李博 張茂雨

摘 要：在新工科大背景下，應(yīng)用型本科院校的轉(zhuǎn)型發(fā)展已經(jīng)刻不容緩，對人才培養(yǎng)的能力要求提出了更高的標準。通過對土木工程專業(yè)實踐教學體系的研究探索，闡述了國內(nèi)同類院校土木工程專業(yè)實踐教學的問題、學習模型的更新、實踐課程體系的優(yōu)化，以及實踐平臺的建設(shè)等。

關(guān)鍵詞：新工科；應(yīng)用型；實踐教學；土木工程；工程教育

隨著全球技術(shù)革命浪潮的迅速興起，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，亟須發(fā)展“新工科”建設(shè)，來支撐新經(jīng)濟發(fā)展的人才需要。在新形勢下，對工科人才的培養(yǎng)提出了更高的標準——培養(yǎng)一大批工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復合型“新工科”人才。因此，對專業(yè)實踐教學體系的改革已經(jīng)勢在必行。

一、實踐教學環(huán)節(jié)的不足

通過對各兄弟院校的調(diào)研和筆者團隊多年的教學經(jīng)驗，對當前土木工程專業(yè)實踐教學體系的問題有了較為深刻的認識，概括起來主要有如下幾點不足。

（1）學生工程思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足。多數(shù)應(yīng)用型本科院校都存在這樣的共性問題：人才培養(yǎng)目標是明確的，但實踐課程的學分占比不足，教學內(nèi)容更新滯后；多數(shù)實踐環(huán)節(jié)以演示類或者模仿類為主，學生按部就班，對學生工程思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)幫助不大，人才培養(yǎng)的目標難以實現(xiàn)。

（2）課程割裂，學生缺乏綜合運用能力培

養(yǎng)。實踐教學內(nèi)容僅按課程要求進行設(shè)計，沒有考慮前后課程之間的有機集成，導致知識點的應(yīng)用只限于某一門課程，缺少課程之間或?qū)W科之間的交叉融合，很難將系統(tǒng)的概念輸送給學生，導致學生在知識的綜合運用能力方面比較弱。

（3）缺乏實現(xiàn)創(chuàng)新想法的實踐平臺。多數(shù)院校的實踐平臺和教學內(nèi)容沒有與時俱進。以土木工程材料實驗課為例，均以演示性或者模仿性的實驗為主，設(shè)計性和綜合性的實驗涉及較少。教學模式、教學內(nèi)容、考核方式都難以促進學生自主探索和創(chuàng)新。

同時，很大一部分高校教師的實踐水平?jīng)]能與社會生產(chǎn)實際同步提升，學生得不到更加全面深入的實踐能力訓練，導致學生的創(chuàng)新思維得不到激發(fā)。因此如何讓高?，F(xiàn)有的師資滿足社會不斷發(fā)展的需要，也是亟待解決的問題之一。

二、學習模型的更新與創(chuàng)客運動的興起

那如何落實實踐教學的改革呢？國際著名教育學家和心理學家Bloom在1956年提出了知識學習的六個階段的金字塔結(jié)構(gòu)（下圖a）。隨著時代的變遷和社會的發(fā)展，對金字塔模型進行了修改（下圖b）[1]，把結(jié)果性的名詞變成正在進行的時態(tài)?？梢钥闯觯呀Y(jié)果式的學習變成了過程式的學習或者叫體驗式的學習，這也是當下主流的學習理論。同時，通過對比發(fā)現(xiàn)，學習模型的最后一步“評價（evaluation）”被提前到第五步，而在頂端增加了“創(chuàng)造（creating）”。這也進一步看出，對學生的培養(yǎng)提出了更高的要求。而這種循序漸進的學習模型恰恰為我們工科專業(yè)實踐課程“轉(zhuǎn)型升級”指引了方向。

