交通工程卓越工程师培养方案设计及教学实践

2022-05-30潘宝峰姚荣涵赵胜川王宝民周长俊

大学教育 2022年9期

潘宝峰　姚荣涵　赵胜川　王宝民　周长俊

［摘要］党的十七大指出，“卓越工程师教育培养计划”是为了贯彻落实中国特色新型工业化道路以及建设创新型国家、人力资源强国等重要战略部署所指定的教育层面的重大改革。课题组基于卓越工程师培养方针及目标，针对目前国内交通工程专业，探索新的培养目标、教学计划、教学方法以及创新性实践教学体系等，给出相应的改革方法并进行了教学实践。

［关键词］卓越工程师；交通工程；教学改革

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2022）09-0018-04

20年来，我国的科技和经济取得了丰硕成果，与此同时，我国的公路建设得到了跨越式发展，交通工程也随之迅速发展。教育界和产业界越来越关注如何培养专业知识扎实、适应时代发展需要的工程科技人才。随着国家“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）的深入推进[1]，大连理工大学交通工程专业（以下简称“本专业”）作为一个集研究性、前沿性及实践性于一体的专业，凭借“卓越计划”这一发展契机，从培养方案、培养模式、教学方法及教学体系方面进行了本科教学改革和创新。

大连理工大学作为卓越工程第一批试点高校，积极推进“卓越计划”，培养卓越工程师，于2015年举办了全国高校“卓越工程师教育培养计划”（东北地区）工作交流研讨会。来自全国34所高校的142名代表参会，会议交流研讨了“卓越计划”的实施和工程人才培养改革的经验与做法。大连理工大学交通工程专业于2019年入选辽宁省一流本科示范专业，正在从“卓越计划”视角重新审视本科交通工程人才培养定位，改革和创新交通工程专业人才培养体系，构建独具“大工特色”的交通工程卓越工程师培养模式。

“卓越计划”不单单要求学生灵活运用本专业的基础理论知识，更要求学生具备创新意识，能够综合使用所学知识解决实际工程问题。为此，高校亟须对培养方案、培养模式、教学方法、实践教学体系等方面进行改革，推进交通工程卓越工程师的培养工作。

一、国内外卓越工程师培养现状

中国作为世界上高等工程教育规模最大的国家，其工科专业学生人数占全世界的三分之一以上。截至2018年，全国各类高等教育在校学生总规模达到3833万人，其中工科类专业占整个本科教育专业数的三分之一，是极其重要的组成部分；90%以上的高等院校开设了工科类专业。虽然同世界其他各国相比，我国的培养规模是最大的，但是我国工程人才培养普遍存在着理论与实践脱节、注重理论教学、实践教学走过场等问题，主要原因是国内工程教育多年存在的“学术化”倾向，使工科学生在读期间以上理论课为主、工程实践训练不够。

国际上，很多工程教育领先于我国的发达国家一直在工程师培养过程中不断变革、力图进取。美国发布了《适应新世纪的工程师教育培养2020年工程师》，为此，麻省理工学院开始推行Gordon计划。英国教育部门提出“培养具有真正产业实践的工程师”，并着力于构建以大学技术学院、大学职业学院为代表的新型高等工程教育机构；采取所谓的“三明治”模式：学生先在学校学习，再到企业顶岗工作，最后回到学校完成学业、获得证书。德国采用“双元制”模式，毕业生能力要求由行业协会统一制订，学校负责传授与职业有关的专业知识，企业负责专门培训学生的职业技能，从而使专业理论与职业实践有机对接。澳大利亚利用“TAFE”（Technical and Further Education）模式使学校与企业密切合作，所有“TAFE”学院设立的董事会的主席和绝大部分成员都是来自企业一线的专家，企业全程参与人才培养过程，每个学院都建立了实力雄厚的实践教育基地。

在这种背景下，我国教育部于2010年启动了“卓越计划”，其要点包括：企业深度参与人才培养过程；学校除了通用教育标准，也注重向行业标准看齐；强化学生的创新能力，使其全面发展[2-6]。2017年，“复旦共识”“天大行动”及“北京指南”构成了新工科的三部曲。新工科旨在面向新型产业，如人工智能、智能制造、云计算等新兴产业，培养实用型、交叉型、综合型、复合型的高素质人才。2019年，《教育部办公厅关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知》发布，标志着我国将积极推进并全面深化“六卓越一拔尖计划”（以下简称“卓越拔尖计划”），即培养卓越工程师、卓越医生、卓越法治人才、卓越教师、卓越新闻传播人物和卓越农林人才的卓越人才培养计划及基础学科拔尖人才培养计划，旨在培养多学科交融的科技创新人才，以满足新兴产业和新经济下的工科专业人才培养需求。

