鄧友生　李文杰　唐麗云　葉萬軍　王烘艷　劉龍剛

摘 要：隨著我國工業(yè)化進程的不斷推進，土木工程領域迎來蓬勃發(fā)展，對理論研究、工程設計、施工技術和管理水平提出更高要求，實踐教學是新工科背景下培養(yǎng)土木工程領域人才的重要方法，具有新的內容和具體要求。應對傳統(tǒng)實踐教學體系在新時代背景下暴露出的問題，需要對實踐教學方法提出創(chuàng)新改革：將土木工程專業(yè)學生創(chuàng)新精神與實踐能力培養(yǎng)同OBE教育理念實施方法論相結合，制定合理教學方案和評價指標；轉變教育思想，更新教育觀念，積極引導學生主動參與教學環(huán)節(jié)，激發(fā)學生的創(chuàng)新潛力，在教學過程中應該更加重視實訓環(huán)節(jié)；更新實踐教學體系，結合CDIO工程教育模式進行改革，構建以項目教學為核心的實踐教學體系；順應新時代發(fā)展趨勢，積極對教育體系提出優(yōu)化改革，培養(yǎng)創(chuàng)新意識強，實踐能力高的新工科人才。

關鍵詞：土木工程；OBE理念；新工科；實踐創(chuàng)新；教學改革

中圖分類號：G 642.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7312（2023）03-0364-06

Exploration on the Training of New Engineering Talents in Civil Engineering based on OBE-CDIO Concept

DENG Yousheng1，2，LI Wenjie1，TANG Liyun1，YE Wanjun2，WANG Hongyan2，LIU Longgang2

（1.College of Architecture and Civil Engineering，Xian University of Science and Technology，Xian 710054，China；

2.College of Civil Engineering，Xian Traffic Engineering Institute，Xian 710300，China）

Abstract：With the continuous advancement of Chinas industrialization process，the field of civil engineering ushered in vigorous development，putting forward higher requirements for theoretical research，engineering design，construction technology and management level.Practical teaching is an important method to cultivate talents in the field of civil engineering under the background of new engineering with new content and specific requirements.In response to the problems exposed by the traditional practical teaching system in the new era，it is necessary to put forward innovative reform of practical teaching methods：Combine the cultivation of innovative spirit and practical ability of civil engineering students with the implementation methodology of OBE education concept，and formulate reasonable teaching programs and evaluation indicators；Change the educational thought，update the educational concept，actively guide the students to take the initiative to participate in the teaching process，stimulate the students innovation potential，pay more attention to the practical training link in the teaching process；Update the practical teaching system，reform the CDIO engineering education model，and build a practical teaching system with project teaching as the core.Only by adapting to the development trend of the new era and actively proposing the optimization and reform of the education system can we cultivate new engineering talents with strong sense of innovation and high practical ability.

Key words：civil engineering；OBE concept；new engineering；practical innovation；teaching reform

0 引言

近年來，我國工業(yè)化進程的不斷推進，土木工程領域也迎來蓬勃發(fā)展。城市中高層建筑拔地而起，江河上

大跨度橋梁橫空而造，涌現(xiàn)了一大批著名的土木建筑，如北京的鳥巢體育館、廣東的港珠澳大橋、上海的環(huán)球金融中心等。此外，在交通運輸建設領域里同樣取得長足發(fā)展，截止2020年底我國鐵路營業(yè)里程已達14.6萬km，其中高速鐵路為3.8萬km，均居世界第一[1-2]，我國高速鐵路建設水平和通車里程已達到世界領先水平，土木行業(yè)的興盛為我國經濟高速發(fā)展注入新的活力[3]。

土木工程發(fā)展至今，人們對于建筑物的要求不再單單局限于生活必須，更加要求其具備大方、美觀、舒適等特點。土木工程不再是簡單的物質需求，更要滿足人們的精神文化與發(fā)展[4]。當前，我國建筑結構正朝著更高、更遠、更深的方向持續(xù)發(fā)展，土木工程學科也向著可持續(xù)、信息化、生態(tài)化、創(chuàng)新型的方向發(fā)展。這種發(fā)展趨勢對土木工程領域理論研究、工程設計、施工技術和管理水平提出更高要求，因此，專業(yè)人才數(shù)量和質量的需求也隨之與日俱增。

