新工科背景下桥梁工程课程群构建

赵秋 谷音 杨艳 黄燕萍 上官萍

摘要：在新工科教育理念不断完善的过程中，各工科专业如何有效落实这些理念成为新工科建设的关键。探讨以课程群模式实施桥梁工程专业新工科建设，阐析桥梁工程课程群在新工科背景下应具有的特征。运用课程地图设置桥梁工程课程群的课程，进一步对桥梁工程课程群各课程之间的关系进行梳理;充分利用现代教学技术，开发桥梁工程课程群平台，对已有教学资源进行整理归纳，加强课程之间的联系，让师生共享教学资源;明确新工科课程群教学团队的任务，探讨课程群教学过程中所遇到的问题及其解决方案，总结交流基于课程群的教学经验，进一步完善课程群体系，提升教学水平。

关键词：桥梁工程;课程群;新工科;课程网站;教学团队

中图分类号：G6420;TU997   文献标志码：A   文章编号：1005-2909（2021）02-0057-08

工科人才培养的基本特征在于工程教育的实践性、综合性、经济性和创新性。据《全球竞争力报告（2013-2014）》显示，科学家和工程师队伍（Availability of scientists and engineers）指标中，中国的排名是第44位，而印度排名第15位[1]。深入探究可以发现工程人才的培养与学科知识体系的构建息息相关，因此应及时调整当前工科人才的素质结构，培养面向未来的新工科人才，以推动国家整体产业适应世界经济发展需求。

为了支持新工科建设，教育部批准设置人工智能、大数据、物联网工程等新工科专业，还提出产学研协同育人计划项目，尝试将新技术引入传统工科专业建设，使其向新工科专业转化。因此，新工科不是仅指新兴的学科，而是还包括传统学科，它是由传统工科专业和新工科专业共同构成的一个不可分割的有机整体[2]。桥梁工程专业作为传统工科专业，同样面临新工科转型的难题。本文以桥梁工程专业为例，探讨桥梁工程专业人才培养中运用课程群模式推进新工科建设。

一、桥梁工程专业方向新工科建设背景

全球范围内掀起的新一轮工程技术创新和产业变革浪潮，促进了新的经济领域与经济增长点的出现，全球产业价值链格局加速发生变化[3]。为应对这一变化，发达国家利用各种有利条件进一步控制产业价值链，相继实施“制造业回归”和“再工业化”的战略。在此背景下，中国着手推进“一带一路”“中国制造2025”“互联网+”等建设，为产业领域的转型升级和发展提供重要契机，同时这也对高等工程教育的人才培养提出了挑战。要满足新经济快速发展的需求，培养新型工程创新人才，特别是培养能够解决复杂工程问题的复合型工程人才，应加快推进高等工程教育的改革和创新。新工科教育理念的提出正是高等工程教育改革的结果。新工科建设顺应产业经济发展的迫切需求，是增强国家人才竞争力，形成强大国际人才竞争优势的重要手段，是高校工程教育范式改革的重要推动力[4]。

2017年教育部正式提出并实施“新工科”计划，随之产生了“复旦共识”“北京指南”“天大行动”等具有指导意义的文件[5]。各高校积极响应并启动新工科建设，针对当前产业建设的迫切需求和产业的未来发展，提前做好人才培养的规划，通过培养具有创新思维能力和整合多方面信息能力的新工科人才，赢得国际人才市场竞争的主动权。我国工程教育在世界上规模最大，工科生占高等教育在读生总量的约1/3。目前工程教育领域还存在诸多问题，例如学生缺乏综合实践能力，无法将所学知识与产业需求相结合;工程人才培养日趋理科化;工科人才核心能力定位不准确等，以上人才培养方面的问题严重影响了我国经济产业的发展和综合国力的增强[6]。

