钢结构工程人才“立德、技能、创新”三维度培养模式研究

刘秀丽，王 燕，李 军

（青岛理工大学，山东 青岛 266520）

一、引言

随着我国经济的蓬勃发展，带动建筑行业进入高速发展阶段。传统的建筑发展模式耗能高、污染重，亟须对传统建筑发展模式进行优化更新[1]。国家提出“双碳目标”，不仅对建筑业的高质量发展提出了新的挑战，还对建筑业转型升级提出了新要求。近年来，一方面城市化建设进程日益加快；另一方面新技术、新工艺、新材料的进一步发展和推广应用，使得钢结构建筑绿色环保、造型多变、结构性能优化、施工便捷等特色和优势日益彰显[2-3]，尤其是冶金技术的不断发展，使得我国钢材产量和质量都有了大的飞跃，为绿色钢结构建筑的进一步推广应用提供了有利的前提条件。国家对建筑、土木等行业提出了新工科的培养要求[4-6]。

根据新时代和新工科理念对钢结构工程人才的要求，文章提出一种新的钢结构工程人才“立德、技能、创新”三维度培养模式（图1），以适应建筑业发展的需要。

图1 拟解决的关键问题

二、钢结构工程人才培养需要解决的关键问题

为了更好地实现钢结构工程人才的培养，首先应了解目前课程教学存在哪些问题，如何解决这些问题是改革的关键。针对创新应用型钢结构工程人才培养需求，可以从以下问题着手改进，从而更好地迎合时代的要求和挑战。

（一）为何学？——立德树人，以德为先

钢结构工程人才首要的任务是担当社会主义建设事业的接班人。社会主义建设者不仅要有文化，更重要的是要有理想、有道德、有纪律，品质和素养占据重要地位。只有有理想、有信念、有品质、有担当的钢结构工程人才，才能与时代同步伐、与祖国共命运、与人民齐奋斗，为祖国建筑事业发展贡献力量。

（二）学什么？——专业扎实，技术精湛

钢结构工程问题往往复杂多变，具有不确定性，纯理论知识无法完全解决工程实际问题。要妥善解决复杂的工程问题，工程人才除了需要具有扎实的专业技术外，还要具备精湛的实践技能。以往主要靠工程人员的经验，现在要变经验为一种必备的能力，以解决实际工程问题。教师可从思维能力培养着手，培养学生扎实的专业基础。学生在课程中不仅要“学”，更要“思”，从思考中学习才能更加深入地领悟专业知识。精湛的技术培养要注重实践能力和综合解决问题能力的锻炼，因此，教师应在课程中添加培养实践能力和综合解决问题能力的内容，使学生在实践中锻炼技术。

（三）怎样学？——推陈出新，独具匠心

钢结构原理知识是钢结构工程的立根之本，掌握扎实的钢结构基本专业知识，才能保证钢结构建筑更加安全、可靠、适用。教师首先可以通过引入新方法、新技术、新手段等教学模式为学生提供全新的学习体验，其次通过与新信息技术等新知识的交叉融合，拓宽学生的知识广度，从而激励学生产生创新观念。只有建立起创新观念，才能在解决实际问题中充分发挥创新能力，产生质的飞跃。

三、解决问题的方法

人才培养三要素包括：素质、知识和能力，其中素质占主导地位，知识是基础，能力贯穿整个过程。根据“立德、技能、创新”三维度培养模式，工程人才在掌握基本要素的基础上，还需要进一步拓宽创新和工程应用2 个方面的培养，可概括为3 大技能：工程意识和创新观念；扎实的专业技术和多维度的立体知识构架；实践技能和综合解决问题能力。信息大爆炸和人工智能时代，要求学生不仅要掌握钢结构专业知识，还需要拓宽人工智能、机械自动化、信息自动化、智能建造等多学科交叉融合，形成多维度立体知识构架，并加强对实践能力和综合解决实际问题能力的培养。

