采用工程认证多元化评价分析推进土木工程专业实践体系改革
2021-11-03李朝晖何永强张国明魏明强轩俊杰
李朝晖 何永强 张国明 魏明强 轩俊杰
[摘 要]土木工程专业实践体系是土木工程专业的核心内容。文章通过分析对标监测点数据，采用多元化评价达成度方法，分析西北民族大学土木工程专业各个专业认证标准项的建设情况及达成效果。通过各项达成效果对比，找出与实践环节相关的建设点，进而对毕业生实践体系的构成、实施、效果进行深入研究，提出实验领域、实习领域、设计领域的改革方案，实现以学生为中心、以学习产出为导向、教育质量持续改进的工程教育理念，进而提高土木工程专业的培养质量和社会认可度。
[关键词]工程教育;实践体系;对标监测点;多元化评价;专业改革
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2021）11-0007-05
工程教育专业认证于2006 年开始，到2015年教育部牵头的工程教育专业认证覆盖了机械、材料、计算机、环境、安全等15 个专业类[1]。2018年，全国共有227所高校的1170个专业通过了工程教育专业认证[2]，其中通过土木工程专业认证的大学有97所大学（学院）。专业认证评估是我国五位一体评价体系的重要组成部分，开展专业认证评价是进一步促进我国工程教育的标准化与国际化以及构建三级认证体系的重要举措，在改革专业教育、改进教学管理、建设师资队伍、改善教学条件、增强学生的实践创新能力等方面具有积极和重要的意义。西北民族大学土木工程专业设立于2002 年，下设建筑工程、桥梁工程、岩土与地下工程和道路工程4个本科培养方向。为了提高西北民族大学土木工程专业的培养质量、社会认可度，尽早加入工程认证行列，土木工程学院已开展相关工作3年多， 2019 年7 月按评价机制对2018—2019 学年2个学期的课程进行课程目标达成情况评价，对2014 级、2015 级毕业生进行毕业要求达成情况评价，完成2019 届应届毕业生、毕业生（5 年）和用人单位的问卷调查工作。从生源、在校生、毕业生、校友、教师、用人单位等利益相关者的角度，监测各个专业认证标准项的建设情况及达成效果，以及毕业要求达成度的间接评价和分析，通过数据分析和多元化评价找出土木工程专业实践体系的不足和原因，提出改革方案，为持续改进提供参考依据。
一、土木工程专业实践体系分析
2017年11月修订的《中国工程教育专业认证标准》及其专业补充标准对学生、培养目标、毕业要求、持续改进、课程体系、师资队伍、支持条件做出了明确的标准阐述[3]。12项毕业要求中有10项都涉及实践环节（即从3.3条至3.12条）。专业补充标准指明土木工程专业实践环节包括课程实验与实习、专业实习、课程设计、毕业设计（论文）及其他实践环节。2011年出版的《高等学校土木工程本科指导性专业规范》指出，土木工程专业实践体系是土木工程专业的核心内容，它分为实验领域、实习领域和设计领域，在土木工程人才培养中具有十分重要的地位[4]。工程教育理念是以学生为中心，以学生的学习产出为导向，教育质量持续改进。培养学生的工程实践能力，以学生的学习产出为导向表现在学生毕业后，其在学校所学能为其追求相关领域职业奠定基础，能使工程与社会需要有机融合，这正是美国国家研究委员会在1993年概括的工程教育的目标[5] 。美国的工程教育主要是从工程教育教学、工程实践教学、 工程教育制度设计这3个方面进行改革[6]。21世纪美国工程院发起“2020工程师”计划，明确新世纪美国高等工程教育的重点是数理基础+工程实践训练+多种能力培养，综合集成+自然人文社会科学+管理+校企合作。德国工程教育是大学前3年在學校进行理论学习，最后1年进行工程实习[7]。欧洲的工程教育注重理论与实践的均衡发展[8]。
从欧美发达国家的工程教育发展趋势和成功经验以及我国近20年工程领域所取得的令世界瞩目的成果中所体现的工程人才特点可以看出，工程教育必须注重工程能力的培养，必须有理论与实践相结合的训练，必须通过相应训练获得工程意识和工程思维，具有解决或处理复杂实际工程问题的能力和实践创新能力。这些实际工程能力的训练对土木工程专业已有的实践体系提出了新的要求和标准，不同实践体系的设计、实施、监督、考核、评价也决定了不同大学土木工程专业的特色和人才规格。因此通过工程教育认证的数据监测结果对专业建设情况进行分析，评价西北民族大学土木工程专业实践体系目前的状态，寻找差距，总结经验，提出改革方案，这是实现西北民族大学土木工程专业教育持续改进的重要举措。