2018年，教育部高等教育司司长吴岩在《培养堪当大任的卓越拔尖人才》的主题报告中提出“卓越拔尖计划”2.0版。“卓越拔尖计划”2.0版指出应按照“3+1”模式培养卓越人才，即3年校内学习加上1年企业实习。其中1年的企业实习是培养卓越工程师创新实践能力最重要的一个环节，也是提高当前工程技术人员的实践能力和弥补其创新能力不足的关键。除此之外，培养方案、教学方法等也应该做出相应的变革，共同促进卓越工程师的培养。

二、交通工程卓越工程师培养方案设计

（一）教学内容革新

培养方案是学校贯彻落实教育方针和实现人才培养目标的实施方案，也是改革教育模式、改进教育方法、构建创新性实践教学体系的主要依据。按照卓越工程师培养的基本要求和各项标准，交通工程专业致力于培养知识、能力、素质、品德于一体的卓越工程师，具体要求是：具有强烈的社会责任感、良好的人文素养以及职业道德精神，具有扎实的专业基础知识和丰富的专业技能，具备创新、实践的能力[7-9]。

一是专业理论课。交通工程主要包含道路与铁道工程、交通运输规划与管理、交通信息工程及控制三个学科的内容。在理论教学中，要注意培养学生，使其基础深厚、专业知识覆盖面广，以避免其就业去向太过单一。专业理论课是培养卓越工程师的基石，不同于传统的理论课，培养卓越工程师的专业课程，尤其是必修课和限选课，须根据专业需求进行设置，要符合专业发展方向、满足行业发展需求、紧随时代发展的脚步，还要设置与交通工程前沿及当前行业实践密切相关的课程。要求学生在掌握系统、全面的基础理论、知识、技能的同时，更要挖掘理论知识的内涵并总结其规律，引导学生探究原理、总结应用方法，培养学生的实践能力。多方面、多角度地进行改革和创新，以提高学生的綜合能力和创新能力，为培养交通工程卓越工程师提供有力支持。

二是课程设计。课程设计在培养方案中也有着重要的地位，不论是基础课程设计还是专业课程设计，作为对理论知识的检验以及对实践能力的训练，都应该紧密地和项目相结合。通过与企业合作，将真实的工程项目设计成具体的课程设计题目，其内容覆盖课程所涉及的基础知识及专业技能；并制订详细的任务书，让学生明确项目的任务要求、知识内容、技能需求。以综合训练为目标，制订“确立设计目标—明确设计内容—制订设计计划—组织实施项目设计—进行成果展示、答辩—总结、评比、归档”各阶段的具体实施方案，采取团队合作、共同完成的方式。按照查阅资料、背景调查、处理信息、组织实施、核算检查等各项任务，完成相应的项目设计，并汇总成设计成果，在答辩中按各自分工展示相应的设计成果。教师对每位学生承担的任务及团队总体成果分别进行评价，并纳入课程设计的考核中。

三是实验、实习。充分利用各种仪器、设备、软件以及各类在线资源，设计综合型、开放型的实验项目，培养学生的创新能力和团队合作能力，使学生通过思考、讨论完成实验方案设计、实验数据统计分析，并让学生通过汇报和报告同时展示实验内容、过程、结果和结论。与相关企业共建工程训练中心[10-12]，实习在工程训练中心完成，以实际生产任务为引导，带领学生学习基本工程技能，使实践环节回归工程本质，让学生接触到企业生产、设计中包括研究、开发、设计制造、运行等一系列步骤的整个工程链。工程链中每一个环节都不是孤立的，学生在实践中能将相互独立的环节互相关联，将各种专业理论知识融会贯通。这样的认识实习、生产实习能够有效地提高学生的工程实践能力。

四是毕业设计。国内交通工程专业的毕业设计选题主要分为工程设计、软件开发、工程方案论证、工程技术讨论四大类，每类对应不同的设计内容、设计形式，主要包括毕业论文、设计图纸及说明书、施工组织设计和软件展示四种。但是，国外一些高校没有将这些作为本科教学的最终检验，而是要求学生在校学习期间积极参与实践，比如英国、美国会为即将毕业的学生开设体验课程，由教师抛出课题，让学生利用所学知识进行研究，最后以多个小论文和小实验的形式呈现，让本科生积极地参与科研、实践[13-14]。

