當(dāng)前,地方應(yīng)用型高校在土木類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)上存在諸多問題,如人才培養(yǎng)目標(biāo)與職業(yè)崗位需求脫節(jié)、同質(zhì)化現(xiàn)象突出,缺乏對行業(yè)前沿技術(shù)動態(tài)的響應(yīng)機(jī)制;課程內(nèi)容滯后于現(xiàn)代科技發(fā)展和工程實踐,跨學(xué)科知識融合不足,難以支撐“能力”要求;實踐教學(xué)流于形式,學(xué)生工程思維與創(chuàng)新能力培養(yǎng)薄弱,實驗實訓(xùn)與真實項目結(jié)合度低;校企合作缺乏長效機(jī)制,雙師型師資比例不足,科研反哺教學(xué)的路徑尚未貫通;現(xiàn)有考核方式偏重理論成績,未能建立以能力為核心的動態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)。這些問題主要歸因于人才培養(yǎng)目標(biāo)與行業(yè)需求的導(dǎo)向性不明,知識體系與能力目標(biāo)的關(guān)聯(lián)性不緊,知識體系與時代的同步性不夠,知識體系與學(xué)生的適配性不符,培養(yǎng)模式與目標(biāo)的支撐性不強(qiáng)。
圖1 四維融合框架
隨著新經(jīng)濟(jì)形態(tài)和建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的加速,土木工程學(xué)科專業(yè)服務(wù)的工程領(lǐng)域不斷拓展以及工程科技日新月異,學(xué)科專業(yè)邊界日趨模糊,越來越要求人才具備跨學(xué)科知識整合能力與技術(shù)創(chuàng)新意識,傳統(tǒng)培養(yǎng)體系已難以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)對復(fù)合型、創(chuàng)新型人才的需求。“新工科”建設(shè)及產(chǎn)教融合政策強(qiáng)調(diào)“面向崗位群”的模塊化課程,倒逼高校重構(gòu)課程體系與實踐平臺,地方應(yīng)用型本科院校需通過校企協(xié)同育人機(jī)制解決資源短缺問題,提升服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工程建設(shè)的能力。在“新工科”建設(shè)、“新基建”“智能建造”與“雙碳目標(biāo)”驅(qū)動下,土木類專業(yè)人才培養(yǎng)面臨數(shù)字化轉(zhuǎn)型、綠色標(biāo)準(zhǔn)升級、復(fù)合型技術(shù)人才短缺等挑戰(zhàn)。
新時代下,亟需通過系統(tǒng)性教學(xué)改革實現(xiàn)人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求的無縫銜接,以“行業(yè)需求-能力目標(biāo)-知識體系-培養(yǎng)模式”四維融合為核心框架(圖1),構(gòu)建“需求牽引、動態(tài)迭代、分層適配”的土木類應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系。
1人才培養(yǎng)目標(biāo)與行業(yè)需求的導(dǎo)向性
從土木發(fā)展史視域看,土木工程學(xué)科最初涉及的領(lǐng)域主要集中在滿足人們基本生活需求的房屋、道路和防御等工程,時至今日,逐漸拓展到以房屋建筑、工業(yè)與民用建筑為代表的建筑工程,以公路、鐵路、城市道路、橋梁、運河、隧道及軌道交通為代表交通土建工程,以水資源利用、防洪、水電站、灌溉系統(tǒng)與海洋開發(fā)為代表的水利水電與海洋工程,以礦山開采、礦井建設(shè)、礦物加工為代表的礦業(yè)工程,以煤電、光伏、風(fēng)電和核電為代表的電力能源工程,以水處理、污染控制、廢物管理系統(tǒng)為代表的環(huán)境工程以及城市市政基礎(chǔ)設(shè)施、綜合管養(yǎng)、城市空間開發(fā)為代表的城市系統(tǒng)工程等等。
圖2 學(xué)生實習(xí)實踐現(xiàn)場
圖3 數(shù)字孿生丹江口工程
圖4 抽水蓄能電站透視圖
土木工程是指應(yīng)用科學(xué)知識和技術(shù)開展相關(guān)工程建設(shè)領(lǐng)域的規(guī)劃、設(shè)計、施工與管理、運維等技術(shù)活動。土木工程學(xué)科服務(wù)領(lǐng)域日益拓寬,對專業(yè)人才的需求呈現(xiàn)多樣化、多層次特點。