橋梁工程专业主要涉及桥梁勘测、设计、施工、养护和检测等内容，还包括研究相关问题的学科和工程技术，它是土木工程专业的一个分支[7]。作为传统学科，桥梁工程专业面临着在新工科建设背景下如何培养新型工程创新人才的问题。随着经济的快速发展，中国在桥梁建设的规模和数量上都取得了举世瞩目的成就，全国有超过100万座公路和铁路桥梁，是名副其实的桥梁大国，但要成为桥梁强国，培养能够解决复杂桥梁工程问题的人才是关键。因此，有必要在新工科建设背景下，优化桥梁工程专业方向课程教学方案，进一步提高桥梁工程人才培养质量。

二、以新工科建设理念构建课程群

桥梁工程的建设和发展受各方面因素的制约，

复杂环境下的桥梁建设问题日益突出，

如新建桥梁减少、桥梁病害增多、维护加固增多等。一个复杂的桥梁工程问题，通常不仅仅是单纯的材料问题或是结构问题，而是具有综合性，这就要求桥梁工程人才具有系统分析能力，能综合运用多种知识解决复杂系统问题。《华盛顿协议》清晰地界定了“复杂工程问题”的特征，明确提出工程专业毕业生必须具备的十二条素质要求。对于工科专业人才来说，能处理与掌控现代工程的复杂性与综合性问题已成为对人才素质的基本要求。

2016年6月2日中国成功加入国际上最具影响力的工程教育学位互认协议《华盛顿协议》，并成为其第18个正式成员。工程专业毕业生经认证协会认证并通过后，《华盛顿协议》其他成员国将承认其学位，中国工程教育的国际认可度由此得以大大提升。与传统工科教育相比，专业认证从强调人才培养结果转向注重人才培养过程，通过规范培养过程保证人才培养质量[4]。新工科建设和专业认证在人才培养内涵、目标和执行方式等方面是一致的，应发挥专业认证在人才培养方面的优势，通过专业认证确保新工科建设的效果。

近年来，在新工科建设上已形成的共识：一是必须注重学科交叉与融合;二是必须关注产业的发展及其趋势;三是必须引领产业未来的发展与趋势，培养面向未来的人才[4]。高校专业课程教学应体现新工科内涵建设，但目前桥梁工程专业课程建设大多针对单门课程，各课程的知识结构与内容几乎都由授课教师确定，而教师只关注该课程的教学内容、授课方式、教学成果等，对相关课程之间的衔接重视不够。

新工科建设重视复合创新性人才的培养，要求

工程人才关注和学习相关领域的新技术、新知识，具有将相关学科专业领域的知识进行交叉与融合的能力，以及解决复杂工程问题的能力。专业课程建设应突破以往仅关注单门课程教学的局限，注重学科交叉，各课程融会贯通、相互协调，采用综合性的课程群培育方式，扩大学生的知识面，提高学生的创新能力，为学生提供更自由的选择与发展空间。高校人才培养仅靠一门课程是无法实现的，需要所有教师通力合作，抓好各类课程建设，按专业方向形成课程群，将新工科理念体现在专业教学中，才能培养复合创新性人才。

课程群建设的基本思路是：基于同一受众对象，把3门及以上课程性质相近、内容联系紧密、内在逻辑性强、彼此渗透互补、属同一个培养能力范畴的同一类课程作为一个课程群进行建设，构建相应的课程体系，配备相应的教学资源，进而获得整体建设的优势[8]。课程群具有系统性、关联性与整体性特征，符合新工科课程建设理念。把相互之间联系紧密且同属一个培养目标范围的同类课程作为课程群进行建设，从能力培养目标层次实现各课程内容的分配与协调，以解决传统教学存在的课程教学与实践脱节、教学内容重复等问题，使学生对知识的理解更加融会贯通，提高学生从多门课程角度整合知识的能力，提升学生的学习兴趣与创新思维能力。

三、桥梁工程课程群的设计

课程群建设的主要内容体现在两个方面：一是相关课程的内容设置;二是不同课程的结构安排与协调。建设重点在“知识点”的“连接”上，即引导

学生将相关的“知识点”“连接”起来，使学生对知识有一个系统整体的认识。专业课程群的设置应体现知识较强的横向互补性和前后关联性，这样才能使学生的认知结构合理化，提高专业知识水平。

