張建偉 曹萬林 董宏英 喬崎云

摘要：為提高土木工程專業(yè)研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)水平，分析了影響研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)質(zhì)量的生源、學(xué)位論文、導(dǎo)師、培養(yǎng)環(huán)境、培養(yǎng)模式、培養(yǎng)體系、大工程7個關(guān)鍵因素，揭示了7個關(guān)鍵因素間互動發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，進(jìn)行了較系統(tǒng)的教育理念、教學(xué)方法、教學(xué)手段改革，建設(shè)了強(qiáng)化研究生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的四大實訓(xùn)平臺，即校內(nèi)綜合實驗實訓(xùn)平臺、校內(nèi)外共享實訓(xùn)平臺、創(chuàng)新聯(lián)盟實訓(xùn)平臺、大工程產(chǎn)業(yè)基地實訓(xùn)平臺，提出了提升研究生創(chuàng)新能力的三種培養(yǎng)模式，即大工程下實踐化研發(fā)模式、群體型研討模式、開放式培養(yǎng)模式，創(chuàng)建了產(chǎn)學(xué)研用相融合的立體化研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，并進(jìn)行了教學(xué)實踐，取得了顯著成效，研究生的團(tuán)隊意識、工程實踐能力和創(chuàng)新能力明顯提升。

關(guān)鍵詞：大工程;土木工程;研究生;創(chuàng)新能力;培養(yǎng)體系

中圖分類號：G643.0;TU-4?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2022）02-0053-06

2014年，中國學(xué)位與研究生教育發(fā)展年度報告課題組、全國學(xué)位與研究生教育數(shù)據(jù)中心發(fā)布的《中國學(xué)位與研究生教育發(fā)展年度報告（2013）》[1]系統(tǒng)分析了我國學(xué)位與研究生教育發(fā)展所面臨的國際國內(nèi)環(huán)境、形勢與任務(wù)，總結(jié)歸納了我國學(xué)位與研究生教育事業(yè)發(fā)展概況和改革重點，闡述了研究生培養(yǎng)質(zhì)量保障體系，分析了國際研究生教育發(fā)展趨勢及國外研究生教育發(fā)展的動態(tài)，強(qiáng)調(diào)在研究生招生規(guī)模擴(kuò)大的情況下，應(yīng)重視研究生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，確保研究生的培養(yǎng)質(zhì)量。

現(xiàn)代工程都是大而復(fù)雜的系統(tǒng)，工程活動中除了技術(shù)內(nèi)容，還必須考慮到非技術(shù)因素，包括社會、經(jīng)濟(jì)、文化、生態(tài)、倫理等，這些必須融入工程師的教育培養(yǎng)體系。為此，20世紀(jì)末美國發(fā)起了高等工程教育改革運(yùn)動，掀起了“回歸工程”的浪潮，提出“大工程觀”的工程教育理念[2]。這是一個建立在科學(xué)與技術(shù)之上，包括社會經(jīng)濟(jì)、文化、道德、環(huán)境等多因素的大工程觀理念[3]，克服了傳統(tǒng)工程教育過分強(qiáng)調(diào)專業(yè)化、科學(xué)化從而割裂工程本身的弊端，凸顯工程本身的系統(tǒng)性和完整性。我國目前許多重大工程建設(shè)亟需具有較強(qiáng)工程實踐與創(chuàng)新能力的高素質(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新人才，為適應(yīng)這一社會需求，需要構(gòu)建土木工程研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系。

一、土木工程專業(yè)研究生培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

研究生教育是集知識、智慧、人格、能力為一體的人才培養(yǎng)活動，其目的是為國家發(fā)展培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)的高級專門人才。研究生教育的最大特點是理論與實踐的緊密結(jié)合，工科研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應(yīng)強(qiáng)化與大工程的結(jié)合，突出研究生的理論修養(yǎng)、創(chuàng)新能力和工程能力培養(yǎng)。土木工程專業(yè)是一個典型的工科專業(yè)， 目前的研究生教育還不能完全滿足大工程觀教育理念下培養(yǎng)具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力和工程能力的高素質(zhì)人才的要求[4-6]，存在如下問題：