我國高等教育已經(jīng)由精英化、大眾化步入了普及化階段,高校間生源情況差異化十分突出,雙一流高校的生源質(zhì)量總體上遠(yuǎn)高于地方應(yīng)用型本科院校。地方應(yīng)用型高校比以往任何時候更需要依據(jù)土木工程相關(guān)行業(yè)需求以及學(xué)校定位確定差異化人才培養(yǎng)目標(biāo),行業(yè)需求的導(dǎo)向性是地方應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)的邏輯起點。綜合調(diào)研結(jié)果和教育教學(xué)實踐,地方應(yīng)用型高校難以實現(xiàn)大土木人才的培養(yǎng),宜側(cè)重建筑工程或交通土建或水利水電工程等某一行業(yè),并聚焦施工、運維等環(huán)節(jié)的技能要求,制定人才培養(yǎng)目標(biāo)。目前,西京學(xué)院土木類專業(yè)主要側(cè)重水風(fēng)光儲基建行業(yè),聚焦技術(shù)操作、工程管理、創(chuàng)新應(yīng)用等核心能力素養(yǎng),培養(yǎng)能夠從事施工、運維、管理等工作的應(yīng)用型本科人才。
2以學(xué)生為中心的課程體系
課程體系就是知識體系的模塊化,以學(xué)生為中心的課程體系本質(zhì)上是教育民主化的實踐,通過賦予學(xué)生課程選擇權(quán)、設(shè)計參與權(quán)與進(jìn)度掌控權(quán),才能從“流水線生產(chǎn)”轉(zhuǎn)向“個性化生長”,真正培養(yǎng)出駕馭不確定未來的終身學(xué)習(xí)者。因此,課程體系的構(gòu)建須考慮能力的關(guān)聯(lián)性、學(xué)生的適配性、時代的同步性。
2.1知識與能力的關(guān)聯(lián)性
知識是能力的基石,但知識的堆砌并不等同于能力的生成。知識體系的構(gòu)建應(yīng)超越“內(nèi)容覆蓋”的淺層邏輯,轉(zhuǎn)向以能力生長為錨點的深層設(shè)計。通過結(jié)構(gòu)化認(rèn)知框架、場景化實踐熔爐與動態(tài)化更新機(jī)制的協(xié)同,才能真正鍛造出適配復(fù)雜挑戰(zhàn)的核心能力,實現(xiàn)從“知道什么”到“能創(chuàng)造什么”的質(zhì)變,彌合認(rèn)知儲備與實踐創(chuàng)新之間的鴻溝。
(1)知識結(jié)構(gòu)化?。摒棄碎片化教學(xué),以土木工程學(xué)科核心概念(力學(xué)理論、結(jié)構(gòu)原理、建造方法與智能化等新興技術(shù))為節(jié)點,建立跨章節(jié)、跨學(xué)科的關(guān)聯(lián)圖譜,培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)性思維;將隱性思維(如批判性、設(shè)計思維流程)嵌入知識體系,通過典型工程案例對比強(qiáng)化方法論遷移能力。
(2)知識場景化?。圍繞真實場景(如引漢濟(jì)渭引調(diào)水工程、鎮(zhèn)安抽水蓄能電站)重構(gòu)知識模塊,整合科學(xué)原理、政策工具與工程倫理,推動知識向決策力、領(lǐng)導(dǎo)力轉(zhuǎn)化;設(shè)計“認(rèn)知—驗證—創(chuàng)新”三級實訓(xùn)鏈,基礎(chǔ)層通過現(xiàn)實實驗/虛擬仿真實驗掌握基礎(chǔ)知識(如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程材料),進(jìn)階層在跨學(xué)科項目中應(yīng)用知識(如Revit建模、無人機(jī)測繪、校園橋梁結(jié)構(gòu)檢測等),創(chuàng)新層孵化原創(chuàng)解決方案(如全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽、大學(xué)生創(chuàng)新性訓(xùn)練項目等)。
(3)知識動態(tài)化?。建立校企協(xié)同的知識熔斷機(jī)制,依據(jù)行業(yè)技術(shù)變革與畢業(yè)生能力追蹤數(shù)據(jù),動態(tài)淘汰冗余內(nèi)容,增補(bǔ)前沿模塊(如無人推土機(jī)、無人碾壓機(jī)等);運用學(xué)習(xí)分析工具(如DEEPSEEK),根據(jù)學(xué)生能力成長曲線推送進(jìn)階資源,如對快速成長者開放科研數(shù)據(jù)集,對瓶頸期學(xué)生強(qiáng)化思維訓(xùn)練。
2.2知識與學(xué)生的適配性
