“新工科”背景下地方高校土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究

廖宜順 許成祥 姜天華 劉華琛

（武漢科技大學城市建設學院，湖北 武漢 430065）

習近平總書記深刻指出，當今世界正處于大發(fā)展大變革大調(diào)整時期，正經(jīng)歷百年未有之大變局，人工智能、大數(shù)據(jù)、量子信息、生物技術等新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在積聚力量，催生大量新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，給全球發(fā)展和人類生活帶來翻天覆地的變化。在這個新時代大背景下，“新工科”建設應運而生。

一、“新工科”建設的發(fā)展歷程

“新工科”這個概念自2016年首次提出后，迅速受到我國高校和教育主管部門的高度重視，一系列具體行動接踵而來。2017 年被視為“新工科教育元年”。2017年2月18日，在復旦大學舉行的綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會上，達成了“新工科”建設的“復旦共識”。2017年4月8日，在天津大學主辦的工科優(yōu)勢高?！靶鹿た啤苯ㄔO研討會上，“新工科”建設行動路線（“天大行動”）誕生。會議強調(diào)，未來幾十年，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革將同人類社會發(fā)展形成歷史性交匯，必須面向當前急需和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提前進行人才布局，培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、數(shù)字化思維和跨界整合能力的“新工科”人才，從而獲得競爭優(yōu)勢。2017 年6 月9 日，教育部在北京召開“新工科”研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議，全面啟動、系統(tǒng)部署“新工科”建設，形成了“新工科”建設的“北京指南”?！皬偷┕沧R”“天大行動”和“北京指南”，構成了“新工科”建設的“三部曲”，開拓了工程教育改革新路徑。至此，“新工科”建設在我國步入了“轟轟烈烈”的理論倡導和頂層設計階段。

2018 年3 月15 日，教育部發(fā)布首批612 個“新工科”研究與實踐項目名單。2018年6月21日，教育部前部長陳寶生在新時代全國高等學校本科教育工作會議上指出，“新工科”這個詞已經(jīng)成為高教領域的熱詞，得到了產(chǎn)業(yè)界的積極響應和支持，也在國際上產(chǎn)生了影響。2019 年4 月25 日，中美新工科教育研討會在深圳召開，天津大學在研討會上正式發(fā)布《天津大學新工科建設方案》，以立德樹人統(tǒng)領培養(yǎng)全過程，建設開放和跨界融合的中國特色新文理教育與多學科交叉工程教育，形成高度關聯(lián)、貫通融合、持續(xù)創(chuàng)新的“新工科”教育體系。2019 年8 月，天津大學建成首個“新工科”校級引導性平臺——未來智能機器與系統(tǒng)平臺并首次招生，進入實質運行階段。2020年6月15日，天津大學“新工科”建設方案2.0發(fā)布，將構建完備的“新工科”教育平臺體系，建立健全“新工科”教育質量管理體系，持續(xù)優(yōu)化“新工科”教育教學設計和“新工科”教育系統(tǒng)環(huán)境。這些舉措意味著“新工科”建設走向“扎扎實實”的實踐落實和質量提升階段。

“新工科”建設理念的提出與實踐已有4 年歷史，得到了國家教育部門和各類高校的高度重視和大力支持，目前正處于大推廣大落實時期，教育范式創(chuàng)新與變革、教學改革研究與實踐正在穩(wěn)步推進。在此背景下，土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式也必須適應“新工科”建設的內(nèi)在要求。

二、“新工科”建設的內(nèi)涵

“新工科”是“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的升級版。卓越工程師教育培養(yǎng)計劃是根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020 年）》的安排而實施的，實施期限為2010—2020 年，主要目標是面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質量各類型工程技術人才，全面提高我國工程教育人才培養(yǎng)質量，努力建設具有世界先進水平、中國特色社會主義現(xiàn)代高等工程教育體系，促進我國從工程教育大國走向工程教育強國。經(jīng)過長達十年的建設，我國高等工程教育規(guī)模已達到世界最大，接下來需轉變?yōu)閮?nèi)涵式發(fā)展的新階段。在此背景下，“新工科”建設計劃得以適時推出，并逐漸進入蓬勃發(fā)展階段。