二、数据监测结果分析
（一）对标监测点
西北民族大学土木工程专业按照《中国工程教育专业认证标准》修订了培养目标，制订了新的培养方案，优化了课程体系，健全了管理评估监督体制，运行了一定教学周期，按照工程教育专业认证要求进行了自我举证，证明其建设的各个环节均符合合格线要求。自我举证时首先确定监测点（工程教育专业认证要求的认证点也是建设点），然后逐条拆解《中国工程教育专业认证标准》，整理出专业建设过程的关键活动，将质量监测体系中的指标对应到各个标准项中，以此作为定量举证资料（见图1），形成证据链。通过分析数据监测结果指导持续性改进。质量监测从7个方面开展，即生源质量、学生成长、应届毕业生跟踪、毕业生中期发展、用人单位评价、教师发展与保障、教学质量与改进。
证据类型1
证据类型2
证据类型1
证据类型1
证据类型3
证据类型2
证据类型3
证据类型1
][工程
教育
专业
认证
标准][标准项1
标准项2
……
标准项7][对标][举证点1
举证点2
举证点1
举证点1
举证点2
举证点n
举证点1]
图1 证据链对标层次图
（二）采用多元化评价方法
多元化评价是通过多种方式把事实层面的培养结果归纳为可定量的分析，从而更加准确地了解专业的培养效果。多元化评价可分为4个评价层级，即非常精准但操作性较弱的实作测评（如毕业设计），高精准度且操作性稍强的课程评价、成绩计算评价、人员访谈评价和档案评价，精准度相对较高且操作性较强的毕业生评价、在校生评价、雇主评价和教师评价，以及操作性最强但精准度一般的专家评价。西北民族大学土木工程学院选择多元化的评价方式，从毕业生、雇主、课程满足度和成绩计算4个维度对毕业要求达成情况进行评价，通过对数据标准化的计算方式，全面了解所培养人才的各项毕业要求的达成情况，分析评价结果与认证标准之间存在差异的原因。
（三）监测评价结果
毕业要求的毕业生评价显示，本专业毕业生自我评价各项毕业要求均高于本专业自定标准（65%），达到了专业标准，总体上能够满足当前社会与相关行业的需求。毕业生评价需求度：由本专业2019届毕业生对各项毕业要求的需求程度进行评价，等级按照“非常低（1分）、低（2分）、一般（3分）、高（4分）、非常高（5分）”进行打分。毕业生评价培養水平：由本专业2019届毕业生对学校的培养水平进行评价，等级按照“非常低（1分）、低（2分）、一般（3分）、高（4分）、非常高（5分）”进行打分。从12项毕业要求需求度和培养水平对比可以看出在以下几个方面差异相对较大，差距百分比范围值为4.6%～7.1%（（需求度-培养水平）/需求度），即终身学习、沟通、个人和团队、使用现代工具、研究，详见图2（气泡的位置高低代表此项毕业要求的达成度，气泡大小代表此项毕业要求的需求度，气泡越大则说明该项毕业要求的需求度越高）。其他7项指标差距百分比范围值为0.5%～3.2%。
4—研究
7—环境和可持续发展
10—沟通][2—问题分析
5—使用现代工具
8—职业规范
11—项目管理][3—设计/开发解决方案
6—工程与社会
9—个人和团队
12—终身学习][10—沟通][97
95
93
91
89]
图2 毕业要求需求度与达成度的毕业生评价气泡图
毕业要求的用人单位评价显示，用人单位对本专业毕业生在12项毕业要求方面的达成度评价均高于本专业自定标准。其中设计/开发解决方案（92.5%）、工程与社会（93.1%）这2项毕业要求达成度相对较低，详见图3（气泡的位置高低代表此项毕业要求的达成度，气泡大小代表此项毕业要求的需求度，气泡越大则说明该项毕业要求的需求度越高）。
4—研究
7—环境和可持续发展
10—沟通][2—问题分析
5—使用现代工具
8—职业规范
11—项目管理][3—设计/开发解决方案
6—工程与社会
9—个人和团队
12—终身学习][12—终身学习][11—项目管理][99
98
97
96
95
94
93
92]
图3 毕业要求需求度与达成度的用人单位评价气泡图
参与调研的2013届至2015届毕业生（校友）有1%是高层管理人员、38%是中层管理人员、61%是基层工作人员;拥有中级、初级职称的比例分别为29%、53%;就业的行业主要是建筑工程（39%），其后依次是道路工程（20%）、岩土与地下工程（10%）、桥梁工程（6%）等;有74%获得过职位晋升，其中有过1次晋升的占比33%，有过2次晋升的占比28%，有过3次晋升的占比9%，有过4次及4次以上晋升的占比4%。表1是校友的专业培养目标达成评价，这个评价表明，达成比例较高的是第一项培养目标即基本的理论、知识和技能，达成比例相对较低的是第二项培养目标即分析、评价、解决复杂实际工程问题的能力。
