提升本科生工程素质及能力培养水平的若干新举措

赵 均，李永梅，张建伟，田 杰，马 华

（北京工业大学 建筑工程学院，北京 100124）

目前，人们在对本科生工程素质与能力培养的重要性认识上已取得了广泛共识。各高校对于培养的内容、方法等问题，正积极探索，百花齐放，力求提升工程素质与能力的培养水平[1-5]。这既涉及到认识问题（如：本科阶段培养工程素质与能力究竟应该有哪些方面的任务），又涉及到具体操作问题（如：在课程实施中，如何贯彻这种认识，才能取得实实在在的效果）。本文拟结合我校混凝土结构课程教学与课程设计的教学实践，谈一些认识与做法。

一、关于土木工程专业本科阶段工程素质及能力培养任务定位的认识

从广义上说，工程素质及能力，作为工程技术人员得以从事工程活动的主观要素，由于覆盖范围广泛，且社会发展不断提出新的要求，决定了其培养和训练是一项多途径、多方面的长期任务。而具体对土木工程专业本科生，主要应有哪些要求，则需要结合高等院校本科教育阶段的培养目标和专业特点，提出切合实际的任务定位。这种任务定位既应尽可能全面，又不宜有不切实际的要求与期望。为此，我们以我校土木工程专业在校本科生、近8届本科毕业生及相关用人单位为主要对象，展开了广泛的问卷调查，研究新形势下本科生工程素质及能力培养方面的社会需求、我校现状及学生要求，并以此为基础进行了分析，认为至少有如下几方面主要工作。

（1）构建学生本专业及其相关领域的合理知识结构，为从事工程活动奠定业务基础。这是工程素质的最基础成分。其中要特别强调对专业主干课程的学习（对土木工程专业来说，如数学、力学及专业原理一类的课程），重视对于基本理论、基本知识和基本技能的掌握，力求达到基础扎实，便于一通百通，并注意宽泛的知识面。

（2）使学生在头脑中树立强烈的工程意识。这不同于某一门具体知识和技能，主要涉及面对工程问题的思考角度与宏观思路。其核心是结合实际、学以致用的意识与能力。学知识是为了解决问题的观念在许多学生中淡薄，甚至到了专业课程学习阶段完成作业时，也还只当做是“代公式、算算数”，脑子里没有活生生的工程，自然也就考虑不到相关的方方面面（即使已经学过）。这是由于我们的教育长期存在的弊病所致。而改变这种状况，应成为本科阶段所有教学环节的任务；尤其进入专业基础课阶段以后，更要在这方面强化，要始终贯穿这方面的实际训练和引导，使学生逐渐学会像工程师那样考虑问题；并且还要培养学生广泛建立责任意识、综合意识、经济意识、法律意识、管理意识等。

（3）培养和发展学生的初步工程能力。不能只停留在培养分析问题和解决问题的能力这种总体要求和概括性提法上。解决土木工程领域的工程问题需要多方面的具体能力，本科教学阶段不可能全部解决，但必须要有足够的训练。首先是与本学科专业基础知识有关的能力培养与训练，同时也应包括与工程实际和现实情况直接联系的一些能力基础训练，如：用规范规程、手册、标准图等工具解决工程问题的能力、电算能力、对工程问题的规范性表达能力（如图纸表达、口头表达、文档表达）、质疑交流能力等等。而在这后一方面，我们的教育和训练普遍存在不足。

上述任务互相关联，在学校教育的不同环节中应各有侧重。重要的是，作为教育者，必须意识明确地进行各环节的工程素质与能力培养。用这样的要求去考察我们的工作现状以及沿袭多年的教学模式与方法，能够发现许多问题与欠缺，而这正可以成为我们进行教育教学改革的起点。

二、以工程素质与能力培养立意的混凝土结构课程设计的教学改革

混凝土结构课程系列包括“钢筋混凝土楼盖结构设计”和“单层工业厂房结构设计”两个课程设计。我们针对传统实施方式存在的偏差，提出课程设计以工程素质与能力培养为主旨的教学理念，持续改革，实施和不断完善了一系列具体措施，大大提升了课设环节的教学训练水平。其主要做法是：

（1）明确提出课程设计教学环节的目的与重点是强化对学生工程素质与能力培养，而具体实现途径是进行相对完整的模拟工程设计训练。并据此实行了“一全两真”的对策措施。即：强调从设计方案到施工图的全过程训练，仿照真实工程的设计条件去限定课设任务书给出的必要技术条件与资料，对课设成果提出接近于真实工程设计深度要求。这种训练方式给了学生必要的压力，使其从查阅资料开始，在规定的任务框架内，必须要不断地自己出题目，自己做文章。对于多年来主要习惯于作习题的学生来说，这是一个完全不同的工作和学习过程。很多学生最初甚至会手足无措。教师正是指导学生由此起步，让学生自己动手动脑，开始学习解决工程问题。

（2）在此基础上，使每个学生都受到一次工程素质与能力的系统训练，主要包括以下方面：①解决工程设计问题的总体思路及对设计方案的综合分析能力；②运用图集、规范、手册等工具解决设计问题的能力；③结构和构件的手算计算能力；④工程图纸的表达能力；从而有效地改变了以往“课设=习题+绘图”的训练片面化、舍本逐末偏差。

（3）增加课程设计最后答辩的环节，要求每个学生对所做课设的过程与成果进行陈述，并要求作成PPT，其他学生以及教师组成答辩组，当场提出问题，由答辩学生回答，使所有学生互为“答辩委员”，进行口头表达与质疑的能力训练（我国工科学生这方面普遍欠缺），这同时又是总结交流和巩固提高。