（1）生源質(zhì)量下降。目前，我國高等教育入學(xué)率接近50%，即將由大眾化階段進(jìn)入普及化階段，本科畢業(yè)生就業(yè)壓力較大，大多數(shù)一般高校的學(xué)生為提升就業(yè)競爭力，積極考研。高校為提升本科生就業(yè)率，大力支持本科生考研，甚至一些學(xué)校出現(xiàn)了教學(xué)計劃安排為學(xué)生考研讓路、教學(xué)活動以考研為中心的現(xiàn)象，導(dǎo)致本科人才培養(yǎng)偏離了應(yīng)注重學(xué)生專業(yè)綜合能力訓(xùn)練與提升的目標(biāo)，再加上研究生招生數(shù)量不斷增加，研究生生源質(zhì)量與以前相比有所下降，入學(xué)成績高但綜合專業(yè)能力低的學(xué)生數(shù)量增多，為今后研究生培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)增加了難度。

（2）培養(yǎng)過程中，偏重知識的傳授，與工程實際結(jié)合不夠緊密，忽視大工程觀與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。土木工程專業(yè)是經(jīng)驗工學(xué)，大量專業(yè)知識和技術(shù)原理是從工程實踐中歸納總結(jié)而來的。目前，研究生教育中存在“注重專業(yè)知識講授，輕視學(xué)生工程實踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)”問題。論文選題不能面向工程實際，學(xué)生不了解現(xiàn)代工程需求和工程技術(shù)核心理念與優(yōu)勢，缺少對工程現(xiàn)場和工程整體的感性認(rèn)知，創(chuàng)新意識與內(nèi)驅(qū)動力不足，工程實踐與創(chuàng)新能力得不到系統(tǒng)訓(xùn)練。對不同學(xué)科間的交叉融合、學(xué)生團(tuán)隊合作精神培養(yǎng)及工程倫理教育等方面重視不足，使研究生綜合人文素養(yǎng)提升、國際化視野拓展、大工程觀培養(yǎng)受到制約。

（3）培養(yǎng)模式單一，“閉門造車”現(xiàn)象普遍，產(chǎn)學(xué)研用缺少系統(tǒng)聯(lián)系?，F(xiàn)階段，我國研究生的培養(yǎng)模式主要是“教學(xué)+科研”的形式，以導(dǎo)師指導(dǎo)為主，產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同育人機(jī)制沒有廣泛建立，導(dǎo)師本人的專業(yè)特長、工程經(jīng)驗、指導(dǎo)研究生數(shù)量、承擔(dān)課題情況將對研究生培養(yǎng)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。大部分年輕導(dǎo)師博士畢業(yè)后直接進(jìn)入教師角色，雖然有較強(qiáng)的科研能力，但接觸的工程實際較少，自身的工程經(jīng)驗和實踐能力不足，課題與工程實際脫節(jié)，在研究生指導(dǎo)過程中很難對研究生的工程實踐能力進(jìn)行提升。學(xué)生缺乏充分調(diào)研和深入研討，自主選題不廣泛，學(xué)生的創(chuàng)新思維訓(xùn)練受到制約，獨(dú)立思考、解決復(fù)雜工程問題能力不強(qiáng)，綜合人文素養(yǎng)不高。

二、影響研究生培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素分析

為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，有效提升土木工程研究生培養(yǎng)質(zhì)量，研究生培養(yǎng)過程中應(yīng)及時轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，分析影響研究生培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素及其相互關(guān)系，改革教育教學(xué)方法與手段，創(chuàng)新培養(yǎng)模式，創(chuàng)建基于大工程觀的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系。

影響研究生培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素可歸為7個方面：生源、學(xué)位論文、導(dǎo)師、培養(yǎng)環(huán)境、培養(yǎng)模式、培養(yǎng)體系、大工程。其中的“大工程”，包含廣義“大工程”和技術(shù)層面“大工程”。廣義“大工程”是指社會、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境、文化大系統(tǒng)，在信息化和國際化大背景下，各子系統(tǒng)間相互交融、快速發(fā)展，引申出的大工程、大社會、大資源、大產(chǎn)業(yè)、大文化含有統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展的概念;技術(shù)研發(fā)層面的“大工程”，包括“量大面廣的工程”和“大型標(biāo)志性工程”。7個關(guān)鍵因素之間的相互關(guān)系如下：

