李 琨

(廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院土木工程系 福建漳州 363105)

1 改革背景意義與思路

最新的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要》中提出“堅持能力為重，優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，豐富社會實踐，強(qiáng)化能力培養(yǎng)。著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力實踐能力創(chuàng)新能力，教育學(xué)生學(xué)會知識技能，學(xué)會動手動腦”[1-2]，并指出“強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力”是我國高等教育工科的重大改革中最為核心的內(nèi)容[3-4]。因此，高等教育必須將提高應(yīng)用技能，激發(fā)創(chuàng)新和主動思考的學(xué)習(xí)能力，作為培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新性人才的重點方向。

作為實踐應(yīng)用性很強(qiáng)的土木學(xué)科，不少高校推出“課堂教學(xué)+專業(yè)競賽”這種新的教學(xué)模式，旨在通過鼓勵學(xué)生參加各級教育主管部門各高校相關(guān)教育產(chǎn)品生產(chǎn)商設(shè)立的各種類型專業(yè)競賽，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新潛能，在“競賽”過程中培養(yǎng)學(xué)生綜合運用課堂專業(yè)知識進(jìn)行獨立思考解決問題的能力。而且，這種模式在一些高校教學(xué)中得到了實驗性的實施。

但多數(shù)土木學(xué)科專業(yè)競賽，仍然被定義為獨立的“課外活動”[5]。相關(guān)的研學(xué)活動都僅針對每年競賽制定的賽題臨時組織[6]，安排在特定的時間段內(nèi)開展選拔和集訓(xùn)活動，具有較大局限性。同時，學(xué)生可能為了成績和表彰而參賽，競賽的出發(fā)點和目的性容易發(fā)生偏差，導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新思維在內(nèi)容時間和知識積累上不夠主動，容易產(chǎn)生功利性。

在教師觀念和日常教學(xué)方面，習(xí)慣性地將競賽和教學(xué)區(qū)分對待，常在競賽前夕對參賽學(xué)生進(jìn)行專項知識的突擊指導(dǎo)，僅在競賽前較短的時間內(nèi)發(fā)揮作用，對學(xué)生未能起到系統(tǒng)性整體性的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)。

因此，有必要在土木工程專業(yè)教育中，依托各項專業(yè)競賽的進(jìn)行，構(gòu)建開放式實踐創(chuàng)新性教-學(xué)-研平臺，以競賽帶動教學(xué)改革，通過學(xué)科競賽創(chuàng)新活動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

2 改革任務(wù)和主要改革舉措和創(chuàng)新點

目前土木工程專業(yè)學(xué)生參與的競賽主要有：

(1)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽

此賽事由福建省教育廳住建廳和土木建筑學(xué)會主辦的省內(nèi)土木專業(yè)級別最高歷史最久的傳統(tǒng)賽事。它將實際工程中常見的結(jié)構(gòu)形式，簡化為可手工制作的竹木模型，要求學(xué)生運用創(chuàng)造性思維對結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化制作，旨在培養(yǎng)學(xué)生對力學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力結(jié)構(gòu)選型的創(chuàng)新能力，以及學(xué)生之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。

(2)建筑信息模型(BIM)應(yīng)用技能大賽

比賽是由中國建設(shè)教育協(xié)會主辦，各BIM研發(fā)廠商協(xié)辦，以建筑信息模型為基礎(chǔ)，根據(jù)協(xié)同工作理念，高效應(yīng)對在工程項目策劃與設(shè)計施工管理等建筑全生命周期內(nèi)進(jìn)行信息共享等任務(wù)。將工程設(shè)計管理造價等關(guān)聯(lián)知識，在BIM軟件中得到展示，促進(jìn)學(xué)生對BIM軟件掌握的同時，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。

(3)大學(xué)生測量技能大賽

大賽由測繪學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會等主辦，為促進(jìn)學(xué)生對測量儀器和方法精度熟練掌握的同時，也考察學(xué)生如何創(chuàng)新思維，更快更好地實現(xiàn)賽題要求。

以上幾項主要專業(yè)競賽，都對應(yīng)著特定或需綜合運用各專業(yè)課程。為將競賽和教學(xué)相結(jié)合，我校從以下幾個方面進(jìn)行了課程實踐教學(xué)改革，建立了面向?qū)W生的開放式實踐創(chuàng)新平臺。

2.1 建立軟硬件設(shè)備體系

在創(chuàng)新實踐研學(xué)平臺中，硬件設(shè)備體系的建立是開展各項活動的基礎(chǔ)。以結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽為例，每年省結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽賽題不同，加載裝置也不同。這些裝置往往在比賽結(jié)束后就被閑置，造成了資源場所的浪費。有別于進(jìn)行科研的大型設(shè)備，這些針對小型結(jié)構(gòu)模型的加載設(shè)備具有體積小價格低廉操作簡單的特點，具備向?qū)W生開放讓學(xué)生自主進(jìn)行模型加載試驗的條件。其次，在多年參加地區(qū)性結(jié)構(gòu)競賽的積累下，各種加載裝置可滿足靜力風(fēng)載地震荷載移動荷載沖擊荷載等試驗要求。學(xué)生可以根據(jù)不同加載要求，選擇對應(yīng)裝置，全過程獨立完成裝置的應(yīng)用與測試。

