橋梁工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究

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[摘要]隨著計算理論的發(fā)展，新材料的出現(xiàn)，計算機的應(yīng)用，高新技術(shù)的引入等，促使橋梁工程學(xué)科面臨著新的挑戰(zhàn)，也促使著橋梁工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的變革。本文闡述了“新工科”教育在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，基于國內(nèi)新工科教育發(fā)展歷程分析新工科教育的發(fā)展方向，研究橋梁工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革內(nèi)容。通過對新工科內(nèi)涵的介紹與分析，探索具有可持續(xù)競爭力的橋梁工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，為橋梁工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]橋梁工程；新工科教育；學(xué)科交叉；人工智能；信息化

1“新工科”理念的發(fā)展背景

1.1國外發(fā)展歷程

在國外，早已有了許多關(guān)于發(fā)展“新工科”的研究文章。例如2001年，美國工程院發(fā)起“2020工程師”研究計劃，接著在2004、2005年陸續(xù)發(fā)表了《2020的工程師：新世紀工程的愿景》《培養(yǎng)2020的工程師：為新世紀變革工程教育》等研究報告，引起了人們廣泛的討論[3]。在2006年，美國科學(xué)院了《NationalInnovationInitiative》這一篇文章，提出了許多新穎的觀點，其中未來競爭力基礎(chǔ)在于“創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施”（InnovationInfrastructure）這一看法最值得引人深思。MIT等大學(xué)合作提出的CDIO工程教育能力大綱，要求培養(yǎng)出來的工科專業(yè)畢業(yè)生不僅有豐富的專業(yè)知識和強大的動手實踐能力[4]。另外，要求具備能發(fā)現(xiàn)問題并解決問題以及與時俱進、開拓創(chuàng)新等綜合能力，可以在當今不同團隊合作的復(fù)雜環(huán)境中構(gòu)建-設(shè)計-實施-運行繁瑣有價值的工程體系。由美國工程與技術(shù)鑒定委員會(ABET)制定的“工程準則2000”(EngineeringCriteria2000,EC2000)特別指出，工科專業(yè)人員需具有識別、解釋和解決工程問題的能力，同時還要具備在工程實踐過程中能熟練運用技術(shù)和現(xiàn)代工具的能力。

1.2國內(nèi)發(fā)展歷程

截止到現(xiàn)在，我國有22所“雙一流”高校和135所普通院校加入了“新工科”教育改革計劃，如北京大學(xué)、中南大學(xué)、上海交通大學(xué)、天津大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、山東大學(xué)、外經(jīng)濟貿(mào)易大學(xué)等。為了更好的培養(yǎng)出一批能引領(lǐng)未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟發(fā)展的人才，許多高校在移動云計算、網(wǎng)絡(luò)安全、人工智能等“新工科”專業(yè)展開了合作。躋身“百強大學(xué)”的長沙理工大學(xué)也在進行“新工科”教育的改革試行。在“新工科”的浪潮下，長沙理工大學(xué)利用自身的特色優(yōu)勢工科專業(yè)-橋梁工程學(xué)科為契機，利用“新工科”理念實現(xiàn)橋梁工程人才培養(yǎng)模式改革。近年來，找到一條工程教育的新途徑一直是我國努力的方向，為此，國家采取了一系列卓有成效的措施，如推行CDIO工程教育和卓越工程師培養(yǎng)計劃、建設(shè)國家示范軟件學(xué)院和微電子學(xué)院、加入工程教育認證華盛頓協(xié)議和發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)等，這些都是工程教育改革的優(yōu)秀實例，能為以后新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供一大批優(yōu)秀的新型人才。為加快建設(shè)和發(fā)展“新工科”，國務(wù)院出臺了一系列政策措施，如2010年的《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，有22種與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)有聯(lián)系的工科專業(yè)被部署；2015年的《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》，采取了一系列措施來使高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革得到深化[5]。還有同樣在2015年出臺的《統(tǒng)籌推進世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》，要求培養(yǎng)出來的各類人才需具備創(chuàng)新精神和實踐能力，要加快把國內(nèi)的一批大學(xué)和學(xué)科建設(shè)到世界一流水平。復(fù)旦大學(xué)舉行了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會在，了《新工科建設(shè)復(fù)旦共識》（10條）。會議指出：我們要想在未來新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革中走在前列，需以“新工科”建設(shè)作為戰(zhàn)略行動；要想呼喚“新工科”，需努力發(fā)展以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征的新經(jīng)濟，需深入實施國家一系列重大戰(zhàn)略，需轉(zhuǎn)型升級產(chǎn)業(yè)和轉(zhuǎn)換新舊動能，需提升國家硬實力和國際競爭力，只有這樣，“新工科”才能發(fā)展的越來越好。天津大學(xué)舉行了新工科建設(shè)研討會，并了《新工科建設(shè)行動路線“天大行動”》：探索建立工科發(fā)展新范式：問產(chǎn)業(yè)需求建專業(yè)，構(gòu)建工科專業(yè)新結(jié)構(gòu)；問技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，更新工程人才知識體系；問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式和手段；問學(xué)校主體推改革，探索新工科自主發(fā)展、自我激勵機制；問內(nèi)外資源創(chuàng)條件，打造工程教育開放融合新生態(tài)；問國際前沿立標準，增強工程教育。通過這些行動，我們要使中國變成工程教育強國，讓中國教育模式領(lǐng)跑全世界，同時致力于讓全球工程創(chuàng)新中心和人才高地落在中國。天津大學(xué)舉行新工科建設(shè)專題培訓(xùn)班，教育部高教司和理工處負責(zé)人出席了會議并發(fā)表了講話，此外《卓越工程師培養(yǎng)計劃2.0版》在此次會議上。參與這次培訓(xùn)班的人數(shù)眾多，可以稱得上是一次新工科建設(shè)的大動員。此次培訓(xùn)班研討了如何掌握新工科的復(fù)雜背景，如何認清新工科的產(chǎn)業(yè)需求以及怎樣建設(shè)新工科等問題，進行了深入探討。這次培訓(xùn)班給新工科教育提供了清晰的路線圖，為新工科的建設(shè)與發(fā)展提供了指引方向。

