基于“五育并举”的土木工程大学生科创团队建设——以美国土木工程师学会混凝土轻舟竞赛为例

魏 凯，殷雪霜，何 畏，张 锐，肖 林

（西南交通大学 土木工程学院，成都 610031）

随着我国经济的发展、科技的进步，土木建筑业也在逐步完成转型升级[1]。以新技术、新业态、新模式和新产业为代表的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高的要求，对学生的综合素质有了更高的标准。根据相关媒体报道与研究发现，由于缺乏充足的社会实践和团队合作经验，土木工程专业毕业生往往能力单一，综合能力与建筑企业需求存在大量错位和脱节的现象，难以满足行业对体智融合、德劳并重发展人才的需要[2]。在国家大力提倡“新工科”的背景下，深化工程教育改革，对土木工程专业工程教育进行升级改造，使工程教育与行业需求紧密结合[3]，成为了当前土木工程专业学生培养中急需解决的问题。

现有重理论、轻实践和以专业成绩作为主要衡量指标的土木工程培养模式，只重视对学生个人专业学习能力及知识的培养，而忽略了对团队协作精神及能力的培养，不仅造成大学生自主创新与动手实践能力不强，也使许多加入大型团队及企业的毕业生难以快速适应[4]。近年来，在高校人才培养体系中，大学生科技创新活动越来越被重视和强调[5]，土木工程本科科技活动逐渐大量涌现，各种大学生创新实践团队应运而生。科技创新团队是面向社会及经济等需求，提升科学技术创新能力，为社会和经济的发展提供可持续发展的动力的重要载体[6-7]。他们通常由技能互补的大学生及研究生组成，大家拥有共同的学习或科研目标，通过相互协作开展创造性、创新性活动，能产生具有一定价值的成果[8]。并且创新团队建设有利于加强团队成员的学术交流和合作，有利于培养青年学者团结合作的精神，增强集体荣誉感[9]，大大弥补了传统教育培养模式的缺陷。因此，以大学生科技创新团队为载体，加强土木工程学生的德育、智育、体育、美育和劳育培养，已成当前大学教育改革的重要突破口。

基于上述思路，西南交通大学土木工程学院以混凝土轻舟竞赛为切入点，构建了德育、智育、体育、美育和劳育——“五育并举”的本科人才培养体系，通过国际学科竞赛的平台组建科技创新团队，开展体智融合、德劳并重的跨学科混凝土轻舟竞赛课程建设与实践项目，对竞赛、课堂和教育体系进行系统改革，实现以竞赛为主、课程为辅的教学模式，指导学生学习竞赛相关专业知识，掌握划船竞速技能、建造混凝土轻舟，从多实践、多创新等多方面培养了学生的综合素质能力。

一、“五育并举”的科创团队建设模式

根据我国“十一五”科技发展规划对新时代土木工程毕业生综合能力的要求，将现有国际竞赛的平台与专业课程培养相结合，以“五育并举”为培养核心，以“竞赛实践与课程理论互促融合”“兴趣驱动”“团队协同创新”为基本点，提出了一种土木工程大学生科技创新团队建设模式。通过探索“五育并举”培养模式，全面提升学生德育、智育、体育、美育和劳育五项综合素质，着力培养符合新时代需要的土木工程专业本科毕业生。

（一）以“五育并举”为核心的培养体系

“五育并举”培养体系有别于传统大学教育体制，是一种把德育、智育、体育、美育和劳育等有机统一在大学创新实践培养中，促进学生体智美融合、德劳并重发展的大学教育培养体系[10]。该体系以“竞赛实践与课程理论互促融合”“兴趣驱动”“团队协同创新”为基本点，培育学生的团队协作能力、多方面综合素质和劳动能力，孕育奋斗精神。

