許福 張旭輝 曹國棟 朱崇政

摘? 要：具備減碳思維的土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)我國“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵。同時(shí)，創(chuàng)新能力是新工科土木工程人才培養(yǎng)的核心目標(biāo)。目前將“雙碳”與新工科相結(jié)合對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的研究還有待進(jìn)一步深入。該文提出當(dāng)前土木工程材料課程教學(xué)中針對(duì)“雙碳”和新工科的思考與做法，總結(jié)存在的問題。在改革對(duì)策方面，提出首先從架構(gòu)層面探索“雙碳”和新工科對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)需求，對(duì)課程教學(xué)大綱提出調(diào)整建議；其次針對(duì)教材內(nèi)容，提出以多學(xué)科交叉融合的知識(shí)體系和教學(xué)內(nèi)容促進(jìn)創(chuàng)新思維；最后是以提高新工科土木工程人才創(chuàng)新能力和培養(yǎng)“雙碳”思維為目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，開展多層次、全過程的創(chuàng)新實(shí)踐以提升創(chuàng)新技能，提出教學(xué)實(shí)踐過程的具體建議。

關(guān)鍵詞：“雙碳”；新工科；土木工程材料；教學(xué)問題；改革對(duì)策

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）10-0127-05

Abstract： The cultivation of civil engineering professionals with carbon reduction idea in mind is the key to achieving China's "dual carbon" goals. At the same time， innovation ability is the core goal of cultivating civil engineering talents in the emerging engineering field. At present， the research on the combination of "dual carbon" and emerging engineering disciplines in the cultivation of civil engineering professionals still needs further deepening. This article proposes thoughts and practices on "dual carbon" and emerging engineering education in the current teaching of civil engineering materials courses， and summarizes the existing problems. In terms of reform strategies， it is proposed to first explore the target needs of "dual carbon" and emerging engineering disciplines for talent cultivation in civil engineering from the architectural level， and propose adjustment suggestions for the curriculum and teaching outline; secondly， based on the content of the textbook， a curriculum system and teaching content that integrates multiple disciplines are proposed to promote innovative thinking. Finally， with the goal of improving the innovation ability of civil engineering talents in the emerging engineering field and cultivating "dual carbon" thinking， combined with the teaching syllabus and content， multi-level and full process innovation practices are carried out to enhance innovation skills， and specific suggestions for the teaching practice process are proposed.

Keywords： "dual carbon"; emerging engineering; civil engineering materials; teaching problems; countermeasures for the reform

2020年9月22日，習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上宣布中國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和[1]。土木工程行業(yè)是材料需求密集型行業(yè)，其中水泥是建筑工業(yè)的基本原料之一，素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱，也是碳排放的主要來源之一。除此之外，土木工程行業(yè)所需的鋼材、混凝土骨料、瀝青等的生產(chǎn)、加工均為“雙碳”目標(biāo)帶來了巨大的障礙。岳清瑞院士在2021年深圳院士講壇第47場——“雙碳”背景下土木工程材料發(fā)展的思考的報(bào)告中指出，在土木工程材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)碳排放達(dá)全部碳排放的四分之一以上，我國土木工程材料領(lǐng)域碳減排任務(wù)繁重，他在2022年《建筑》上撰文呼吁，“土木工程材料要為‘雙碳目標(biāo)作出貢獻(xiàn)”[2]。

另一方面，為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”，并發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》《教育部辦公廳關(guān)于推薦新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗(yàn)，助力高等教育強(qiáng)國建設(shè)。新工科專業(yè)中，與土木工程密切相關(guān)的為智能建造專業(yè)。2017年，同濟(jì)大學(xué)為率先開設(shè)智能建造專業(yè)的高校，迄今為止，全國已有110所高校獲批開設(shè)智能建造專業(yè)。智能建造所涉及的裝配式建筑、3D打印等信息化與傳統(tǒng)土木工程相結(jié)合的新技術(shù)對(duì)土木工程材料提出了新的要求。

土木工程專業(yè)的本科生是我國土木工程建設(shè)領(lǐng)域的生力軍，是行業(yè)“雙碳”目標(biāo)達(dá)成的主力軍。在土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)中，結(jié)合生態(tài)文明建設(shè)和新工科的相關(guān)新技術(shù)傳遞“雙碳”目標(biāo)理念及新的研究成果，是“雙碳”和新工科背景下土木工程材料教學(xué)的重要使命。因而，針對(duì)“雙碳”和新工科背景下土木工程材料的教學(xué)改革創(chuàng)新與實(shí)踐研究迫在眉睫。

