基于卓越工程师产教联合培养的混凝土结构教学改革探讨

邸博，秦任远，刘良坤，庞书孟

（东莞理工学院 生态环境与建筑工程学院，广东东莞 523808）

高校作为新时代卓越工程师培养的主要基地，在深化落实工程教育评价改革，完善构建产教协同育人长效机制，全面增强高素质应用型人才培养能力等方面发挥着重要作用。

为进一步深化工程教育改革，快速回应经济社会发展对卓越工程师及相关专业人才的迫切需求，教育部于2010 年启动了“卓越工程师教育培养计划”[1]，对全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。2017 年，教育部又提出了“卓越工程师教育培养计划2.0”，适时增加新工科专业点，以加快培养适应和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才[2-3]。为确保卓越工程师人才培养目标的顺利实现，高校课程教学改革尤为重要。

混凝土结构课程属于土木工程专业的核心课程，由混凝土结构设计原理和混凝土结构设计两部分内容组成，是土木工程专业学生毕业设计综合应用的主要内容，在土木工程人才培养中占有重要的地位，其内容包括钢筋混凝土材料的物理力学性能、基本构件的计算方法与构造要求、整体结构的设计理论和实现方法等[4-6]。该课程有别于前期学生所学的具有严密理论体系的基础课程，其核心内容既有理论又有实践，并与《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）[7]、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3—2010）[8]等相联系，实践性较强。该课程旨在培养并提高学生理论联系实际的能力，使其掌握混凝土结构的基本原理和设计方法，为毕业后从事混凝土结构设计工作奠定良好的基础[9-11]。因此，该课程的教学效果将直接影响学生的技术创新与解决工程问题的能力，进而影响新时代卓越工程师教育培养计划的实现。本文在分析传统混凝土结构课程教学存在不足的基础上，基于强化学生技术创新能力和工程实践能力培养的目的，从该课程的教学方式、育人机制、师资队伍、评价模式四个方面对混凝土结构课程的产教联合教学改革进行探索。

1 混凝土结构课程教学现状

1.1 课程教学与工程实践脱节

目前，混凝土结构课程教学缺乏与工程实践的有效结合，这是高等院校土木工程学科普遍面临的问题，也是高素质应用型人才教育培养计划亟待解决的问题[12-13]。客观上，造成该问题的原因较多，但传统教学方式的固化与产教联合育人的缺失是主要原因。在课程教学方面，传统教学方式侧重于满足学科教育培养的需要，一般注重传授系统的理论知识，教学过程仍侧重于基本概念和基本理论层面。课堂教学通常以教师为主体，学生被动学习，由于课程知识点较多，设计推理过程相对复杂，叠加缺乏合适的实验教学与实践教学环节，学生难以形成对混凝土结构构件力学性能与失效机制的直观认识，对混凝土基本理论与设计方法的理解不够准确，学习主动性和积极性不足，不能很好地将理论学习与工程实践相结合。在产教联合培养方面，产学合作协同育人机制尚未全面落实，主要体现在校企协同培养目标、人才培养方案、实践教学方法、评价学生学习成效等全流程协同育人机制亟待完善，校企合作风险共担、费用分担和利益共享等制度的具体实施办法仍待建立。由于产学合作协同育人机制尚不健全，导致企业方接受实习学生的意愿不强，学生进入设计院或施工现场的机会较少，不能通过工程实践提升科学素养，这对培养学生的技术创新能力和工程实践能力具有较大负面影响。

1.2 教师队伍缺乏工程实践经历

混凝土结构课程与工程实际联系密切，相关问题多来源于工程实践，而学习该课程的目的也是为了更好地服务于工程。高校教师作为新时代卓越工程师教育培养的主要力量，需要具备对现代混凝土结构工程的深入认识。然而，现阶段的高等院校青年教师队伍，一般都是博士研究生毕业后直接进入高校从事教学科研工作，普遍缺乏现代混凝土结构的工程实践经历，不具备工程背景或工程经验，对大型复杂混凝土结构的应用现状和未来发展缺乏深入认识。此外，现阶段的高校教师考核和评价制度侧重于科研成果，迫使一线教师围绕评价体系，将主要精力放在科学研究方面，忽视了工程实践经历的长期积累和解决重大工程问题能力的锻炼提升，导致“双师双能型”师资队伍缺乏，不利于卓越工程师及相关专业人才的培育。