（4）实施了课程设计质量监控和成绩考核的规范化改革措施。在新形势下，为确保课设质量采取了如下措施：①课程设计命题的个性化；②对学生逐个进行阶段性质疑的过程质量控制；③实行课设书面成果、平时表现及进度和答辩相结合、综合评定成绩的考核方式；

（5）结合当前工程设计领域的实际情况，在课程设计环节适当引入电算手段训练，对有余力的学生，进行电算能力的培养训练，并鼓励其采用电算和手算结果相互比较的方法，增强对设计中有关问题的认识和理解。

上述课程设计改革开始于2003年，以“单层工业厂房课程设计”为试点，然后推广到土木工程专业建筑工程方向、地下建筑方向、建筑工程管理方向混凝土结构课程系列的两个课程设计。改革措施经近10年实践，逐步完善，明显提高了我校这些课程设计的质量，尤其是实行全过程训练所达到的教学训练深度，为后续教学环节和毕业设计打下了良好的基础，并被学生高度评价。

三、专业课理论教学与课程设计在实施上直接结合（简称“设课结合”）的新教学模式改革尝试

几十年来我国高校土木工程专业课程设计与相关课堂理论教学一直作为两个教学环节分开实施。一般做法是，在教学周实施理论教学，期末集中安排课程设计。这种传统教学设置实施模式使学与做相对分离，在一定程度上分别影响这两个环节的教学效果。为此，自2007级起，我们进行了“设课结合”的改革尝试。由于这种尝试是在现有课程设置与实施模式下进行的，受到这种客观条件的限制，故采用了如下做法：

（1）在教学进度计划中，将课程设计学时划分出一部分时间分散在正常教学周内，其余时间则仍放在期末集中使用；

（2）在教学周内，以理论教学为纲，课设融入其中，要求学生在学习相应的理论内容时，同步完成课设中结构方案与布置、标准构件选型、结构计算、构件设计计算等项工作；这部分课设学时与理论教学合理打通使用，统一考虑理论教学与课设的实际需要，灵活使用，原则上主要用于学生完成课设，同时也包括教师讲授，在一些进度控制点上组织讨论交流、由学生上台讲，以及教师的具体指导、质疑与答疑辅导等；

（3）理论课程的作业布置与课设内容适当结合，将结构设计的不同方案和不同计算方法，分别作为作业，并允许将其中的一种方案内容扩展为课设计算书；

（4）期末集中使用的其余课设学时，主要用于学生完成施工图绘制与答辩。

这项改革尝试经过3届学生的教学实践，效果很好。表明，这种教学模式使学生学得透，可以同时提高理论教学与课程设计两方面的教学效果，提高教学效率，且有利于改善学风和改变部分学生的不良学习习惯。

四、高年级本科生强化工程素质和能力培养的其他措施

鉴于高年级本科生在专业上已有较多基础，比低年级更具备从事专业活动的条件，可拓展其工程素质和能力的培养途径。我们采取了如下措施：

（1）在学生自愿的基础上，组织学生利用大三后的暑假，去设计部门进行实习（可与大四学年初的生产实习合并，共达10-12周时间）。自2006级起，已连续组织了4届学生的这种暑期实习，教师帮助联系实习单位，使其分赴不同的工程设计部门，直接参加工程设计。这种做法得到了很多学生的积极响应。它既有利于学生工程素质和能力的培养，又有利于其最后一年的课程学习、毕业设计，以及学生的择业和未来规划。

（2）吸收一些高年级学生在教师指导下参加完成实际科研项目。实际科研或工程项目，是培养学生工程素质与能力的良机。当学生成为完成这种项目的主体时，所得到的培养锻炼尤其充分（完全不同于本科生主要作为一般性人力资源参加项目的情况）。这方面我们注意了难度和时间适宜。比如：我们曾以大四本科生为主体完成了实际科研项目“喷射聚合物砂浆面层加固砖墙的抗震性能试验研究”，其间，不仅按项目要求完成了全部试验研究工作，而且在其基础上，采用ABAQUS有限元分析软件，成功地进行了建模和弹塑性分析。作为其直接成果，参加项目的本科生作为第一作者在国内核心期刊发表了论文。

（3）结合我校教学计划中的创新实践环节，进行开放式实验现场教学，根据具体情况，采用了工程式、群体式、拓展式、研讨式和案例式5种实验现场教学的模式，通过这种形式培养学生的工程素质与创新能力。

本文以上内容，反映了我们前一个时期对本科阶段工程素质及能力培养问题的认识和所做的一些努力，其中所采取的措施是在现有传统教学计划和课程设置的框架内实施的。然而，在改革实践中，使我们越发感到目前这种传统格局本身已经有一些地方不能完全适应时代发展的要求了。进一步的改革，需要在一定程度上突破原有格局，而我们现在所做的工作，从一定意义上说，也是在为此进行必要的探索性铺垫。

]

[1]刘明，李宏男，江见鲸.混凝土结构课程教学研究与探索[M].东北大学出版社，2000.

[2]宗兰.关于在混凝土结构课程教学中培养学生素质的探讨[J].建筑结构，2008，38（s1）：128-129.

[3]李晓文，周铁钢.混凝土结构课程教学若干问题探讨[J].广州大学学报 （自然科学版），2006，增刊：21-23.

[4]张科强，周志军.土木工程专业学生工程能力培养浅谈[J].建筑结构，2008，38（s1）：40-42.

[5]李永梅，赵均.改革土木工程专业课程设计，培养学生工程素质[J].工业建筑，2011，41（增刊），455-457.