一? “雙碳”和新工科背景下土木工程材料教學(xué)問題

全球CO2總排放量的7.9%是水泥生產(chǎn)造成的。2022年，全球水泥產(chǎn)量約為41.6億t。自1985年以來，我國以21.3億t的產(chǎn)量連續(xù)37年位居世界第一。目前，我國水泥熟料碳排放系數(shù)（基于水泥熟料產(chǎn)量核算）約為0.86，即生產(chǎn)一噸水泥熟料將產(chǎn)生約860 kg的CO2，折算后我國水泥碳排放量約為597 kg，與《巴黎協(xié)定》的2DS協(xié)議要求（520～524 kg）相比仍然偏高。減少土木工程材料碳排放的路徑主要包括建造建材高效、施工建材低耗、生產(chǎn)建材節(jié)能、運(yùn)維建材長壽、運(yùn)輸建材短途、廢物建材再生、再生建材節(jié)能和功能建材節(jié)能等。

盡管我國在土木工程材料領(lǐng)域的研究和應(yīng)用取得了巨大進(jìn)步，但距離“雙碳”要求和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。土木工程材料的重大科技進(jìn)步被認(rèn)為是今后土木工程領(lǐng)域取得重大進(jìn)展的重要?jiǎng)?chuàng)新來源之一。尋求傳統(tǒng)土木工程材料的低碳減排替代材料長期以來是土木工程、材料科學(xué)工程等學(xué)科領(lǐng)域的研究前沿。近年來，地聚物、堿激發(fā)膠凝材料等替代膠凝材料（ACMs）的研究已經(jīng)取得了長足進(jìn)展，再生骨料混凝土、尾礦、渣土等固廢替代傳統(tǒng)骨料的推廣應(yīng)用為混凝土骨料的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，超高性能混凝土（UHPC）、FRP混凝土等高性能纖維復(fù)合材料為土木工程建設(shè)領(lǐng)域節(jié)材減排持續(xù)助力。新型土木工程材料研究和應(yīng)用研究成果為土木工程領(lǐng)域碳減排的推進(jìn)提供了根本性的解決方案，已經(jīng)成為土木工程學(xué)科領(lǐng)域最重要的發(fā)展方向。

然而，目前我國土木工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)，尤其是在土木工程材料的課程教學(xué)設(shè)計(jì)中，仍然沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，所講授的理論課及開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課仍然以傳統(tǒng)的高碳排材料為主要對(duì)象。究其原因，一方面是因?yàn)橥聊竟こ虒I(yè)具有一定的行業(yè)特殊性，實(shí)際工程中所使用的材料及施工方案均需基于成熟的研究和長期的工程服役驗(yàn)證，同時(shí)必須基于相應(yīng)的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及規(guī)程。另一方面，土木工程材料的教材盡管時(shí)效性強(qiáng)，但成熟的教材編撰周期較長，教材建設(shè)往往滯后于行業(yè)發(fā)展。此外，國內(nèi)高校土木工程材料的教學(xué)還需遵循國家教指委的規(guī)定，尤其是近年來土木工程材料課程的課時(shí)被一再壓縮。以湘潭大學(xué)為例，在2015年前的培養(yǎng)計(jì)劃中，土木工程材料的總課時(shí)為56，其中實(shí)驗(yàn)課時(shí)12，在這一課時(shí)規(guī)模下講授教指委規(guī)定的重點(diǎn)內(nèi)容已經(jīng)略顯捉襟見肘。2015年及后續(xù)修訂的培養(yǎng)計(jì)劃中，課程的課時(shí)被壓縮至40，其中理論課時(shí)28，實(shí)驗(yàn)課時(shí)盡管保持為12，但新增了鋼筋性能、瀝青三大指標(biāo)等實(shí)驗(yàn)。

