基于专业认证的新工科人才能力培养支撑体系构建

彭 卫，樊玮洁

（浙大宁波理工学院 土木建筑工程学院，浙江 宁波 315100）

引言

智能时代对人才需求提出了新要求，即要求高校培养的人才在将来能成为智能时代的工程科学家、智能时代的高级管理者、智能时代的工程专门人才，分别具有“应用科学+技术”特长、“管理+技术”特长、“信息智能技术”特长，分别具备主动实践、全局观念和全球意识的个性特征，战略思维、超强的心理承受能力的个性特征，工匠精神的现代产业链上的智能工程师的个性特征。智能时代人才的能力目标是学有专攻、多专多能，需要各专业构建有机的课程模块，以供学生选择，进行学科交叉和跨界培养［1］。

面对智能时代上述人才特征和能力目标的需求，传统工科专业的工程教育显得有些力不从心。其主要表现为：（1）工程教育侧重于学术研究，理论和实际操作能力相脱离；（2）人才培养模式脱离生产实际，针对工程设计这一工程实践的本质，很少采用基于多工程案例的项目化教学，而是各门课程各自为政，培养的学生缺乏工程师的思维模式和素质，缺乏创新能力；（3）课程教学内容陈旧，教材的更新速度远落后于技术的更新速度；（4）我国具有工厂专业实践经历的工科院校专业教师较少，博士毕业直接任教情况普遍，实践经验先天不足；即使有少数具备实践经验的双师双能型教师，所掌握的工程技术和能力也没有跟随行业技术进步及时更新［2-3］。

土木建筑行业已进入以建筑信息模型（building information model，简称BIM）技术为平台的智能建造时代，急需掌握标准化设计、装配化施工、智能化检测、信息化管理等的创新创业型人才。而目前的专业课程从课程教学内容、课程考核标准到任课教师的知识能力结构，都只能满足传统产业链方式“规划—设计—施工—管理”的行业人才需求，高校人才供给与社会人才需求之间的这种差异，造成了高校毕业生与用人单位需求不一致。用人单位觉得“学生的能力不够、责任感不强”；学生本人感到“工作中需要的能力学校没培养，学校教的知识工作单位早就淘汰或更新了”，使得大家产生“本科毕业生的能力在下降”［4］的印象。

一、新工科人才培养总体设计

面向智能时代土木建筑行业人才需求，设计“培养目标—毕业要求（能力体系）—课程目标（课程体系）”层级支撑的新工科人才培养系统（见图1）。

图1 新工科人才培养总体设计

（一）围绕新工科人才培养目标，设计毕业要求能力指标体系

参照工程师职业能力要求，遵循SMRAT（specific,measurable,achievable,realistic,time bound,简称SMRAT）原则，制定明确清晰、可测量评价、可实现、具有时代特点的毕业要求。

1.工程知识。（1）正确表达：能应用数学、自然科学、土木工程学科的语言表述复杂工程问题。（2）建模求解：能针对具体的土木复杂工程问题建立数学、力学模型并求解。（3）分析推演：能够应用工程基础和专业知识推演、分析土木复杂工程问题。（4）比较综合：能够应用相关专业知识，通过模型比较与综合，优化土木复杂工程问题的解决方案。

2.问题分析。（1）识别判断：能够准确识别和判断土木工程问题的关键环节和参数。（2）正确表达：能基于科学原理和数学模型方法正确表达土木工程结构体系和复杂工程问题的解决方案。（3）分析研究：能结合文献研究，对复杂工程问题的影响因素进行分析论证，了解解决方案的多样性，寻求可替代方案。（4）有效结论：能运用基本原理，借助文献研究，分析过程的影响因素，获得有效结论。

3.设计/开发解决方案。（1）方案设计：针对土木工程问题，能够根据项目要求、技术指标和各种影响因素，进行土木工程项目的前期规划与方案设计。（2）结构设计：能够运用土木工程结构设计原理和技术方法，对特定土木工程进行结构构件设计，呈现设计成果，并体现出一定的创新性。（3）工程实施：能够设计（开发）满足土木工程特定需求的管理体系及施工方案。（4）制约因素：在解决土木复杂工程问题的设计方案和施工方案中，能综合考虑公众健康和安全、法律、文化及环境等制约因素并做出决策。