表1 校友的专业培养目标达成评价
[培养目标序号 具体的培养目标 培养目标达成比例（%） （一） 掌握土木工程专业基本的理论、知识和技能 83.4 （二） 具备分析、评价和解决土木工程领域复杂工程问题的能力 73.6 （三） 具有一定的国际视野、团队协作精神和创新实践能力 75.0 （四） 能胜任建筑工程、桥梁工程、岩土与地下工程、道路工程等领域的勘察、设计、施工、检测维护和管理等工作 75.2 （五） 能够扎根于民族地区和建设工程一线 76.2 （六） 成为能够不断适应社会经济和专业发展的应用型专业人才 79.6 ]
（四）分析评价结果
笔者通过收集对标监测点数据以及分析培养目标与毕业要求的达成情况得出以下结论，即目前西北民族大学土木工程学院建设的各个环节均达到合格线要求。进一步分析各项毕业要求达成情况之间的差异，由学生自身评价发现终身学习、沟通、个人和团队、使用现代工具、研究这5个方面较弱，由用人单位评价发现设计/开发解决方案、工程与社会这2个方面较弱。综合分析以上7个毕业要求发现它们都跟实践环节有着很大的关系，因此有必要进一步优化实践体系，使得实践环节更加合理，运行有效，实现持续改进。
（五）改革实践体系
土木工程专业实践体系包括各类实验、实习、设计、社会实践及科研训练等形式，具体又可分为实验领域、实践单元、知识与技能3个层次。这些实践环节的实施贯穿在整个培养周期当中，循序渐进，由浅到深，由简单到复杂。实践体系总体设计是合理有效的。产生上述7个毕业要求方面的稍弱监测结果，需要从具体实践环节的实施效果中寻找原因。实践体系实施成效与具体实践内容的设计、执行、反馈、监督、纠正、评价、改进这一闭合培养环节息息相关。实验领域包括基础实验、专业基础实验和专业研究性实验。普遍存在的问题是重视知识技能培养，弱化过程方法培养，忽视批判性思维培养，基本没有情感态度价值观培养。这些弱化忽视的方面应当在每个实践单元中通过教师课程的精心设计、组织实施来得到逐渐改进。
1.改革实验领域
首先改进教学模式。选择以探究式教学方式为主，其他教学方式为辅，体现以学生为主体，发挥学生主观能动性，引导学生发展辩证思维和批判性思维，在实验前、实验中、实验结束后的各个环节进行引导反馈互动。
基础实验应注重过程培养。基础实验环节，比如普通物理普通化学实验前应该布置学生做好预习，通过微课或翻转课堂给出基础实验研究的核心问题，引导学生寻找核心问题涉及的条件和变量，尝试自己给出实验方案。教师对其预习效果进行考评，分别指出学生的思维亮点、薄弱点以及实验的难点。实验过程要求学生基本达到可以复述出实验步骤的程度再进行实验，同时要求学生对各个不同实验阶段可能出现的实验现象进行预测，实验中进行观察对比，寻找差距产生原因，详细记录实验的过程及数据。实验结束后要求学生撰写实验报告，报告内容除了传统的实验内容之外还应包含实验中的挫折、困难解决和体会，强化过程培养和情感态度价值观。针对上述基础实验进行详细的教学引导过程设计后，就可以按照各个设计环节进行考核记录，并从中寻找每个学生在每个具体基础实验环节中的表现及问题，分析梳理后提出可能的提升改进建议。传统的实验报告考核不能反映基础实验的过程培养，应当引入实验预习考核、实验操作考核、分析归纳能力考核。
专业基础实验应加强实验技能、团队合作精神、工程与社会融合能力及情感态度价值观培养内容。专业基础实验环节包括材料力学实验、流体力学实验、混凝土基本构件实验、土力学实验、土木工程测试技术等实践单元。这些实践单元与基础实验有很大不同，有的是一系列基础实验的组合，更多的专业基础实验需要独特的实验方法和明确的专业理论，这些实验已经涉及专业、行业领域标准法规，特别是混凝土构件实验、土力学实验、土木工程测试技术这些实践单元，都有相应的国家（或行业）标准（规程），而且它们是土木工程各专业实验、检测机构的基本工作内容。因此掌握这类实验对优化学生职业技能的构成有直接的贡献。专業基础实验除了与专业基础理论紧密相关，还与社会实践、法律法规甚至职业道德相联系。因此应当在专业基础实验单元中进行充分的实验教学设计，除了要达到传统的专业基础实验课程教学目标，还要有实验检测技能的培养，有团队协作的考量，有遵守行业法规的工程意识培养等内容。专业基础实验的考核不仅要涵盖基础实验的考核点，还要增加实验技能考核、团队协作考核。