2新工科的新時代內(nèi)涵

2.1新工科教育特點

“新工科”是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的工程教育改革方向[6]。其內(nèi)涵深厚、意義非凡，包括應(yīng)對變化、塑造未來的新理念，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才的新要求，繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享的新途徑，此“三新”貫穿“新工科”的整個建設(shè)與發(fā)展過程，讓新工科在未來充滿生機與活力。而戰(zhàn)略型、系統(tǒng)化、開放式、創(chuàng)新性作為新工科特征的概括，得到了高教界的高度認可。“讓工程教育回歸工程本質(zhì)”“創(chuàng)新與共享”“交叉與融合”也已逐漸融入到了“新工科”的建設(shè)過程中，其產(chǎn)生的影響會越來越大。我們需分階段進行新工科的建設(shè)，努力實現(xiàn)立法保障，進一步落實和擴大辦學(xué)自主權(quán)，改革教育評價體系，打造一個良好的環(huán)境以便更好地完成學(xué)與教、實踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、本土化與國際化三個任務(wù)。怎樣培養(yǎng)“新工科”人才是一個值得各高校深思的問題，對于工科專業(yè)的人才培養(yǎng)我們要基于新經(jīng)濟的發(fā)展模態(tài)所帶來的新要求，同時對專業(yè)辦學(xué)的定位和人才培養(yǎng)的目標要進行重新審核，提出工程教育改革的新理念；通過結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)，尋求工科專業(yè)未來發(fā)展的新道路、新領(lǐng)域，讓工科專業(yè)形成一個新的結(jié)構(gòu)；我們在進行新工科建設(shè)的同時，還要注重人才培養(yǎng)的質(zhì)量，兩者應(yīng)緊密聯(lián)系起來，尋找出人才培養(yǎng)的新路徑、新標準、新模式。針對“新工科”的探索實驗在越來越多的高校展開，“新工科”正在逐漸釋放它的潛力和魅力。有理由相信，隨著新工科建設(shè)與改革的逐漸深化，各高校的工科教育和研究將會取得飛躍式的進步，越來越多的“新工科”人才將會涌現(xiàn)。

2.2面向可持續(xù)競爭力的新工科特點

2.2.1新理念

基于新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟的需求來培養(yǎng)新工科人才；交叉、協(xié)調(diào)和融合多專業(yè)學(xué)科，并進行創(chuàng)新；能應(yīng)對變化、塑造未來。

2.2.2新特征

網(wǎng)絡(luò)化、智能化、系統(tǒng)化、信息化、多元化、國際化、戰(zhàn)略型、認知型、開放式、合作式、實踐性、創(chuàng)新性。

2.2.3新知識

新的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、針對以后戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)開設(shè)的新工科專業(yè)、各工科專業(yè)與學(xué)科交叉信息技術(shù)的融合、新工科課程體系的建立。

2.2.4新模式

項目和課程結(jié)合、產(chǎn)業(yè)與學(xué)校合作、開展創(chuàng)新實踐教育活動、卓越工程師計劃、不同國家之間交流學(xué)習(xí)、慕課和翻轉(zhuǎn)課堂混合。

2.2.5新機會

新的專業(yè)課程、新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)道路、新的就業(yè)道路、跨校/跨國交流學(xué)習(xí)機會、名校深造機會和名企實習(xí)機會。

2.2.6新人才

新工科理論研究型人才、科技研發(fā)人才、技術(shù)技能型人才、認知型人才、專業(yè)型人才、應(yīng)用型人才、T型創(chuàng)新實踐人才、可持續(xù)競爭人才等。