高等教育的根本目標是人才培養(yǎng)，其教學工作和科研工作必須緊緊圍繞人才培養(yǎng)工作[5]。培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和實踐能力的專業(yè)型人才，為社會輸入高質量的適用型人才，是推進“新工科”專業(yè)人才培養(yǎng)供給側改革的出發(fā)點和落腳點[6-7]。土木工程作為“新工科”背景下具有代表性的學科，相較于其他工科類專業(yè)，其更加具有綜合性、社會性和實踐性，不僅要求學生具有扎實的理論基礎，同時注重學生實踐能力的培養(yǎng)，這是“新工科”背景下具有的獨特培養(yǎng)目標和教學特點[8]。高等教育不同發(fā)展時期土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標以及其發(fā)展歷程，如圖1所示。

OBE教育理念是指綜合考慮教育投入回報與實際產出的現(xiàn)實需要的成果導向教育，在20世紀70年代美國教育家Spady發(fā)表文章《成果導向教學管理：以社會學的視角》中被首次提出[9]。是什么？為什么？如何幫助學生獲取學習的成果？學生如何驗證自己已經獲取的學習成果？是OBE教育理念主要強調的4個關鍵問題，也是我國高等教育的重要命題之一[10]。CDIO代表Conceive、Design、Implement、Operate，即構思、設計、實踐和運作。主張讓學生以實踐的、主動的、課程之間的三維聯(lián)系方式開展實踐學習，重視將學生個人能力、團隊協(xié)作、工程基礎知識和系統(tǒng)能力四個方面進行教學培養(yǎng)。CDIO是一種以實際工程需求為導向，以培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力為主要目標的工程型人才培養(yǎng)教育理念，一種將實訓項目設計和課程教學進度相結合的人才培養(yǎng)模式[11]。

將OBE教育理念與CDIO工程教育模式有機結合，是針對我國“新工科”背景下高等教育改革的重要嘗試。

1 新時代實踐創(chuàng)新教學面臨的挑戰(zhàn)

2021年，國務院提出要深入實施新時代人才強國戰(zhàn)略加快建設世界重要人才中心和創(chuàng)新高地，要立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構建新發(fā)展格局、推動高質量發(fā)展，必須把人才資源開發(fā)放在最優(yōu)先位置，大力建設戰(zhàn)略人才力量，著力夯實創(chuàng)新發(fā)展人才基礎。隨著信息技術的發(fā)展和時代進步，在高等教育綜合改革的引領下，土木工程領域人才培養(yǎng)過程中實踐教育面臨的挑戰(zhàn)愈發(fā)嚴峻，尤其在當今土木工程蓬勃發(fā)展和快速轉型的背景下，對相關專業(yè)學生的要求不再局限于對專業(yè)知識的掌握與運用，更加需要從事科研技術創(chuàng)新，解決實際工程難題的復合型人才[12]。

目前高校中土木工程相關專業(yè)的實踐教學依托短期實習的形式，主要有認識實習、生產實習、學科競賽、創(chuàng)新項目、課程試驗、課程設計和畢業(yè)設計等[13]。這種實習形式展示出一定的優(yōu)勢，能夠讓學生通過實地參觀、動手實踐掌握課堂外的專業(yè)知識，但這種傳統(tǒng)的實踐教學方式，易受限于課時或其他實際條件，教師在制定教學大綱、教學內容和教學方法上遇到一定困難[14]。學生在實踐訓練的環(huán)節(jié)中，雖然能夠驗證并強化課堂教學中學習的理論知識，但常常沒有被調動其主觀能動性，難以達到預期教學目的[15]。此外更重要的一點是，傳統(tǒng)的實踐教學環(huán)節(jié)與當前涌現(xiàn)出的新式教學方式，如線上教學等不具備兼容性。

目前，我國高等教育中土木工程專業(yè)對學生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)主要依托于制定相應的課程計劃，引導學生積極參與項目實踐，在過去的幾十年中，這種方法取得了一定的成效，使學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力得到一定強化，但是這些教育方法較為零散，還沒有形成成熟體系，體現(xiàn)在如下幾個方面。

1）創(chuàng)新能力培養(yǎng)教育缺乏頂層設計，培養(yǎng)目標不明確、不清晰。

2）軟、硬件資源的支持力度有待提升。

3）缺乏先進的理論指導。

4）創(chuàng)新能力培養(yǎng)成果缺乏成熟的考核體系。

5）創(chuàng)新能力培養(yǎng)沒有結合到高校教學的各個環(huán)節(jié)中。

由上所述，土木工程行業(yè)發(fā)展日新月異，人才質量需求亟待精進。同時，我國高等教育中土木工程專業(yè)學生在創(chuàng)新精神和實踐能力方面的培養(yǎng)體系還存在一定的問題?！靶鹿た啤北尘跋聦嵺`教學和創(chuàng)新教學面臨新挑戰(zhàn)。因此，有必要對實踐和創(chuàng)新教學進行探索，以系統(tǒng)訓練學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。