“新工科”建設的內(nèi)涵主要是指“新的工科專業(yè)、工科的新要求”，旨在著力培養(yǎng)具有前瞻性、能夠引領未來發(fā)展的科技創(chuàng)新領軍人才，推動“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的轉型升級。在此背景下，土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)必須適應“新工科”建設的要求。作為一個古老的工科專業(yè)，土木工程與機械工程、計算機科學、信息技術、人工智能和材料科學等專業(yè)相結合催生了智能建造這個新的工科專業(yè)，并使其成為實現(xiàn)建筑業(yè)高質量發(fā)展的重要抓手。同時，為適應“新工科”建設的新要求，土木工程專業(yè)的升級改造也得到了廣泛重視，土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)也誕生了多種模式。我國高校已經(jīng)出現(xiàn)的土木與交通工程、土木與水利工程、土木與海洋工程、土木工程與力學等多種形式的學科交叉模式，為土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。

三、土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)傳統(tǒng)模式的不足之處

土木工程是一個既古老又現(xiàn)代的工科專業(yè)。從巍峨雄壯、巧奪天工的萬里長城，到長虹臥波、碧海通途的港珠澳大橋，堪稱土木工程既古老又具有現(xiàn)代特色的最真實的詮釋。目前，我國每年培養(yǎng)的土木工程專業(yè)大學畢業(yè)生約10 萬人，為國家建設貢獻了重要力量。我國高校土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)傳統(tǒng)模式有一定的優(yōu)越性，培養(yǎng)的大批專業(yè)技術人才有力地支撐了我國自改革開放以來的大規(guī)模土木工程建設的高速發(fā)展。但是，傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式尚存在不足之處。以武漢科技大學為例，我們認為土木工程專業(yè)傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式主要存在以下不足之處。

（一）教師課堂教學側重于傳授知識，而不是培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維

在我國大學課堂，教師在教學過程中普遍側重于傳授知識，追求的境界是傾囊相授，似乎學生掌握的知識越多越好。但是在實際中我們發(fā)現(xiàn)，學生創(chuàng)造力的高低并不與其掌握知識的多寡成正比。中國科學院院士、清華大學教授朱邦芬指出，“有的時候并不在于知識傳授多一點還是少一點，但是學生若有這種探索未知的主動性，將來就會很有希望”。沒有創(chuàng)新性思維，也就沒有創(chuàng)造力。清華大學教授錢穎一提出了創(chuàng)造性思維等于知識、好奇心和想象力、價值取向三者的乘積這個假說，即創(chuàng)造性思維=知識×好奇心和想象力×價值取向。由此可見，掌握的知識多并不意味著創(chuàng)造性思維豐富，好奇心和想象力、價值取向同樣對人的創(chuàng)造力具有很大影響。圖1描述了不同價值取向下人的創(chuàng)造力與受教育年限的關系，其中，受教育年限包括從接受基礎教育開始直至完成高等教育所經(jīng)歷的總時間。隨著受教育年限的增加，人掌握的知識通常也逐漸增多，但創(chuàng)造力并沒有逐漸增強。不同的價值取向對創(chuàng)造力具有顯著影響，其中功利主義對創(chuàng)造力的培養(yǎng)具有非常大的負面影響。人的價值取向一般在高等教育階段定型，因此在高等教育階段，尤其是大學本科學習階段，如果教師一味注重知識的傳授，忽視學生價值取向的培養(yǎng)，就不能確保學生創(chuàng)造力的提高，創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)之路也會風險重重。

圖1 不同價值取向下人的創(chuàng)造力與受教育年限的關系[7]

