以现代工程能力为导向的土木工程专业人才培养探索与实践

李金奎，樊 成，闫路路，夏春旭

（大连大学 建筑工程学院，辽宁 大连 116622）

一、问题的提出

当前，世界百年未有之大变局正在加速演进。中国制造、中国建造、中国创造共同发力，继续改变着中国的面貌，已经形成了以国内大循环为主体，国内国际双循环相互促进的发展新格局，培育新形势下我国参与国际合作和竞争的新优势。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景》[1]明确部署把握数字化、网络化、智能化方向，推动BIM、互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术与工程建造技术深度融合，加快建筑业转型升级。

2021年9月，习近平总书记在中央人才工作会议上进一步强调我国要努力建设具有突出技术创新能力、善于解决复杂工程问题的工程师队伍[2]。为工程教育新发展进行了顶层设计，并指明了建设方向。2017年8月，麻省理工学院启动了新一轮工程教育改革—“新工程教育转型NEET计划”，主要改革内容有三点：一是加强工程教育，以学生为中心，变革学生的学习方式与学习内容，以培养能够引领未来产业和社会发展的领导型工程人才为目标；二是强调实践活动，注重培养学生的实践能力与创造性思维，要培养出能在工程实践活动中不断创新的工程师，能够承担CDIO所包含的构思、设计、实施、操作等系统性工程实践使命；三是强调学生学习的交叉性和跨学科性，培养学生的系统性、分析性、批判性、创造性等思维，打破目前的学科隔离、划界而治的局面，实现跨学科培养工程人才[3]。顾佩华将新工科解读为科学、工程以及实践的创新与进步和不同学科的交叉与融合所形成的新兴工程学科、领域或方向[4]。李培根院士指出：未来的优秀工程师应该具备“大工程观”，这既是科技发展的趋势、学科交融的必然，又是社会的需求[5]。2018年9月，教育部工业和信息化部中国工程院印发了《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》，要求为适应新一轮科技革命和产业变革的新趋势，紧紧围绕国家战略和区域发展需要，加快建设发展新工科，探索形成中国特色、世界水平的工程教育体系，促进我国从工程教育大国走向工程教育强国。

教育部副部长林蕙指出，打造“卓越工程师教育培养计划”的升级版，强调各高校要加大“精益求精、追求卓越”工匠精神培养力度，落实工程教育认证所倡导的“以学生为中心、产出导向、持续改进”的教育理念。高教司司长吴岩强调要面向产业界，面向世界和未来，深化工程教育改革，加快发展新工科。住房和城乡建设部等部委相继印发了《关于绿色建筑创建行动方案的通知》《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》，要求：积极探索5G、LoT、AI、建筑机器人技术在工程建设领域的应用、全过程应用BIM技术、构建数字化体系，建设无人工厂，打造机器代人的应用场景，推动绿色建造与新技术融合发展等内容，以机器人与人工智能、大数据、云计算及虚拟现实为代表的前沿科技正在颠覆建筑产业和劳动力资源市场。

建筑业作为国民经济的传统支柱产业，2020年我国建筑业总产值约26.4万亿，每年支撑着约0.9%的城镇化发展，从业人数约5366.94万人。同时，我国建筑业存在着“大而不强”，2020年我国水泥表观消费23.77万吨，占全球水泥表观消费的58%。据不完全统计，我国建筑业每年消费占全球产量近25%的水泥和钢材。同时，建筑业是劳动密集型产业，传统的建筑方式正在让青年人失去了就业意愿热度。

在当前中国建造面临着转型升级和我国经济高质量发展的要求下，迫切需要一大批具有宏观思维与开放视野、具有现代工程能力的专业人才。作为建筑业人力资源供给侧土木工程专业，理应积极应对，把握现代工程能力需求的内涵，积极探索新时代下适应打造中国建造品牌专业人才的工程能力培养模式。

二、面向现代工程能力的土木工程专业培养模式改革

（一）现代工程能力内涵的认知

现代工程作为一个多学科的综合体，越来越依赖于国家、社会、经济、政治和文化背景，与现代的科学技术、工业生产水平相适应。

土木类专业从事的主要业务是工程项目，交付成果为以满足特定功能要求的工程技术系统、物质系统、组织系统和信息系统等的综合体，具有规模大、投资高和工期长等特点。

综合卓越工程师教育培养计划（2.0）、国际工程教育组织CDIO教育标准，从“现代工程”的一般属性出发，现代土木工程能力涉及土木工程、系统工程和项目管理等专业知识，勘察、开发、设计、建造、运维等工程专业能力，分解、集成、应变、协调等工程系统能力以及归纳、推理、抽象、决策及批判工程创新能力。

（二）优化课程体系及内容

土木工程专业课程体系有思政课程、力学理论、专业基础与专业技能（结构基本原理和方法、施工原理和方法、工程项目经济与管理）、实践设计类、新工科类和创新创业类六个领域。