要培养具有3 大技能的创新应用型钢结构工程人才，教师需要对钢结构类课程教学进行改革，提升课程高阶性、创新性和挑战度。主要从以下几个方面开展。

（一）丰富课程思政教学内容

工程人才不仅要具备扎实的专业技能，还需要有理想信念和家国情怀。教师要把工程意识和工匠精神植入到课程教学中，在课程专业知识中渗透思政教学内容，润物无声地感染学生。以工程人才担任的不同角色为出发点，可将课程思政内容分为4 个层次（图2）。

图2 课程思政内容

第一层次作为个人，需要具备担当精神、创新观念和团队精神，介绍工程杰出人才代表的事迹和工程建设的贡献，为学生树立榜样。第二层次作为工程师，必须具备职业道德、工匠精神，并遵守学术规范。介绍我国超级工程的设计建造等，让学生了解工程师的道德底线，培养吃苦耐劳、甘于奉献的工匠精神，坚守学术道德红线，将所学积极应用于正能量发挥。第三层次，工程人员归根结底属于自然改造者，在建筑活动中不可避免地会对自然产生影响，因此，工程人员的工程意识、工程伦理和生态意识尤为重要。将“珠港澳大桥建设施工与海豚共舞”搬上课堂，促进学生建立全球发展大局观和工程意识，将自然环境和工程建设紧密结合，在改造自然的过程中具有绿色环保生态意识，始终将人类可持续发展作为终极目标，将建筑业逐步推进到绿色工程行列。最为基础的是第四层次，学生是未来的社会主义建设者和接班人，必须具备理想信念、家国情怀和使命担当。介绍国家最新的钢结构重大工程，让学生具有祖国自豪感，产生为祖国建设贡献力量的激情；介绍我国钢结构工程中先进技术应用和创新突破，激发学生积极创新的热情，增强使命感。

（二）转变课程培养定位

要提高学生的创新应用能力，教师必须改革课程培养定位，根据企业用人要求修订课程培养计划，按照理解—应用—创新3 个层次重新进行教学设计，首先理解事实性知识概念，然后能灵活应用理论性知识，最后对技能性知识进行创新，层层递进，最终实现两个目标——知识目标和能力目标。

按照新的教学设计进行课程教学改革。修订或增添一些新的教学模式，这些教学模式首先遵循STEM 法则（科学Science，技术Technology，工程Engineering，数学Mathematics），从多角度出发培养学生理论知识、实践技能、综合能力和创新观念。课程教学中以丰富多样的多元化模块形式呈现，主要包括以下方面。（1）发现式学习：如3D 立体构造展示等；（2）案例学习：如加工制造过程、动画建造过程等；（3）探究式学习：如虚拟仿真试验、VR 仿真建造等；（4）项目学习：如认识实习、生产实习等；（5）应用型学习：如课程设计、毕业设计、钢结构竞赛等。

（三）现代化技术与传统教学融合

随着科学技术的飞速发展，教学手段不断更新，各种现代化技术已广泛应用于诸多学科的教学工作中。传统的“黑板+粉笔”的教学手段逐步受到各种现代化技术手段的冲击，出现了新时代“网络+多媒体”现代化教学新形式。针对钢结构工程人才特点，不能完全抛弃传统的教学手段，关于结构分析基本原理、构件及连接设计计算等内容的教学，黑板板书的讲授方式更加符合逻辑推理过程，也给学生一定的思考时间，便于学生更好地理解消化知识内容。由于钢结构课程空间性强、构造形式多样等特点，充分融入现代化技术手段，可以让学生建立更好的感性认识，引入工程资料，可以静态、动态、平面、3D、虚拟、实物等多维度的形式呈现，提高学生的学习兴趣，培养学生的工程应用能力和创新思维，同时可以更好地实现教学内容的展示性、个性化服务，以及师生的交互能力。两种教学模式深度融合，才能达到最佳的教学效果。