2 新時代實踐創(chuàng)新教學方法

新時代實踐教學面臨新挑戰(zhàn)，需要對實踐教學方法提出創(chuàng)新改革，通過理論知識培養(yǎng)、實踐能力訓練和創(chuàng)新意識激發(fā)“三維”人才培養(yǎng)模式，提升學生從理論到實踐再到創(chuàng)新綜合能力。從教學思想、教育觀念、教學環(huán)節(jié)和培養(yǎng)模式進行改革，以探索“新工科”背景下實踐創(chuàng)新教學方法。

2.1 OBE理念應用

將OBE理念深入教學環(huán)節(jié)，混合式教學模式主張將教學中心從教師轉移到學生，從教轉移到學。教師積極引導，在對學生開展深入調研基礎上，對傳統(tǒng)教學環(huán)節(jié)和教學目標進行重新改革設計。在教學過程中，積極對學生學習成果反饋進行采集，依據(jù)反饋結果不斷修正教學方案，通過教學改進以達預期教學目標。近年來，線上教學占據(jù)一部分教學內容，基于在線學習的OBE教學模式主要是對網絡學習資源進行重新整合，設計適合教學資源的線上、線下教學活動方案。

OBE教育理念內涵見表1，將土木工程專業(yè)學生創(chuàng)新精神與實踐能力培養(yǎng)同OBE教育理念實施方法論相結合，首先明確學生的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案。土木工程專業(yè)學生具備創(chuàng)新精神與實踐能力是高等教育的目標，是社會工作的需求，更是人才培養(yǎng)的根本要求，土木工程專業(yè)學生的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案中應該有關于創(chuàng)新精神和實踐能力的具體要求和落實條目，如將創(chuàng)新精神和實踐能力培養(yǎng)在畢業(yè)條件中進行適當規(guī)定[16]。還應該建立對創(chuàng)新精神和實踐能力的具體評價考核條款，進一步完善培養(yǎng)考核體系。同時，在制定教學方案和評價指標時還需要充分考慮不同學生之間的個體差異性。

2.2 轉變教育思想

在教學過程中樹立正確的學生觀。教師應該發(fā)掘每個學生的創(chuàng)新潛力，認識并尊重學生的個性發(fā)展，通過正確引導以訓練學生的實踐能力。

在教學過程中秉持以學為主，以教為輔的教學理念，充分調動學生在實踐環(huán)節(jié)中的積極性，避免填鴨灌輸，主動式學習是創(chuàng)新思維的基礎，是培養(yǎng)學生解決問題能力的一種方法。

在教學過程中培養(yǎng)學生的問題意識。在傳統(tǒng)教學模式中，更注重培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，而相對疏忽學生發(fā)現(xiàn)問題的能力，解決實際工程難題，不能以解答試卷的思路來應對，因此培養(yǎng)學生的問題意識根本上就是訓練學生在工作中解決實際問題的能力。

在教學過程中更加重視實訓環(huán)節(jié)。即實踐出真知，新工科背景下的高等教育過程需要實訓環(huán)節(jié)以對理論知識進行佐證，并且實訓環(huán)節(jié)對于培養(yǎng)實踐性人才具有重要意義[17]。通過實習、實驗或學科競賽的形式開展，其中實驗環(huán)節(jié)與理論知識配套，兩者相輔相成。在組織學生進行實驗的過程中，可通過實驗的可操作性以及難易程度，盡量減少傳統(tǒng)實驗，如驗證類實驗等，增加創(chuàng)新性和操作性強的實驗，為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力，可對實驗教學中的比例進行調整。靳靜等在課程改革中適當新增9.2%的創(chuàng)新性實驗和16.3%的設計性實驗，同時，將綜合性實驗增加到28.8%，基礎性實驗減少到45.7%，如圖2所示[18]。

在教學過程中優(yōu)化人才培養(yǎng)環(huán)境。目前的實訓環(huán)節(jié)易受限于課時或設備，難以很好完成教學目標，一方面教師可結合實際條件，修改并優(yōu)化培養(yǎng)方案，使學生在實訓過程中能夠掌握更多實踐技能；另一方面可以加強實訓基底的建設，通過產學研結合手段充分利用企業(yè)、科研院所的設備條件，將第一課堂和第二課堂更好結合。

