鋼結構工程人才“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)模式研究

劉秀麗，王 燕，李 軍

（青島理工大學，山東 青島 266520）

一、引言

隨著我國經濟的蓬勃發(fā)展，帶動建筑行業(yè)進入高速發(fā)展階段。傳統(tǒng)的建筑發(fā)展模式耗能高、污染重，亟須對傳統(tǒng)建筑發(fā)展模式進行優(yōu)化更新[1]。國家提出“雙碳目標”，不僅對建筑業(yè)的高質量發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，還對建筑業(yè)轉型升級提出了新要求。近年來，一方面城市化建設進程日益加快；另一方面新技術、新工藝、新材料的進一步發(fā)展和推廣應用，使得鋼結構建筑綠色環(huán)保、造型多變、結構性能優(yōu)化、施工便捷等特色和優(yōu)勢日益彰顯[2-3]，尤其是冶金技術的不斷發(fā)展，使得我國鋼材產量和質量都有了大的飛躍，為綠色鋼結構建筑的進一步推廣應用提供了有利的前提條件。國家對建筑、土木等行業(yè)提出了新工科的培養(yǎng)要求[4-6]。

根據新時代和新工科理念對鋼結構工程人才的要求，文章提出一種新的鋼結構工程人才“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)模式（圖1），以適應建筑業(yè)發(fā)展的需要。

圖1 擬解決的關鍵問題

二、鋼結構工程人才培養(yǎng)需要解決的關鍵問題

為了更好地實現鋼結構工程人才的培養(yǎng)，首先應了解目前課程教學存在哪些問題，如何解決這些問題是改革的關鍵。針對創(chuàng)新應用型鋼結構工程人才培養(yǎng)需求，可以從以下問題著手改進，從而更好地迎合時代的要求和挑戰(zhàn)。

（一）為何學？——立德樹人，以德為先

鋼結構工程人才首要的任務是擔當社會主義建設事業(yè)的接班人。社會主義建設者不僅要有文化，更重要的是要有理想、有道德、有紀律，品質和素養(yǎng)占據重要地位。只有有理想、有信念、有品質、有擔當的鋼結構工程人才，才能與時代同步伐、與祖國共命運、與人民齊奮斗，為祖國建筑事業(yè)發(fā)展貢獻力量。

（二）學什么？——專業(yè)扎實，技術精湛

鋼結構工程問題往往復雜多變，具有不確定性，純理論知識無法完全解決工程實際問題。要妥善解決復雜的工程問題，工程人才除了需要具有扎實的專業(yè)技術外，還要具備精湛的實踐技能。以往主要靠工程人員的經驗，現在要變經驗為一種必備的能力，以解決實際工程問題。教師可從思維能力培養(yǎng)著手，培養(yǎng)學生扎實的專業(yè)基礎。學生在課程中不僅要“學”，更要“思”，從思考中學習才能更加深入地領悟專業(yè)知識。精湛的技術培養(yǎng)要注重實踐能力和綜合解決問題能力的鍛煉，因此，教師應在課程中添加培養(yǎng)實踐能力和綜合解決問題能力的內容，使學生在實踐中鍛煉技術。

（三）怎樣學？——推陳出新，獨具匠心

鋼結構原理知識是鋼結構工程的立根之本，掌握扎實的鋼結構基本專業(yè)知識，才能保證鋼結構建筑更加安全、可靠、適用。教師首先可以通過引入新方法、新技術、新手段等教學模式為學生提供全新的學習體驗，其次通過與新信息技術等新知識的交叉融合，拓寬學生的知識廣度，從而激勵學生產生創(chuàng)新觀念。只有建立起創(chuàng)新觀念，才能在解決實際問題中充分發(fā)揮創(chuàng)新能力，產生質的飛躍。

三、解決問題的方法

人才培養(yǎng)三要素包括：素質、知識和能力，其中素質占主導地位，知識是基礎，能力貫穿整個過程。根據“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)模式，工程人才在掌握基本要素的基礎上，還需要進一步拓寬創(chuàng)新和工程應用2 個方面的培養(yǎng)，可概括為3 大技能：工程意識和創(chuàng)新觀念；扎實的專業(yè)技術和多維度的立體知識構架；實踐技能和綜合解決問題能力。信息大爆炸和人工智能時代，要求學生不僅要掌握鋼結構專業(yè)知識，還需要拓寬人工智能、機械自動化、信息自動化、智能建造等多學科交叉融合，形成多維度立體知識構架，并加強對實踐能力和綜合解決實際問題能力的培養(yǎng)。