在德育方面，深入贯彻党的教育方针，坚持立德树人，用理想信念照亮奋斗方向，将“为国争光”的思想贯穿在整个科技创新团队培养过程中，激发学生的民族自豪感；在智育方面，建立“竞赛实践与课程理论互促融合”的教学体系，即创新科技团队教师教授学生多学科的专业知识，指引学生在竞赛中发散思考，培养学生运用学科知识独立思考的能力；在体育方面，将体育训练与专业创新交叉并行，提升当代土木工程专业学生的身体素质；在美育方面，鼓励学生独立在产品设计阶段进行作品的选型美学设计，并且在美学中发掘中华传统文化的美丽，走出国门宣传中国传统美，培养了学生自我创造、审美艺术的能力；在劳育方面，要求团队成员全过程参与竞赛，如结构设计、施工、汇报展示和出国参赛等，用劳动教育强化劳动能力，提升身心素质的同时，使学生拥有一次完整的设计、建造和展示的劳动实践体验，为今后的就业和发展奠定基础。

（二）“竞赛实践与课程理论互促融合”的团队创新模式

传统式教育大多是“五段式”教学，即组织教学、复习旧课、讲解新课、巩固新课及布置作业。对于专业知识性较强的学科，不进行实践教学，仅仅是纯理论性教学，将极大地增加对知识的理解难度、降低了学习效率，进而打击了学习专业课程的积极性，从而丧失了对专业的兴趣。

目前，土木工程专业实践教学体系主要依托高校自身的力量来完成，这种模式仍然没有摆脱传统教师为主、学生为辅的方式，难以充分发挥学生的主观能动性[11]。为了打破传统教学造成的局面，本文提出的创新团队基于混凝土轻舟竞赛课程建设与实践，由教师为学生教授参加竞赛所需要的多学科交叉专业知识，实现了知识由课堂走向实践。对比于传统课堂中存在的问题，如教师的授课方法不能够真正激发学生的学习兴趣、课程的内容对于学生来说要求过高、花费时间过长及学生产生畏难心理等，在该创新团队培养模式下都得到了较好解决。大学生科技创新团队的建立，充分利用学生学到的专业理论知识，并指导专业实践活动，在实践活动中增加对理论知识的理解并进一步创新，两者相互交融，你中有我，我中有你，实现知识最大化吸收。

（三）以“兴趣驱动”为导向的引导式培养方法

兴趣是学生最好的老师，一直以来，国内学生由于对专业选择的盲目、外在因素干扰等原因，使得学生对于专业缺乏真正的兴趣[12]。为改善这一问题，该科技创新团队以“兴趣驱动”为基本点，以竞赛为载体，采用引导式的培养方法，以学生为本，充分的考虑学生自身的兴趣、特长，引导学生以兴趣为驱动指导实践过程。在创新团队培养学生的过程中，把整个项目划分为不同的小组，并依据小组工作性质的不同安排各专业的指导老师指导工作，帮助学生找到自己的兴趣所在，在实践创新中培养学生的研究兴趣。除此之外，通过一系列措施，例如设置组内打卡等监督措施，使得学习成果有反馈，有体验，激发学生的学习热情并提高其创新能力，兴趣反过来又可以带动学生主动探索，主动创新。

（四）以“团队协同创新”为基本点的实践理念

科技创新能力作为学生培养中一个重要内容，也是较为困难的一个部分，就目前情况看，我国高校对学生的科研创新能力培养还不够[13]，对于如何提高土木工程专业学生的科技创新能力是一个急需解决的问题。在“五育并举”团队的基础上，以科技竞赛为媒介，锻炼学生的科技创新能力。充分调动学生个体的积极性，通过有序的团队组织，有意识地启发学生的团队协同创新思维。该理念将主动权全权交给学生团队，充分发挥学生团队的主观能动性。同时联合不同方向的老师，提出开放性问题，采用问题导向的方式，有序引导学生团队思考解决问题，在实践中进行了创新思维训练，提高了创新能力。

