列入了该体系，每年东南大学招收土木工程专业学生240～280名、同济大学招收土木工程专业学生350～450名，两校在校生近3000人实施该教学计划，因此具有很好的代表性。项目组主要成员均为院系负责人，已多次在全国土木工程系系主任会议上作重要发言，使该成果向全国其它院校推广，起辐射作用。

2.至今已在《中国大学教学》、教育部高等教育司编《改革、创新、发展》第一集、《高等建筑教育》等刊物上发表了15篇论文，并出版了《工程地质学实习教程》、《桥梁结构试验》及《土木工程结构试验与检测》等实践教学教材，对推广研究成果起了重要的作用。

3.本项目的研究工作得到了中国土木工程学会教育工作委员会与全国土木工程专业指导委员会的大力支持、帮助和充分肯定，邀请项目负责人在2002年、2004年的第六届和第七届“全国土木系主任工作研讨会”上分别作特邀报告，使研究成果发挥了示范和指导作用。此外，还在国内多个教学研讨会上作主题报告，均受到与会者的高度评价。

中国土木工程学会教育工作委员会还将第七届“全国土木系主任工作研讨会”上的特邀报告制成光盘，向全国设置土建专业的300多所高校推广。

四、创新点及鉴定意见

成果的主要创新点有三个方面：

1.着眼工程素质、实践能力和创新精神的培养，建设并实施了与课程群对应的实践教学体系。该体系有三个子系统、“实验、实习和设计”三要素、“综合—分解—再综合”三个层次，从五个方面落实到教学计划和培养方案中并全面实施。

2.将工程素质、实践能力和创新精神的培养作为系统工程，寓于教育教学全过程。其中，包括实践性较强课程的创新教学；四年级的导师制与毕业设计相结合；探索出寓于教育教学全过程、可持续开展创新实践活动的新办法；依托重点学科和重点实验室，解决了设备水平高于社会的实验中心和创新基地。

3.提出依靠社会力量办学的新思路，解决工程背景及结合工程实际的问题。将庞大的“产、学、研”结合点形成合作网络，充分发挥了实践基地的作用，使学生工程素质、实践能力和创新精神的培养具有工程背景，有效地提高了实习和毕业设计的质量，增强了毕业生在人才市场上的竞争力。

2001年江苏省教育厅组织对“土木工程专业类人才培养目标、培养模式及教学内容和课程体系改革的研究与实践”课题进行了鉴定，专家组一致认为本项目改革力度大，特色明显，可使土木工程专业与国际接轨，具有国内领先水平。

2003年9月由教育部“全国高等学校教学研究中心”组织清华、哈工大、浙大、华南理工等重点大学的著名专家对“土建类专业工程素质和实践能力培养的研究与实践”进行了鉴定，专家一致认为该项目研究目标明确，研究内容全面、系统，成果符合中国国情，具有创新性，对土建类专业工程素质和实践能力的培养有重要的指导意义。该成果在土建类专业教育的研究和改革方面处于国内领先水平。