（一）课程群课程关系的构建

课程群建设与单个课程建设是有区别的，除了关注单门课程的教学内容之外，还必须兼顾各课程之间的联系，重在形成较为清晰的学科脉络。因此，桥梁工程课程群建设应理清各课程之间的关联，做好各课程之间的协调与合作，从社会需求和技术发展方面，将有关课程内容进行创新整合，完善课程学习体系。

课程地图（Curriculum Mapping）是根据专业知识学习要求和学生未来发展需求对课程进行调整，所呈现的专业课程设置及内容。从学生的角度来讲，课程地图可以指导学生在制定学习计划时能综合考虑培养目标与就业需求等因素，将相关学科专业领域的知识进行交叉与融合。从教师的角度来讲，课程地图可以帮助教师合理制定教学计划，更加重视课程之间的相互联系，根据培养计划调整课程内容，使课程更符合专业人才培养目标要求。因此，可运用课程地图进行桥梁工程课程群的课程设计，构建桥梁工程课程群各课程之间的关系，使各课程相互融合和交叉。桥梁工程专业方向课程群是以专业基础课程为基础，以专业课程为核心，以培养学生解决复杂工程问题能力为教学目标，对联系紧密而又彼此独立的课程进行重新规划设计和整合，所构建的课程集合。按照工程认证的12条毕业生要求，制定桥梁工程课程群的课程地图如表1所示。桥梁工程课程群各课程之间关系如图1所示。

桥梁工程课程群的课程设置共分五个层次，分别为专业主干课、专业基础课、专业选修课、通识教育课和实践课程。专业主干课包括桥梁工程、钢桥和创新桥梁工程，此外，还可以选修桥梁结构电算、大跨度桥梁和桥梁抗风抗震等专业拓展课程;专业基础课包括钢结构设计原理、混凝土结构设计原理、桥梁BIM基础和基础工程，这些课程安排在专业主干课之前学习;通识教育课程为桥梁文化，可供所有学生选修;实践课程分为课内实踐和课外实践两个模块，课内实践有混凝土结构课程设计、钢结构课程设计、基础工程课程设计、桥梁工程课程设计和毕业设计;课外实践有生产实习、桥梁比赛、科研训练等。

（二）课程群课程内容的设计

近年，随着我国桥梁工程的快速发展，桥梁工程专业教育已明显滞后于行业发展。因此，桥梁工程专业新工科建设应首先面向产业和社会发展需求，做好专业基础知识的整合，提高人才培养成效，为社会提供学以致用的人才。同时还应引入市场化资源，强化校企合作教育，将桥梁管理、设计和施工企业的专家请进学校，参与人才培养的全过程，保证学科发展与市场人才需求不脱节，通过产学研的结合，构建新工科人才培养的新模式。在做好课程群总体设计的基础上，优化课程群中的每一门课程的教学内容，使不同课程教学内容之间的安排与融合更加科学合理。

桥梁工程课程是以设计计算为核心，全面介绍各类桥梁体系、设计、计算、构造、施工等的一门专业课。 新工科建设更加注重学生创新思维与创新能力的培养，目前桥梁工程课程增加了钢桥等内容，教学内容多而课时有限，在一定程度上影响了对学生创新能力的培养。为了解决这个问题，学校专门开设了创新桥梁工程课程。该课程以讲解桥梁工程的创新案例为主，旨在培养学生的创新能力和解决复杂工程问题的能力。