“雙碳”目標(biāo)已經(jīng)提出三年多，但目前國內(nèi)相關(guān)研究主要集中在以針對(duì)節(jié)能減排為出發(fā)點(diǎn)的新型土木工程材料研發(fā)，而在土木工程材料的教育教學(xué)改革方面還鮮有研究。自2020年10月開始，湖南大學(xué)史才軍教授發(fā)起了2020年全國先進(jìn)土木工程材料進(jìn)展公開課，課程講授10個(gè)專題，以期促進(jìn)高校間優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享，提高我國土木工程材料研究水平；2021年該項(xiàng)活動(dòng)繼續(xù)舉行，引起了業(yè)界極大關(guān)注，在線學(xué)習(xí)人數(shù)屢創(chuàng)新高，公開課單場線上線下同時(shí)收看觀眾最高時(shí)近9 000人，累計(jì)收看觀眾近6萬人次；2022年，史才軍教授繼續(xù)發(fā)起組織了全國水泥基材料測試分析方法公開課，課程分為14個(gè)專題，該活動(dòng)目前仍在進(jìn)行中，同樣引起了土木工程領(lǐng)域相關(guān)研究人員、學(xué)生的廣泛關(guān)注。盡管上述線上優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源為學(xué)生提供了很好的學(xué)習(xí)交流機(jī)會(huì)和平臺(tái)，但是對(duì)于本科生而言可能難度較大。

在新工科建設(shè)要求下，高校培養(yǎng)的土木工程專業(yè)人才不僅應(yīng)具有充足的技術(shù)力量和知識(shí)儲(chǔ)備，還應(yīng)具有人文情懷、科學(xué)精神、民族團(tuán)結(jié)精神，以適應(yīng)社會(huì)、行業(yè)發(fā)展對(duì)人才素質(zhì)不斷提高的要求[3]。中國有上下五千年的文明史，從仰韶文化時(shí)期的“白灰面”、公元前16世紀(jì)商代的黃泥漿砌筑土坯墻、公元前7世紀(jì)的周朝石灰到秦漢時(shí)期的木結(jié)構(gòu)、秦磚漢瓦、萬里長城，南北朝時(shí)代的“三合土”，我國古代獨(dú)特的建筑材料及其發(fā)展史，是土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中向?qū)W生傳遞文化自信、民族自信，塑造學(xué)生人文情懷和民族團(tuán)結(jié)精神的絕佳素材。然而，在目前的土木工程材料教學(xué)過程中，對(duì)于這部分的知識(shí)介紹往往是蜻蜓點(diǎn)水，缺乏系統(tǒng)性的脈絡(luò)梳理。

另一方向，智能建造對(duì)所涉及的土木工程材料的各方面性能提出了新的訴求，如裝配式混凝土構(gòu)件生產(chǎn)所用各類原材料的優(yōu)選及質(zhì)量控制、裝配式建筑套筒灌漿連接所需的灌漿料及性能綜合評(píng)價(jià)、3D打印所用膠凝材料的流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間等工作性及層間截面強(qiáng)度和整體強(qiáng)度、射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)追溯結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料信息及施工信息和由此延伸的對(duì)施工、竣工驗(yàn)收及運(yùn)維階段的信息管理等。然而，目前傳統(tǒng)的土木工程材料教學(xué)模式中，對(duì)新工科領(lǐng)域?qū)?yīng)的上述新技術(shù)、新方法、新思想均未涉及。

新工科專業(yè)從2017年首次開設(shè)，關(guān)于對(duì)接土木工程專業(yè)和新工科建設(shè)已經(jīng)有較多的研究成果。范圣剛等[4]、孫峻[5]、陽令明等[6]、武鶴等[7]、杜巖等[8]、吳巧云等[9]和魯正等[10]從土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)層面，闡述新工科理念推進(jìn)土木工程專業(yè)建設(shè)和發(fā)展、人才培養(yǎng)的必要性與迫切性，從管理模式轉(zhuǎn)變、新工科建設(shè)、工程教育專業(yè)認(rèn)證制度和學(xué)科發(fā)展，以及新時(shí)代人才培養(yǎng)等方面進(jìn)行了剖析。土木工程專業(yè)作為傳統(tǒng)工科專業(yè)更需要適應(yīng)多學(xué)科交叉融合的人才培養(yǎng)新要求。研究者們提出從課程體系、教學(xué)方式、實(shí)踐教學(xué)和師資隊(duì)伍等方面進(jìn)行改革，將OBE理念應(yīng)用于土木工程專業(yè)的升級(jí)和改造，以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以創(chuàng)新為抓手，通過實(shí)施本科生導(dǎo)師制、校企合作和校校合作等方式，推進(jìn)新工科背景下土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)。以上研究從專業(yè)層面探索新工科背景下土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)模式，屬于專業(yè)層級(jí)的架構(gòu)考慮，為新工科背景下土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的具體實(shí)施提供了一定的參考，但在具體的實(shí)施方式，尤其是涉及教學(xué)改革的課程層面仍有待進(jìn)一步細(xì)化，并提出可供借鑒的教學(xué)模式參考。