“培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人”這一教育的根本問題,為推進(jìn)新時代思政課建設(shè)指明了方向。從專業(yè)能力角度看,還需思考能夠把學(xué)生培養(yǎng)成什么人,依據(jù)培養(yǎng)對象“因材設(shè)教”,重視個性化避免同質(zhì)化,以滿足行業(yè)對人才的分層次與多樣化需求?!耙虿脑O(shè)教”是頂層設(shè)計與邏輯層面問題,這里的“材”指“學(xué)生”即培養(yǎng)對象、“教”指“知識”即教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)內(nèi)容須考慮依據(jù)學(xué)生的知識掌握程度與新知識接受能力。
在土木工程學(xué)科快速發(fā)展與生源差異凸顯的新時代,知識體系的構(gòu)建需突破“標(biāo)準(zhǔn)化供給”的傳統(tǒng)邏輯,轉(zhuǎn)向以學(xué)生認(rèn)知特征與發(fā)展需求為核心的適配性設(shè)計。知識體系的適配性構(gòu)建本質(zhì)上是教育供給側(cè)的深度改革。通過模塊分層、動態(tài)熔接與實踐活化,實現(xiàn)從“靜態(tài)知識庫”向“自適應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)”的轉(zhuǎn)型,真正釋放每位學(xué)生的獨特潛能。
(1)知識模塊彈性分層??。基礎(chǔ)層提煉學(xué)科基礎(chǔ)理論與共性方法論(如數(shù)學(xué)、工程材料學(xué)、力學(xué)原理、施工技術(shù)等),既要確保知識體系的完整性又要依據(jù)學(xué)情權(quán)衡知識體系的深度和廣度;拓展層圍繞前沿領(lǐng)域與學(xué)生興趣圖譜開設(shè)微專業(yè)、主題工作坊(風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、抽水蓄能等),形成“必修+選修”的彈性結(jié)構(gòu);認(rèn)知梯度適配?,基于HBDI全腦優(yōu)勢測評,將知識內(nèi)容重構(gòu)為邏輯推導(dǎo)型、案例實踐型、藝術(shù)表達(dá)型等差異化載體,匹配多元認(rèn)知偏好。
(2)動態(tài)知識圖譜構(gòu)建?。利用學(xué)習(xí)分析工具,實時追蹤學(xué)生對知識節(jié)點的掌握度,自動生成個性化學(xué)習(xí)路徑;設(shè)計“問題導(dǎo)向”融合課程,通過真實問題串聯(lián)多學(xué)科知識點,培養(yǎng)復(fù)雜問題解決能力。
(3)實踐驅(qū)動的知識內(nèi)化?。將理論知識嵌入實踐項目,使學(xué)生在應(yīng)用中重構(gòu)知識體系;建立“學(xué)習(xí)—實踐—評價”循環(huán)機(jī)制,通過企業(yè)導(dǎo)師點評、行業(yè)企業(yè)反饋、競賽成果等多維度數(shù)據(jù),動態(tài)校準(zhǔn)知識模塊的有效性與時效性。
2.3知識與時代的同步性
知識體系的時代同步性本質(zhì)上是教育教學(xué)與人類文明進(jìn)程的深度耦合。在土木工程建設(shè)領(lǐng)域不斷拓展和科技變革快速迭代的背景下,土木工程學(xué)科知識體系亟待擺脫“靜態(tài)固化”的痼疾,構(gòu)建與工程建設(shè)需求同頻共振的動態(tài)更新機(jī)制;通過動態(tài)代謝機(jī)制、跨學(xué)科網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)與技術(shù)賦能(如綠色低碳、人工智能、3D打印、BIM等),方能突破“時代滯后期”,鍛造出既扎根學(xué)術(shù)本質(zhì)又引領(lǐng)時代變革的知識生態(tài)系統(tǒng)。
(1)知識代謝動態(tài)機(jī)制?。建立校企“知識對流”通道,依據(jù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)躍遷(如AI大模型、水電站數(shù)字孿生、智慧工地等)實時更新課程內(nèi)容,并設(shè)立學(xué)科委員會定期評估知識模塊的時效性。
(2)跨學(xué)科知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建?。圍繞碳中和、智能化等時代命題,設(shè)計“科學(xué)-工程-人文”交叉課程,增設(shè)《智能施工裝備與機(jī)器人》《工程大數(shù)據(jù)分析》,《傳統(tǒng)施工組織設(shè)計》升級為《數(shù)字化施工管理》;運用虛擬仿真技術(shù)(如陜西省土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)實驗室),讓學(xué)生在數(shù)字孿生城市、智慧工地等中演練,直接對接現(xiàn)實場景需求。