有了合理的专业基础实验设计框架，就可以在该实验单元的各个环节中体现培养目标，比如在实验准备阶段，除了要求学生熟悉实验原理、实验设备、实验步骤，还要求学生查找相关行业规范，对比学习不同规范中的实验方法的异同，尝试给出差异产生的原因，进而选定具体的实验方法，鼓励学生采用多种实验方法进行对比验证。专业基础实验可以考虑分小组以团队合作形式进行，模拟检测监测单位的工作方式，从仪器标定、实验方法选择、实验方案设计、试样制备数量、数据分析方法、结果讨论等环节进行分工合作。在模拟社会环境中注重培养学生的团队精神和情感态度价值观才更有效果。
在专业实验实践单元，教师科研项目、开放实验室、研究所可以结合毕业设计、大学生创新实验的要求，为学生提供综合性专业实验机会。这一实践环节需要改革现有实验室管理模式、完善实验室硬件设施、提升实验系列教师素养。
2.改革实习领域
实习领域包括认识实习、课程实习、生产实习和毕业实习。认识实习时间短（一周），实习对象涉及建筑形式、结构类型、构造措施、地基基础、建筑施工、施工组织管理等。能否在短期内完全实现上述对象的感性认识取决于当地的工程建设项目所处建设阶段及学校投入的实习经费。改革应从实习时间和实习内容安排入手，不断加大经费投入，有条件的实现跨地域认识实习来解决工程周期限制的实习内容问题。应打破集中且时间固定的实习传统，把能够培养感性认识的内容如建筑形式、结构类型、构造措施放在一起集中实习，而其他随机性大的内容诸如地基基础、建筑施工、施工组织管理可以灵活安排到认识实习中。
课程实习、生产实习、毕业实习、实习实训、大学生各种创新实践活动这几部分实习实践内容跟认识实习有本质上的不同，这几部分在学生工程素养、实践能力、创新能力培养中起很重要的作用。这些实习环节所承担的培养目标不仅是知识的掌握，更重要的是工程能力的提升、综合专业能力的强化、职业素养的积淀以及创新能力的培养。因此应当构建符合实习实训规律、紧密结合生产实践的实习体系，比如课程实习训练中心、生产实习实训基地、校企联合培基实习基地、体系化大学生创新创业训练项目等。改革的目的是要让这类实践环节能够真正地实施，不流于形式。目前课程实习的实际效果比其他实习做得好，这是因为课程实习条件较好，容易在校内实现，监督管理规范。而生产实习、毕业实习受到的限制较多，比如生产单位项目周期不一、管理风险大、容纳学生数量有限等，导致这类实习名不副实，往往以参观了解为主。
改革生产实习、毕业实习的方式首先应当广泛建立实习基地，建立的原则是既不影响单位生产管理，又能为企业单位工作带来一定的便利，这样企业才愿意接收实习生，学生才能真正深入到生产单位的具体项目中，接受一定时间的深入实习锻炼。实习基地多、合作单位多就会有更多的项目选择余地，可以采用分批次、分内容、化整为零的方式将学生安排到不同的单位进行生产实习和毕业实习。根据每个单位能接收的人数和时间安排学生，同时为学生购买实习商业保险，加强安全生产教育，分担生产单位风险。这种方式是双赢的实习合作模式，是生产单位容易接受和影响面最小的模式。但这种模式给学校、指导教师提出了新的管理要求，需要建立实习培养综合管理网络平台，汇总更新各合作单位可安排实习生的项目，并向学生开放，根据具体项目生产所处周期进行合理安排，对具体实习实训项目进行跟踪指导和评价，及时监督评估实习内容，接受实习反馈信息，给予适当的引导，提升实习效果。应当为各类实习实训编制工作指南，引导参加各类实习实训的学生进行实习实训前的准备，熟悉各类实习项目的特点与关键环节，对所需知识技能进行查漏补缺，这样可以使学生能更好地适应实习工作。
提升实习培养质量的另一个改革方向就是加强学校实习实训中心的建设，首先整合土木工程实验中心、检测中心、研究所、各类重点实验室资源，建立开放式管理模式，为学生提供硬件支持。其次加大对综合性实习基地建设的投入力度，开辟基礎性、限制条件少的综合性实习项目建设，比如道路工程的路基路面设计施工管理维护，岩土工程的地基处理设计施工检测，建筑材料的改良优化，建筑桥梁等的建构筑物的病害检测治理等等。这些综合性实习基地的建设可以重复循环利用，模拟生产单位的实际运转流程，按照现行规范规程，由学生分组承担各类生产单位的设计、管理、施工角色，将所学知识理论应用到具体项目当中，锻炼工程实操能力和解决具体复杂工程问题能力，培养团队合作与沟通能力。在整个项目的实施中，学生的情感态度价值观都会得到不同于以往的展现和培养。这样的综合性实习基地，配套相应的管理运行体制，引入BIM和其他虚拟仿真工具，以工程项目为中心，以学生为主体，以能力培养为核心，可以发展成为稳定的、可不断提升改进的实践环节培养环境，与实际生产单位的实习相互补充。