（四）虚实结合增加实践教学环节

实践教学可以将课堂上比较抽象的理论知识具体化、实物化，是提高学生动手能力的重要方式，同时可以实现理论与应用的有机结合，是培养学生工程能力和创新能力的重要途径和基础环节。

教师一方面可以利用校企合作、项目跟踪学习，结合认识实习、生产实习进行实战模拟。但是项目的时间和空间可能与学生学习过程不匹配，还有安全等其他难题的阻碍，因此，另一方面可增加虚拟实践教学环节，包括实体模型教具制作、虚拟仿真实验、VR 仿真体验等，增加实践操作练习。通过虚实结合的方式锻炼学生的实践能力。

（五）创新性理念转变考核方式

传统单一的期末考试“一锤定音”的考核制度不能很好地调动学生的学习积极性，容易造成“前期浑水摸鱼，考前临时抱佛脚”的学习状态。因此，教师应从课前、课中、课后3 个阶段分层次、分类型进行考核，重视各个阶段学生的学习反馈。尤其是在要求创新能力和实践应用能力培养的新时代，更加需要多样化的考核方式相结合，综合评判学生的各种能力的培养情况和学习效果。

课前预习，教师可从最新科研动态和科技成果入手，引导学生学习了解前沿知识，产生学习兴趣，然后按视频观看量和课堂讨论形式进行考核。课中，教师根据课程内容组织相关课程作业、随堂考核、实验考核、项目考核，从工程技能、实践能力和创新能力等多角度考查学生学习效果。此部分作为阶段学习成绩，在总成绩中占重要比重。主要可以从以下几方面进行。（1）实践能力培养：如模型制作等；（2）综合解决问题能力培养：如构建专题设计等；（3）创新能力培养：如专题讨论、创新竞赛设计项目等。课后，保留期末试卷考试，对钢结构基本知识和技能的掌握程度进行考查。

四、“立德、技能、创新”三维度培养目标

从“立德、技能、创新”三维度出发，紧紧围绕3 大技能目标，从5 个方面进行改革，以确保人才培养目标的实现。以培养的工程人才担任的不同角色为出发点，分4 个层次融入课程思政内容。按照理解—应用—创新3 个层次重新进行教学设计，层层递进，最终实现知识目标和能力目标。遵循STEM 法则，从多角度出发培养学生理论知识、工程技能、实践技能和综合能力，并采用丰富多样的多元化模块形式，使现代化技术与传统教学深度融合，以虚实结合的手段开展实践教育，创新课前、课中、课后分阶段、分层次、分类型的考核模式，重视各个阶段学生的学习反馈，综合评判学生的各种能力的培养情况和学习效果。

通过培养方案和教学改革研究，实现钢结构工程人才“立德、技能、创新”三维度培养目标，具体如下。

1.进行专业课程思政改革，增加思想政治教育教学内容，制定钢结构工程人才“立德”培养方案。

2.创建专业技术知识和信息技术等多学科交叉融合的多维度立体知识构架，制定“T 字形结构”知识体系的新型钢结构工程人才“技能”培养方案。

3.通过引入新方法、新技术、新手段等课程教学改革，制定符合新时代特征的“创新”能力培养方案。

五、结束语

从专业培养方案和课程教学改革入手，提高学生的工程意识和创新观念，在专业技术知识基础上，拓宽信息技术等多学科交叉融合的多维度立体知识构架，更好实现新时代钢结构工程人才“立德、技能、创新”三维度培养目标。为学生在未来钢结构建筑设计建造过程中提供创新高效的设计、建造、管理的思路和方法，为我国建筑业转型升级、自然生态可持续化发展，以及“双碳目标”的实现提供助力。

时代发展赋予教育行业新的契机和挑战，高校应大力推进信息技术在教学过程中的广泛应用，促进信息技术与学科课程的融合，充分发挥信息技术的优势，进行教师教学方式和学生学习方式的变革，从而达到新时代钢结构工程人才的培养要求。