（1）生源?？呻S著培養(yǎng)質(zhì)量的提高和社會影響而逐步得到改善。

（2）學(xué)位論文。在生源不變情況下，學(xué)位論文的質(zhì)量與導(dǎo)師水平、培養(yǎng)環(huán)境、是否結(jié)合大工程關(guān)系密切。

（3）導(dǎo)師。在生源不變情況下，學(xué)位論文質(zhì)量與導(dǎo)師培養(yǎng)理念和學(xué)術(shù)水平密切相關(guān)。采用團(tuán)隊式指導(dǎo)模式，導(dǎo)師團(tuán)隊必須構(gòu)建創(chuàng)新環(huán)境，創(chuàng)新培養(yǎng)模式，創(chuàng)建培養(yǎng)體系，結(jié)合大工程實施研究生創(chuàng)新教育。

（4）培養(yǎng)環(huán)境、培養(yǎng)模式、培養(yǎng)體系。在生源不變情況下，學(xué)位論文質(zhì)量受培養(yǎng)環(huán)境的影響，培養(yǎng)環(huán)境、培養(yǎng)模式、培養(yǎng)體系是綜合的，但最基本的是在解決大工程問題中的學(xué)術(shù)氛圍及所建設(shè)的研發(fā)平臺。

（5）大工程。結(jié)合大工程進(jìn)行關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題的研究，在一線“真刀真槍”地解決實際問題，是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是保證工科研究生學(xué)位論文質(zhì)量的根基。

研究生培養(yǎng)的導(dǎo)師團(tuán)隊必須綜合考慮影響研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的7個關(guān)鍵因素，解決基于大工程的培養(yǎng)環(huán)境、培養(yǎng)模式、培養(yǎng)體系問題，才能培養(yǎng)創(chuàng)新能力強(qiáng)的高素質(zhì)研究生。

三、大工程觀下研究生創(chuàng)新能力立體化培養(yǎng)體系構(gòu)建

北京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)科擁有8個完整的二級學(xué)科體系，其中結(jié)構(gòu)工程二級學(xué)科為國家重點學(xué)科。土木工程學(xué)科 2017年進(jìn)入世界一流學(xué)科建設(shè)行列，擁有8個省部級重點實驗室、國際合作研究基地、協(xié)同創(chuàng)新中心及工程技術(shù)中心，擁有土木工程國家級實驗教學(xué)示范中心、土木工程國家級虛擬仿真實驗中心和土木工程北京市創(chuàng)新實踐基地?！笆晃濉币詠?，土木工程學(xué)科承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金重大研究計劃集成課題、重點研發(fā)計劃項目等國家級重大項目5項，國家自然科學(xué)基金重點項目、重點研發(fā)計劃項目、國家級重點課題48項，面上項目與青年基金項目229項，競爭性科研到校經(jīng)費(fèi)超過10億元，相關(guān)科研成果獲得國家科技進(jìn)步二等獎11項，出版著作40余部，主編國家、行業(yè)或地方標(biāo)準(zhǔn)10余部，獲國家發(fā)明專利900多項。師生積極參與國家及北京市重大工程建設(shè)，包括北京奧運(yùn)鳥巢、中國尊大廈、天津117大廈、大連國際會議中心等重大建筑工程結(jié)構(gòu)建設(shè)，京—雄高速裝配式高架橋、北京新首鋼大橋、強(qiáng)震區(qū)地鐵工程建設(shè)等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，2022北京冬奧會延慶賽區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及智慧管理、南海島礁低能耗建筑落地示范等。土木工程學(xué)科人才培養(yǎng)的資源優(yōu)勢為研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)環(huán)境、培養(yǎng)模式、培養(yǎng)體系建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。

1. 培養(yǎng)環(huán)境建設(shè)

以學(xué)科現(xiàn)有科研與人才培養(yǎng)平臺資源為依托，積極進(jìn)行整合、創(chuàng)新發(fā)展，建設(shè)了大工程觀下研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的四大實訓(xùn)平臺。