二、依托“ACSE 轻舟赛”的“五育并举”科创团队建设实践

（一）ACSE 混凝土轻舟赛简介

混凝土轻舟（Concrete Canoe）国际竞赛是由美国土木工程师学会（American Society of Civil Engineers，下文简称ASCE）创办的一项具有悠久历史的土木工程高校混凝土轻舟建造和竞速比赛，并具有广泛参与性、团队性、创新性、传承性及趣味性五大特点[14]。ASCE 混凝土轻舟赛要求在校学生组成参赛团队，用自己研制的轻质混凝土和加强纤维制作一艘长约六米、具备承载四名划船者且可以反映参赛高校大学文化和主题的轻舟。参赛学校除了设计和制作轻舟外，还需要在比赛当天派出队员用自己的轻舟在水上进行各项竞速比赛，如图1 所示。该项比赛的评分由最终产品、设计报告、口头报告和划船竞技四方面组成，综合考察了大学生的团队协调、学科知识、创新思维和体育竞技等多项素质。

图1 西南交通大学轻舟队赴美参赛照片

因为轻舟的设计、施工和比赛内容丰富，长期以来形成了崇尚团队合作、充满友爱和活力的竞争精神，吸引了包括加州大学伯克利分校在内的美国众多名校参加。近年来，我国的同济大学、西南交通大学和东南大学等国内高校相继组织大学生赴美参加此项赛事，并多次获得优异成绩。

（二）团队建设策略

结合比赛内容，根据“五育并举”的创新团队建设新模式（图2），在人才选拔、培养保障、团队协同创新体系、导师团队和实践平台五个方面全面贯彻“五育并举”的培养理念，全面提升学生的环保意识、专业素养、团队协作、劳动和运动能力。

图2 科创团队建设中“五育并举”

1.人才选拨机制

适当的人才选拔与竞争培养模式是团队协作能力与学科竞赛水平提升不可或缺的关键部分之一，学科竞赛一定意义上也是学校间人才竞争的一种方式。同时，学生的团队协作能力、综合素质高低对团队模式的有效运作有着较大的影响，人员综合能力的不断增强也意味着团队实力与竞争力的不断增强。西南交通大学混凝土轻舟队选拔模式分为两个模块，分别为入队选拔、队内竞争培养模式。人员入队选拔机制重点关注参选人员是否具备较好的团队协作能力、个人素质及良好的身体状况。队内竞争培养主要采用小组比拼的方法，即同一训练任务由多个双人小组共同完成，通过双向互选及随机分配构成小组，各小组在开展前期工作期间分别独立完成方案，定期汇报答辩并进行方案选择。在此过程中，各个小组之间互相竞争、互相促进，产生最优方案，如图3所示，组内进行划舟训练。此模式锻炼了学生的沟通、表达能力及团队协调能力，同时提升团队竞争力。

图3 组内成员划舟训练

2.培养保障措施

“企业文化”是在一定的条件下，企业生产经营和管理活动中所创造的具有该企业特色的精神财富和物质形态[15]。企业文化是推动企业发展的不竭动力，其在大型学生科技创新团队中的作用亦是如此，能激发学生对于团队的认同感和对实现目标的使命感，加强了学生的责任感并使得学生在不断实现目标和挑战自我中产生成就感，提升了学生的组织协调能力和沟通能力，全面促进学生综合素质发展。在本文建立的创新团队——西南交通大学轻舟队中，一系列的团队活动也是团队建设的主要内容之一，如主题明确的年会、“优秀队员”“小组互评”等评选、表彰和奖励宣传活动，这些活动极大地增强了团队凝聚力。除此之外，合理规范的团队制度也是该创新团队的培养保障制度之一，良好的团队制度能有效保障团队运作的有序化和规范化，降低内部纠纷，增强团队的竞争实力。团队使用高效协同软件“钉钉”作为团队核心管理运营软件，建立了科学严谨的财务管理、运动考核管理、任务进度管理及团队日程出勤管理机制，保证了团队有计划、有组织、有落实和有反馈地稳步推进检查、督促及考核工作。

3.团队协同创新体系建设

由于“轻舟赛”包含多项考核指标，以及具有综合考察学生多项素质的特点，该创新团队根据整个比赛项目不同阶段的任务及性质，将项目分为多种专业小组，每个专业小组分别负责不同的工作，并分别有不同的专业老师进行指导。

