張菊輝, 彭 斌

(上海理工大學(xué) 環(huán)境與建筑學(xué)院， 上海 200093)

0 引 言

土木工程專業(yè)一直是上海市的緊缺專業(yè)，《上海中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》(2006-2020年)[1]中將城市基礎(chǔ)設(shè)施安全明確列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。在當(dāng)前交通、人口和環(huán)境壓力持續(xù)加大、基礎(chǔ)設(shè)施頻繁大規(guī)模更新、城市安全問題日益突出的條件下，傳統(tǒng)土木工程學(xué)科的內(nèi)涵和外延正發(fā)生深刻變革，社會對土木工程專業(yè)人才的培養(yǎng)方式提出了更高的要求[2]，并對具有過硬實(shí)踐技能的建筑與土木工程專業(yè)人才提出了強(qiáng)烈需求。土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的主要功能是讓學(xué)生了解本專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識和技能，并承擔(dān)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、實(shí)踐動手能力、綜合分析和解決工程實(shí)踐問題的能力，以及科研探索能力的重任，發(fā)揮其理論教學(xué)不可替代的重要作用[3]。但實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要與專業(yè)發(fā)展的總體戰(zhàn)略一致，突出學(xué)科發(fā)展的地方特色或行業(yè)特色[4-5]。因此，適逢土木工程專業(yè)本科專業(yè)自主評估，結(jié)合土木工程專業(yè)教學(xué)評估的結(jié)果，通過對上海各市屬高校土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的綜合對比，闡述高水平地方大學(xué)為打造精品本科進(jìn)行土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性，并從多方面探索專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思路，從而推進(jìn)我校土木工程專業(yè)的特色建設(shè)，并為推動我校在該領(lǐng)域的創(chuàng)新研究提供必要的硬件保證。

1 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的背景

在上海市新一輪的城市發(fā)展規(guī)劃中[6]，未來城市建設(shè)發(fā)展重點(diǎn)聚焦于城市功能的提升與完善，以更好地促進(jìn)人口、就業(yè)、城鎮(zhèn)均衡協(xié)調(diào)發(fā)展，為邁向全球城市奠定良好基礎(chǔ)條件。因此，社會對建筑與土木工程人才數(shù)量與質(zhì)量的需求進(jìn)一步提高，上海市屬高校的建筑土木工程類專業(yè)將在其中發(fā)揮重要作用，獲得一個重要的發(fā)展機(jī)遇，能夠更好地與985高校和?？圃盒Ｒ黄?，形成系統(tǒng)、層次完整的建筑土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系，以適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的多方面需求。作為地方理工科院校，我校一直以把培養(yǎng)滿足本區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會發(fā)展需求的人才作為重要目標(biāo)[7]。圍繞我校“培養(yǎng)具有國際視野和創(chuàng)新能力的工程型、應(yīng)用型、管理型高素質(zhì)人才”的基本辦學(xué)理念，在“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式下[8]，我系“土木工程”的專業(yè)定位為掌握土木工程學(xué)科的基本理論和基本知識，主要學(xué)習(xí)工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)和城市道路等市政結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì)方法，學(xué)習(xí)土木工程的施工技術(shù)與組織管理，并進(jìn)行科學(xué)研究的基本訓(xùn)練，使學(xué)生具備從事土木工程項(xiàng)目建設(shè)可行性論證、工程項(xiàng)目規(guī)劃與設(shè)計(jì)及施工與運(yùn)行管理等基本能力。