目前，我国交通工程专业的总体趋势是由单一系统转向综合系统，规划和建设部门也从职能较为单一转向规划、建设、运营及管理一体化。在此背景下，本专业的毕业设计也进行了相应的调整。现阶段，毕业设计只以研究性或者阶段性的工程设计为主，还无法让学生通过系统性的思考方式理解交通工程项目的规划、建设、运营及管理等全过程，也很难使学生跨专业、跨学科、交叉性的综合实践能力得到锻炼。因此，下一阶段的毕业设计在选题时应注重使题目涵盖整个系统。同时，应使设计形式多样，让学生积极地参与实践，结合实践完成毕业设计，使得毕业设计内容贴近工程实际，避免设计成果纸上谈兵、设计过程程式化、设计结果固定化。

（二）培养模式创新

交通工程卓越工程师的培养模式强调学生综合素养的提高，其培养方案中明确提出：以培养与国际接轨的高素质卓越交通工程师为目标，培养适应交通工程综合化、信息化、集约化发展的高素质人才。

一方面，传统培养模式以课堂传授知识为主，忽视了教学对象的情感、态度、智力、能力等方面的提升。而现代教育则以人为本，在课堂上除了传授专业知识，更注重培养学生的实践能力及人格品质。与此同时，工程的本质特征是超越存在和创造存在，具有创新性、系统性、实践性等诸多特性，所以在教学中应该注重提高学生的创新实践能力。比如，采取问题驱动的教学模式，每个教学环节围绕“问题”展开，让学生自主思考，从而提高学生的实践创新能力[15-18]。

另一方面，在企业实习阶段，鼓励专业与企业为学生共同设计学习方案、共同监督学生的学习过程、共同评定学生在企业实习的成绩。目前，一些工科大学生的理论基础虽强但实践能力较弱，入职上岗后仍需花费大量时间和精力来提高实践能力。而一些企业在提供大学生实习岗位时，又没让学生参加与企业需求、发展密切相关的工作。这种境遇使得学校在人才培养中无法全面了解企业的实际人才需求，致使工程教育陷入困境。“卓越拔尖计划”2.0版中的“3+1”模式要求企业参与工程专业人才培养，让工程教育通过企业参与使人才培养回归工程。很多高校已积极响应教育部的号召，与企业联合建设“国家级工程实践教育中心”，学生在实践教育中心实践、学习，既能通过工程实践提高学生的实践能力，又能确保学生实践能力发展方向和企业需求保持一致，使培养出来的人才能填补企业的人才空缺、引领企业发展，进而达到双赢的目的。

在企业实习阶段，高校应与企业一起制订学生一年中每个月甚至每周的具体实习方案，通过学生实际参与、学校和企业共同指导，让学生最终完成毕业设计，打造培养学生应用能力及创新能力的平台。从校内四年培养转化为校内、企业“3+1模式”共同培养，这样一些课程应设置成在企业实践时完成，聘请工程经验丰富的工程师给学生传授知识。校企联合培养将使得合作企业在人才培养中积极发挥作用，通过教学和实践相结合，学生的理论知识会更加扎实，其工程实践能力也能得到充分锻炼，从而使学生的工程实践水平得以提高。在校企联合培养的过程中，学生所获得的实践经验是在传统课堂上学不到的，这样培养出来的人才也更符合企业的需求，可以更快、更好地参与到企业生产中。

（三）教学方法更新

培养卓越工程师还需采取符合其培养要求的教学方法。讲授专业课程时，将实际工程问题引入课堂教学和课外训练，引导学生解决实际工程问题，通过讲解实际工程案例，将所学知识与实际工程应用相联系，让学生获取理论知识的同时学习相应的实践经验，从而提高学生的实践能力和理论联系实际的能力。

通过对实际项目进行研讨，学生可以充分了解项目的背景资料、方案选择、设计过程、检验校核等内容，并深刻理解项目实施的流程、步骤、关键点等。教师在讲解实际工程案例的过程中，引导学生自主发现问题、查阅相关资料、理解行业相关标准，再结合自身所学知识尝试解决问题，最后教师剖析重难点、总结学生学习效果，以此培养学生自主获取知识以及运用知识的能力。在进行课堂交流时，教师提出问题后，应将学生合理地按人数进行分组，让学生合作完成任务，注重引导学生进行沟通讨论以及团队合作。每个小组由组长进行分工、协调，各组员按照自己分到的任务自主查找资料，再在小组内共同探讨，最后小组派代表在课堂上汇报其研究成果，這样既可激发学生的学习积极性，也可培养学生的团队合作能力。

在各个教学环节中，教师和学生利用各种现代化工具和各类在线资源进行课程学习、任务完成、互动交流、答疑解惑等。教学方法的改进和更新，不但能够激发学生学习的主动性，而且能够提高学生的知识应用能力及工程实践能力，使学生将理论知识、行业规范标准、设计流程等内容融会贯通，从而提高教师的教学能力、培养学生的实践创新能力。

