吳忠鐵 曹萬智 范萍萍 高忠虎

摘? 要：新工科建設(shè)背景下為有效提升土木工程專業(yè)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng)，該文分析課程教學(xué)、項目研究、學(xué)科競賽的優(yōu)勢和特點(diǎn)，構(gòu)建項目與競賽雙驅(qū)動的土木工程專業(yè)創(chuàng)新能力三維培養(yǎng)平臺，分析“教-研-賽”三維一體式的土木工程專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，探討與其相關(guān)的政策和制度等因素，并進(jìn)行實踐與探索。結(jié)果表明，該三維培養(yǎng)模式能夠有效促進(jìn)課程教學(xué)創(chuàng)新改革，可以較好地提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，符合土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求。

關(guān)鍵詞：新工科；土木工程；教-研-賽;創(chuàng)新能力；三維培養(yǎng)模式

中圖分類號：G640? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）20-0049-04

Abstract： In order to effectively cultivate college students' innovation ability and comprehensive quality under the background of new engineering construction， this paper analyzed the advantages and characteristics of curriculum teaching， and constructed virtual platform for innovation ability training of civil engineering driven by project research and subject competition， and discussed the three-dimensional training system of innovation ability in civil engineering based on the "Teaching-Research-Competition"， and further discussed the relevant policies and systems， and carried out practice and exploration. The results show that this three-dimensional cultivation mode promotes the reform of curriculum innovation teaching and effectively improves students' innovation thinking and ability. It can meet the demands of cultivating innovative talents in civil engineering.

Keywords： new engineering; civil engineering; teaching - research - competition; innovation ability; three-dimensional training mode

基金項目：2020年教育部第二批新工科研究與實踐項目“適應(yīng)土木工程綠色化及裝配化發(fā)展需求的建材與制品專業(yè)人才培養(yǎng)探索與實踐”（E-TMJZSLHY20202156）；2021年甘肅省高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)改革研究項目“基于‘教-研-賽三維模式下的土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式探索與研究”（2021SJCXCYXM-02）；蘭州工業(yè)學(xué)院課程思政建設(shè)研究項目“‘課程+思政+競賽三位一體協(xié)同育人教學(xué)模式的探索與實踐”（[2021]168-4）；2021年西北民族大學(xué)課程思政示范課程“結(jié)構(gòu)力學(xué)A”（2021KCSZKC-30）

第一作者簡介：吳忠鐵（1982-），男，漢族，黑龍江綏化人，工學(xué)博士，教授，碩士研究生導(dǎo)師。研究方向為工程結(jié)構(gòu)減隔震控制、加固改造和裝配式結(jié)構(gòu)。

二十一世紀(jì)的競爭是人才的競爭，創(chuàng)新是新時期社會發(fā)展的核心問題，培養(yǎng)創(chuàng)新型專業(yè)人才成為了大學(xué)教育新時期的目標(biāo)與任務(wù)。隨著“中國制造2025”等系列國家戰(zhàn)略的推出實施，綠色建筑和智能制造對土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出了更高的要求。目前土木工程專業(yè)本科生在知識和能力方面還存在許多明顯的不足。例如基礎(chǔ)理論知識不扎實，分析問題和解決問題能力不足；動手實踐能力較弱，創(chuàng)新精神和意識缺乏。如何克服現(xiàn)存問題，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力是土木工程專業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的焦點(diǎn)。

在新工科建設(shè)背景下，李志強(qiáng)等[1]將課程思政融入新工科專業(yè)教育的教學(xué)實踐，推動學(xué)生創(chuàng)新多樣協(xié)同發(fā)展。范圣剛等[2]加強(qiáng)“雙師型”教師隊伍建設(shè)，完善學(xué)科競賽機(jī)制，構(gòu)建新的行業(yè)人才培養(yǎng)平臺。張偉等[3]將學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)選修課分成了初級實訓(xùn)、技能基礎(chǔ)訓(xùn)練、系統(tǒng)訓(xùn)練與創(chuàng)新設(shè)計四個階段，進(jìn)而提升學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力。上述新工科背景下土木工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要集中在課程體系內(nèi)，挖掘了專業(yè)內(nèi)、專業(yè)間等課程的契合度和交叉度。目前單一的課程主導(dǎo)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式已不能滿足當(dāng)前人才培養(yǎng)的要求。各高校專家和學(xué)者也深入開展學(xué)科競賽與課程教學(xué)相結(jié)合的二元教學(xué)模式，產(chǎn)生了良好的教學(xué)效果[4-6]。很多專家和學(xué)者也開展了項目與課堂和項目與競賽的二元體系人才培養(yǎng)模式，探索了項目與課程[7]、“課堂+項目”[8]“項目與競賽”[9-10]在人才培養(yǎng)創(chuàng)新實踐中的應(yīng)用。

