新工科視域下城市地下空間工程專業(yè)建設(shè)實踐

關(guān)鍵詞：新工科；城市地下空間工程專業(yè)；教學改革；專業(yè)建設(shè)一、引言為滿足國家和地方戰(zhàn)略、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實踐能力和全球視野的復合型人才，建設(shè)交叉融合的新型工程技術(shù)學科專業(yè)尤為重要[1-2]。[1-2]2017年2月，在復旦大學召開的高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會上，教育部、國內(nèi)外高校和企業(yè)代表對新工科建設(shè)的必要性和緊迫性、新工科內(nèi)涵特征、新工科建設(shè)與發(fā)展路徑選擇進行了熱烈討論，并達成了“復旦共識”，至此拉開國內(nèi)新工科建設(shè)的序幕[3]。2023年3月教育部等五部門，以教高1號文件印發(fā)了《普通高等教育學科專業(yè)設(shè)置調(diào)整優(yōu)化改革方案》，為專業(yè)建設(shè)指明了方向[4]。在此契機之下，為了使城市地下空間工程專業(yè)更能適應(yīng)新工科教育的發(fā)展趨勢，黑龍江工程學院經(jīng)過不斷摸索，通過凝練培養(yǎng)目標，重構(gòu)課程體系，打造以賽促建的教學模式，創(chuàng)新教學方法和手段等方式，推進了城市地下空間工程專業(yè)向新型工程技術(shù)專業(yè)的升級改造，促進了對學生實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對應(yīng)用型本科院校專業(yè)建設(shè)具有一定的參考和借鑒價值。二、確定符合新工科理念的城市地下空間工程專業(yè)培養(yǎng)目標城市地下空間工程是在城市地面以下土層或巖體中修建的各種地下工程的統(tǒng)稱，包括地下鐵道、地下交通隧道、地下停車場、地下商業(yè)街、地下通道、地下公共建筑、地下生產(chǎn)車間、地下發(fā)電站、地下能源存儲設(shè)施、地下人防建筑等，其內(nèi)涵為用各種建筑材料修建上述地下空間工程的生產(chǎn)活動及其相關(guān)的技術(shù)，包括城市地下空間工程的規(guī)劃、勘測、設(shè)計、施工、維護和運營管理等。黑龍江工程學院城市地下空間工程專業(yè)是為了滿足城市地下空間資源開發(fā)與利用的需要，于2016年新建的全日制本科特設(shè)專業(yè)，其前身是自2005年開始招生的土木工程專業(yè)巖土與地下工程方向。為符合新工科理念，城地專業(yè)確立了培養(yǎng)適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展需求、德智體美勞全面發(fā)展的社會主義事業(yè)合格建設(shè)者和可靠接班人；掌握土木工程學科的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和專業(yè)技能，基礎(chǔ)扎實、知識面寬、實踐能力強，能在交通建設(shè)、建筑工程領(lǐng)域從事設(shè)計開發(fā)、工程建造、經(jīng)營管理等工作，具有良好人文素養(yǎng)和社會責任感，具有一定的國際視野、團隊意識、創(chuàng)新精神和可持續(xù)發(fā)展理念的高素質(zhì)應(yīng)用型高級專門人才的目標[5]。同時，要求學生在畢業(yè)后經(jīng)過5年左右實踐鍛煉能夠達到下列目標[6]：1.具備職業(yè)土木工程師的知識、技能和素養(yǎng)，能夠適應(yīng)土木工程技術(shù)發(fā)展，綜合運用多學科知識對復雜工程問題提供解決方案；2.在城市地下空間工程領(lǐng)域具有職業(yè)競爭力，能夠勝任工程設(shè)計、建造和管理等工作，能夠跟蹤土木工程及相關(guān)領(lǐng)域的前沿技術(shù)，具備一定工程創(chuàng)新能力，成為企業(yè)業(yè)務(wù)骨干和中堅力量；3.具有較強的溝通、交流與合作能力，能夠在設(shè)計、施工或管理團隊中作為成員或領(lǐng)導者，有效地發(fā)揮帶動作用；4.具有良好的人文素養(yǎng)、法律意識、工程職業(yè)道德和社會責任感，德智體美勞全面發(fā)展，能夠在城市地下空間工程領(lǐng)域的設(shè)計、施工與管理過程中自覺重視健康、安全、環(huán)境、社會、文化、法律等因素；5.能夠不斷通過自主學習拓展知識、提升能力、開拓國際視野，適應(yīng)職業(yè)發(fā)展需要。