建系20年來，我校土木工程系在上海市屬高校中學(xué)科水平領(lǐng)先、多年來本科和研究生就業(yè)率均在全校名列前茅，培養(yǎng)的學(xué)生獲得了用人單位一致好評，土木工程專業(yè)建設(shè)成效顯著：① 現(xiàn)有土木工程一級學(xué)科碩士學(xué)位授予權(quán)和建筑與土木工程工程碩士學(xué)位授予權(quán)，包括結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、橋梁與隧道工程、防災(zāi)減災(zāi)與工程防護(hù)工程、市政工程5個二級學(xué)科碩士點(diǎn)。現(xiàn)有專職教師26人，其中教授4人，副教授11人，具有博士學(xué)位的教師(含在讀博士)占教師總數(shù)的92%，海外博士3人。② 科學(xué)研究取得顯著成果，近年來先后主持國家自然基金重點(diǎn)課題及面上課題14項(xiàng)、國家支撐計(jì)劃課題、教育部課題、上海市科委重點(diǎn)課題及人才計(jì)劃課題等縱向課題近20項(xiàng)，發(fā)表的國內(nèi)外期刊論文被SCI/EI收錄60余篇，申請發(fā)明專利、實(shí)用新型專利20余項(xiàng)，獲得省部級二等獎以上科技獎5項(xiàng)。③ 國際化辦學(xué)效果顯著，我校中德環(huán)境巖土與地質(zhì)工程研究中心已入選為德國政府重點(diǎn)推薦的德國大學(xué)生(含碩士生和博士生)和教師海外實(shí)習(xí)、進(jìn)修與國際交流基地。2016年12月通過土木工程和建筑與土木工程學(xué)位點(diǎn)合格評估，被評為優(yōu)秀；2017年4月份通過專業(yè)自主評估，專家組結(jié)論為優(yōu)秀。

專家在肯定土木工程專業(yè)近年取得的成績的同時，對本專業(yè)存在的主要問題和不足也進(jìn)行了總結(jié)，特別提到本專業(yè)的結(jié)構(gòu)與建材實(shí)驗(yàn)室面積極其不足，相關(guān)專業(yè)教學(xué)儀器數(shù)量及功能不能滿足正常教學(xué)需求，極大制約了土木工程學(xué)科的發(fā)展。應(yīng)重點(diǎn)加大實(shí)驗(yàn)室投入，按要求配置實(shí)驗(yàn)室儀器及用房面積，為本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。

2 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件

土木工程實(shí)驗(yàn)中心經(jīng)過多年的建設(shè)，已建成包括建筑材料實(shí)驗(yàn)室、力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)室、土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、建筑結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、靜三軸實(shí)驗(yàn)室、動三軸實(shí)驗(yàn)室和結(jié)構(gòu)振動實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室用房及面積見表1。從表1可以看出，我系實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)主要體現(xiàn)在以下3個方向：結(jié)構(gòu)工程、建筑材料以及巖土工程。

表1 現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室用房和面積

按照培養(yǎng)方案，本專業(yè)開設(shè)有《結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》《建筑材料實(shí)驗(yàn)》和《土力學(xué)實(shí)驗(yàn)》等實(shí)驗(yàn)課程，分別對應(yīng)于《結(jié)構(gòu)力學(xué)》《建筑材料》和《土力學(xué)》等理論課程。實(shí)驗(yàn)課程和理論課程分別單獨(dú)開設(shè)，單獨(dú)給定成績和學(xué)分。所有實(shí)驗(yàn)都必須在本專業(yè)所擁有的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。《結(jié)構(gòu)力學(xué)》和《建筑材料》作為土木工程專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，其對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程《結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)》和《建筑材料實(shí)驗(yàn)》意義重大。

土木工程專業(yè)每屆本科生約150人，但現(xiàn)有結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室和建筑材料實(shí)驗(yàn)室面積不到200 m2。現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備包括：50 t結(jié)構(gòu)試驗(yàn)反力墻(遠(yuǎn)低于一般結(jié)構(gòu)承載要求)；SHT4106微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)(1 000 kN)；SHT4106G微機(jī)控制電液伺服鋼絞線試驗(yàn)機(jī)(1 000 kN)；YAW4206微機(jī)控制電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)(2 000 kN)；60通道智能應(yīng)變采集儀；多通道結(jié)構(gòu)動測系統(tǒng)(SW26100加速度傳感器、DH610低頻傳感器、891Ⅱ0.5～200 Hz拾振器、INV306智能信號采集系統(tǒng))等，僅能初步滿足土木工程結(jié)構(gòu)在靜載和動載下的結(jié)構(gòu)性能測試；還購置了ZKJ5000電動抗折試驗(yàn)機(jī)、混凝土凍融試驗(yàn)機(jī)、自動混凝土硫酸鹽干濕循環(huán)試驗(yàn)機(jī)等，能夠初步測試土木工程材料在環(huán)境作用下的耐久性能。但總體而言，由于資金、場地、設(shè)備等條件的限制，我系現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件對于滿足基本的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求都非常緊張。