要培養(yǎng)具有3 大技能的創(chuàng)新應用型鋼結構工程人才，教師需要對鋼結構類課程教學進行改革，提升課程高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。主要從以下幾個方面開展。

（一）豐富課程思政教學內容

工程人才不僅要具備扎實的專業(yè)技能，還需要有理想信念和家國情懷。教師要把工程意識和工匠精神植入到課程教學中，在課程專業(yè)知識中滲透思政教學內容，潤物無聲地感染學生。以工程人才擔任的不同角色為出發(fā)點，可將課程思政內容分為4 個層次（圖2）。

圖2 課程思政內容

第一層次作為個人，需要具備擔當精神、創(chuàng)新觀念和團隊精神，介紹工程杰出人才代表的事跡和工程建設的貢獻，為學生樹立榜樣。第二層次作為工程師，必須具備職業(yè)道德、工匠精神，并遵守學術規(guī)范。介紹我國超級工程的設計建造等，讓學生了解工程師的道德底線，培養(yǎng)吃苦耐勞、甘于奉獻的工匠精神，堅守學術道德紅線，將所學積極應用于正能量發(fā)揮。第三層次，工程人員歸根結底屬于自然改造者，在建筑活動中不可避免地會對自然產生影響，因此，工程人員的工程意識、工程倫理和生態(tài)意識尤為重要。將“珠港澳大橋建設施工與海豚共舞”搬上課堂，促進學生建立全球發(fā)展大局觀和工程意識，將自然環(huán)境和工程建設緊密結合，在改造自然的過程中具有綠色環(huán)保生態(tài)意識，始終將人類可持續(xù)發(fā)展作為終極目標，將建筑業(yè)逐步推進到綠色工程行列。最為基礎的是第四層次，學生是未來的社會主義建設者和接班人，必須具備理想信念、家國情懷和使命擔當。介紹國家最新的鋼結構重大工程，讓學生具有祖國自豪感，產生為祖國建設貢獻力量的激情；介紹我國鋼結構工程中先進技術應用和創(chuàng)新突破，激發(fā)學生積極創(chuàng)新的熱情，增強使命感。

（二）轉變課程培養(yǎng)定位

要提高學生的創(chuàng)新應用能力，教師必須改革課程培養(yǎng)定位，根據企業(yè)用人要求修訂課程培養(yǎng)計劃，按照理解—應用—創(chuàng)新3 個層次重新進行教學設計，首先理解事實性知識概念，然后能靈活應用理論性知識，最后對技能性知識進行創(chuàng)新，層層遞進，最終實現兩個目標——知識目標和能力目標。

按照新的教學設計進行課程教學改革。修訂或增添一些新的教學模式，這些教學模式首先遵循STEM 法則（科學Science，技術Technology，工程Engineering，數學Mathematics），從多角度出發(fā)培養(yǎng)學生理論知識、實踐技能、綜合能力和創(chuàng)新觀念。課程教學中以豐富多樣的多元化模塊形式呈現，主要包括以下方面。（1）發(fā)現式學習：如3D 立體構造展示等；（2）案例學習：如加工制造過程、動畫建造過程等；（3）探究式學習：如虛擬仿真試驗、VR 仿真建造等；（4）項目學習：如認識實習、生產實習等；（5）應用型學習：如課程設計、畢業(yè)設計、鋼結構競賽等。

（三）現代化技術與傳統(tǒng)教學融合

隨著科學技術的飛速發(fā)展，教學手段不斷更新，各種現代化技術已廣泛應用于諸多學科的教學工作中。傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的教學手段逐步受到各種現代化技術手段的沖擊，出現了新時代“網絡+多媒體”現代化教學新形式。針對鋼結構工程人才特點，不能完全拋棄傳統(tǒng)的教學手段，關于結構分析基本原理、構件及連接設計計算等內容的教學，黑板板書的講授方式更加符合邏輯推理過程，也給學生一定的思考時間，便于學生更好地理解消化知識內容。由于鋼結構課程空間性強、構造形式多樣等特點，充分融入現代化技術手段，可以讓學生建立更好的感性認識，引入工程資料，可以靜態(tài)、動態(tài)、平面、3D、虛擬、實物等多維度的形式呈現，提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的工程應用能力和創(chuàng)新思維，同時可以更好地實現教學內容的展示性、個性化服務，以及師生的交互能力。兩種教學模式深度融合，才能達到最佳的教學效果。

（四）虛實結合增加實踐教學環(huán)節(jié)