三、建立新型城市地下空間工程專業(yè)的課程體系積極主動適應(yīng)新工科培養(yǎng)理念對課程體系的新要求，根據(jù)人才培養(yǎng)目標及畢業(yè)要求，教學團隊全面梳理了課程體系，重新設(shè)置了科學合理的課程模塊及學分，構(gòu)建通識教育公共基礎(chǔ)型、專業(yè)教育產(chǎn)教融合型實踐教學平臺，加強學生實踐能力培養(yǎng)。同時兼顧《普通高等學校本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準》和《工程教育認證通用標準》等國家、行業(yè)關(guān)于人才培養(yǎng)理念及課程體系的相關(guān)要求，建立了充分支持畢業(yè)要求達成并加以優(yōu)化的課程體系，由通識教育、專業(yè)教育和素質(zhì)拓展與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)三部分構(gòu)成，具體學分設(shè)置如圖1所示。結(jié)合學院實際，城市與地下空間工程專業(yè)實施土木大類培養(yǎng)，在校前4學期的課程相同，通識教育課程設(shè)置相同等。圖1中可以看出，通識教育中，數(shù)學與自然科學基礎(chǔ)類課程占據(jù)主要地位，包含了：“高等數(shù)學”“線性代數(shù)”“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”“大學數(shù)學實驗”“大學物理”“大學物理實驗”“工程化學”“工程化學實驗”等課程。城地專業(yè)結(jié)合自身特色和需求，凸顯專業(yè)優(yōu)勢和培養(yǎng)特色，加強相近學科、專業(yè)的知識共享與融合互通，合理規(guī)劃專業(yè)課程體系。在專業(yè)教育中以核心課程為主導，結(jié)合學校特色及定位，設(shè)置了“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”“巖體力學”“基礎(chǔ)工程”“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”“巖土工程勘察”“城市地下工程結(jié)構(gòu)設(shè)計”“土木工程智能施工”“基坑與邊坡工程”“隧道工程”等課程。考慮學生多元化、個性化發(fā)展，提高選修課程比例，為學生接受不同學科、專業(yè)的教育創(chuàng)造條件，在限選課程以外單獨設(shè)置了6.5學分的專業(yè)拓展課程，供學生選修。同時允許學生跨院校、跨學院選課，并認定學分。加強多元化教育規(guī)劃和指導，對學生選課、就業(yè)等提供咨詢幫助，為每一類學生提出明確的規(guī)劃與引導方案，促進學生多元化、個性化發(fā)展。四、以賽促建，推進學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為了解學科競賽的現(xiàn)狀，面向城市地下空間專業(yè)的學生進行了問卷調(diào)查，結(jié)果認為實習能夠提升創(chuàng)新能力占24.4%，認為參與科研項目可以提升創(chuàng)新能力占24.4%，認為實驗和課程設(shè)計可以提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力占26.7%，認為學科競賽能提升個人創(chuàng)新能力僅占6.7%。為了提高學生對競賽的認知度，專業(yè)團隊多舉措。首先，在新生入學教育環(huán)節(jié)，增加創(chuàng)新訓練和學科競賽認知環(huán)節(jié)，選派專門負責學科競賽的教師進行該板塊的入學教育環(huán)節(jié)。其次，通過專題講座的方式增加宣傳力度，激發(fā)參加學科競賽的興趣，在這個過程中讓學生自主學習學科競賽的內(nèi)容與特點，讓學科競賽被更多的人熟知；再者，學院也可以成立學科競賽活動社團或俱樂部，以社團為載體分組進行小型的學科競賽，這樣可以讓學生在課余時間有更多的機會參加學科競賽。為了解決學生的后顧之憂，專業(yè)團隊還構(gòu)建了學科競賽指導教師團隊。指導教師在學科競賽中的作用是至關(guān)重要的，指導教師的理論知識、實踐經(jīng)驗、對學科競賽的熱情對學科競賽的效果影響很大。通過多次帶隊參加比賽，組織經(jīng)驗豐富的老師定期講座培訓，指導教師之間互相交流等方式，提升了指導團隊教師的創(chuàng)新素質(zhì)和實踐能力。讓老師們更加熟悉學科競賽項目，并能深入地理解賽題，更好的做好參賽學生的指導工作。另外，為了提高教師指導學科競賽的積極性，對帶領(lǐng)學生參加學科競賽并獲得獎勵的教師，根據(jù)獲獎級別和名次給予教師一定的獎勵。