要解决复杂桥梁工程问题，需要学习多学科交叉的相关知识，为此，在钢结构设计原理课程中增加炼钢冶金方面的知识，除了介绍普通钢材性能外，还增加了高性能钢材和耐候钢材的介绍;在混凝土结构设计原理课程中，增加了钢纤维混凝土、高强混凝土、高性能混凝土和超高性能混凝土方面的知识。桥梁建设的信息化、智能化发展，离不开新兴学科的支撑。建筑信息模型（BIM：Building Information Modeling）是通过建立数字模型模拟项目从设计、施工到运营的全过程，它涵盖项目全部的几何、物理、性能和功能信息。基于这一模型，项目不同的参与方可以在项目的各个阶段通过利用和维护这些信息进行协同工作，对项目进行各种类型和专业的计算、分析和模拟。桥梁BIM是桥梁工程信息化的体现，通过桥梁BIM基础课程学习，可以使学生具有建立桥梁BIM模型的能力，并掌握一些简单的BIM应用操作知识，为学生毕业后开展BIM应用打好基础。

通识教育对学生的全面成长具有非常重要的作用而受到普遍重视。高校的通识教育不应只关注学生的学习，还应关注学生未来职业发展的需求，培养学生终身受益的能力。福州大学从2012年开始设置了通识教育课桥梁文化，该课程着力培养工科专业学生的人文、哲学、艺术等素养，践行“全人教育”理念。通过桥梁文化课程的学习，培养学生具备专业认证对毕业生所要求的工程与社会、环境和可持续发展与职业规范等方面的能力，具有其他课程不可替代的作用。

作为高等教育的一个重要组成部分，实践教学在对学生实践能力和创新思维的培养上意义重大。实践教学不仅是课程理论的补充和扩展，还是沟通理论与实践的桥梁，是实现人才培养目标的重要手段，在培养实践性与创新性人才方面具有重要作用。将工程项目驱动教学法应用于课程设计，每个课程设计与工程项目中某个模块相匹配，共同构成桥梁工程项目的全过程。学生通过完成课程设计，就能够将有关桥梁工程的知识串联起来并学会应用[9]。教师通过设置一个或多个包含课程教学内容的具有代表性的工程情境，鼓励学生应用课程知识对给定的桥梁工程项目问题进行深入讨论和分析，提出解决问题的方案，并指导学生最终完成工程项目。在分组实习答辩之后，学校还特意安排每小组选出1～2名实习表现较好的学生，在生产实习交流会上进行汇报。通过实习交流汇报与讨论，扩展学生的知识面，让学生积累更多的生产实习经验和教训。

四、桥梁工程课程群平台建设

教学过程中发现有学生存在专业基础知识掌握不牢，不能灵活应用基本理论，对各门课程之间的相互联系以及所应用的领域认识不清等问题。为了解决上述问题，福州大学强化桥梁工程课程群建设，将所有课程实践教学模块整合在一个平台上，建立桥梁工程课程群网站平台。该平台以课程群建设成果为依托，应用现代教学技术，将现有教学资源进行归纳与整合，增强课程间的联系，优化课程教学内容。桥梁工程课程群网站平台的应用，不仅有利于提升学生的自主学习能力，增强学生的创新意识，也有助于学生融会贯通地学习相关的专业课程，帮助学生掌握专业核心知识，把握专业知识的整体性和系统性。福州大学桥梁工程课程群网站平台主页如图2所示。

五、课程群教学团队的建设

福州大学成立了以桥梁工程课程群为核心的教师团队，其目的在于探索不同课程之间的关联性，共同解决课程群教学过程中所遇到的问题，交流基于课程群的教学经验，进而完善课程群体系，提升教学水平。

（一）科研与教学相结合，提升教学水平

鼓励教师积极开展桥梁工程专业的科学研究工作，所谓最好的研究者才是最优秀的教师。科研与教学相辅相成，教学是传授知识，科研是创造知识，科研是创新的根本。教学没有科研作依托，就会缺乏创新的动力[10]。在师资队伍建设中，应引导教师处理好教学与科研的关系，使教学与科研相互促进，打造一支教学与科研协调发展的教师团队。

（二）提高教学团队的综合能力

桥梁工程课程群的新工科建设涉及许多行业发展的新知识、新技术，以及交叉学科知识，需要教师具有丰富的桥梁工程及相关专业知识。在专业学科知识方面每个教师都有自身的优势，正所谓“术业有专攻”，把精通各自研究领域的教师组织起来，形成知识互补的课程群教师团队，提高教师团队的整体综合能力。同时引导教师树立以课程群为中心的课程观，完善教学体系，拓展自身的知识领域，提升自身的科研和教学能力[10]，更好地满足学生专业学习的需要。