而最近開始興起的創(chuàng)客運動，其“創(chuàng)客”正是以個人設(shè)計、個人制造為中心，以創(chuàng)新為理念的人，同時又是一群堅守創(chuàng)新、持續(xù)實踐、樂于分享并且追求美好生活的一群人。美國作為創(chuàng)客文化的發(fā)源地，顯示出強大的工業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新能力，而這種能力與教育理念中對“創(chuàng)客”的培養(yǎng)密切相關(guān)。美國的大學有各式各樣的創(chuàng)客工作室，為學生提供各種設(shè)計制作平臺[2]，

同時還提供全面的創(chuàng)客教育課程體系。而國內(nèi)的創(chuàng)客工作室更多的是依托社會資源，比如深圳的柴火創(chuàng)客空間、上海的新車間，并沒有充分利用高校資源去建設(shè)。尤其是應(yīng)用技術(shù)型大學，這方面的建設(shè)深度不夠，且缺乏系統(tǒng)、優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)客類實踐課程。真正的創(chuàng)客應(yīng)該具備以下幾種能力：基本工具的使用、材料綜合運

用、基本物理和化學知識的運用、幾何和制圖知識的運用，并最終形成強大的創(chuàng)新能力。當下的工科類大學生，應(yīng)該成為創(chuàng)客運動的主體和積極的推動者。土木工程專業(yè)是一個應(yīng)用性很強的專業(yè)，對各方面的知識能力均有比較高的要求，但往往缺少知識的綜合運用能力和表達能力的訓練。創(chuàng)客及創(chuàng)客空間的培育恰恰重在這些能力的開發(fā)。因此，創(chuàng)客的理念與“新工科”的人才能力要求相吻合，又是雙創(chuàng)融合的教育改革方向，讓專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育深度融合，為應(yīng)用型本科的轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了一條途徑。

根據(jù)新工科“北京指南”，基于Bloom新的學習模型，借鑒創(chuàng)客理念，筆者就本校土木工程專業(yè)，探索應(yīng)用技術(shù)型和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型耦合的人才培養(yǎng)模式，提出了“4+創(chuàng)”的實踐課程體系。注重學生理論學習與實踐訓練充分結(jié)合、模仿式學習與創(chuàng)新訓練結(jié)合，搭建多樣化的實踐與創(chuàng)新平臺，實現(xiàn)專業(yè)教育、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與個性化培養(yǎng)的有效融合。

三、實踐課程體系的優(yōu)化和重構(gòu)

（1）優(yōu)化實踐類課程體系，強化過程式教與學。實踐課程體系的建設(shè)是實現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)目標的關(guān)鍵問題之一。因此在實踐課程體系優(yōu)化時應(yīng)做到三個融合：思維的融合——

具備能設(shè)計、會創(chuàng)新、有創(chuàng)意的能力；知識架構(gòu)的融合——充分融合專業(yè)能力，體現(xiàn)材料、機械、力學等方面綜合知識的運用，提升學生解決復雜問題的能力；技能的融合——具備基本工具的熟練使用、焊接和材料加工等能力。

根據(jù)新時期對工科專業(yè)的要求[3]，不少學校試圖對土木工程專業(yè)進行過程式課程體系的調(diào)整，將過去分散的、依據(jù)學科目標設(shè)置的實踐課程和教學內(nèi)容重新進行梳理，按照人才培養(yǎng)目標和規(guī)格要求以及工程生產(chǎn)實現(xiàn)過程之間的聯(lián)系進行整合，形成了系統(tǒng)的有層次的融知識教育、能力訓練和素質(zhì)培養(yǎng)為一體的螺旋遞進的實踐教學課程體系[4]。在總結(jié)國內(nèi)外的應(yīng)用型大學的課程體系改革的經(jīng)驗教訓后，筆者認為應(yīng)該強化過程式的教與學，以Bloom新的學習模型來指導實踐類課程的重構(gòu)和優(yōu)化。

