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(jì)算理論的發(fā)展，新材料的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)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(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，基于國(guó)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(guò)對(duì)新工科內(nèi)涵的介紹與分析，探索具有可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)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(guó)外發(fā)展歷程

在國(guó)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(guó)工程院發(fā)起“2020工程師”研究計(jì)劃，接著在2004、2005年陸續(xù)發(fā)表了《2020的工程師：新世紀(jì)工程的愿景》《培養(yǎng)2020的工程師：為新世紀(jì)變革工程教育》等研究報(bào)告，引起了人們廣泛的討論[3]。在2006年，美國(guó)科學(xué)院了《NationalInnovationInitiative》這一篇文章，提出了許多新穎的觀點(diǎn)，其中未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)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(lái)的工科專業(yè)畢業(yè)生不僅有豐富的專業(yè)知識(shí)和強(qiáng)大的動(dòng)手實(shí)踐能力[4]。另外，要求具備能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題以及與時(shí)俱進(jìn)、開(kāi)拓創(chuàng)新等綜合能力，可以在當(dāng)今不同團(tuán)隊(duì)合作的復(fù)雜環(huán)境中構(gòu)建-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行繁瑣有價(jià)值的工程體系。由美國(guó)工程與技術(shù)鑒定委員會(huì)(ABET)制定的“工程準(zhǔn)則2000”(EngineeringCriteria2000,EC2000)特別指出，工科專業(yè)人員需具有識(shí)別、解釋和解決工程問(wèn)題的能力，同時(shí)還要具備在工程實(shí)踐過(guò)程中能熟練運(yùn)用技術(shù)和現(xiàn)代工具的能力。

1.2國(guó)內(nèi)發(fā)展歷程

截止到現(xiàn)在，我國(guó)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(jì)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(jì)貿(mào)易大學(xué)等。為了更好的培養(yǎng)出一批能引領(lǐng)未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的人才，許多高校在移動(dòng)云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)安全、人工智能等“新工科”專業(yè)展開(kāi)了合作。躋身“百?gòu)?qiáng)大學(xué)”的長(zhǎng)沙理工大學(xué)也在進(jìn)行“新工科”教育的改革試行。在“新工科”的浪潮下，長(zhǎng)沙理工大學(xué)利用自身的特色優(yōu)勢(shì)工科專業(yè)-橋梁工程學(xué)科為契機(jī)，利用“新工科”理念實(shí)現(xiàn)橋梁工程人才培養(yǎng)模式改革。近年來(lái)，找到一條工程教育的新途徑一直是我國(guó)努力的方向，為此，國(guó)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(jì)劃、建設(shè)國(guó)家示范軟件學(xué)院和微電子學(xué)院、加入工程教育認(rèn)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(shí)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(guó)務(wù)院出臺(tái)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(shí)施意見(jiàn)》，采取了一系列措施來(lái)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(tái)的《統(tǒng)籌推進(jìn)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(lái)的各類人才需具備創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，要加快把國(guó)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(huì)在，了《新工科建設(shè)復(fù)旦共識(shí)》（10條）。會(huì)議指出：我們要想在未來(lái)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(dòng)；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(jì)，需深入實(shí)施國(guó)家一系列重大戰(zhàn)略，需轉(zhuǎn)型升級(jí)產(chǎn)業(yè)和轉(zhuǎn)換新舊動(dòng)能，需提升國(guó)家硬實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，只有這樣，“新工科”才能發(fā)展的越來(lái)越好。天津大學(xué)舉行了新工科建設(shè)研討會(huì)，并了《新工科建設(shè)行動(dòng)路線“天大行動(dòng)”》：探索建立工科發(fā)展新范式：?jiǎn)柈a(chǎn)業(yè)需求建專業(yè)，構(gòu)建工科專業(yè)新結(jié)構(gòu)；問(wèn)技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，更新工程人才知識(shí)體系；問(wèn)學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式和手段；問(wèn)學(xué)校主體推改革，探索新工科自主發(fā)展、自我激勵(lì)機(jī)制；問(wèn)內(nèi)外資源創(chuàng)條件，打造工程教育開(kāi)放融合新生態(tài)；問(wèn)國(guó)際前沿立標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)工程教育。通過(guò)這些行動(dòng)，我們要使中國(guó)變成工程教育強(qiáng)國(guó)，讓中國(guó)教育模式領(lǐng)跑全世界，同時(shí)致力于讓全球工程創(chuàng)新中心和人才高地落在中國(guó)。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(fù)責(zé)人出席了會(huì)議并發(fā)表了講話，此外《卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃2.0版》在此次會(huì)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(dòng)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(rèn)清新工科的產(chǎn)業(yè)需求以及怎樣建設(shè)新工科等問(wèn)題，進(jìn)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(shí)代內(nèi)涵