（三）加强课程群教材建设

教材作为高校实施教学的基本工具，既是知识传授的重要载体，也是引导教学方向、保障教育教学质量的关键因素之一。新工科背景下的桥梁工程课程群建设离不开教材建设，教材建设水平直接反映了桥梁工程课程群的建设水平。课程群教材建设要体现新工科的重要特征——学科交叉，要顺应学科的发展，将产业新技术和新知识纳入教材，体现与产业发展相适应的特点，面向学科未来培养能解决复杂问题的工程技术人才。

目前福州大学已出版教材

《桥梁工程》和《钢桥》，未来还计划出版教材《桥梁钢结构设计原理》《桥梁混凝土结构设计原理》《桥梁文化》和《桥梁BIM基础》。通过加强桥梁工程课程群教材建设，对各课程教材进行协调和融合，以满足新工科理念下桥梁工程课程群的教学要求。

六、结语

在新工科建设背景下，福州大学桥梁工程专业积极推进课程群建设，取得了初步进展。实践证明，采用课程群教学模式是推进新工科建设十分有效的途径。采用课程群教学模式需要重视教学与科研的结合，提高教学团队综合能力，加强课程群教材建设，充分体现学科的交叉与融合，吸纳产业发展中的新技术新知识，才能培养符合新工科建设要求的复合型创新人才。参考文献：

[1]Mundial F E. The global competitiveness report 2013-2014[R]. 2013.

[2] 李华， 胡娜， 游振声. 新工科：形态、内涵与方向[J]. 高等工程教育研究， 2017（4）： 16-19.

[3] 姜晓坤， 朱泓， 李志义. 面向新工业革命的新工科人才素质结构及培养[J].中国大学教学， 2017（12）： 13-17.

[4] 陆国栋. “新工科”建设的五个突破与初步探索[J].中国大学教学， 2017（5）： 38-41.

[5] 顾佩华. 新工科与新范式：概念、框架和实施路径[J]. 高等工程教育研究， 2017（6）：1-13.

[6] 李拓宇， 李飞， 陆国栋. 面向“中国制造2025”的工程科技人才培养质量提升路径探析[J]. 高等工程教育研究， 2015（6）：17-23.

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[9] 徐志玲， 王鹏峰， 黄柳. 测控专业课程设计群改革与实践[J]. 实验室研究与探索， 2014， 33（4）： 171-174.

[10] 钱伟长. 大学必须拆除教学与科研之间的高墙[J]. 群言， 2003（10）：16-20.

Construction of bridge engineering course group under the background of emerging engineering education

ZHAO Qiu ， GU Yin， YANG Yan ， HUANG Yanping ， SHANGGUAN Ping

（School of Civil Engineering， Fuzhou University， Fuzhou 350108， P. R. China）

Abstract：

In the process of continuously improving the education concept of emerging engineering education， how to effectively implement various engineering disciplines is the key to the construction of emerging engineering education. This paper discusses the implement of emerging engineering education construction of bridge engineering specialty by curriculum group mode， and the characteristics of bridge engineering curriculum group. With the help of curriculum map method， the curriculum composition of bridge engineering course group is constructed， and the relationship between the courses of bridge engineering course group is further sorted out. By making full use of modern teaching technology， a bridge engineering course group platform is developed， which summarizes and integrates the existing teaching resources， strengthens the links between courses， and achieves the actual effect of teacher-student interaction and resource sharing. At the same time， it clarifies the concept and task of the teaching team of the new curriculum group， explores the problems and solutions encountered in the implementation of the curriculum group， and exchanges the teaching experience based on the curriculum group， so as to improve the curriculum group system and improve the teaching level.

Key words：

bridge engineering; course group; emerging engineering education; course website; teaching team

（責任编辑 王 宣）