實踐教學可以將課堂上比較抽象的理論知識具體化、實物化，是提高學生動手能力的重要方式，同時可以實現理論與應用的有機結合，是培養(yǎng)學生工程能力和創(chuàng)新能力的重要途徑和基礎環(huán)節(jié)。

教師一方面可以利用校企合作、項目跟蹤學習，結合認識實習、生產實習進行實戰(zhàn)模擬。但是項目的時間和空間可能與學生學習過程不匹配，還有安全等其他難題的阻礙，因此，另一方面可增加虛擬實踐教學環(huán)節(jié)，包括實體模型教具制作、虛擬仿真實驗、VR 仿真體驗等，增加實踐操作練習。通過虛實結合的方式鍛煉學生的實踐能力。

（五）創(chuàng)新性理念轉變考核方式

傳統(tǒng)單一的期末考試“一錘定音”的考核制度不能很好地調動學生的學習積極性，容易造成“前期渾水摸魚，考前臨時抱佛腳”的學習狀態(tài)。因此，教師應從課前、課中、課后3 個階段分層次、分類型進行考核，重視各個階段學生的學習反饋。尤其是在要求創(chuàng)新能力和實踐應用能力培養(yǎng)的新時代，更加需要多樣化的考核方式相結合，綜合評判學生的各種能力的培養(yǎng)情況和學習效果。

課前預習，教師可從最新科研動態(tài)和科技成果入手，引導學生學習了解前沿知識，產生學習興趣，然后按視頻觀看量和課堂討論形式進行考核。課中，教師根據課程內容組織相關課程作業(yè)、隨堂考核、實驗考核、項目考核，從工程技能、實踐能力和創(chuàng)新能力等多角度考查學生學習效果。此部分作為階段學習成績，在總成績中占重要比重。主要可以從以下幾方面進行。（1）實踐能力培養(yǎng)：如模型制作等；（2）綜合解決問題能力培養(yǎng)：如構建專題設計等；（3）創(chuàng)新能力培養(yǎng)：如專題討論、創(chuàng)新競賽設計項目等。課后，保留期末試卷考試，對鋼結構基本知識和技能的掌握程度進行考查。

四、“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)目標

從“立德、技能、創(chuàng)新”三維度出發(fā)，緊緊圍繞3 大技能目標，從5 個方面進行改革，以確保人才培養(yǎng)目標的實現。以培養(yǎng)的工程人才擔任的不同角色為出發(fā)點，分4 個層次融入課程思政內容。按照理解—應用—創(chuàng)新3 個層次重新進行教學設計，層層遞進，最終實現知識目標和能力目標。遵循STEM 法則，從多角度出發(fā)培養(yǎng)學生理論知識、工程技能、實踐技能和綜合能力，并采用豐富多樣的多元化模塊形式，使現代化技術與傳統(tǒng)教學深度融合，以虛實結合的手段開展實踐教育，創(chuàng)新課前、課中、課后分階段、分層次、分類型的考核模式，重視各個階段學生的學習反饋，綜合評判學生的各種能力的培養(yǎng)情況和學習效果。

通過培養(yǎng)方案和教學改革研究，實現鋼結構工程人才“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)目標，具體如下。

1.進行專業(yè)課程思政改革，增加思想政治教育教學內容，制定鋼結構工程人才“立德”培養(yǎng)方案。

2.創(chuàng)建專業(yè)技術知識和信息技術等多學科交叉融合的多維度立體知識構架，制定“T 字形結構”知識體系的新型鋼結構工程人才“技能”培養(yǎng)方案。

3.通過引入新方法、新技術、新手段等課程教學改革，制定符合新時代特征的“創(chuàng)新”能力培養(yǎng)方案。

五、結束語

從專業(yè)培養(yǎng)方案和課程教學改革入手，提高學生的工程意識和創(chuàng)新觀念，在專業(yè)技術知識基礎上，拓寬信息技術等多學科交叉融合的多維度立體知識構架，更好實現新時代鋼結構工程人才“立德、技能、創(chuàng)新”三維度培養(yǎng)目標。為學生在未來鋼結構建筑設計建造過程中提供創(chuàng)新高效的設計、建造、管理的思路和方法，為我國建筑業(yè)轉型升級、自然生態(tài)可持續(xù)化發(fā)展，以及“雙碳目標”的實現提供助力。

時代發(fā)展賦予教育行業(yè)新的契機和挑戰(zhàn)，高校應大力推進信息技術在教學過程中的廣泛應用，促進信息技術與學科課程的融合，充分發(fā)揮信息技術的優(yōu)勢，進行教師教學方式和學生學習方式的變革，從而達到新時代鋼結構工程人才的培養(yǎng)要求。