(3)技術(shù)賦能同步響應(yīng)?。基于自然語言處理技術(shù)(如DEEPSEEK、ChatGPT等),自動抓取網(wǎng)絡(luò)、土木類期刊、專利數(shù)據(jù)庫、行業(yè)白皮書等中的新知識節(jié)點,生成動態(tài)知識圖譜;開發(fā)智能教學(xué)平臺,依據(jù)西部地區(qū)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需求(如數(shù)字化、裝配式工業(yè)化、智能建造等),動態(tài)推薦個性化學(xué)習(xí)路徑。
最后,必須對課程體系設(shè)置的有效性進(jìn)行評價與改進(jìn)。
(1)建立量化知識到能力轉(zhuǎn)化效果評價?體系。構(gòu)建知識掌握度(測試)、實踐創(chuàng)新力(項目成果)、跨學(xué)科知識整合力(研究報告)與社會影響力(解決方案采納率)等的復(fù)合評價指標(biāo),破除“唯考試成績論”(如水風(fēng)光儲基建特色班以導(dǎo)師項目代替學(xué)分),規(guī)避單一標(biāo)準(zhǔn)化考核的局限性;評價維度的時代校準(zhǔn),在傳統(tǒng)知識考核外,增設(shè)技術(shù)預(yù)見力(如行業(yè)趨勢分析報告)、變革適應(yīng)力(如突發(fā)危機(jī)模擬應(yīng)對)等相關(guān)的未來競爭力指標(biāo)。
(2)建立持續(xù)跟蹤與改進(jìn)機(jī)制。利用區(qū)塊鏈技術(shù)記錄學(xué)生知識的演進(jìn)軌跡、知識應(yīng)用的關(guān)鍵節(jié)點(如實驗失敗迭代次數(shù)、團(tuán)隊協(xié)作貢獻(xiàn)度),為教師優(yōu)化課程設(shè)計提供實證依據(jù);通過畢業(yè)生解決方案的社會采納率、專利轉(zhuǎn)化率等數(shù)據(jù),反向優(yōu)化知識體系的有效性。
3支撐培養(yǎng)目標(biāo)的培養(yǎng)模式
近年來,我國高等教育取得了巨大進(jìn)步,但是地方應(yīng)用型高校的培養(yǎng)模式仍面臨目標(biāo)與實踐脫節(jié)的困境,亟需通過系統(tǒng)性改革實現(xiàn)從“知識供給”到“目標(biāo)達(dá)成”的范式轉(zhuǎn)型。改革方向應(yīng)以“目標(biāo)—課程—實踐—評價”的全鏈條協(xié)同為核心,通過逆向設(shè)計、生態(tài)重構(gòu)與動態(tài)反饋,破解教育供給與人才需求的錯位難題,真正實現(xiàn)從“教什么”到“成就誰”的價值躍遷。
圖5 西京學(xué)院土木類專業(yè)校企合作單位(部分)
(1)目標(biāo)驅(qū)動的課程逆向設(shè)計?。構(gòu)建“能力—課程”映射矩陣?,基于培養(yǎng)目標(biāo)拆解核心能力,構(gòu)建能力與課程模塊的對應(yīng)矩陣;動態(tài)課程熔斷機(jī)制?,聯(lián)合行業(yè)龍頭企業(yè)(中國電建、中國建筑、中國交建、中國鐵建等)設(shè)立課程預(yù)警系統(tǒng),對偏離目標(biāo)需求的課程(如傳統(tǒng)建筑制圖、工程測量等與智能化建造需求脫節(jié))實施淘汰、迭代或升級,確保教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)高度適配;將培養(yǎng)目標(biāo)拆解為可疊加的微能力單元(如“結(jié)構(gòu)檢測”“結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險評估”),學(xué)生通過模塊化學(xué)習(xí)獲取數(shù)字徽章,支持個性化目標(biāo)達(dá)成。
(2)實踐導(dǎo)向的教學(xué)形態(tài)?。問題鏈牽引的深度學(xué)習(xí)?,設(shè)計復(fù)雜問題鏈(如“全生命周期建筑物安全與耐久性系統(tǒng)構(gòu)建”),分階段整合規(guī)劃、勘察、設(shè)計、建造、運維等知識模塊,推動知識向系統(tǒng)性解決問題能力轉(zhuǎn)化;打造企業(yè)協(xié)同平臺?與長期合作機(jī)制,引入企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊入駐校園(如中建西部材料實驗室、陜西交控新材料實驗室、中電建西北院實驗室等與西京學(xué)院陜西省混凝土結(jié)構(gòu)安全與耐久性重點實驗室合作開展科學(xué)研究與人才培養(yǎng)),學(xué)生直接參與產(chǎn)品迭代、專利申報等全流程,實現(xiàn)“學(xué)用一體”。