2.3 更新教學體系

在實踐教學體系中，主要包含了教師和學生2個主體，實踐教學以實踐為形式，通過組織學生進行實踐活動以達到教學目標，作為“新工科”背景下的重要培養(yǎng)方法，其與理論知識教學在高等教育中具有同等重要的地位[19]。作為教育的組織者和發(fā)起者，實踐教學體系需要從教師端開始更新。CDIO“項目主導型”模式提倡“做中學”的教學體系，引導學生進行探索式學習[20]。在“新工科”背景下的人才培養(yǎng)模式結合CDIO工程教育模式進行改革，構建以項目教學為核心的實踐教學體系。將實際工程項目有機結合到課程教學中，讓學生參與工程項目從開始到竣工的過程，引導學生參與全面、系統(tǒng)的項目學習，明晰工程項目實際運作過程，訓練學生對工程項目的整體認識，進而培養(yǎng)學生實踐能力和團隊協(xié)作能力。

在針對土木工程專業(yè)學生的實踐教學環(huán)節(jié)中，可以引入一棟樓或一座橋等實際工程項目，以進行CDIO工程教育模式的教學。從建筑物的前期預算、建筑設計、實際施工到后期驗收，其中涉及到工程預算、地基設計、結構設計、暖通設計和施工設計等方面的理論知識，通過開設相關課程來進行配合教學。按照建筑結構設計施工進程，對學生進行各項設計內容的課程教學。在該建筑物的建設工程目標完成后，學生對于建筑設計相關的課程內容同樣得到相應掌握。

周穎悟等對CDIO工程教育模式開展了實踐教學研究，借鑒國內外高等教育的成功案例，結合自身高校的教學特點，正式在課堂內實施了ATN·CDIO工程教育教學模式[21]。針對一年級新生在建筑設計基礎課程上進行了一系列改革與嘗試，在課程中對學生設計思維認識分析進行綜合訓練，強化學生工程設計技能，培養(yǎng)學生工程實踐能力，如圖3所示。

2.4 探索“新工科”人才培養(yǎng)模式

教師在培養(yǎng)學生能力過程中，應該堅持以社會面實際需求為導向，以訓練學生實踐能力為核心，綜合培養(yǎng)學生的社會責任感、團隊合作精神和奉獻精神，構建這種綜合培養(yǎng)體系，主要集中在實訓體系的內容和方法上。

從課程體系的改革出發(fā)，一方面加強基礎課程教育，另一方面推行跨學科教育的實行。在實際工作中，需要解決的問題往往需要多種學科的知識內容，因此在加強基礎課程教育的同時，推行跨學科教育培養(yǎng)復合型人才，掌握多種技能以滿足實際工作需要。

順應當前時代發(fā)展潮流和趨勢。隨著通訊技術和互聯(lián)網的發(fā)展，涌現(xiàn)出一大批新的教育形式，如在線教育、在線考核等。信息技術促進在線教育教學發(fā)展，拓寬了人才培養(yǎng)模式新渠道。結合這種新工具，積極提倡啟發(fā)式、討論式或研究式的教學方法，以推動新時代實踐性人才培養(yǎng)進程。

對傳統(tǒng)實訓考核方式進行改革。傳統(tǒng)的考核方式依賴于學分或成績，對學習過程的考核有所欠缺，而實訓這種培養(yǎng)方法更應該重視實訓的過程。在培養(yǎng)新模式中，加強考核力度，豐富考核方法，有助于推動新時代實訓教育的發(fā)展。

3 結語

培養(yǎng)服務于社會的應用型人才是高等教育的重要目標之一，面對土木工程行業(yè)日新月異的發(fā)展潮流，探索“新工科”背景下具備創(chuàng)新意識和實踐能力人才的培養(yǎng)方法至關重要。實踐教學作為工科教育的重要環(huán)節(jié)之一，在培養(yǎng)應用型人才的過程中起紐帶作用。面臨新時代高等教育實踐教學的新挑戰(zhàn)，積極探索教學新方法，以解決傳統(tǒng)教學在新時代暴露出的問題。具體教學方法創(chuàng)新歸納為如下幾點。