（1）校內(nèi)綜合實驗實訓(xùn)平臺。整合校內(nèi)學(xué)科優(yōu)勢，構(gòu)建多學(xué)科綜合性實驗實訓(xùn)平臺。

（2）校內(nèi)外共享實訓(xùn)平臺。整合學(xué)校和校外設(shè)計、研究、施工單位優(yōu)勢資源，構(gòu)建共享實訓(xùn)平臺，拓展研究生實訓(xùn)空間。

（3）創(chuàng)新聯(lián)盟實訓(xùn)平臺。學(xué)校牽頭與校外大型企業(yè)聯(lián)合成立建筑工程產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合會，研究生在大工程中實訓(xùn)。

（4）大工程產(chǎn)業(yè)基地實訓(xùn)平臺。以大產(chǎn)業(yè)為動力，推進(jìn)基于大工程、大研發(fā)、大資源的集成創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)與“產(chǎn)學(xué)研用”的一體化。這里“大產(chǎn)業(yè)”指“系統(tǒng)規(guī)劃下大工程與大社會、大研發(fā)、大資源、大產(chǎn)業(yè)相統(tǒng)一”和“可持續(xù)發(fā)展的研究成果與社會效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、文化效益相統(tǒng)一”。

2.培養(yǎng)模式創(chuàng)建

以學(xué)科參與的大工程項目為依托，創(chuàng)建了大工程觀下研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的三種模式。

（1）實踐化研發(fā)模式。結(jié)合大工程實驗研發(fā)，包括工程模型實驗和工程原位實驗研發(fā)，師生共同面對來自工程一線的挑戰(zhàn)，在解決大工程關(guān)鍵技術(shù)問題的過程中，實現(xiàn)師生創(chuàng)新思維的碰撞與溝通，激發(fā)研究生創(chuàng)新靈感，解決研究生培養(yǎng)脫離工程實踐的問題。

（2）群體型研討模式。改變研究生培養(yǎng)“一人一題”模式，發(fā)揮研究生群體創(chuàng)新與團(tuán)隊作用，師生群策群力、共同研討、觸類旁通，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，推進(jìn)個體創(chuàng)新與群體創(chuàng)新互動發(fā)展。

（3）開放式培養(yǎng)模式。結(jié)合大工程和產(chǎn)業(yè)化集成技術(shù)研發(fā)，豐富工程案例、引領(lǐng)工程方向、開拓創(chuàng)新視野，提升研究生解決實際工程問題的創(chuàng)新能力。

3. 培養(yǎng)體系構(gòu)建

以內(nèi)涵、特色、差異化發(fā)展為宗旨，構(gòu)建大工程觀下研究生創(chuàng)新能力立體化培養(yǎng)體系?；跇?gòu)建的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)“四大平臺”，實踐了研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的“三種模式”，

形成了以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力為核心，以創(chuàng)新性、發(fā)展性、互動性、多樣性創(chuàng)新能力培養(yǎng)為特點，創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新人格協(xié)同發(fā)展，產(chǎn)學(xué)研用一體的立體化培養(yǎng)體系。

按照系統(tǒng)論原理，研究生創(chuàng)新能力立體化培養(yǎng)體系由多個子系統(tǒng)構(gòu)成。

（1）從系統(tǒng)構(gòu)成的角度，研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)全過程中，由影響培養(yǎng)質(zhì)量的各子系統(tǒng)、子系統(tǒng)各要素構(gòu)成的開放性、立體化的互動系統(tǒng)是一個多要素、多層次、多維度的有機(jī)整體。

（2）從培養(yǎng)目標(biāo)的角度，創(chuàng)建以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力為核心，以創(chuàng)新性、發(fā)展性、互動性、多樣性創(chuàng)新能力培養(yǎng)為特點，創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新人格協(xié)同發(fā)展，產(chǎn)學(xué)研用一體的培養(yǎng)體系。

四、大工程觀下研究生創(chuàng)新能力立體化培養(yǎng)體系實踐

基于大工程觀的土木工程研究生培養(yǎng)體系，筆者所在導(dǎo)師團(tuán)隊提出了研究生學(xué)位論文“四個一”的質(zhì)量要求，即“研究內(nèi)容必須面對一項工程”“研究成果必須凝練成一項工程設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)”“創(chuàng)新成果至少申報一項國家發(fā)明專利”“關(guān)鍵技術(shù)至少在一項工程中應(yīng)用”。在教學(xué)與培養(yǎng)實踐中成效顯著，導(dǎo)師團(tuán)隊指導(dǎo)的研究生獲國家發(fā)明專利300多項，研究成果在“鳥巢”“中國尊”