1.3 课程考核不能反映学生实践创新能力

现阶段，混凝土结构课程考评体系比较单一，传统考核方式包含平时成绩和期末卷面成绩，通过加权求和作为学生的期末总成绩。一般都是平时成绩占30%，期末卷面成绩占70%。一方面，平时成绩中作业成绩占比较大且偏重于理论知识点，仅可作为学生掌握知识情况的初步判断；另一方面，期末试卷一般由选择题、判断题、简答题和计算题组成，考核内容偏重理论知识，鉴于期末考核形式，学生更为重视知识点的记忆和公式的运用计算，普遍缺乏对混凝土结构本质概念和工程应用的深层次思考。实际上，以平时成绩和期末卷面成绩为代表的传统课程考核方式，注重结果而非过程，缺乏对学生实际操作和解决问题能力的评估，难以充分反映学生的实践创新能力。

2 基于产教联合培养的混凝土结构教学改革

2.1 案例化与项目化教学模式改革

混凝土结构课程包含结构基本原理和结构设计两个部分，前者偏重于计算理论与构件设计，后者聚焦结构体系分析与整体结构设计，理论知识与工程实践融合度高是该课程的重要特征。采用案例化教学模式，有利于理论教学实践化，突出课程内容的应用性。教师通过引入真实的案例或情境，促使学生从被动的知识接受者转变为主动的问题解决者，通过与实际案例的接触，学生可以将抽象的理论知识与实际问题相结合，更好地理解和应用知识，激发学生的创新思维和学习动力。

需要指出，案例化教学应服务于课程培养目标，因此，教师在选取案例时，除了结合自身研究背景和工程实践以外，更应侧重选取案例与课程相关知识点的对应关系。就案例本身而言，可以实际工程或项目应用为主体，同时也包括实验研究、数值仿真、工程技术等契合课程内容且有研究价值的一切其他素材。例如，笔者曾在钢筋混凝土受弯构件斜截面抗剪承载力计算教学环节，引入数值仿真技术，建立了剪跨比分别为1.5、2.5、3.5 和4.5 的四点弯梁初始加载弹性阶段直至斜截面受剪破坏的全过程数值仿真案例，通过数值仿真荷载—挠度曲线及应力应变云图（见图1），形象地展示了剪跨比对混凝土梁受剪性能和失效机制的影响，同时，有利于学生对小剪跨比混凝土深梁抗剪压拱效应的理解，也增强了学生的学习兴趣。在以上数值仿真案例介绍的基础上，指导学生建立有限元模型并开展数值模拟实验，提高了学生的动手能力，促进了学生对有限元基本概念和软件操作的了解，潜在培养了学生的技术创新能力和善于解决复杂工程问题的能力。

在案例化教学中，案例一般聚焦于课程知识点，学生在教师的引导下进行研究和分析，具有一定的自主性。为进一步培养学生的主动学习、团队协作和工程问题解决能力，可以结合混凝土结构课程特点，开展项目化教学设计。项目可以是一个实际的任务或情境，要求学生在跨学科的背景下进行综合性学习和实践操作。学生在项目中需要运用学科知识、技能和工具，解决实际问题，并产出可呈现的成果或解决方案。例如，笔者曾以东莞环球财富大厦工程项目为载体[14]，将超长地下室混凝土结构温差效应分析引入混凝土结构课程教学，引导学生参与项目设计、计划、执行和评估的全过程，积极探究和构建知识。通过项目开展，学生接触实际工程，带着任务去学习，切身感受到超长地下室混凝土结构温差效应分析的重要性，同时掌握了结构建模、后浇带设置、温差作用取值等基本方法，对知识、素质、能力的培养起到了良好的促进作用。

综上所述，案例化教学和项目化教学在教学模式改革中的应用可以相互结合，提供更为综合和实践的学习体验。在实际应用中，教师可以根据教学目标和学生特点选择合适的教学方法，学生通过案例分析和项目实施，能够更好地理解和应用所学的知识和技能，并培养综合能力、创新能力和团队协作精神。