因此，我系設(shè)立了“學(xué)生競賽活動創(chuàng)新實踐中心”，在實驗樓中專門劃撥出一間中型教室，集中歸類存放管理維護(hù)這些加載裝置，并由學(xué)生會特定部門進(jìn)行統(tǒng)一管理，公布“實踐中心”的開放時間，由學(xué)生根據(jù)需求獨立進(jìn)行裝置操作。

同時，為了滿足“造價”方面課程的教學(xué)要求，我系機(jī)房安裝了各類概預(yù)算以及成套BIM軟件。除了正常課程，為了更加有效地發(fā)揮這些軟件的使用率，將其開放給參與實踐創(chuàng)新性活動的學(xué)生，我系制定了課余時間機(jī)房管理制度。

2.2 競賽引入課堂的開放教學(xué)模式

為了發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生真正成為創(chuàng)新實踐研學(xué)的主體，突破傳統(tǒng)實踐教學(xué)(試驗課程)在時間內(nèi)容上的剛性規(guī)定，將競賽引入課程教學(xué)，形成了教-賽-研融合的教學(xué)模式。

以結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽為例，當(dāng)《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計》課程在教學(xué)過程中，講授至地震時程反應(yīng)時，結(jié)合已有的第八屆省結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽加載裝置——小型模擬地震臺，提供若干個參考選題，讓學(xué)生按要求完成相應(yīng)選題。教師根據(jù)選題僅分別提出指導(dǎo)性建議和一些簡單的裝置操作講解，學(xué)生自行制作模型進(jìn)行加載實驗，并將實驗結(jié)果與理論計算結(jié)果進(jìn)行對比。這樣，學(xué)生在深入掌握這部分課程知識的同時，更發(fā)揮了創(chuàng)造力。再如《BIM結(jié)構(gòu)設(shè)計》課程講授過程中，在課本對應(yīng)章節(jié)引入某一屆(BIM)技能大賽的賽題，讓學(xué)生提前準(zhǔn)備并以相同方式完成賽題要求，以推動學(xué)生為了實現(xiàn)賽題設(shè)定目標(biāo)，主動復(fù)習(xí)掌握課程知識，充分發(fā)揮想象力，進(jìn)行創(chuàng)新性思維。

3項專業(yè)競賽，分別針對從低年級到畢業(yè)班學(xué)生，覆蓋面大，所以設(shè)立一個平臺將3個不同創(chuàng)新活動整合起來，有利于學(xué)生從低年級就接觸這種教學(xué)模式。因?qū)W生大部分是利用課余時間完成指定選題，所以“學(xué)生競賽活動中心”的管理也相應(yīng)靈活。鼓勵學(xué)生自主高效地安排實驗和操作時間；同時，也便于將未來更多的專業(yè)競賽納入進(jìn)這個“開放式”平臺。

2.3 多形式開展結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實踐研學(xué)

構(gòu)建開放式創(chuàng)新實踐研學(xué)平臺，除了建立開放的“實踐中心”和配套競賽的課程教學(xué)體系，還從以下方面，更好地為學(xué)生開展與競賽相關(guān)的實踐創(chuàng)新活動創(chuàng)造條件，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

(1)開設(shè)競賽創(chuàng)新實踐輔導(dǎo)課

結(jié)合以上研學(xué)平臺的設(shè)備條件，設(shè)定若干系列專題，形成實踐研學(xué)輔導(dǎo)課供學(xué)生選修(圖1)。教師可依據(jù)學(xué)生整個結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實踐過程中的努力程度創(chuàng)新能力和試驗結(jié)果進(jìn)行評價。競賽創(chuàng)新選修課，可以設(shè)置成專業(yè)選修課，如《結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽創(chuàng)新思維》；也可以開展競賽專題講座，吸引非專業(yè)學(xué)生的參與。

圖1 結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽輔導(dǎo)課程

(2)組成教師指導(dǎo)團(tuán)隊

土木工程學(xué)科日常競賽創(chuàng)新實踐活動，需要綜合運用專業(yè)核心課程的知識內(nèi)容，這些知識關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，較為抽象枯燥，不容易理解掌握。為了更好紓難解惑，對學(xué)生創(chuàng)新實踐活動進(jìn)行日常指導(dǎo)，而不是僅在各項競賽前進(jìn)行針對性集訓(xùn)，我系在不同教研室的基礎(chǔ)上，組建不同專業(yè)方向的競賽指導(dǎo)團(tuán)隊(圖2)。指導(dǎo)教師每周安排答疑時間，張貼在辦公室門上對外公布，并定時到“實踐中心”給予學(xué)生現(xiàn)場指導(dǎo)(圖3)。注重啟發(fā)學(xué)生，使其主動從所學(xué)知識中找到解決問題的方法，提高自發(fā)學(xué)習(xí)的能力。