“117大廈”等數(shù)十項重大工程及量大面廣的工程中應(yīng)用，社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益顯著，研究生培養(yǎng)質(zhì)量得到了社會較高評價，為北京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)科入選“世界一流學(xué)科”建設(shè)名單作出重要貢獻(xiàn)，大力推進(jìn)了研究生核心競爭力——發(fā)明創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，顯著提升了研究生團(tuán)隊意識和協(xié)作創(chuàng)新能力，產(chǎn)學(xué)研用一體的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)優(yōu)勢明顯。

2000年以來，以逐步創(chuàng)建的“大工程觀下研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)四大實訓(xùn)平臺”為依托，

著力實踐 “三種培養(yǎng)模式”，

實現(xiàn)了“四大實訓(xùn)平臺”與“三種培養(yǎng)模式”的有機(jī)融合。結(jié)合大工程和產(chǎn)業(yè)化集成技術(shù)研發(fā)，邀請工程專家和知名教授到工程現(xiàn)場，校外專家、校內(nèi)導(dǎo)師和研究生互動探究科學(xué)與技術(shù)問題（圖1），提升了研究生解決實際工程問題的能力，取得了良好的實踐效果。

五、結(jié)語

適應(yīng)大工程觀下創(chuàng)新型研究生教育需求，提出“面向工程，推動創(chuàng)新”的培養(yǎng)理念，建設(shè)研究生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)的四大實訓(xùn)平臺，即校內(nèi)綜合實驗實訓(xùn)平臺、校內(nèi)外共享實訓(xùn)平臺、創(chuàng)新聯(lián)盟實訓(xùn)平臺、大工程產(chǎn)業(yè)基地實訓(xùn)平臺，提出研究生創(chuàng)新能力的三種培養(yǎng)模式，即大工程下實踐化研發(fā)模式、群體型研討模式、開放式培養(yǎng)模式，提出土木工程研究生學(xué)位論文“四個一”的質(zhì)量要求，構(gòu)建大工程觀下研究生創(chuàng)新能力立體化培養(yǎng)體系，形成了土木工程研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)“四大實訓(xùn)平臺”與“三種培養(yǎng)模式”有機(jī)融合、協(xié)同發(fā)展的長效機(jī)制。參考文獻(xiàn)：

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The construction and practice of graduates’ innovative ability cultivation

system of civil engineering specialty based on the idea of large-scale engineering

ZHANG Jianwei， CAO Wanlin，DONG Hongying，QIAO Qiyun

（Faculty of Architecture， Civil and Transportation Engineering， Beijing University of Technology， Beijing 100124， P. R. China）

Abstract：

In order to improve the innovation ability training level of civil engineering graduate students， the following seven factors affecting the cultivation of innovation ability of graduate students were analyzed： source of students， academic dissertations， supervisors， training environment， training mode， training system and large-scale engineering. And the inner law of the interactive development between the seven key factors was revealed. The reform of educational idea， teaching method and mean were carried out. Four training platforms were established， including the comprehensive experiment and training platform inside school， the sharing training platform inside and outside school， the innovation alliance training platform and the large-scale engineering industrial base training platform. Three training modes were proposed based on large-scale engineering， including the practical research and development mode， the group discussion mode and the open training mode. Finally an innovative three-dimensional training system integrating “production， study， research and application” was created and put into practice and achieved remarkable effects. The teamwork-oriented， engineering practice and innovation ability of graduate students were greatly improved.

Key words：

large-scale engineering; civil engineering; graduate student; innovation ability; cultivation system

（責(zé)任編輯 周 沫）

修回日期：2021-02-01

基金項目：

北京工業(yè)大學(xué)研究生課程群建設(shè)項目（CGR201903）

作者簡介：

張建偉（1971—），男，北京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)學(xué)部教授，博士，主要從事結(jié)構(gòu)工程研究，（E-mail）zhangjw@bjut.edu.cn。