土木工程专业思政除了思政课程外，应深入挖掘其他领域课程思政元素。理论力学、材料力学、结构力学、工程力学、流体力学、岩土力学等构成了土木工程专业的理论课程体系，挖掘国家工程和属地工程的力学思政元素。铁路公路、机场、港口码头航道等国家基础设施和重大工程的设计和建设，需要土木人的力学才华和专业智慧和责任感和职业操守。

勘察、测量、结构、施工、管理等专业课程（专业基础课程和专业核心课程），培养学生除了要有扎实的专业理论知识和工程专业能力，更需要有正确的人生观和价值观。在专业课程思政中，教师要结合专业课程的教材，在内容上加入思想政治教育的目标，增强价值引领作用。

土木工程专业本身具有天然工程属性，其设计实践类课程有认识实习、课程设计、实验、生产实习和毕业设计等，实践性环节人才培养必须遵循行业工程师训练的规律，应根据现行的土木类专业的规范标准和工程教育认证标准，开展一体化课程设计、跨专业毕业设计，培养学生的工程系统能力。

新工科课程是一种传统工科专业课程与新兴技术的融合课程，在以现代工程能力为导向，土木工程专业课程体系建设中需兼顾专业教育与通识教育的和谐发展，增设大数据、Python、BIM、装配式建筑、数字测绘等智能建造类课程等新兴课程，信息技术、数字技术、物理、计算机等多学科与土木工程的跨界融合。在新工科专业课程体系建设中，需要专业课教师加大与数学、信息、软件等相关基础学科老师联合，构建现代工程能力观的多学科新工科知识体系，使得学生能够自由运用所学新工科知识和专业能力，更加适应经济社会发展需求，更好地服务现代工程领域，并快速成为领军人才。

增设创新创业教育、土木工程前沿、土木工程技术创新等双创课程，第二课堂创新创业课程活动与第一课堂有机衔接，依托教学科研项目及实验室和工程中心实践实训平台，专业搭建创新创业的交流平台，组建了以项目等载体的“创新创业教育”实践团队,鼓励并支持学生参加各类创新创业大赛、科学与技能竞赛、大学生创新创业训练（实践）项目，将相关成果计入创新学分并给予绩点的奖励。

以项目为牵动，训练了学生的项目分解、集成、应变、协调等项目系统能力以及归纳、推理、抽象、决策及批判工程创新能力，提升了学生的工程创新意识和工程创新精神。

土木工程专业为国家和社会培养与地球、生态、环境相关工程的开发和建设人才，树立民族认同感，增强文化自信，培养“大国工匠”精神，这样才能在我国的土木事业领域有所作为。

（三）以现代工程能力为导向，重构专业人才培养模式

大连大学土木工程专业2019版培养方案调整中，以现代工程能力为导向，下设建筑结构、岩土与地下工程和道路与桥梁工程3个专业方向，增设Python、大数据等信息类课程和BIM建模、装配式建筑及数字测绘等智能建造类课程，实施“3+1”智能建造卓越工程师计划，在第5学期分实施“1→3”专业方向划分，每个专业方向课程13学分。第四年实施“3+1”“3+X”的卓越工程师计划，根据行业需求和用人单位制定班型，重构专业培养体系，将思政理念渗透到专业、课程、实践和创新等教育各个环节，如图1所示，全方位、深层次提升学生认知、分析和研究土木工程复杂专业问题的意识和能力，满足了新时代社会和企业对土木工程专业人才的需求，为专业发展提供了新的生机，为学生开拓了更加广泛的就业渠道。

图1 面向现代能力需求的土木工程人才培养模式

（四）搭建“校、企、地、研”育人新平台，多元协同达成现代工程能力要求

通过校企合作，将育人平台由“校园为主”培养转换为“校、企、地、研”多元协同培养，多方均为育人平台主体，搭建“教学科研一体化”“实习就业一体化”的育人新平台。

逐步优化以“行业需求 →专业分流 →专业前沿课 →专业基础课 →分类模块课 →创新课程→课程试验”为主线的课程体系，增设信息类、智能建造课程，突出土木工程与信息化、智能化和数字化的融合；依托省级工程实训中心、科研平台和校企校地资源，开辟了“就业导向 →行业需求 →专业素养→实践训练 →多元协同创新→深度融合”的现代工程能力达成的新路径；实施“1→3”“3+1”“3+X”卓越工程师计划，科研反哺教学，教学与工程结合，专业双创交叉，校企校地融合，产学共生；制定专业培养质量标准和保障体系，夯实了现代工程能力达成内涵建设，开辟了现代工程能力达成的多元实现路径如图2所示。