基于Bloom新的學習模型，對土木工程專業(yè)實踐教學體系進行了系統(tǒng)的調(diào)整，根據(jù)低層次的“記憶&理解”到高層次的“創(chuàng)造”的要求，對每一學期實踐課程的要求提出了不同的標準，并對教師講授過程和學生學習過程提出了更高的標準。不僅僅只注重結(jié)果，通過對學生的引導，更加注重過程化的訓練與評價，提高學生自學能力和解決問題的能力。同時對獨立的實踐課程也從低層次的單純“記憶&理解”到高層次的“評價和創(chuàng)造”開展課程優(yōu)化設(shè)計。

（2）以能力為核心，加強課程之間的知識貫穿。兼顧課程的系統(tǒng)性，并對知識點進行重構(gòu)和優(yōu)化，將感性認識與理性思維結(jié)合，在充分提升感性認識的前提下，強化理性思維的訓練。通過調(diào)整實踐課程的內(nèi)容和教學形式，將過去分散的、依據(jù)學科目標設(shè)置的演示性實踐向綜合知識運用的實踐轉(zhuǎn)變。

這里筆者以第四學期的一門實踐課程為例，對工程制圖、材料力學及結(jié)構(gòu)分析的課程進行重構(gòu)和拓展，在2015級的培養(yǎng)方案中稱之為

“綜合技能實訓（1）”。工程制圖是一門需要較強空間想象和分析能力的實踐類課程，是工科專業(yè)的必修課程之一，而材料力學及結(jié)構(gòu)分析是學生必須熟練掌握的專業(yè)課程。為了更好地檢驗學生掌握程度，筆者將中國傳統(tǒng)的木作技術(shù)（即技能）引入工程制圖的教學中去，用木作技能將制圖和結(jié)構(gòu)分析融合在一起。課程中主要介紹了孔明鎖和四腳八叉凳，讓學生根據(jù)其特點，自行設(shè)計并繪制三視圖和軸視圖，然后利用Sap等軟件分析凳子的受力特性，并對結(jié)構(gòu)進行力學分析（理論）和討論。同時，讓學生親自動手將實物做出來，并投入使用。

調(diào)查問卷顯示，72%的學生認為這門課達到了預(yù)期效果，對知識的綜合運用能力顯著提高，尤其是制圖能力、對材料特性的理解和結(jié)構(gòu)分析能力的融合。而且學生問卷顯示這門綜合實訓課程有效提高了學生解決問題的能力，將趣味性和知識性較好地融合，改善了“90后”學生的學習品質(zhì)，并對將來進一步的學習和深造提供了積極的幫助。而在這門課程中提升了基本工具的使用能力、材料綜合運用的能力、基本物理化學知識運用的能力、幾何和制圖知識運用能力，這也恰恰是創(chuàng)客所要具備的基本素質(zhì)[5]。

（3）打造集設(shè)計、制作和創(chuàng)新三位一體的實踐平臺，實現(xiàn)專業(yè)教育與個性化教育融合。取消了部分傳統(tǒng)的演示性實驗室，以虛擬仿真類實驗室來代替。依托學校各類科技創(chuàng)新平臺和重點實驗室，打造集設(shè)計、制作和創(chuàng)新為一體的實訓室，以多種考核形式培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和實踐能力。比如混凝土工藝實驗室，讓學生去“玩”混凝土，在混凝土抗壓實驗中，沒有給出配合比，也沒有給出設(shè)計強度，讓學生通過所學混凝土及其制備知識，設(shè)計配合比并養(yǎng)護，最后通過比賽的形式給出評價，即抗壓強度統(tǒng)計值的高低評定成績，這樣就促使學生從被動的學習轉(zhuǎn)為主動的思考和實踐。對學生的混凝土配合比知識、混凝土的制作工藝、綜合運用能力、創(chuàng)新能力等進行了多重考核。同時在這個實踐平臺上開發(fā)了學生的實踐能力訓練計劃項目，即混凝土類家具結(jié)構(gòu)設(shè)計和制作工藝，作為對學有余力的學生實踐與創(chuàng)新訓練的平臺。類似的實踐平臺還有融合土木工程材料和結(jié)構(gòu)鑒定加固兩門課程的高性能復合材料實踐平臺，融合工程力學類、結(jié)構(gòu)設(shè)計類課程的工程結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實踐平臺，融合工程制圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)和工程概預(yù)算的BIM實踐平臺，融合工程制圖、3D打印和CNC制作的可視化實踐平臺，最終打造融合課堂、實訓中心、一線工程實踐的混合型學習平臺。