三、交通工程卓越工程师培养教学实践

（一）理论示范课程建设

本专业先期以路基路面工程、道路工程施工、公路养护技术、城市与区域规划导论、交通规划这5门课程为例，建设企业、行业专家参与教学的交通工程专业主干课程。

考虑到企业、行业专家参与教学的可行性，上述5门主干课程的主讲教师对课程简介、教学大纲、教学内容、教学日历进行了更新。主讲教师与企业、行业专家就课程内容、教学方法、考核形式等进行交流沟通后，由主讲教师重点完善适合课堂教学的多媒体课件，其中各门课程根据实际情况安排2～8学时，由企业、行业专家讲解工程实践案例。教师通过拍照、摄像、录音等方式进行课程建设过程的记录和追踪。

教学实践中，路基路面工程课程邀请了大連市政设施管修总公司的高级工程师介绍典型路基路面结构。道路工程施工课程邀请了大连市政设施管修总公司的高级工程师介绍路基与路面施工案例。公路养护技术课程邀请了大连市交通勘察设计研究院的高级工程师介绍路面典型病害与防治措施。城市与区域规划导论课程邀请了大连市城市规划展示馆的高级工程师介绍城市与区域规划案例。交通规划课程邀请了大连市城市规划设计研究院的高级工程师介绍城市综合交通规划案例和停车规划案例。依据课程建设成效，主讲教师将不断地完善课程教学方案以及各类教学资料。后期主讲教师将与企业、行业专家合作共同编著课程讲义或者出版课程教材。

（二）实践教学体系构建

实践教学是卓越工程师培养的关键，也是知行合一的保障，是匠心文化的承载。当今社会一直在不断地调整人才需求，人才培养应着眼于国际和国内社会需求，在新时代、新经济背景下培养学生的认知能力和科学素养。围绕人才培养目标、以“素质+能力”为引领，建立递进式实践教学目标，设计开放式实践教学内容，从鸿业设计系统、视频检测系统、3D软件建模、交通仿真等单项专业技能的熟练掌握，到综合应用各专项技能完成典型的交通工程项目，逐步使学生提高实践能力、理论联系实际的能力，最后使学生能通过数字化平台独立制订较为复杂的专业问题解决方案和开发系统，从而达到让学生进行创新实践的目的。

本专业通过课程实验、课程设计分别提高学生在各个方面的具体实践能力。以毕业设计为主战场，先期邀请了大连理工大学建筑设计研究院、大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司、辽宁交通建设投资集团有限责任公司、青岛海信网络科技股份有限公司等多家企业的高级工程师共同参与指导，通过学校、企业双导师制使学生就实际工程问题完成设计任务，从而进行理论知识综合运用、实际问题深入解析、设计成果系统展示、书面材料撰写、口头汇报等环节的系统性、全面性、创新性的多角度训练。

为使学生培养兴趣爱好、提高学习积极性、扩大知识面、提升专业素养，本专业成立了“交通仿真”“智能控制”“无人驾驶”等技术小组，采用兴趣小组的形式使得教学服务于科研和实践，同时也为学生的实践提供教学和指导，为相关科研项目提供验证，建设师生共同构建的学习共同体，形成师生协同的学习体验，注重学生的学习体验在知识获取、技能训练中的作用。关注学生自身的切实感受、职业情感以及职业价值观的形成。培养学生实践能力时，要为各个兴趣小组提供必要的实验条件，以便满足培养学生实践技能、提高人才培养质量的要求。注重实验实践场所开放系统的完善性，否则兴趣小组只能从理论的角度来认识、巩固所学知识，并不能达到实践教学的最终目的。因此，建立、健全教学实验室运行机制和实践教学考核、评价、激励、监督体系，可以充分利用各种资源，使其效益得以提高。与此同时，要注重更新实践教学的软硬件，使之满足卓越工程师培养的要求。

四、结束语

本专业基于“卓越计划”的相关背景、政策、标准，从培养计划、培养模式、培养方法、校企合作、实践教学等多角度、多维度构筑较为完善的交通工程专业人才培养体系，协同推进交通工程卓越工程师的高质量、高素质培养。然而，交通工程卓越工程师培养是一项长期的、细致的、动态的工程，再加之科技革命日新月异，国家和社会需求实时调整，企业、行业不断升级、转型，仍然需要从各个层面做进一步的探索与突破，持续完善人才培养体系，加深、加强校企合作。这样才能不断地提高交通工程卓越工程师的专业素养，不断地满足国家和社会对交通工程专业卓越人才的需求。

［参考文献］

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