1）將土木工程專業(yè)學生創(chuàng)新精神與實踐能力培養(yǎng)同OBE教育理念實施方法論相結合，制定合理教學方案和評價指標。

2）轉變教育思想，更新教育觀念，積極引導學生主動參與教學環(huán)節(jié)，激發(fā)學生的創(chuàng)新潛力，在教學過程中應該更加重視實訓環(huán)節(jié)。

3）更新實踐教學體系，結合CDIO工程教育模式進行改革，構建以項目教學為核心的實踐教學體系。

4）順應新時代發(fā)展趨勢，積極對教育體系提出優(yōu)化改革，才能培養(yǎng)創(chuàng)新意識強，實踐能力高的新工科人才。

參考文獻：

[1] 鄧友生，王一雄，蘇家琳，等.樁網結構動力響應研究新進展[J].西安科技大學學報，2020，40（03）：377-383.

[2]陳伯施.科技賦能軌道交通移動裝備發(fā)展[J].鐵道車輛，2021，59（01）：1-6.

[3]張潤邇.土木工程在國民經濟建設中的重要地位及其發(fā)展趨勢[J].經濟研究導刊，2021（23）：16-19.

[4]賈育才.現(xiàn)代土木工程教學創(chuàng)新方法探析[J].赤峰學院學報（自然科學版），2017，33（24）：219-220.

[5]屈林巖.關于新時代高等教育人才培養(yǎng)工作的幾點認識[J].中國大學教學，2019（01）：7-12.

[6]WANG X J.Reform of practical teaching method of civil engineering specialty under the new engineering discipline[J].Frontiers in Educational Research，2022，5（15）.

[7]翟博文，陳燕菲，車玉君.基于 BIM的工程造價專業(yè)實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略探索[J].施工技術，2017（46）：518-521.

[8]毛成，趙春魚，李一星.新工科背景下地方院校個性化人才培養(yǎng)模式探索與實踐——以中國計量大學工科試點班為例[J].中國大學教學，2022（Z1）：31-38.

[9]王明海.成果導向高職課程實施[M].北京：高等教育出版社，2016.

[10]LENIN N，SIVA KUMAR M，SELVAKUMAR G.Application of conceive，design，implement and operate（CDIO）strategy for the development of engineering education in Indian perspective[J].The Journal of Education，2022（1）：41-48.

[11]文俊，郭毓東.新時代背景下的土木工程類“雙創(chuàng)”型人才培養(yǎng)模式研究[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2022（04）：135-137.

[12]楊冬.我國高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育政策變遷的軌跡、機制與省思[J].高校教育管理，2021，15（05）：90-104.

[13]李鵬，蘇棟，許文茂.“新工科”視域下生產實習課程建設探析[J].北京科技大學學報（社會科學版），2022，38（01）：1-9.

[14]WANG Y R，ZHENG S Q，ZHANG，M Y，et al.Mode reform of sensor courses teaching in civil engineering based on CDIO education concept[J].Sensors ＆ Transducers，2014，173（06）：297-304.

[15]謝明志，楊永清，賈宏宇，等.土木工程實踐教學創(chuàng)新與大學生結構設計競賽耦合模式探析[J].高等建筑教育，2020，29（05）：137-142.

[16]于丹，宋曉兵，李迎秋，等.基于OBE的普適性創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系探析——以大連東軟信息學院為例[J].高等工程教育研究，2020（02）：183-189.

[17]MA Z J.The education reform of surveying practice of civil engineering major in application-oriented university[C].2011 International conference on control，Automation and Systems Engineering，2011：435-437.

[18]靳靜，梁小勇，于遠亮.土木工程專業(yè)應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學改革與實踐[J].中國教育技術裝備，2020（03）：91-92.

[19]石瑋.高等教育的實踐教學體系研究[J].科學咨詢（科技·管理），2020（10）：114.

[20]XIEZ Y.On English courses and teaching strategies in compound application-oriented talents training based on the education ideas of CDIO in the construction of smart cities[J].Security and Communication Networks，2022.

[21]周穎悟，吳迪.ATN·CDIO工程教育模式下的創(chuàng)造思維體系構建探究——以建筑設計基礎課程教學為例[J].高等建筑教育，2022，31（06）：138-145.

（責任編輯：王強）

收稿日期：2023-01-10

基金項目：國家自然科學基金項目（51878554）;2020年陜西省新工科研究與實踐項目“土木工程與鐵道工程及工程造價交叉的創(chuàng)新教育模式研究與實踐”

作者簡介：鄧友生（1969—），男，湖南桂陽人，教授，主要從事基礎工程方面的研究工作。