為了激勵學生參加學科競賽的興趣和動力，提高競賽的參與率，在相關(guān)的專業(yè)課的考核中，將學科競賽的成績作為課程成績的一部分。與任課教師分析探討后，學科競賽對應(yīng)的課程教學目標和成績占比如表1，這些課程目標都體現(xiàn)了學生的創(chuàng)新能力。另外，培養(yǎng)方案中的創(chuàng)新實踐課程，如學生參加學科競賽并獲得校級二等獎以上的成績，即可獲得創(chuàng)新實踐課的學分。同時，組織競賽經(jīng)驗交流，由參賽獲獎團隊從競賽項目介紹、項目技術(shù)路線、競賽規(guī)則、競賽難點、競賽注意事項等方面為學生進行經(jīng)驗分享。以創(chuàng)新實踐能力為導向的學科競賽模式有效地提升了學生的創(chuàng)新能力。通過學科競賽體系的構(gòu)建，在相關(guān)專業(yè)課程中引入競賽賽題，為競賽實踐做好準備，建立指導教師團隊，對學科競賽提供強有力的支撐和保障。同時把競賽成績作為課程考核的一部分，提高了學生的參賽積極性。近年黑龍江工程學院在全國大學生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽中取得二等獎3次、三等獎2次，在全國大學生巖土工程競賽國賽中取得二等獎1次，三等獎2次的優(yōu)異成績。豐富的競賽項目，提高了競賽的參與度，通過競賽實踐培養(yǎng)學生利用所學知識分析復雜工程問題并提出最優(yōu)方案，培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新能力，并增強學生溝通、交流與合作的能力。實施一年來針對學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)效果良好，學生具有了一定的創(chuàng)新意識，對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了強有力的支撐。五、創(chuàng)新教學方法和手段輔助專業(yè)升級改造強化工程素質(zhì)和實踐能力。城地專業(yè)升級第一步需創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)，進一步培養(yǎng)學生工程素養(yǎng)和實踐能力。（1）有效提高實踐性教學的學時比例，優(yōu)化教學內(nèi)容和手段，落實新工科教育理念；（2）形成以實際工程環(huán)境為背景，以實際工程項目為依托，以實際工程技術(shù)為載體，以實際工程評價方法為參考標準的實踐課程體系，達到創(chuàng)新思維與實踐能力并舉，工程應(yīng)用與理論知識相融合的教育目標；（3）開展討論式、沉浸式實踐課程，探究式、融合式實習實訓環(huán)節(jié)，創(chuàng)新教學方法，激發(fā)學生學習熱情，提高教學質(zhì)量。深化產(chǎn)教融合，服務(wù)企業(yè)人才需求。（1）將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與專業(yè)教育融合，引導學生積極參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目與大賽，緊跟國家與地方需求，結(jié)合指導教師科研項目，培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力；（2）將新一代信息技術(shù)與教育教學融合，與工程實踐緊密結(jié)合，以多媒體和網(wǎng)絡(luò)為信息化媒介強化工程實踐最新方法和技術(shù)手段，以省線上精品課程為信息化學習資源融入學習活動，以翻轉(zhuǎn)課堂、學生匯報等形式讓學生熟悉信息化工具的熟練應(yīng)用，達到知識重構(gòu)和輸出。（3）將企業(yè)理念與課程建設(shè)融合，將實踐性強的課程如：“工程法規(guī)與工程項目智慧管理”，“土木工程智能施工”，“隧道工程”等課程，開發(fā)為校企合作課程，引企入校，實現(xiàn)校企資源共享，人才輸出有的放矢。（4）完善校企融通機制，通過將行業(yè)標準、企業(yè)標準、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)融入課程建設(shè)、教材建設(shè)、評價體系，打造了貫穿大學的“認識實習”、“生產(chǎn)實習”、“畢業(yè)實習”和“畢業(yè)設(shè)計”等課程的校企合作實踐教學平臺，如圖2所示[7-8]。六、結(jié)束語城市地下空間工程專業(yè)是國家的特設(shè)專業(yè)，多數(shù)院校以土木類進行招生，往往要求前四學期的課程相同，這樣就給培養(yǎng)方案的編制