3面向新工科的橋梁工程人才培養(yǎng)模式

3.1新工科下橋梁工程專業(yè)特色

新工科專業(yè)改革類覆蓋的項目群眾多，共有19個，其中與橋梁工程相關(guān)的分類位于第11個項目群組，屬于“土木、建筑、水利、海洋類”[7]。將新工科的內(nèi)涵與傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式相結(jié)合才能真正實現(xiàn)新時代人才培養(yǎng)模式改革。因此，可從與橋梁工程緊密相關(guān)的以下三個方向入手：

3.1.1橋梁的裝配式施工

在如今橋梁的建設(shè)過程中，裝配式施工能合理的縮短工期，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。各種構(gòu)件在預(yù)制場地預(yù)制，如預(yù)制T梁、預(yù)制箱梁和預(yù)制柱等，然后將其運往現(xiàn)場進行裝配式作業(yè)，大幅度減少了原始現(xiàn)澆作業(yè)，使橋梁下部結(jié)構(gòu)施工和主梁預(yù)制不沖突，可以同步進行。

3.1.2橋梁工程的信息化

當今時代是信息時代，只有將信息技術(shù)運用到橋梁工程學(xué)科中，才能讓這一門古老的學(xué)科的明天更加明媚燦爛。

3.1.3基于BIM系統(tǒng)橋梁施工控制系統(tǒng)

現(xiàn)橋梁工程的信息化，通過使用高新技術(shù)，如計算機、通信、自動控制等信息匯集處理技術(shù)，可以提高、更新和完善土木工程中傳統(tǒng)的一些施工方法與技術(shù)手段，從而使效率得以合理、有效的提升，成本得以降低。

3.1.4以健康監(jiān)測大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的橋梁防災(zāi)減災(zāi)工程

目前，關(guān)于怎樣攻克大型建筑物的抗震和抗風(fēng)的關(guān)鍵技術(shù)仍然是工程實踐中亟需解決的問題。我們可以采取以下幾條措施：探索震害和風(fēng)害形成的機理，以現(xiàn)代的科學(xué)理論為基礎(chǔ)，運用先進的實驗技術(shù)來研究；采取有效措施提高大型結(jié)構(gòu)物的抗震、抗風(fēng)能力；加強對大型建筑物各種理論及應(yīng)用的研究，如抗風(fēng)抗震設(shè)計、環(huán)境振動抑制技術(shù)和風(fēng)致響應(yīng)與地震反應(yīng)的預(yù)測及評估。

3.2新型人才培養(yǎng)模式

3.2.1注重學(xué)科交叉融合

目前，新工科主要體現(xiàn)的工業(yè)4.0、人工智能、大數(shù)據(jù)等方面，而在傳統(tǒng)的土木工程與上述科學(xué)的交叉融合極為匱乏。橋梁工程專業(yè)課程已嚴重滯后于行業(yè)發(fā)展與社會需要，亟需將傳統(tǒng)課程與市場所的新型技術(shù)相結(jié)合，例如建筑工業(yè)化、智慧建筑、BIM技術(shù)等應(yīng)融入至傳統(tǒng)專業(yè)課教學(xué)。

3.2.2加強雙師型師資隊伍建設(shè)

傳統(tǒng)工科教育重視在校教師的教學(xué)質(zhì)量，而忽略了教師的實踐與工程化能力。新工程背景下，應(yīng)重視校企合作，從企業(yè)與市場中獲取新技術(shù)與發(fā)展方向，聘請知名企業(yè)專家至課堂。

3.2.3拓展創(chuàng)新思維

傳統(tǒng)橋梁工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式存在重理論、輕應(yīng)用的問題，在新工科的背景下，應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，將人工智能等領(lǐng)域的知識應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)分析中，解決橋梁工程設(shè)計、施工和檢測等過程中遇到的現(xiàn)實問題。

3.2.4推動互聯(lián)網(wǎng)+教育的發(fā)展

傳統(tǒng)工科教學(xué)以課堂教學(xué)為主，教學(xué)效率低下，教學(xué)質(zhì)量不佳。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化的快速發(fā)展，一系列優(yōu)秀的教學(xué)資源得以快速推廣，如微課堂、慕課、網(wǎng)絡(luò)課程等。將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)的工科教學(xué)相結(jié)合形成的互聯(lián)網(wǎng)+教育將是今后教育的主流。

【參考文獻】

[1]林健.面向未來的中國新工科建設(shè)[J].清華大學(xué)教育研究,2017(2):26-35.

[2]鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究,2017(3):7-12.

[3]汪衡珍.美國未來工程師的關(guān)鍵素質(zhì)對我國中職人才培養(yǎng)的啟示——以《2020年的工程師》為例[J].教育現(xiàn)代化,2017(24):24-25.

作者：魯乃唯 劉小燕 單位：長沙理工大學(xué) 土木工程學(xué)院