图2 多元协同现代工程能力达成的路径

（五）外聘引进与现有教师优势互补，更新知识结构

现代工程能力的达成，必须有一只能够满足现代工程能力的人才培养要求以及交叉学科和探索创新的高水平的教师队伍，对教师的知识能力和素质水平提出了更高的要求，一是要求教师具备多学科专业交叉融合性知识，教学能力强。二是要求老师具备丰富的行业工程能力。三是要求老师具备一定的科研和创新能力；四是要求教师有理想信念、有道德情操、有扎实学识、有仁爱之心，用严谨治学的态度和开拓创新的勇气去培养学生的工匠精神和工程素质。大连大学和建筑工程学院推出了一系列引进、外聘和教师教育教学能力提升体制机制。引进知名高校的博士应届毕业生，外聘国内外知名大学学者担任兼职教授，聘请合作企业具有高级技术人员担任兼职教授和企业导师，外聘和引进的教师与现有教师可以形成优势互补，在教学能力、工程实践能力及科研能力方面互相促进，从而构建起一支能够适应新工科建设的教师队伍。

无论是专职教师还是兼职及新引进教师，都要重视师德师风建设，师德师风建设是师资队伍建设的根本，要常抓不懈。严格执行《高等学校教师职业道德规范》和《新时代高校教师职业行为十项准则》文件，使师德规范成为教师基本行为准则。

三、实施效果

（一）学生就业率明显提升

精准聚焦，精准定位，已经形成了稳定的结构工程2个班型、岩土与地下工程和道路与桥梁工程各1个班型的分类培养规模，确定了13学分的专业方向主干课程体系，明显提高了学生就业率。根据麦可思数据有限公司的质量报告[6]，近四年土木工程就业率均在93%以上，高质量就业率基本达到80%，如图3所示。土木工程2016届毕业生的工作与专业相关度为80%，72.0%学生从事“建筑工程”类职业。毕业时专业能力满足度为93%，核心知识满足度为85%。毕业生培养质量得到用人单位的一致好评，认为应届毕业生“理论基础扎实、工程素质过硬、创新能力强”，多数毕业生一毕业迅速成为业务骨干。毕业生3年后工作与专业相关度为81%，职业现状满意度为71%，职位晋升平均次数为0.8次，获得职位晋升比例为57%。

图3 2018-2021年土木工程就业率分布情况

（二）学生的工程素养和工程能力大幅提升

依托岩土工程省级创新团队、结构工程优势特色学科、软件工程“双一流”学科，组织开设了《建工学业》新生导航课，帮助学生塑造专业素养，提升专业兴趣和专业认知，明确专业培养目标、大学学习方法和学业管理指导。充分发挥院士团队和长江学者创新团队等具有工程和信息化科研背景的教授的引领作用，校内开设了Python、大数据、BIM建模及BIM运维管理、装配式建筑设计等新工科课程及跨学科的课程大数据、传感器、人工智能和应急管理等公选课。实施跨学校联合毕业设计，校企卓越工程师计划学生到企业岗位实习，提升学生解决复杂土木类工程问题的专业能力；班级导师及专业导师科研课题组对分类专业方向学生开放，深层次提升学生研究复杂土木类工程问题的创新能力和团队协作意识；校企协同共建人才培养基地支撑创新创业能力培养，校企共建实习实践基地，完善了土木工程专业人才跨界交叉实践实训能力培养体系，通过多学科交叉创新实验、跨学科跨行业创新项目训练和土木类创新学科竞赛，提升学生的创新实践能力。

（三）夯实了一体化研发平台内涵，打造高水平的双师型师资队伍

依托省工程实践教育中心、特色学科及结构大厅等资源，打造教学、科研及双创的一体化研发平台。与中国图学会、信息、软件及机械等学科共建智能建造实践平台，满足各层次师生科研和实践需求。校企合作，通过技术培训和联合申报科研课题，挂职锻炼，强化中青年教师的工程背景。聘任有丰富工程经历、扎实理论基础的高级工程师为学校的兼职教授，做技术讲座，负责企业实习课程的教学工作、指导工程实践和毕业设计等。通过加速青年教师的培养、加快教师知识更新、选派优秀教师出国进修学习、坚持集体备课制度和青年教师试讲制度、开展讲课大赛、教案比赛、邀请国内外行业专家对教师进行专题讲座和教学技能训练等方式，优化了师资结构，加快了青年教师的进步和发展。工作3年内参与工程实训的中青年教师达到100%，有工程背景的专业教师达到86%。博士以上教师达到70.83%。工程师系列职称教师37.5%。2020年7月土木工程专业教学团队获得校级优秀教学团队，土木工程党支部获批中共大连市高校样板党支部。近3年4 名教师成为连大最美教师。

四、结语

大连大学土木工程以现代工程能力为导向，进行新时代背景下土木工程人才培养模式改革和探索专业优化了专业课程体系及教学内容，增加专业思政、课程思政元素，搭建校企合作平台、加强师资队伍建设，优化更新教师知识结构，优化和完善教师评价机制，增强了学生的主体责任意识和职业道德，提升了学生工程能力和创新能力，并取得一定的成效。土木工程人才面向现代工程行业，随着科学技术水平和社会生产水平的发展而不断更新，课程体系及课程内容亦应与时俱进，现代工程能力的培养，不可一蹴而就，应由认知到训练到创新的循序渐进的过程，以学生为中心，持续改进，逐步完善土木工程人才培养模式。