在課程改革層面，王明振等[11]將3D打印應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)該模式既能培養(yǎng)學(xué)生使用先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)的能力，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，還能加深學(xué)生使用新技術(shù)、新方法的意識(shí)。戎賢等[12]基于“工學(xué)并舉”的實(shí)踐指導(dǎo)思想提出新工科背景下土木工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革措施。李宏斌等[13]基于新工科建設(shè)和專業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力提出的要求，對(duì)土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)課提出了“三層次試驗(yàn)教學(xué)法”，即將土木工程專業(yè)的主干實(shí)驗(yàn)課整合為基礎(chǔ)型、綜合型、生產(chǎn)型3個(gè)遞進(jìn)層次的改革方案。羅勇等[14]針對(duì)新工科背景下土木工程施工組織課程，提出了“線下+線上”結(jié)合教學(xué)模式、及時(shí)更新課程教材、增加BIM實(shí)訓(xùn)操作環(huán)節(jié)、加強(qiáng)校企合作及課程考核方式多元化的教學(xué)改革方案。

新工科背景下針對(duì)土木工程材料課程教學(xué)模式的改革是目前土木工程教學(xué)改革研究的熱點(diǎn)。謝娟等[15]、李靜等[16]對(duì)土木工程材料課程在新工科背景下對(duì)學(xué)生的綜合能力要求提出了從教學(xué)環(huán)節(jié)、考核環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行改革，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)踐。劉玨等[17]探討了交叉學(xué)科背景下土木工程材料課程的教學(xué)改革，提出了科學(xué)構(gòu)建學(xué)生、教師、企業(yè)三位一體的教學(xué)模式，為新工科背景下交叉學(xué)科培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才提供參考。嚴(yán)敏嘉等[18]分別從課程教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)[3]探討了新工科建設(shè)背景下土木工程材料理論課與實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革模式，在理論課部分，提出了與化學(xué)工程和工藝專業(yè)課程融合的新型授課方式。李志鵬等[19]將新工科與工程教育OBE融合探索土木工程材料教學(xué)模式，提出了從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降确矫娉霭l(fā)的五項(xiàng)措施，以解決當(dāng)前課程教學(xué)與新工科和OBE對(duì)學(xué)生能力需求之間存在的矛盾。

二? “雙碳”和新工科背景下土木工程材料教學(xué)改革對(duì)策

具備創(chuàng)新能力，尤其是具備減碳思維的土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)我國“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵。同時(shí)，創(chuàng)新能力是新工科土木工程人才培養(yǎng)的核心目標(biāo)，包括創(chuàng)新思維、創(chuàng)新技能、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新視野和專業(yè)知識(shí)等。以多學(xué)科交叉融合的課程體系和教學(xué)內(nèi)容促進(jìn)創(chuàng)新思維，開展多層次、全過程的創(chuàng)新實(shí)踐以提升創(chuàng)新技能是提高新工科土木工程人才創(chuàng)新能力的根本途徑[5]。然而，目前將“雙碳”與新工科相結(jié)合對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的研究還沒有引起足夠的重視。在土木工程專業(yè)教學(xué)中，樹立學(xué)生減碳思維，提升學(xué)生創(chuàng)新能力，以適應(yīng)新時(shí)期“雙碳”和新工科對(duì)土木工程專業(yè)人才素質(zhì)和能力要求的培養(yǎng)模式研究亟待開展。

通過對(duì)國內(nèi)大部分土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案的調(diào)研不難發(fā)現(xiàn)，土木工程材料課程基本上均在銜接基礎(chǔ)課與專業(yè)課的第三學(xué)期開設(shè)。同時(shí)，土木工程材料作為理論與實(shí)踐兼具，且能夠通過實(shí)物展示給予學(xué)生最直觀認(rèn)識(shí)的課程，在引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生減碳思維、創(chuàng)新能力方面具有先入的優(yōu)勢。因此，在土木工程材料教育教學(xué)過程中，通過對(duì)現(xiàn)行的培養(yǎng)模式進(jìn)行適宜的改革，是新時(shí)期“雙碳”和新工科背景下土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的重要切入點(diǎn)和抓手。