3 市屬高校土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對比

目前上海市屬高校中，開設(shè)土木工程專業(yè)的有上海大學(xué)、上海師范大學(xué)、上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)以及我校等。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面，上海大學(xué)目前已建成1 500 m2的實(shí)驗(yàn)室，擁有結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室、巖土實(shí)驗(yàn)室、建材實(shí)驗(yàn)室、測量實(shí)驗(yàn)室和仿真模擬實(shí)驗(yàn)室。上海師范大學(xué)屬于師范類院校，該校土木工程專業(yè)招生規(guī)模少于我校，學(xué)科點(diǎn)授權(quán)也晚于我校，但該院正在創(chuàng)建土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，并于2006年建成具有國際先進(jìn)水平的大型結(jié)構(gòu)多功能中心實(shí)驗(yàn)室。配有美國MTS土木結(jié)構(gòu)電液伺服試驗(yàn)系統(tǒng)、液壓模擬地震波振動臺1套、1 500 kN作動器2臺、500 kN作動器2臺、8 m×7 m反力墻，硬件水平很高。此外，還有美國DMS公司的SIGLAB數(shù)字信號采集分析系統(tǒng)、4 m×4 m振動試驗(yàn)臺、美國NI可擴(kuò)展64通道數(shù)字信號采集系統(tǒng)及高精度傳感系統(tǒng)等軟硬件設(shè)施、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS、裂縫測定儀、混凝土鋼筋影像儀等 150 多臺(套)試驗(yàn)儀器和設(shè)備；另建有建筑材料綜合實(shí)驗(yàn)室、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、土木工程結(jié)構(gòu)CAD實(shí)驗(yàn)室、工程測量實(shí)驗(yàn)室、工程制圖等專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，各實(shí)驗(yàn)室均裝備了較先進(jìn)的儀器設(shè)備。實(shí)驗(yàn)室建筑面積達(dá)6 000 m2，能很好地滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)及科研的需求?；就瓿闪送聊竟こ虒W(xué)科專業(yè)成套實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。因其完備及先進(jìn)的試驗(yàn)設(shè)備，吸引許多兄弟院校、行業(yè)、企業(yè)來到該院進(jìn)行合作試驗(yàn)。另外，上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)土木與建筑工程系[9]成立晚于我校，當(dāng)前尚無一級學(xué)科授權(quán)點(diǎn)，但該院實(shí)驗(yàn)中心擁有一級實(shí)驗(yàn)室6個，二級實(shí)驗(yàn)分室29個，建筑面積約3 000 m2，儀器設(shè)備總值為4 500余萬元，其中擁有大精設(shè)備3 000余萬元。實(shí)驗(yàn)中心以本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，能夠承擔(dān)學(xué)院各學(xué)科的技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時積極創(chuàng)造條件，為大學(xué)生“科技創(chuàng)新”和教師的科研工作提供條件和便利。

綜上對比可以看出，盡管我校土木工程專業(yè)在上海市屬高校中學(xué)科水平、人才培養(yǎng)的規(guī)模和水平仍保持領(lǐng)先，但兄弟院校已把實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)作為土木工程專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)方面的重中之重。相比之下，我校作為高水平地方大學(xué)建設(shè)高校、市屬重點(diǎn)高校和最早擁有土木工程一級學(xué)科碩士點(diǎn)的高校，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模和設(shè)備對于滿足正常本科生教學(xué)需求已經(jīng)較為緊張。因此，完善我系土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對于我校在上海市屬高校中保持土木工程學(xué)科優(yōu)勢和專業(yè)特色必不可少、對于完成我校高水平地方大學(xué)建設(shè)任務(wù)具有重要的意義。

4 土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)思路

4.1 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要與學(xué)科發(fā)展重點(diǎn)方向相結(jié)合

