莊 鵬，劉棟棟，曾 杰，趙赤云

（北京建筑工程學(xué)院 土木與交通工程學(xué)院，北京 100044）

一、引 言

2010年6月開(kāi)始實(shí)施的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是我國(guó)高等教育實(shí)施的一項(xiàng)重大教育改革計(jì)劃，卓越計(jì)劃的宗旨是通過(guò)培養(yǎng)具有優(yōu)良的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高水平工程技術(shù)人才，從而提高我國(guó)工程和工業(yè)領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力，并最終實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)的升級(jí)[1-2]。

然而，當(dāng)前我國(guó)高等院校土木工程專(zhuān)業(yè)在學(xué)生工程能力培養(yǎng)方面存在一些不足[3-4]。特別是受以傳授知識(shí)為主的傳統(tǒng)教育思想的影響，我國(guó)不少應(yīng)用型本科院校在土木工程學(xué)科的教學(xué)方面僅注重專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)的講授，或多或少地忽視了教育過(guò)程中實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)和提高[5]所起到的作用。

北京建筑工程學(xué)院是北京市唯一一所依托首都城市建設(shè)的應(yīng)用型本科院校，為了造就卓越工程師，近年來(lái)一直改革土木工程專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置，課程改革中的重要舉措之一是推出專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程?；谧吭接?jì)劃中本科生的能力提高目標(biāo)和培養(yǎng)模式，介紹了目前北京建筑工程學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)建筑工程方向大學(xué)一二年級(jí)本科生實(shí)踐課程的教學(xué)框架、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)高年級(jí)土木工程專(zhuān)業(yè)本科生基于卓越結(jié)構(gòu)工程師工程能力培養(yǎng)的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程建設(shè)提出了建議。

二、卓越結(jié)構(gòu)師工程能力的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)模式

應(yīng)用型高校的土木工程專(zhuān)業(yè)對(duì)卓越結(jié)構(gòu)工程師的培養(yǎng)目標(biāo)體現(xiàn)在數(shù)學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)理論和技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助工程計(jì)算和工程結(jié)構(gòu)施工技術(shù)與管理等多個(gè)方面[6]。從培養(yǎng)模式來(lái)看，“卓越計(jì)劃”目前通常采用的是“3+1”高校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)模式，具體方法是通過(guò)高校依托企業(yè)，來(lái)實(shí)現(xiàn)校企聯(lián)合的培養(yǎng)目標(biāo)，即三年校內(nèi)學(xué)習(xí)和累計(jì)一年的企業(yè)學(xué)習(xí)[7，8]，卓越結(jié)構(gòu)工程師培養(yǎng)的基礎(chǔ)階段為在校的學(xué)習(xí)過(guò)程，其在校企聯(lián)合培養(yǎng)的過(guò)程中占有不可忽視的重要的地位。

卓越計(jì)劃要求所培養(yǎng)的工程師具有很強(qiáng)的實(shí)踐能力和綜合能力。因此，就土木工程專(zhuān)業(yè)本科生工程能力的培養(yǎng)而言，應(yīng)綜合采用理論學(xué)習(xí)、課堂和課外實(shí)踐等多種教學(xué)手段，其中實(shí)踐教學(xué)是在校期間土木工程結(jié)構(gòu)工程師工程能力培養(yǎng)的重要組成部分，它能夠訓(xùn)練學(xué)生實(shí)際操作能力、交流溝通與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。鑒于實(shí)踐環(huán)節(jié)在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的重要性，應(yīng)在土木工程專(zhuān)業(yè)本科生在校學(xué)習(xí)期間貫穿始終：在大學(xué)一二年級(jí)期間，應(yīng)重點(diǎn)完成對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)，為后續(xù)學(xué)習(xí)和工程能力培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)；從大學(xué)三年級(jí)開(kāi)始強(qiáng)調(diào)基于實(shí)際工程背景的工程能力培養(yǎng)，專(zhuān)業(yè)教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生從工程實(shí)踐出發(fā)，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)初步掌握運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)和現(xiàn)代計(jì)算工具解決工程實(shí)際問(wèn)題的技能，使學(xué)生進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)之前能夠進(jìn)行較為充分的仿真訓(xùn)練。

三、基于卓越計(jì)劃的土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐

（一）一二年級(jí)本科生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐的教學(xué)框架與內(nèi)容

北京建筑工程學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，著眼于首都實(shí)現(xiàn)建設(shè)世界城市對(duì)于工程技術(shù)人才的需求，在土木工程專(zhuān)業(yè)在校學(xué)習(xí)過(guò)程中連續(xù)設(shè)置了土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程，其中，對(duì)于大學(xué)一二年級(jí)的本科生，其實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)特別強(qiáng)調(diào)工程制圖中工程師對(duì)于圖紙的基礎(chǔ)性表達(dá)、平面整體表示法和結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握與實(shí)用能力的培養(yǎng)。