4.研究。（1）方案调研：能够基于科学原理和专业知识，通过文献研究、实地考察或调研，对复杂工程问题的解决方案进行分析。（2）方案设计：能够根据土木工程项目特征确定复杂工程问题的研究路线，设计实验方案。（3）方案实施：掌握相关实验操作技能，能够根据实验方案构建实验系统，安全开展实验，科学采集实验数据。（4）结果分析：能够对实验结果进行系统分析和解释，书写实验报告，通过信息综合得到合理有效的结论。

5.使用现代工具。（1）了解工具：了解土木工程专业常用的结构设计软件、绘图软件、结构检测仪器的原理和方法，并理解其局限性。（2）选用工具：能够开发或选用相关计算软件、现代工程工具对土木工程领域的复杂问题进行计算、测绘、测试，并能判断结果的合理性。

6.工程与社会。（1）工程法规：熟悉土木工程行业的相关产业政策、法律法规、技术标准和规范规程等。（2）合理评价：基于国家标准和行业规范，能够合理评价土木工程实践对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。

7.环境和可持续发展。（1）认识理解：能够认识和理解土木工程活动与环境和可持续发展的关系。理解环境对工程的制约，注重使用节能环保的技术方案。（2）分析评价：能针对具体土木工程项目，分析和评价土木工程项目实施对环境、社会可持续发展的影响。

8.职业规范。（1）价值观：具有良好的人文社会科学知识与素养、正确的价值观和社会责任感，身心健康。（2）职业道德：理解诚实公正、诚信守则的工程职业道德和规范，并能在工程实践中自觉遵守。（3）社会责任：理解工程师对公众的安全、健康、环境保护的社会责任，能够在工程实践中自觉履行责任。

9.个人和团队。（1）团队合作：具有团队合作意识，能够准确把握个人在团队中的角色，能独立完成团队分配的工作。（2）组织协调：具有较强的组织、协调和指挥能力，能在多学科背景团队中承担专业性职责，并与其他团队成员有效沟通和合作。

10.沟通。（1）有效沟通：能够以书面报告、陈述发言或答辩等形式就土木复杂工程问题清晰表达自己的观点，并能与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。（2）国际视野：具有良好的土木工程专业外语能力，了解土木工程领域的国际现状，能在跨文化背景下进行沟通和交流。

11.项目管理。（1）掌握原理：理解并掌握土木工程专业相关的项目管理、工程概预算和工程经济分析与决策方法。（2）实践应用：能够运用工程管理知识与经济决策方法对工程项目进行有效组织和科学管理，具有一定的组织、管理和领导能力。

12.终身学习。（1）学习意识：能认识到不断学习和探索的必要性，具有自主学习和终身学习的意识。（2）学习能力：具有提高终身学习和适应土木工程新发展的能力。

将上述毕业要求外化为进阶的三层次能力目标（如图1），以培养符合国家、行业需求的掌握智能建造技术、精通建筑信息管理、具有时代家国情怀的土木工程一流本科专业应用型创新人才，满足智能建造时代对土木建筑类专业人才知识、能力、素质方面的新要求。

（二）按照成果导向（OBE）理念，构建一流本科专业课程体系

以解决复杂工程问题能力为导向，构建一流本科专业课程体系，制定课程教学大纲。对体系中的每门课程，根据对毕业要求指标点达成的支撑，确定课程教学目标，规划课程教学内容，设计教学活动，选取适当考核方式，评价课程目标达成度。

（三）实施上述课程体系，定期评价，持续改进

每学期对每门课程目标达成度进行评价，定期对课程体系、毕业要求、培养目标达成度进行评价，并持续改进。根据课程目标达成度修订教学大纲；根据毕业要求达成度改进课程体系；根据培养目标实现程度修订毕业要求指标点；根据国家愿望、时代行业需求、学校发展定位修订人才培养目标。在课程体系、毕业要求、培养目标三个层级上形成人才培养质量持续改进循环系统。