2.1新工科教育特點(diǎn)

“新工科”是基于國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新形勢(shì)、立德樹(shù)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(duì)變化、塑造未來(lái)的新理念，培養(yǎng)未來(lái)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(gè)建設(shè)與發(fā)展過(guò)程，讓新工科在未來(lái)充滿生機(jī)與活力。而戰(zhàn)略型、系統(tǒng)化、開(kāi)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(rèn)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(guò)程中，其產(chǎn)生的影響會(huì)越來(lái)越大。我們需分階段進(jìn)行新工科的建設(shè)，努力實(shí)現(xiàn)立法保障，進(jìn)一步落實(shí)和擴(kuò)大辦學(xué)自主權(quán)，改革教育評(píng)價(jià)體系，打造一個(gè)良好的環(huán)境以便更好地完成學(xué)與教、實(shí)踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、本土化與國(guó)際化三個(gè)任務(wù)。怎樣培養(yǎng)“新工科”人才是一個(gè)值得各高校深思的問(wèn)題，對(duì)于工科專業(yè)的人才培養(yǎng)我們要基于新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模態(tài)所帶來(lái)的新要求，同時(shí)對(duì)專業(yè)辦學(xué)的定位和人才培養(yǎng)的目標(biāo)要進(jìn)行重新審核，提出工程教育改革的新理念；通過(guò)結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)，尋求工科專業(yè)未來(lái)發(fā)展的新道路、新領(lǐng)域，讓工科專業(yè)形成一個(gè)新的結(jié)構(gòu)；我們?cè)谶M(jìn)行新工科建設(shè)的同時(shí)，還要注重人才培養(yǎng)的質(zhì)量，兩者應(yīng)緊密聯(lián)系起來(lái)，尋找出人才培養(yǎng)的新路徑、新標(biāo)準(zhǔn)、新模式。針對(duì)“新工科”的探索實(shí)驗(yàn)在越來(lái)越多的高校展開(kāi)，“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(huì)取得飛躍式的進(jìn)步，越來(lái)越多的“新工科”人才將會(huì)涌現(xiàn)。

2.2面向可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的新工科特點(diǎn)

2.2.1新理念

基于新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)的需求來(lái)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(jìn)行創(chuàng)新；能應(yīng)對(duì)變化、塑造未來(lái)。

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(guó)際化、戰(zhàn)略型、認(rèn)知型、開(kāi)放式、合作式、實(shí)踐性、創(chuàng)新性。

2.2.3新知識(shí)

新的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、針對(duì)以后戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)開(kāi)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(xiàng)目和課程結(jié)合、產(chǎn)業(yè)與學(xué)校合作、開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐教育活動(dòng)、卓越工程師計(jì)劃、不同國(guó)家之間交流學(xué)習(xí)、慕課和翻轉(zhuǎn)課堂混合。

2.2.5新機(jī)會(huì)

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(guó)交流學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)、名校深造機(jī)會(huì)和名企實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)。

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(rèn)知型人才、專業(yè)型人才、應(yīng)用型人才、T型創(chuàng)新實(shí)踐人才、可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)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(xiàng)目群眾多，共有19個(gè)，其中與橋梁工程相關(guān)的分類位于第11個(gè)項(xiàng)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(shí)現(xiàn)新時(shí)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(gè)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(guò)程中，裝配式施工能合理的縮短工期，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。各種構(gòu)件在預(yù)制場(chǎng)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(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)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(jìn)行。

3.1.2橋梁工程的信息化

當(dāng)今時(shí)代是信息時(shí)代，只有將信息技術(shù)運(yùn)用到橋梁工程學(xué)科中，才能讓這一門(mén)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(guò)使用高新技術(shù)，如計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)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(cè)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(shí)踐中亟需解決的問(wèn)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(jī)理，以現(xiàn)代的科學(xué)理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)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(qiáng)對(duì)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(jì)、環(huán)境振動(dòng)抑制技術(shù)和風(fēng)致響應(yīng)與地震反應(yīng)的預(yù)測(cè)及評(píng)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(yán)重滯后于行業(yè)發(fā)展與社會(huì)需要，亟需將傳統(tǒng)課程與市場(chǎng)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(qiáng)雙師型師資隊(duì)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(shí)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(chǎng)中獲取新技術(shù)與發(fā)展方向，聘請(qǐng)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(wèn)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(shí)，將人工智能等領(lǐng)域的知識(shí)應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)分析中，解決橋梁工程設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)等過(guò)程中遇到的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

3.2.4推動(dòng)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。

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作者：魯乃唯 劉小燕 單位：長(zhǎng)沙理工大學(xué) 土木工程學(xué)院