圖2 測繪教師指導(dǎo)團(tuán)隊

圖3 學(xué)生在實踐中心完成抗震課程設(shè)計

(3)設(shè)立土木工程專業(yè)競賽網(wǎng)站

為了擴(kuò)大創(chuàng)新實踐活動的影響，方便學(xué)生了解參與各項競賽，我系在院系網(wǎng)站上加入了競賽模塊(圖4)。通過競賽網(wǎng)站對各項競賽活動賽題等詳細(xì)信息進(jìn)行公布，并加入啟動競賽網(wǎng)絡(luò)報名系統(tǒng)。為了樹立榜樣，網(wǎng)站中及時公布競賽成績，對獲得不同競賽獲獎學(xué)生進(jìn)行大力表彰。各年級學(xué)生，通過此平臺可以迅速全面地了解參加各項賽事，提高了參與度，激發(fā)更多學(xué)生加入這個平臺。

圖4 通過網(wǎng)站公布競賽成果

(4)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新競賽選拔與集訓(xùn)

在實施“競賽創(chuàng)新實踐研學(xué)平臺”后，各項賽事選拔則可以依據(jù)學(xué)生參與平臺活動的評價，使選拔工作更加科學(xué)合理。同時，有了這個平臺的依托，選拔活動結(jié)束后，參賽學(xué)生也將更好地獲得相關(guān)服務(wù)便利，競賽成績也自然更好。

3 創(chuàng)新實踐改革過程中遇到的問題

“實訓(xùn)+競賽”的教學(xué)模式，深化了以往的教學(xué)改革，大大提高了學(xué)生的應(yīng)用能力和人才培養(yǎng)質(zhì)量。自2011年以來，為了把日常教學(xué)實踐環(huán)節(jié)課程建設(shè)等與學(xué)科競賽進(jìn)行有機(jī)結(jié)合(圖5)，逐步實現(xiàn)了以學(xué)科競賽為依托培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的目標(biāo)。

圖5 參加各類學(xué)科競賽

但在不斷建設(shè)完善基于“競賽創(chuàng)新平臺”的教學(xué)改革中，也遇到一些困難，主要在兩個方面：

①隨著學(xué)生參與實踐創(chuàng)新活動的熱情越來越高，活動需要消耗工程材料不斷增加，而這些費用由原已緊張的系內(nèi)學(xué)生活動經(jīng)費支出將難以持續(xù)，故需要學(xué)校設(shè)立專項活動經(jīng)費。

②專業(yè)課程的教學(xué)方式方法已形成相對固定模式，引進(jìn)競賽環(huán)節(jié)對原有授課方式進(jìn)度內(nèi)容計劃，進(jìn)行較大范圍的重新調(diào)整。這個過程無經(jīng)驗可以借鑒，要不斷探索完善。教師還要利用課外時間，輔導(dǎo)學(xué)生的競賽平臺活動，這部分工作量的認(rèn)定還不很完善。

4 結(jié)語

嘉庚學(xué)院土木工程系逐步構(gòu)建起結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實踐研學(xué)平臺，創(chuàng)建了針對實踐創(chuàng)新活動的網(wǎng)站，并開展了一系列的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實踐研學(xué)活動，有效地將創(chuàng)新實踐活動融入課程教學(xué)，形成全時段全方位的長效體系，激發(fā)了學(xué)生對結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和實踐研學(xué)的興趣，學(xué)生的工程思維與實踐能力也大幅提高。相關(guān)反饋信息表明，參與實踐創(chuàng)新平臺活動和競賽的學(xué)生，在參加工作后表現(xiàn)出了更高的專業(yè)素養(yǎng)創(chuàng)新思維自學(xué)能力和團(tuán)隊協(xié)作水平。

隨著大數(shù)據(jù)人工智能光纖傳感等新技術(shù)在土木工程專業(yè)中逐漸應(yīng)用，我校在解決當(dāng)前各種問題的基礎(chǔ)上，計劃逐步擴(kuò)大開放式平臺的覆蓋面，引入各種新技術(shù)，將平臺建設(shè)成為以土木工程為基礎(chǔ)融合各學(xué)科學(xué)生共同創(chuàng)新的綜合性平臺，繼續(xù)堅持和鼓勵實踐創(chuàng)新教學(xué)改革，為提升我國“智造水平”培養(yǎng)更優(yōu)秀的創(chuàng)新性人才。