首先，需要明確“雙碳”和新工科背景下土木工程專業(yè)本科生能力需求。通過對(duì)用人單位能力需求、兄弟院校土木工程和智能建造專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)生就業(yè)跟蹤調(diào)研，結(jié)合在讀學(xué)生問卷調(diào)查，調(diào)研“雙碳”和新工科背景下對(duì)土木工程專業(yè)本科生在土木工程材料課程教學(xué)過程中對(duì)“雙碳”和創(chuàng)新思維、能力、實(shí)踐等方面的需求及實(shí)施路徑。其次，對(duì)“雙碳”和新工科背景下土木工程材料課程教學(xué)模式進(jìn)行理論研究。基于調(diào)研結(jié)果，研究土木工程材料理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的授課內(nèi)容、授課方式、考核模式等改革，修訂課程教學(xué)大綱和考試大綱，探索土木工程材料學(xué)習(xí)的本科生導(dǎo)師制、土木工程材料大創(chuàng)項(xiàng)目集體指導(dǎo)制、土木工程材料創(chuàng)新競賽團(tuán)隊(duì)建設(shè)制等方式在提升學(xué)生減碳理念和新工科思維方面的實(shí)施路徑，提出“雙碳”和新工科背景下土木工程材料多維度教學(xué)的新架構(gòu)和新模式。最后，進(jìn)行“雙碳”和新工科背景下土木工程材料課程教學(xué)模式實(shí)踐研究和持續(xù)改進(jìn)。通過對(duì)1～2屆本科生進(jìn)行基于以上教學(xué)改革研究的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，結(jié)合執(zhí)行過程中的動(dòng)態(tài)反饋、期末課程結(jié)束后的達(dá)成度調(diào)查、學(xué)生實(shí)踐1年后學(xué)習(xí)其他專業(yè)課后的回訪等，對(duì)教學(xué)改革實(shí)踐進(jìn)行效果分析和研究，提出持續(xù)改進(jìn)方案和實(shí)施措施。改革對(duì)策實(shí)施技術(shù)路線圖如圖1所示。

在架構(gòu)層面明確“雙碳”和新工科對(duì)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)需求后，即可針對(duì)教學(xué)大綱、課程教學(xué)內(nèi)容乃至教材提出相應(yīng)的改革措施。首先，表1提出針對(duì)當(dāng)前土木工程材料常規(guī)教學(xué)內(nèi)容改革的一種模式，即將“雙碳”和新工科相關(guān)理念和知識(shí)以嵌入的方式結(jié)合到授課各章節(jié)，以圖片、影片等多媒體的形式向?qū)W生直觀傳達(dá)。同時(shí)，對(duì)于有條件的學(xué)校，建議利用土木工程材料課程開設(shè)學(xué)期學(xué)生進(jìn)行認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，與實(shí)習(xí)指導(dǎo)老師聯(lián)合組織現(xiàn)場觀摩，在建筑工業(yè)化的預(yù)制構(gòu)件廠和裝配式建筑工地、瀝青混凝土攪拌站、鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)車間等開展現(xiàn)場教學(xué)。通過這種方式，一方面可以直觀地向?qū)W生介紹工業(yè)界在“雙碳”和新工科背景下的新材料、新技術(shù)、新方法及發(fā)展戰(zhàn)略，同時(shí)有效銜接土木工程材料與后續(xù)專業(yè)課，使學(xué)生帶著減碳和創(chuàng)新思維進(jìn)入后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，從而有助于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)，發(fā)揮土木工程材料課程在雙碳和新工科背景下對(duì)于土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的最大效應(yīng)。從表1可以看到，這一模式需要的理論約為4課時(shí)，現(xiàn)場觀摩約為2課時(shí)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)約為4時(shí)課。其中，現(xiàn)場觀摩課時(shí)與認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)可以合并執(zhí)行，而創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課時(shí)如果嵌入現(xiàn)有的常規(guī)實(shí)驗(yàn)課時(shí)（一般為10～16課時(shí)），則將壓縮原來的實(shí)驗(yàn)課時(shí)，在專業(yè)課時(shí)不斷壓縮而教學(xué)要求不降反升的背景下，這種擠壓原來實(shí)驗(yàn)課時(shí)的方式有一定的操作難度，同時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的硬件配置有一定的要求。如果將創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考慮作為選修，以大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練的選拔模式開展，則可以有效規(guī)避上述問題，但是學(xué)生的受益面將大大降低。