然而，高校對多元化教育教學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)模式研究相對較少，在新工科建設(shè)背景下，構(gòu)建多元化教育教學(xué)模式是高校人才培養(yǎng)的必然趨勢。本文以新時期土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，深入研究了土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的途徑，利用課程教學(xué)、項目研究和學(xué)科競賽的優(yōu)勢，提出了土木工程專業(yè)“課程-項目-競賽”三維一體式創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺，分析了“教-研-賽”三維一體式創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，探討了土木工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的保障措施，為土木工程專業(yè)三維一體式創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的實施提供了重要的參考。

一? 土木工程專業(yè)“課程-項目-競賽”三維一體式創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺的提出與構(gòu)建

目前，高校中以課程教學(xué)為主的單一人才培養(yǎng)模式已不能滿足新工科背景下創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，應(yīng)建立多種培養(yǎng)方式聯(lián)合應(yīng)用的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方案。根據(jù)土木工程專業(yè)的特點(diǎn)，本文高效結(jié)合課程教學(xué)、項目研究、學(xué)科競賽三者之間的優(yōu)勢，在土木工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)中構(gòu)建“課堂-項目-競賽”三維一體式創(chuàng)新型人才培養(yǎng)平臺，建立以課程教學(xué)為中心，以項目研究和學(xué)科競賽為補(bǔ)充的人才培養(yǎng)模式，能夠激發(fā)學(xué)生的積極性和主動性，驅(qū)動課程教學(xué)改革的不斷發(fā)展，形成“教-研-賽”三維一體式創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，具體如圖1所示。

（一）? 堅持課程教學(xué)在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的基礎(chǔ)地位和中心地位

課堂教學(xué)是學(xué)生接受知識的主要途徑，課程是教師傳授知識和學(xué)生學(xué)習(xí)知識的主要載體，其知識內(nèi)容主要來源于教材，具有明顯的體系性和完整性。課堂教學(xué)主要形式仍是以教為主，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，夯實專業(yè)理論基礎(chǔ)。課堂教學(xué)是提高學(xué)生的基本知識素養(yǎng)和基本實踐能力的重要環(huán)節(jié)，對土木工程專業(yè)學(xué)生的基本專業(yè)知識和基本實踐能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要的作用。高質(zhì)量課堂教學(xué)可以為學(xué)生進(jìn)行項目研究和參與學(xué)科競賽提供良好的信心，為創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)奠定較好的基礎(chǔ)。因此，要堅持課程教學(xué)的基礎(chǔ)地位和中心地位。

（二）? 堅持項目研究在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的深度驅(qū)動作用

項目研究是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維與增強(qiáng)知識創(chuàng)新的重要途徑，是創(chuàng)新能力提升的重要環(huán)節(jié)。其主要形式是以研為主，推動學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升學(xué)生自身能力。土木工程專業(yè)學(xué)生參與科研項目可以培養(yǎng)創(chuàng)新意識，激發(fā)創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。在整個項目研究過程中學(xué)生會不斷發(fā)現(xiàn)自身知識的不足和欠缺，可以通過自主學(xué)習(xí)進(jìn)行提升，同時也可以將問題反饋到課程教學(xué)，通過專題培訓(xùn)與課程滲透來實現(xiàn)對行業(yè)前沿知識的補(bǔ)充，進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生的思維，提升學(xué)生的能力，可以作為課程教學(xué)過程中學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有力補(bǔ)充。項目研究是對專業(yè)內(nèi)相關(guān)工程技術(shù)問題的探討和研究，在深度的學(xué)習(xí)過程中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，具有明顯的前沿性，其特點(diǎn)是零散不集中。項目研究一般執(zhí)行期為1～2年，學(xué)生可以有較充裕的時間來完成大學(xué)生相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和補(bǔ)充，進(jìn)而解決項目研究問題。科研問題的解決對學(xué)生創(chuàng)新能力提升具有至關(guān)重要的作用，是對土木工程專業(yè)課程教學(xué)的深度驅(qū)動。

（三）? 堅持學(xué)科競賽在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中的廣度驅(qū)動作用