3.改革设计领域
设计领域包括课程设计和毕业设计。目前课程设计存在的问题是时间过于仓促，学生只关注与课程紧密相关的内容，缺少工程整体思维、对比论证以及设计后的讨论辨析和交流。改革需要学校层面从整体学时安排上做出调整，真正做到尊重每一个具体课程设计所需的合理时间，使学生能在具体的课程设计当中达到实践环节培养目标。还需要教师有意识地对课程设计进行工程思维全过程引导、思辨能力培养训练，让学生在课程设计中不断发现问题，学会分析问题，最终解决问题，而不是照着课本、案例进行模仿设计计算。
西北民族大学的毕业设计目前不能做到兼顾因材施教、就业取向分类。其常见弊病是题目单一，设计深度相对较浅，设计文本规范性不足，毕业设计与行业要求差距较大。要解决这些问题首先要从提升教师工程素养着手。“双师型”教师具有更好的工程背景和工程经验，指导毕业设计时会自觉与生产实际相联系，紧密联系具体工程及行业规范，有利于学生了解工程实际问题，为学生毕业后能快速适应工作环境打好基础。可以联合生产单位采用双导师指导方式，利用企业师徒传帮带等培养训练模式，在毕业设计环节提升学生的综合工程能力和工程素养。要做到与企业联合指导毕业设计，依然需要建立联合培养基地或实习基地，长期合作，实现良性循环。毕业设计教材、指南的建设对指导毕业设计提升毕业设计质量也是必不可少的。毕业设计教材、指南的建设应该有引领性和规范性的作用，类似于工程实践的“设计规范”，可以分方向分专业进行编制，让毕业设计规范化有据可依。
三、结论
本文通过对西北民族大学土木工程专业认证建设点进行监测评价，发现终身学习、沟通、个人和团队、使用现代工具、研究、设计/开发解决方案、工程与社会这7个培养目标达成度相对较低，进一步分析发现这些建设点与工程实践环节息息相关，进而分析目前土木工程专业实践体系存在的问题并提出改革方案。
实验领域应改进教学模式，提倡探究式教学模式，注重过程培养，从辩证思维、批判性思维的培养方面提升学生的创新意识。实习领域通过广泛建立校外实习基地以及校内综合实习实训基地，充分发挥实习环节的培养作用。设计领域的教学应因材施教、选题多样，实行双导师制对学生进行毕业设计指导，加强毕业设计教材和指南的建设。希望通过以上改革，实现人才培养的持续改进，提升西北民族大学土木工程专业学生的工程素养和工程能力。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 余寿文.工程教育评估与认证及其思考[J].高等工程教育研究，2015（3）：1-6+24.
[2] 教育部高等教育教学评估中心，中国工程教育专业认证协会.工程教育认证通告〔2019〕1号[EB/OL].（2019-06-17）[2019-10-17].http：//www.ceeaa.org.cn.html.
[3] 中国工程教育专业认证协会秘书处.中国工程教育专业认证标准[EB/OL].（2017-11-17）[2019-10-17].http：//www.ceeaa.org.cn/main！newsList4Top.w？menuID=01010
702.
[4] 高等学校土木工程学科专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[5] Educating the engineer of 2020：adapting engineering education to the new century[M].Washington DC：The National Academies Press，2005.
[6] 李正，林凤.美国高等工程教育改革探析[J].高等工程教育研究，2008（2）：31-35+112.
[7] 陈新艳，张安福.德国工程师培养模式及借鉴价值[J].理论月刊，2008（10）：166-168.
[8] 李正，林凤.欧洲高等工程教育发展现状及改革趋势[J].高等工程教育研究，2009（4）：37-43.
[责任编辑：庞丹丹]