除了嵌入式的模式，還可以考慮將表1中對(duì)應(yīng)“雙碳”、新工科需求設(shè)計(jì)的理論課時(shí)進(jìn)行專題式集中管理，所設(shè)計(jì)的授課內(nèi)容不變。這一模式的優(yōu)勢在于對(duì)原來的土木工程材料課程教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃不會(huì)產(chǎn)生碎片化影響，同時(shí)對(duì)于教材改編的影響也較小；另一方面，可以為將這部分內(nèi)容單獨(dú)開設(shè)全校性選修課或?qū)I(yè)方向選修課做鋪墊準(zhǔn)備。但是，若采用這一模式，首先專業(yè)的培養(yǎng)方案需要進(jìn)行調(diào)整，其次，實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐部分的變數(shù)較多，對(duì)于教學(xué)管理有一定的挑戰(zhàn)。上述兩種模式對(duì)于任課教師均提出了較大挑戰(zhàn)。任課教師需要對(duì)“雙碳”、新工科所涉及的與土木工程全專業(yè)相關(guān)的工程界、科學(xué)界的前沿知識(shí)有較為全面的掌握，并能獲取較好的教學(xué)素材。因此，對(duì)于具有多學(xué)科背景的學(xué)校、學(xué)院甚至教研室，可以通過建設(shè)相應(yīng)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)或采用客座教師制，搭建多學(xué)科（土木工程與材料科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、化學(xué)化工、環(huán)境工程和大數(shù)據(jù)等）的教師隊(duì)伍，構(gòu)建交叉融合的知識(shí)體系和教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

值得注意的是，相對(duì)于傳統(tǒng)的土木工程材料教學(xué)內(nèi)容，表1中建議增加的授課內(nèi)容是動(dòng)態(tài)的，即隨著科學(xué)界和工業(yè)界在“雙碳”、新工科的創(chuàng)新發(fā)展和實(shí)踐，相關(guān)的新材料、新技術(shù)、新理念應(yīng)能及時(shí)納入授課內(nèi)容。

同時(shí)，在教材建設(shè)部分，任課教師最好能參與教材編寫，將相關(guān)的知識(shí)融入或單獨(dú)開辟章節(jié)，對(duì)土木工程材料傳統(tǒng)教材進(jìn)行領(lǐng)域拓展。當(dāng)然，教材編寫也存在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，如一些只是在論文中報(bào)道而暫時(shí)未能寫入規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的新材料、新方法，難以作為常規(guī)內(nèi)容寫入教材。因此，建議教材編寫或改編時(shí)，可以采用將未經(jīng)長期服役檢驗(yàn)但是具有良好應(yīng)用前景的新材料、新方法作為閱讀材料置于相應(yīng)章節(jié)之后。最后，對(duì)于課程考核部分，一方面可以通過在原來的常規(guī)考試中通過增加開放性問題對(duì)學(xué)生進(jìn)行“雙碳”、新工科思維的考核；另一方面，可以通過自由研討環(huán)節(jié)和提交文獻(xiàn)綜述報(bào)告的方式，以平時(shí)成績的模式進(jìn)行考核。這兩種方式也可以同時(shí)進(jìn)行，目標(biāo)均為提高新工科土木工程人才創(chuàng)新能力和培養(yǎng)“雙碳”思維。

三? 結(jié)束語

“雙碳”和新工科對(duì)土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)，土木工程材料作為銜接基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁，在培育具有減碳思維的土木工程專業(yè)創(chuàng)新人才過程中有著非常重要的地位。本文首先總結(jié)了當(dāng)前土木工程材料課程教學(xué)中針對(duì)“雙碳”和新工科存在的問題及創(chuàng)新探索做法?；诖耍紫葟募軜?gòu)層面提出探索“雙碳”和新工科土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的實(shí)施路徑，對(duì)土木工程材料課程教學(xué)內(nèi)容提出了具體的改革方案，同時(shí)分析了嵌入式和專題式兩種教學(xué)組織模式的利弊；其次，對(duì)課程教學(xué)大綱、教材內(nèi)容提出了改革建議，提出構(gòu)建學(xué)科交叉融合的知識(shí)體系和教學(xué)內(nèi)容促進(jìn)創(chuàng)新思維；最后，給出了土木工程材料課程教學(xué)考核方案的具體建議。通過上述改革研究，結(jié)合教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方案的具體建議，對(duì)土木工程材料課程實(shí)施多層次、全過程的創(chuàng)新實(shí)踐以樹立和提升學(xué)生的減碳思維和創(chuàng)新技能，以期為“雙碳”和新工科背景下土木工程專業(yè)人才的綜合素質(zhì)培養(yǎng)作出土木工程材料課程的貢獻(xiàn)。

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