（二）學生學習動機中的功利主義傾向明顯

學生的學習動機有多種多樣，既有積極向上的，也有消極頹廢的。不可否認的是，部分學生的學習動機存在明顯的功利主義傾向，有的是為了爭得榮譽，有的是為了拿到獎學金。大學的政策導向也會對學生的學習動機產(chǎn)生影響。以武漢科技大學為例，學生如有一項國家發(fā)明專利申請獲得受理，可視同發(fā)表了一篇核心期刊論文，這能在獎學金評定中加分不少。由此一來，不少學生出于功利主義動機，在校期間申請多項發(fā)明專利，期望“賺得盆滿缽滿”。然而，我國發(fā)明專利從申請到授權所需時間平均約為2.5 年，學生往往等不到專利授權就畢業(yè)了。因此，學生在專利被受理后，也就不再關心能否得到授權，從而導致專利申請變成“爛尾工程”。學校的政策無疑是為了鼓勵學生進行發(fā)明創(chuàng)造，激發(fā)學生的學習熱情，但實際中頻頻發(fā)生的過于功利的現(xiàn)象折射出的問題令人深思。

（三）學生的實踐動手能力存在欠缺

土木工程專業(yè)作為一門對動手能力要求較高的工科專業(yè)，特別重視學生實踐動手能力的培養(yǎng)，實踐學時所占的比重也很大。以武漢科技大學土木工程專業(yè)為例，2018 級本科生的畢業(yè)總學分要求為175 學分。其中，實踐教學環(huán)節(jié)為47學分，占畢業(yè)總學分的27%，達到了2017 版全國高等學校土木工程專業(yè)評估（認證）文件規(guī)定的要求（至少占總學分的20%），也達到了學校規(guī)定的工學類專業(yè)不少于25%的要求；實踐教學環(huán)節(jié)的總學時為1140 學時，占畢業(yè)總學時（2800 學時）的41%。實踐教學環(huán)節(jié)所占比重雖然經(jīng)過多年努力逐漸提高到了當前水平，但學生的實踐動手能力仍然不容樂觀。究其原因，主要是實習實踐經(jīng)費不夠充足、實習實踐考核不夠嚴格、學生對實踐重要性的認識不夠到位和工程實踐氛圍不夠濃厚等。以畢業(yè)實習為例，這項為期一個月的工作一般安排在大三結束后的暑期進行，然而這個暑期也是學生考研備考的關鍵時期。因此，對考研的學生而言，參加畢業(yè)實習必將擠占考研備考時間。有的學生在強制要求下即使赴工程現(xiàn)場參加畢業(yè)實習，也是“身在曹營心在漢”，導致畢業(yè)實習質量大打折扣。

四、土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式

著名的“錢學森之問”從提出到現(xiàn)在已有10 余年時間，但我國各界對杰出人才、對創(chuàng)新型人才的渴求仍然得不到滿足。針對這種難以破題的局面，國內(nèi)外眾多專家學者進行了深入思考和分析，提出了不少見解和措施。中國科學院院長白春禮認為，要把創(chuàng)新精神和能力培養(yǎng)作為教育的基本目標。這是最具代表性的觀點之一。在當前“新工科”建設背景下，如何培養(yǎng)土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才是一個重要命題。我們結合武漢科技大學土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)工作發(fā)展實際，對土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式進行了探索。

（一）貫徹落實OBE理念和工程教育評估（認證）精神

1981 年，美國學者Spady 提出了OBE（Outcomesbased Education）這個概念。OBE 通常被譯為“成果導向教育”，也可譯為“基于學習產(chǎn)出的教育模式”。OBE 理念自提出以后迅速風靡全球，經(jīng)過多年發(fā)展，形成了比較完整的理論體系，至今仍被認為是追求卓越教育的正確方向。用OBE 理念引導工程教育改革具有重要現(xiàn)實意義。美國工程教育認證協(xié)會全面接受了OBE的理念，并將其貫穿于工程教育認證標準的始終。2016 年6 月，我國正式加入《華盛頓協(xié)議》，這是國際上最具影響力的工程教育學位互認協(xié)議之一。通過中國工程教育認證協(xié)會認證的土木工程專業(yè)，畢業(yè)生學位可以得到《華盛頓協(xié)議》其他組織的認可。