學(xué)科競賽是大學(xué)生創(chuàng)新能力提升最為普遍的實踐平臺，也是最容易接觸和入手的學(xué)科競技活動，可以使大學(xué)生獲得更多的知識，是創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要平臺。其思想是以賽為主，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，提升自身能力。其有別于課程教學(xué)的系統(tǒng)性和專業(yè)性，也不同于項目研究的高度創(chuàng)新性，具有明顯的行業(yè)前沿性和競爭性，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的專業(yè)知識運(yùn)用能力和動手實踐能力。通過學(xué)科競賽可以讓學(xué)生提前接觸土木工程學(xué)科的前沿知識，是對課程教學(xué)的深度強(qiáng)化，可以作為課程教學(xué)過程中創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要補(bǔ)充。根據(jù)高校學(xué)科競賽榜名單，土木工程專業(yè)學(xué)生可以參加的競賽有13個，其中包括力學(xué)類競賽、智能建造類競賽、節(jié)能減排類競賽和結(jié)構(gòu)設(shè)計類競賽及交叉學(xué)科類競賽。學(xué)科競賽的內(nèi)容集中地反映了學(xué)科前沿和發(fā)展方向的問題，往往包含很多土木工程專業(yè)理論課程和實踐課程的重要內(nèi)容。學(xué)科競賽既能推動課程教學(xué)創(chuàng)新，又能促進(jìn)項目研究方向的調(diào)整。項目研究成果可以作為相關(guān)學(xué)科競賽的作品，進(jìn)行創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的再次提升，是對大學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的廣泛驅(qū)動。

二? 土木工程專業(yè)“教-研-賽”三維一體式創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的實踐與效果

（一）? 推進(jìn)課程改革，以教促創(chuàng)

土木工程專業(yè)的力學(xué)課程如理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)及彈性力學(xué)和專業(yè)課程如鋼筋混凝土設(shè)計原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)、建筑抗震設(shè)計和基礎(chǔ)工程均為學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。但這些課程不能及時反映行業(yè)前沿的熱點(diǎn)。根據(jù)新時期創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求，使課程教學(xué)和學(xué)科競賽與項目研究緊密結(jié)合，融合行業(yè)前沿的相關(guān)內(nèi)容，積極推動課賽融合和課研融合，以學(xué)科競賽和項目研究目標(biāo)為引導(dǎo)，充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，進(jìn)而提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。通過土木工程專業(yè)“教-研-賽”三維一體式創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的實踐與探索，目前在結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)等課程中均進(jìn)行了力學(xué)類競賽和結(jié)構(gòu)設(shè)計類競賽的賽教融合，鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計類和智能建造類競賽進(jìn)行課研融合。

2022年土木工程學(xué)院獲得校級教學(xué)改革項目12項，其中教育教學(xué)改革研究一般項目6項、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理等一流本科課程3項、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理等MOOC建設(shè)2項和土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心1項，較之前有明顯提高。這些教學(xué)改革項目的進(jìn)行充分體現(xiàn)課程教學(xué)創(chuàng)新改革的效果。

（二）? 研教融合，以研促創(chuàng)

根據(jù)項目研究的特點(diǎn)，研教融合主要有學(xué)生參與教師項目和大學(xué)生創(chuàng)新項目兩種方式。參與科研項目是以學(xué)生為主導(dǎo)，教師為輔，充分激發(fā)學(xué)生的積極性和主動性。在項目的進(jìn)行過程中由于學(xué)生學(xué)習(xí)知識的深度和廣度的差異，專業(yè)知識基礎(chǔ)的強(qiáng)弱各不相同，基于課程學(xué)習(xí)的專業(yè)內(nèi)容可能存在明顯的不足，因此需要補(bǔ)充課程教學(xué)外更多的知識內(nèi)容，填補(bǔ)專業(yè)知識教學(xué)過程中的欠缺。學(xué)生在項目研教過程中的疑難問題有兩種解決方案：第一，堅持學(xué)生學(xué)習(xí)的中心地位。通過項目任務(wù)的推進(jìn)和完成引導(dǎo)學(xué)生積極主動的學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生自行解決，激發(fā)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。第二，堅持教師引導(dǎo)的輔助地位。項目研究中疑難問題可以通過指導(dǎo)老師和相關(guān)課程教師引導(dǎo)來解決。同時，項目研究成果可以作為中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等交叉學(xué)科競賽作品進(jìn)行參賽，在學(xué)科競賽中具有很強(qiáng)的競爭力，為學(xué)科競賽的進(jìn)行提供了良好的基礎(chǔ)。

在2021年第七屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽甘肅賽區(qū)中獲得銀獎2項，銅獎1項。在2022年第十二屆全國大學(xué)生電子商務(wù)“創(chuàng)新、創(chuàng)意及創(chuàng)業(yè)”挑戰(zhàn)賽甘肅賽區(qū)中獲得銀獎1項，學(xué)生的參賽作品為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的研究成果。2022年西北民族大學(xué)土木工程學(xué)院本科生申請創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目獲得立項8項，較2021年增幅50%，充分體現(xiàn)了學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的提高。

（三）? 賽教融合，以賽促創(chuàng)