我系高水平地方大學(xué)精品土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，需要與學(xué)科的發(fā)展緊密結(jié)合，結(jié)合我系土木工程專業(yè)的特色建設(shè)進(jìn)行。建成的土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，主要負(fù)責(zé)土木工程專業(yè)本科生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，此外還是大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練能力的培養(yǎng)基地以及土木工程的科普基地，并為科研、研究生課題研究和社會提供技術(shù)服務(wù)工作。我系土木工程專業(yè)學(xué)科特色主要體現(xiàn)在3個方向：結(jié)構(gòu)工程、巖土工程、綠色建筑與節(jié)能材料。因此，實(shí)驗(yàn)室的研究方向不需要面面俱到，可以從上述3個方向著重建設(shè)。在常規(guī)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上，以學(xué)科特色為導(dǎo)向，科學(xué)地設(shè)定科研實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思路與規(guī)劃[4]，堅(jiān)持穩(wěn)定高水平實(shí)驗(yàn)室的主要研究方向，占領(lǐng)該學(xué)科領(lǐng)域的制高點(diǎn)，以高起點(diǎn)、高投入、高要求地建設(shè)實(shí)驗(yàn)室[10]，從而為學(xué)科發(fā)展提供動力，增強(qiáng)活力，帶動學(xué)科水平全面提升。

4.2 構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室教學(xué)新體系

實(shí)驗(yàn)室教學(xué)體系主要分為2個層次，即基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和拓展實(shí)驗(yàn)(見圖1)。由課內(nèi)外兩個大模塊組成。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，即課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，主要面向土木類專業(yè)2～3年級本科生，包含結(jié)構(gòu)原理實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)材料實(shí)驗(yàn)以及土力學(xué)實(shí)驗(yàn)。課外實(shí)驗(yàn)，則主要包括3大類：① 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)；② 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；③ 教師的科研項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生掌握、理解并消化核心課程知識，提高應(yīng)用知識解決問題與分析問題的能力，以及大學(xué)生的創(chuàng)新能力。

圖1 實(shí)驗(yàn)室教學(xué)體系構(gòu)成

4.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍建設(shè)

高水平土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的成功，關(guān)鍵取決于要有一支核心骨干相對穩(wěn)定、學(xué)術(shù)水平高、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、勇于創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍[11-13]。該實(shí)驗(yàn)室隊(duì)伍的組成需要在職稱、學(xué)歷、年齡結(jié)構(gòu)等方面合理規(guī)劃，總體上需包含理論課教師、實(shí)驗(yàn)教師與實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員。首要任務(wù)是選拔配備好實(shí)驗(yàn)室主任。土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室中先進(jìn)設(shè)備多，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研任務(wù)重，涉及人員及工作面廣，應(yīng)選配學(xué)術(shù)水平較高、年富力強(qiáng)、具有實(shí)踐與管理能力的同志(最好是教授)擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室主任。由實(shí)驗(yàn)室主任把握實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展方向，構(gòu)建以課程教學(xué)、科研以及學(xué)科建設(shè)三位一體的發(fā)展模式，帶動實(shí)踐教學(xué)，全面提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。同時，本著“引進(jìn)與培養(yǎng)并重，競爭與激勵兼顧”的原則[11]，結(jié)合教學(xué)、科研工作的需要，積極引進(jìn)、選留具有碩士、博士學(xué)位的人員充實(shí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍。

4.4 科學(xué)規(guī)劃、分步實(shí)施進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)不只是單純地購置儀器設(shè)備，需要與學(xué)科特色、學(xué)科發(fā)展有機(jī)結(jié)合[14]。因此，土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)必須依據(jù)學(xué)科發(fā)展的“十三五”規(guī)劃而進(jìn)行。通過制定翔實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕ㄔO(shè)方案，使專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)能夠做到科學(xué)規(guī)劃、分步實(shí)施，避免盲目建設(shè)與重復(fù)采購。在建設(shè)方案的規(guī)劃內(nèi)容中，需體現(xiàn)學(xué)科發(fā)展方向與學(xué)科特色，儀器設(shè)備購置計(jì)劃等[15]。同時，在方案制定的過程中，可以借鑒其他院校的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，通過調(diào)研、請專家、查證資料、進(jìn)行論證等手段來進(jìn)行，并盡可能突出學(xué)科特色和實(shí)力。

5 結(jié) 語

作為未來的工程技術(shù)人員，土木工程專業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)生必須具備一定的實(shí)踐技能。土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要基地，其建設(shè)具有重要意義。在高水平地方大學(xué)建設(shè)的背景下，為打造土木工程專業(yè)精品本科，建設(shè)土木工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，有助于形成具有特色的創(chuàng)新研究和教學(xué)體系，逐步完善土木工程復(fù)合型人才的培養(yǎng)機(jī)制，為國家和上海市在戰(zhàn)略性領(lǐng)域的人才培養(yǎng)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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