2015年，武漢科技大學城市建設學院制訂了努力通過土木工程專業(yè)評估（認證）的近期目標，并連續(xù)3 年進行了專業(yè)評估工作準備，2018年提出的評估申請獲得受理，2019年5月接受了評估專家的現(xiàn)場考察，2020年6月收到通過評估的官方文件。在歷時5年的土木工程專業(yè)評估（認證）中，土木工程專業(yè)教師對OBE理念和工程教育評估（認證）精神有了深刻認識，教學風貌隨之煥然一新，指導大學生進行科技創(chuàng)新活動的熱情高漲，成果導向教育理念實現(xiàn)了入腦入心入行。

（二）強調(diào)成果導向，著力培養(yǎng)土木工程專業(yè)人才的科技創(chuàng)新能力

2015—2018年，武漢科技大學土木工程專業(yè)本科生共獲得省級及以上大學生科技創(chuàng)新競賽獎勵133 項，如圖2所示。其中，國家級獎勵16項，省級獎勵117項。從這些數(shù)據(jù)可以看出以下兩個明顯問題。

圖2 2015—2018年武漢科技大學土木工程專業(yè)本科生獲得省級及以上科技創(chuàng)新競賽獎勵情況

一是國家級獎勵數(shù)量明顯偏少。2015—2018 年所獲國家級獎勵數(shù)量僅占獲獎總數(shù)（不含校級獎勵）的12%，反映出高水平科技創(chuàng)新成果非常欠缺。2018 年，3名本科生參加第十二屆全國大學生結構設計競賽，并榮獲三等獎，這是我校學生首次參加該賽事并首次獲獎。成績來之不易，但也體現(xiàn)了我校高水平科技創(chuàng)新活動參賽經(jīng)驗不足、本領不強的窘境。

二是本科生參與科技創(chuàng)新活動的熱情不高。2015—2018 年所獲省級及以上獎勵次數(shù)僅占同期本科生招生人數(shù)（合計823人）的16%。武漢科技大學面向本科生設立了大學生科技創(chuàng)新基金研究項目、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、大學生課外學術科技作品競賽等資助途徑，旨在支持和鼓勵大學生的課外科技創(chuàng)新活動。以土木工程專業(yè)本科生為例，2015—2018 年共獲批國家級、省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目各2 項、校級大學生科技創(chuàng)新基金項目10 項，獲資助比例不盡如人意。此外，支持和鼓勵專業(yè)教師接納本科生參與科研項目，目前已取得初步成效。有一位專業(yè)教師在2015—2018 年共指導17 名本科生參與科研項目和大學生科技創(chuàng)新活動，指導的本科生共主持國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目2項，主持校級大學生科技創(chuàng)新基金項目4項，發(fā)表核心期刊論文5 篇，榮獲省級科技競賽獎勵18 項（其中一等獎3 項、二等獎6 項、三等獎9 項），榮獲湖北省大學生優(yōu)秀科研成果獎2項、授權專利1件，進入世界一流大學建設高校讀研深造8 人。雖是個例，但若能以點帶面，積極營造鼓勵科技創(chuàng)新的氛圍，相信會有更多的學生參與到科技創(chuàng)新活動中來，這對于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)無疑大有裨益。

（三）著重培養(yǎng)土木工程專業(yè)人才的核心素養(yǎng)