同时，根据参赛学生的个人专长和主观意愿，分别建立了结构组、设计组、材料组、施工组和英语组五个专业小组，分别负责不同的工作。结构组负责行船模的建立、数值模拟分析、水槽选型实验（ATI）并优化船模；设计组进行船的选型美学设计与文化发掘，如图4 所示；材料组主要进行船体混凝土材料试验，确定配比方案；施工组负责船体的施工与养护，确定混凝土轻舟施工浇筑顺序；英语组主要负责作品的展示工作，包括作品创意说明、评比演讲等。各个小组各司其职，组内成员发挥各自特长，协同完成整个比赛项目。

图4 龙舟美学设计

组内负责人通过定期召开线下组长例会发放征求意见，加强沟通并实时跟进各组进度。在具体技术细节方面，通过召开一对一会议进行更深层次交流、确保进度稳步向前。同时，一对一会议的召开显著提升了会议的效率和成员对突发事件的应对能力，并在负责人与组长、组长与组员之间建立了一种持续有成效的信任关系，提升了团队凝聚力。在该创新团队建设中，进行项目的分工合作既培养了学生的团队合作意识，又充分考虑学生个人本身兴趣、优势，极大提高了团队的工作效率。

4.导师团队建设

创新团队积极动员课程理论教学优秀骨干教师、专业方向上的学术带头人加入各个小组，直接指导学生科技创新实践。结合小组实践过程中遇到的专业知识问题，指导老师进行教学解答，实现了知识由课堂到实践的转移应用；专业学术老师实时跟紧项目进度，规范学生的科研实践操作，引导学生进行科技创新，提高了整个比赛的专业性；同时，积极与其他专业性团队合作学习，如与专业赛艇团队进行合作，邀请皮划艇世界冠军赵晓俐女士莅临指导，使团队近距离接触赛艇运动和世界冠军团队。除此之外，邀请艺术学院老师进行美学指导设计，以及邀请外国语学院英语专业老师进行口语表达指导等。整个指导教师团队围绕着培养学生能力为中心，老师指导为辅的原则进行建设，不同于传统式“填鸭式”教育，实现了学生素质的综合提高。

5.创新实践平台

创新团队以“五育并举”为核心，围绕“轻舟赛”，以国家级实验室为支撑，鼓励学生走出课堂，通过专业性创新实践，让学生逐渐深入知识学习的海洋，启发其创新思维。西南交通大学土木学院为“轻舟赛”提供了完善的科技创新实践平台，如西南交通大学土木学院的深水大跨实验室、中国西部信息中心云计算高校联合实验室等，整体提高了整个竞赛实践的专业程度。在创新团队内，有指导老师向学生教授专业船舶设计原理、施工技术设计和混凝土材料配合比设计等基本的学科专业知识，之后，学生通过设计实验，例如进行改变单一变量的材料制作混凝土抗拉试件抗拉强度测试试验、开展船模阻力测试实验和运用BIM 云平台技术云端协同建模等，根据实际需求自主设计完成了实验及产品。该科技创新团队基于理论基础和真实实验数据实现了团队协同创新，并将可持续思想贯彻其中，在实践中完成对理论的验证并不断实现新的构想。

三、结束语

新时代高等教育要求高校逐渐形成高水平人才培养体系，为了全面贯彻党的教育方针，坚持立德树人，需要加快构建德育、智育、美育、体育和劳育“五育并举”的本科人才培养体系。以“轻舟赛”为依托下大学生科技创新团队的建设，以“五育并举”为核心，以“竞赛实践与课程理论互促融合”“兴趣驱动”“团队协同创新”三个基本点，打造了一支新概念的科技创新团队，培养了一批综合素质较高、专业知识过硬、有钻研精神、创新能力强并具备团队合作意识的学生，全面提升土木工程类在校学生的综合能力。

这一创新团队的建设理念及模式，以国际竞赛“ASCE 轻舟赛”为依托，不仅搭建了课程专业理论知识与实践应用的桥梁，还充分调动了学生自身的积极性与创造力，同时利用国际竞赛的平台培养了综合能力过硬的现代化青年人才，是完善现代化综合人才培养方案值得借鉴的一个案例。