2.2 产教深度融合的联合育人机制

混凝土结构课程强调理论联系实际，以讲授为主的传统课堂教学难以全面培养学生解决工程问题的能力，结合卓越工程师教育培养计划及混凝土结构课程的特点，落实产学合作协同育人机制尤为重要，具体可从以下几个关键方面开展：

（1）以产业需求为导向的课程设计。通过学校和企业合作，基于行业最新需求和发展趋势，共同设计混凝土课程的教学内容和目标，确保教学内容与工程实际需求保持一致，使学生所学的知识和技能能够直接应用于实际工作。

（2）共建联合实验室与产学研合作平台。在明确校企双方合作意向、目标和责任的基础上，校企共建联合实验室与产学研合作平台，加强高校与企业的联系与合作，是实现产学研协同育人长效机制的重要保障。通过共建联合实验室与产学研合作平台，一方面，有利于教师了解行业的需求和发展趋势，调整教学内容和方向，培养符合行业需求的人才；另一方面，合作平台可为学生提供更多的实践机会，进而在实践中锻炼技能，提升实践能力，更好地理解和应用所学的知识。

（3）学生实习和项目合作。围绕混凝土结构工程，加强实验课程、实地考察、工程实训等实践教学活动，学生可以参与真实项目，通过实践操作和解决实际问题，提高实践能力和应用能力。此外，学校和企业可以共同开展混凝土相关的科学研究项目，解决行业面临的难题，推动混凝土技术和工艺的创新，为行业的可持续发展做出贡献，实现产学研的有机结合。

通过以上产教深度融合的联合育人机制，混凝土结构课程教学能够更好地适应行业发展的需要，培养符合行业需求的专业人才。学生能够在真实的工作环境中获得实践经验，与企业人员进行密切合作，提升职业素养和综合能力，为将来顺利就业和职业发展奠定坚实的基础。

2.3 青年教师工程实践教学能力提升

现阶段，高等院校青年教师所占比例较大，土木工程专业的教师一般不具备现代混凝土结构的工程背景，提高青年教师的工程实践能力，有利于新时代卓越工程师培养目标的顺利实现。首先，青年教师可以寻求经验丰富的教师或专业人士作为导师，通过工程经验和教学方法分享，深入了解行业需求和发展趋势，提升工程实践教学能力。其次，青年教师可以参与设计单位和施工企业的相关工作，体验和了解混凝土结构设计和施工的过程，熟悉施工工艺和施工现场管理，累积工程经验，并将这些经验运用于教学，帮助学生更好地理解和掌握混凝土工程实践知识。最后，高校应注重培养具有工程背景或工程经验的专任教师，完善“双师双能型”教师认定、考核和聘用制度，促进青年教师工程实践教学能力的提升。

2.4 多元化的学业评价模式改革

学业评价模式对于学生培养过程和培养结果具有双重引导作用，为顺利实现卓越工程师培养目标，需要采取更为多元化的学业评价模式。例如，构建多元化评价指标，包括学术成果、实践项目、创新能力、合作能力、跨学科能力等，通过综合评价，全面了解学生的综合能力并激发学生的专业潜力。此外，引入项目驱动的评价方式，通过学生参与实际项目或仿真项目，评价其解决工程问题的能力，评价可以基于项目成果、项目报告、项目演示等。通过实施多元化的学业评价模式改革，更全面地评估学生的综合能力、专业素养和创新潜力，促进新时代卓越工程师的培养和发展。

3 结语

社会的快速发展，对卓越工程师及相关专业人才提出了迫切需求，深化工程教育改革势在必行。混凝土结构课程具有鲜明的理论联系实际特点，教学效果将直接影响学生的技术创新与解决工程问题的能力，进而影响新时代卓越工程培养计划的实现。当前课程教学存在理论与实践脱节、课程考核不能全面反映学生实践创新能力等问题，围绕卓越工程师人才培养目标，从教学方式、育人机制、师资队伍、评价模式四个方面开展产教联合教学改革，有利于提高学生的创新与实践能力，确保培养的人才能够满足经济社会发展的需求。