四、與創(chuàng)業(yè)教育的融合：積極探索師生共創(chuàng)模式

通過專業(yè)教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的深度融合，在筆者所在學院開展了“4+創(chuàng)”的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學模式。即四年的常規(guī)專業(yè)教育，在不增加學生額外學業(yè)負擔的前提下，針對全員學生，適當融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類實務(wù)課程，在學生接受綜合類專業(yè)實踐訓練的同時，通過課堂、實踐平臺、創(chuàng)客空間等多種方式，普及學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的基本知識和能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)業(yè)精神。并在此基礎(chǔ)上，選拔有創(chuàng)業(yè)興趣和潛力的學生進入創(chuàng)業(yè)學院和師生共創(chuàng)平臺。創(chuàng)業(yè)學院負責學生的創(chuàng)業(yè)理論教育和創(chuàng)業(yè)體驗教育。師生共創(chuàng)平臺（眾創(chuàng)空間）負責學生的創(chuàng)業(yè)實踐教育，比如木工坊，現(xiàn)已成功創(chuàng)造了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，近年來接待了多家高校和創(chuàng)業(yè)學院的考察交流。

工科專業(yè)的實踐教學體系的改革必須從簡單的模仿性實踐向綜合性實踐轉(zhuǎn)變。實踐教學應(yīng)更加注重知識的綜合運用，并在實踐過程中進行創(chuàng)新。對于應(yīng)用型本科院校，應(yīng)結(jié)合自身學校的特點和區(qū)域性優(yōu)勢，對實踐教學體系進行有步驟、有層次的重構(gòu)和優(yōu)化，以學生能力的培養(yǎng)為核心，從低年級課程到高年級課程逐步進行教學內(nèi)容設(shè)計和教學組織優(yōu)化，充分發(fā)揮校內(nèi)外實踐平臺的功能，充分利用現(xiàn)代教育手段，全面提升實踐教學環(huán)節(jié)的內(nèi)涵和品質(zhì)。

參考文獻：

[1] Anderson， L.W. and Krathwohl， D. R. A Taxonomy for learning， teaching， and assessing： a revision of Blooms taxonomy of educational objectives[M]. New York： Longman， 2000.

[2] 王志強，李菲，卓澤林. 美國高校創(chuàng)客教育與STEM教育的融合、理念、路徑、啟示[J]. 復旦教育論壇，2016，14（4）：101-107.

[3] 克勞雷，等. 重新認識工程教育——國際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M]. 顧佩華，沈民奮，陸小華，譯. 北京：高等教育出版社，2009.

[4] 張茂雨，李博，朱云輝，等. 應(yīng)用技術(shù)型本科高校土木工程專業(yè)SCCIM-CDIO人才培養(yǎng)模式探索[J]. 中國大學教學，2016（12）：52-55.

[5] 王佑鎂. 當前我國高校創(chuàng)客教育實踐的理性認識綜述[J]. 現(xiàn)代遠程教育研究，2014（4）：20-31.

[資助項目：浙江省2016年高等教育教學改革項目“創(chuàng)客教育在應(yīng)用型本科中的探索與實踐研究”（jg20160260）]

[責任編輯：余大品]