愛因斯坦指出：“用專業(yè)知識教育人是不夠的。通過專業(yè)教育，他可以成為一種有用的機器，但是不能成為一個和諧發(fā)展的人?！边@一具有深邃遠見的論述，在今天仍然具有重要的現(xiàn)實意義。雖然通識教育已在我國高校受到廣泛重視，但偏重專業(yè)知識教育的積習仍然未能改變，傳統(tǒng)的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)質量存疑，“錢學森之問”尚未解開。有鑒于此，我們認為應著重培養(yǎng)土木工程專業(yè)人才的核心素養(yǎng)。

2016年9月13日，教育部委托北京師范大學完成的《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》研究成果公開發(fā)布。該研究成果指出，學生發(fā)展核心素養(yǎng)是指學生應具備的、能夠適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力，是關于學生知識、技能、情感、態(tài)度、價值觀等多方面要求的綜合表現(xiàn)；核心素養(yǎng)以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎、自主發(fā)展、社會參與三個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)。這六大素養(yǎng)同樣適用于“新工科”人才培養(yǎng)，并且各個方面都很重要，不可失之偏頗。提高核心素養(yǎng)是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的應有之義?！靶鹿た啤比瞬诺暮诵乃仞B(yǎng)是指面對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來的新需求，以及工程領域的新要求，通過教育培養(yǎng)的能夠綜合、有效運用知識、技能、態(tài)度、價值觀等，勝任新時代工程問題解決、工程創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)等任務的關鍵素養(yǎng)。在“新工科”背景下，創(chuàng)新素養(yǎng)可謂是土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)破題的關鍵。

回到著名的“錢學森之問”，可知創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)之不易。盡管如此，高校仍需不斷努力探索提高學生創(chuàng)新素養(yǎng)的方法和途徑。以武漢科技大學土木工程專業(yè)為例，為解決學生缺乏實踐場地的問題，其不僅面向本科生開放了所有土木工程專業(yè)實驗室，而且還專門辟出100 余平方米的大學生創(chuàng)新工作室，為學生的相互交流提供穩(wěn)定的空間環(huán)境。有的學生反映難以找到合適的指導老師，為此學校一方面以研究所為單位，每年都面向學生推介導師，另一方面擴大教師指導大學生科技創(chuàng)新活動工作量的認定范圍，獎勵和宣傳在指導大學生科技創(chuàng)新活動工作中取得突出成績的導師，提高導師的積極性和榮譽感。有的導師反映學生在參加科技創(chuàng)新活動中“三觀不正”，主要表現(xiàn)是責任感不強、科學精神缺乏、功利主義傾向明顯，甚至有的學生直至畢業(yè)也未能完成項目，畢業(yè)后更是無暇顧及，導致項目“爛尾”。這種現(xiàn)象反映出學生的人文素養(yǎng)、科學素養(yǎng)有待提高。為此，吳巧云等提出了德才兼?zhèn)湫腿瞬诺母母锼悸放c實踐舉措。我們則在專業(yè)教師中宣傳了課程思政的內(nèi)涵和做法，鼓勵專業(yè)教師在專業(yè)課程授課過程中開展課程思政教學探索，立足于立德樹人的教育本質，力求多方位培養(yǎng)土木工程專業(yè)人才的核心素養(yǎng)。

五、結語

當前，我國“新工科”建設如火如荼，新思維、新做法不斷涌現(xiàn)，這為既古老又現(xiàn)代的土木工程專業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了新的建設途徑。在此背景下，土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)必須適應新時代的要求，必須適應新基建的要求，必須適應智能建造的要求。新時代意味著新問題、新挑戰(zhàn)、新機遇，只有不斷創(chuàng)新土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，才能造就適應新時代的創(chuàng)新型人才，才能讓土木工程這個古老的專業(yè)煥發(fā)出更強大的生機。

為適應“新工科”建設要求，土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)應從落實OBE 教育理念和工程教育評估（認證）精神入手，支持和鼓勵土木工程專業(yè)人才的科技創(chuàng)新活動，著重培養(yǎng)土木工程專業(yè)人才的核心素養(yǎng)。