北京建筑工程學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，注意將常用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件，如AUTOCAD、PKPM、SAP2000等與基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)相結(jié)合，將手算、手繪與軟件計(jì)算、計(jì)算機(jī)出圖并重，使學(xué)生在學(xué)習(xí)基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，初步掌握CAD以及一些常用結(jié)構(gòu)軟件的基本操作。以建筑工程專(zhuān)業(yè)方向?yàn)槔?，首先，?010級(jí)土木工程專(zhuān)業(yè)本科生一年級(jí)的土木工程實(shí)踐課程中，在圖集中選擇有代表性的若干房屋建筑結(jié)構(gòu)施工圖，所使用的某樣圖如圖1所示，要求學(xué)生利用AUTOCAD軟件依照已有工程圖紙繪制電子版并打印，通過(guò)繪圖學(xué)習(xí)平法規(guī)則。進(jìn)而，在二年級(jí)繼續(xù)開(kāi)展土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程，在建筑結(jié)構(gòu)平面表示法施工圖繪制訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)行業(yè)中常用的SAP2000軟件，利用軟件強(qiáng)大的三維幾何建模和結(jié)構(gòu)分析功能開(kāi)展工程能力的訓(xùn)練。在課堂上，注意加強(qiáng)講解與上機(jī)練習(xí)的環(huán)節(jié)。學(xué)生上機(jī)操作時(shí)，在教師的指導(dǎo)下利用建筑結(jié)構(gòu)平面圖中的相關(guān)數(shù)據(jù)大量練習(xí)SAP2000環(huán)境下結(jié)構(gòu)三維模型的建立，按照?qǐng)D1所示平面圖的基礎(chǔ)上所建立的SAP2000三維結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。除了繪圖和建模，在大學(xué)二年級(jí)土木工程實(shí)踐的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，初步利用SAP2000進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算?？紤]到二年級(jí)的本科生尚不具備完整的房屋建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)知識(shí)，故在教學(xué)中將軟件操作與典型結(jié)構(gòu)力學(xué)題目相結(jié)合進(jìn)行講解，使學(xué)生能夠較為直觀地學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算的軟件分析技能，增加感性認(rèn)識(shí)。

圖1 工程繪圖訓(xùn)練樣圖

圖2 結(jié)構(gòu)模型

（二）教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與進(jìn)一步工作的展望

圖3 結(jié)構(gòu)力學(xué)習(xí)題原圖

圖4 建模過(guò)程

圖5 部分計(jì)算結(jié)果（單位：a—kN-m；b—kN）

在本科一二年級(jí)開(kāi)設(shè)土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程，通過(guò)學(xué)生對(duì)工程制圖、力學(xué)概念和結(jié)構(gòu)分析的課程學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐的鍛煉，達(dá)到培養(yǎng)和提高低年級(jí)本科生工程能力的目的。同時(shí)，也可以通過(guò)大量的工程實(shí)例以達(dá)到促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)目的，將學(xué)生被動(dòng)的接受式學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)的研究式學(xué)習(xí)。此外，針對(duì)典型例題，將結(jié)構(gòu)分析軟件計(jì)算結(jié)果與手算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，從而對(duì)于本科生的基本理論和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)起到了良好的促進(jìn)和補(bǔ)充作用。在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，布置適量的結(jié)構(gòu)力學(xué)習(xí)題，由學(xué)生為主體完成習(xí)題的軟件計(jì)算和手算過(guò)程的對(duì)比，并撰寫(xiě)課程報(bào)告進(jìn)行考核，通過(guò)這一環(huán)節(jié)可培養(yǎng)學(xué)生的文字表達(dá)能力和數(shù)據(jù)處理能力。圖3所示為某位學(xué)生課程報(bào)告所采用的結(jié)構(gòu)力學(xué)習(xí)題，圖4和圖5分別為該學(xué)生基于該習(xí)題的模型建立過(guò)程和計(jì)算結(jié)果。為促進(jìn)土木工程專(zhuān)業(yè)本科生工程能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)卓越計(jì)劃基礎(chǔ)階段的教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)根據(jù)學(xué)生力學(xué)知識(shí)和結(jié)構(gòu)知識(shí)的積累，在本科生在校學(xué)習(xí)過(guò)程中持續(xù)開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)背景與業(yè)務(wù)訓(xùn)練兼?zhèn)涞膶?shí)踐課程。北京建筑工程學(xué)院在低年級(jí)土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程的基礎(chǔ)上，擬在高年級(jí)本科生土木工程實(shí)踐課程中逐步增加課程教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度，引入鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本原理、工程結(jié)構(gòu)抗震和高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，以PKPM、SAP2000等結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)軟件作為工具，引入典型建筑結(jié)構(gòu)實(shí)例進(jìn)行講解并開(kāi)展工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練。具體設(shè)想如下：選擇工程實(shí)例中一榀具有代表性框架計(jì)算單元作為計(jì)算對(duì)象，根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范，引導(dǎo)學(xué)生從荷載計(jì)算至結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析、配筋計(jì)算、變形計(jì)算等均采用手算和軟件計(jì)算相互對(duì)照，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果，采用計(jì)算機(jī)繪制這一榀框架計(jì)算單元的施工圖，參考相關(guān)規(guī)范滿(mǎn)足構(gòu)造要求且符合國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)。以上通過(guò)課堂講授和學(xué)生實(shí)踐相結(jié)合的方式，可使學(xué)生的工程能力得到進(jìn)一步的訓(xùn)練，為進(jìn)入企業(yè)實(shí)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。

四、結(jié) 語(yǔ)

隨著中國(guó)在21世紀(jì)工業(yè)進(jìn)程和城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)發(fā)展，其對(duì)應(yīng)用型高校土木工程專(zhuān)業(yè)卓越結(jié)構(gòu)工程師的培養(yǎng)提出了新的需求，也提供了新的發(fā)展契機(jī)。作為立足于首都城市建設(shè)的應(yīng)用型高校，北京建筑工程學(xué)院從自身土木工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)特色出發(fā)，著眼于卓越結(jié)構(gòu)工程師的能力需求，從低年級(jí)到高年級(jí)持續(xù)設(shè)置培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生工程能力的實(shí)踐課程，使得學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間，既能夠牢固掌握基本理論知識(shí)，又可以充分地進(jìn)行基于計(jì)算機(jī)應(yīng)用的實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，以期在實(shí)踐過(guò)程中逐步培養(yǎng)利用現(xiàn)代計(jì)算工具解決工程問(wèn)題的能力，從而為學(xué)生進(jìn)入首都城市建設(shè)的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)奠定良好的基礎(chǔ)。

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