二、适应新工科人才需求的进阶式三层次能力体系

围绕新工科创新人才需求，根据认知规律，将土木类人才工程能力分解为进阶的工程基本能力、工程系统能力、工程创新能力三层次能力体系，细化为具体的能力目标，设置相应的专业基础课、专业模块课、专业特色课，来实现这些细化的能力目标（见图2）。制图能力、测量能力、建筑材料使用能力、工程计算能力等工程基本能力，通过专业基础课程“工程制图”“工程测量”“土木工程材料”“材料力学”“结构力学”等的教学目标的达成来实现；结构选型、工程设计、工程施工、工程管理等工程系统能力，通过专业模块课程“混凝土结构”“钢结构”“基础工程”“土木工程施工”“工程项目管理”等的教学目标的达成来实现；设计思想、结构体系、施工工艺、管理模式等方面的工程创新能力通过专业特色课程“毕业设计”“学科竞赛”“创新创业训练”“科研训练”等的教学目标的达成来实现。

图2 进阶式三层次能力体系——课程体系

三、以能力达成为导向的递进式三跨度支撑体系

以三层次工程能力培养为导向，在工程基本能力学习、工程系统能力培养和工程创新能力训练三个层次上给予学生相应的能力发展支撑，构建“跨课堂、跨课程、跨学科”递进式三跨度支撑体系（见图3）。

图3 递进式三跨度支撑体系

（一）开展跨课堂的理论实践一体化教学

在“BIM制图”“工程测量”“土木工程材料”“结构力学”等专业基础课程教学时，设置课内实验操作和课外实践的学分、学时，设立课程实践教学目标，安排相应的实验实践教学内容，实施教学，并对每名学生的课程目标达成度进行测评。建立线上课程学习资源库和虚拟仿真实验室，包括线上课程资源、难点重点讲解视频、线上习题课、实验操作演示视频、工程测量虚拟仿真资源、工程制图动画等，并利用学院网站、省课程平台、中国大学MOOC等平台，课外时间对学生开放。通过以上专业基础课程的“设计—实施—测评—改进”闭环教学改革，开展跨课堂的理论实践一体化教学，支撑学生专业基础课程的学习。

（二）开展跨课程的项目化教学

支撑分项工程设计、分部工程施工、分部工程运维、单体工程管理等工程系统能力培养。在专业主修课、专业模块课学习时，开展了混凝土结构、工程概预算、桥梁工程、道路工程、土木工程施工类课程等课程系列化的项目化教学改革，打破课程界限，基于CDIO策略，以土木建筑工程案例作为项目化教学任务书，综合运用单项基本能力，进行工程系统能力培养。在构思（conceive）阶段，进行方案比选，培养结构选型能力；在设计（design）阶段，进行内力计算与组合、截面配筋与验算、造价分析，并进行施工图绘制；在实施（implement）阶段，进行建模或模型搭建，培养工程施工能力；在运营（operate）阶段，模拟实际工程运营，进行质量检测、健康状态评估、加固维修、寿命预测。设置了“混凝土结构”课程项目化教学实施案例（见图4）。

图4 “混凝土结构”课程项目化教学案例

（三）开展跨学科的创新能力训练

从课程设置、学生组织、教学团队等方面保障跨学科的创新训练常态化开展。

在专业特色课程（选修课）开设上引进竞争机制。根据教学内容、教学目标的创新性进行选拔，鼓励教师把自己的科研项目以及带领学生参加的国家级大学生创新创业项目作为课程教学内容，课程考核方式灵活多样，可以结合学科竞赛进行课程考核。以大学物理竞赛、数学竞赛、结构竞赛、结构设计信息技术大赛、智能建造与工程管理创新竞赛等学科竞赛和国家级大学生创新创业训练计划项目、浙江省新苗人才计划、教师科研项目为载体，形成校级、省级、国家级科研训练体系。在教学团队建设方面，组建创新课程组、学科竞赛指导组等基层教学组织，深化校企合作，建设专兼结合的师资队伍。健全基层教学组织，形成教学研讨机制，形成“课程组—专业系—学院”教学管理体系。

结语

基于新工科人才需求，构建了“工程基本能力、工程系统能力、工程创新能力”的进阶式三层次能力体系，并以能力目标达成为导向，设计了“课堂内外、课程之间、学科交叉”的递进式三跨度支撑体系，通过实施，取得了显著成效。