在高校學(xué)科競賽榜名單中，土木工程專業(yè)學(xué)生可以參加的學(xué)科競賽有13個，競賽內(nèi)容均可以與部分課程內(nèi)容相結(jié)合。以全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計信息技術(shù)大賽為例，競賽內(nèi)容以綠色建筑和智能建筑為主題，涉及課程有材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、鋼結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)工程、建筑制圖、土力學(xué)、建筑工程抗震、高層結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑CAD、工程概預(yù)算和BIM技術(shù)應(yīng)用等，延伸課程包括廣廈CAD自動成圖軟件和裝配式建筑設(shè)計與分析。根據(jù)大多數(shù)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)和實踐及創(chuàng)新能力的情況，學(xué)生很難獨(dú)立完成賽題內(nèi)容，需要教師不斷指導(dǎo)和講解，實現(xiàn)學(xué)生對問題的解決。同時，學(xué)生可以根據(jù)賽題的內(nèi)容查閱相關(guān)文獻(xiàn)。經(jīng)過4個月的專業(yè)技能培訓(xùn)完成賽題。通過競賽，學(xué)生的專業(yè)知識得到很大的擴(kuò)展，動手實踐能力得到了大幅度提升，創(chuàng)新思維也得到了鍛煉，創(chuàng)新能力得到了有效的強(qiáng)化，是大學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。2022年第四屆“全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計信息技術(shù)大賽”中西北民族大學(xué)10支參賽隊伍，獲得特等獎2項、一等獎3項、二等獎3項和三等獎1項，共計9個獎項。2021年第十四屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽獲得全國一等獎1項。這些成績充分體現(xiàn)了土木工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的效果。

三? 土木工程專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力三維培養(yǎng)模式的保障措施

學(xué)校和學(xué)院的相關(guān)政策與制度對土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)平臺的構(gòu)建和培養(yǎng)體系的形成起到了至關(guān)重要的作用。以學(xué)校教學(xué)改革、項目研究、學(xué)科競賽激勵制度為出發(fā)點(diǎn)，形成相應(yīng)保障制度和措施是對土木工程專業(yè)“教-研-賽”三維一體式創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式實施的有利保障。主要有以下幾個方面。

第一，鼓勵和支持教師的課程教學(xué)創(chuàng)新改革。依據(jù)新工科建設(shè)的要求，需要在課程教學(xué)過程中融合新的教學(xué)理念和方法，不斷增強(qiáng)與行業(yè)前沿的聯(lián)系，為創(chuàng)新能力的提升奠定良好的基礎(chǔ)。建立基于強(qiáng)化實踐能力和創(chuàng)新能力的良好的課程教學(xué)體系，完善突出學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力的課程培養(yǎng)計劃，增強(qiáng)理論課程和實踐課程間的知識相互滲透，提高學(xué)生整體實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)基礎(chǔ)。

第二，進(jìn)一步完善學(xué)生參與項目研究制度，鼓勵學(xué)生參與項目研究。首先，激發(fā)教師申請科研項目的積極性和主動性，豐富項目研究的多樣性，保障學(xué)生參與項目研究的可選性；其次，激勵學(xué)生申請大學(xué)生創(chuàng)新項目的主動性，增加項目資助的幅度；再次，改善學(xué)生參與教師科研項目的激勵機(jī)制；最后，完善學(xué)生參與教師項目的評價機(jī)制。

第三，形成穩(wěn)定的土木工程專業(yè)學(xué)科競賽機(jī)制。建立健全有效的土木工程專業(yè)學(xué)科競賽制度，調(diào)動教師與學(xué)生的積極性和主動性，在制度的運(yùn)行過程中尋找存在的問題，不斷改進(jìn)和完善，進(jìn)而建立更為高效的土木工程專業(yè)學(xué)科競賽制度。

第四，建立“課程-項目-競賽”三維一體化保障制度。在正常的制度制定過程中強(qiáng)調(diào)課程教學(xué)創(chuàng)新對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)作用，重視項目研究對學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的提升作用，突出學(xué)科競賽對實踐創(chuàng)新能力的推動作用，積極支持構(gòu)建土木工程專業(yè)“課程-項目-競賽”三維一體式的創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺，形成土木工程專業(yè)“教-研-賽”三位一體的實踐和創(chuàng)新能力有效培養(yǎng)模式。

四? 結(jié)束語

本文通過研究課程教學(xué)、項目研究和學(xué)科競賽的特點(diǎn)和優(yōu)勢，建立以課程教學(xué)為中心，以項目研究和學(xué)科競賽為補(bǔ)充的“一中心，兩驅(qū)動”的三維一體式創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺，有利于以教促創(chuàng)、以研促創(chuàng)、以賽促創(chuàng)的實現(xiàn)，形成了“教-研-賽”三維一體式創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。該三維培養(yǎng)模式的構(gòu)建將為完善與調(diào)整土木工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案提供重要參考，為建立更為完善的土木工程專業(yè)的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺提供一種新的思路和方向。

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