(3)構(gòu)建產(chǎn)教融合的“三階遞進(jìn)”實踐教學(xué)體系。基礎(chǔ)技能實訓(xùn)?(校內(nèi)實訓(xùn)基地),使用智能建造實訓(xùn)平臺完成砌筑機(jī)器人編程、混凝土強(qiáng)度檢測,與廣聯(lián)達(dá)共建BIM實訓(xùn)中心,模擬智慧工地管理流程(如應(yīng)用BIM 360平臺模擬施工沖突檢測);崗位能力強(qiáng)化?(企業(yè)學(xué)徒制),企業(yè)導(dǎo)師帶教,參與實際工程的“智慧工地”項目,布置物聯(lián)網(wǎng)傳感器與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng);綜合能力躍升?(技術(shù)創(chuàng)新項目),校企聯(lián)合研發(fā)如“基于數(shù)字孿生的基坑安全監(jiān)測系統(tǒng)”,申請專利并應(yīng)用于實際工程。
(4)項目化教學(xué)模式-從虛擬仿真到真實工程的全周期訓(xùn)練。以“虛擬仿真-縮尺實驗-工程介入”三階段貫通能力培養(yǎng)閉環(huán)。虛擬階段依托Revit、ANSYS等工具構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)化模型,開展地基沉降仿真、地震響應(yīng)分析等數(shù)字化訓(xùn)練,學(xué)生通過BIM協(xié)同平臺優(yōu)化設(shè)計方案;進(jìn)階至縮尺實驗環(huán)節(jié),運用3D打印構(gòu)件、微型加載裝置搭建實體模型,結(jié)合光纖傳感技術(shù)驗證虛擬參數(shù),在混凝土裂縫控制、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點裝配等實操中修正設(shè)計誤差;真實工程階段對接真實項目,組織學(xué)生參與既有結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)布設(shè)、裝配式住宅建造等工程實踐,在監(jiān)理工程師指導(dǎo)下完成現(xiàn)場勘察、施工方案迭代及質(zhì)量驗收。通過數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)“設(shè)計-建造-運維”全流程映射,建設(shè)若干工程案例庫形成螺旋式能力提升機(jī)制,提升復(fù)雜工程問題解決能力。
(5)深化以能力為核心的評價改革?。構(gòu)建以崗位勝任力為核心指標(biāo)(如施工方案可行性、技術(shù)應(yīng)用熟練度)的多元評價機(jī)制(如企業(yè)參與、過程考核與能力認(rèn)證),建立“知識整合度+實踐創(chuàng)新力+社會影響力”三維成長檔案與評價模型替代單一考試評價;運用大數(shù)據(jù)追蹤畢業(yè)生5年職業(yè)發(fā)展軌跡(如技術(shù)貢獻(xiàn)度、管理決策效能),反向校準(zhǔn)培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系與培養(yǎng)模式。
新時代背景下,土木工程領(lǐng)域正加速變革,行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、“雙碳”戰(zhàn)略及智能建造技術(shù)驅(qū)動,對應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)提出更高要求。地方高校需打破傳統(tǒng)培養(yǎng)模式桎梏,以“行業(yè)需求-能力目標(biāo)-知識體系-培養(yǎng)模式”多維融合為路徑,構(gòu)建動態(tài)適配、實踐驅(qū)動的育人體系。本文立足學(xué)生發(fā)展核心,通過差異化目標(biāo)設(shè)定、結(jié)構(gòu)化知識重構(gòu)、場景化實踐賦能及評價體系革新,旨在推動知識向能力的有效轉(zhuǎn)化,破解人才供給與行業(yè)需求的錯位難題。未來,土木工程教育需持續(xù)深化產(chǎn)教協(xié)同,以敏捷迭代的生態(tài)體系應(yīng)對技術(shù)變革,為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入創(chuàng)新活力。(傅少君 西京學(xué)院土木工程學(xué)院)
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