土木工程學科本科生科創能力培養策略

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［摘要］當代社會科技飛速發展，需要更多的創新實踐才能跟上國際競爭的步伐。新的國際形勢對土木工程學科本科生培養提出了新的要求：學好基礎知識，培養科創意識，培養科創能力，興趣驅動，自主實踐。

［關鍵詞］土木工程；本科生；科創能力

一、學好基礎知識

土木工程學科屬于一個傳統的技術行業，對學生工程素質和基礎知識的要求很高。對于本科低年級學生，學好基礎知識特別重要。首先是數學，比如高等數學、線性代數、概率論與數理統計等科目，都是未來學習、研究、工作的基石，是解決問題的基本工具。其次是力學，理論力學、材料力學、結構力學這三門課程一般院校都開設。力學是以數學為工具、解決工程問題的理論基礎。特別是材料力學和結構力學與土木工程學科的其他專業課、專業基礎課聯系緊密，也是土木工程學科未來發展的理論基石之一。數學和力學在該學科中扮演了非常重要的角色，決定了對專業中遇到的復雜問題的理解深度和尋求解決辦法的途徑。還有其他基礎課程也是非常重要，比如畫法幾何、計算機基礎理論、建筑材料等。其他一些專業基礎課：混凝土基本理論、鋼結構等都是本行業最重要的基本理論。[1][2][3]只有扎實學好基礎理論知識，穩扎穩打，并不斷拓寬視野，才可能為未來創新意識形成打下根基。

二、培養科創意識

現代社會發展到今天，各個方面的技術都已經有了很高的水平，日常生活也都變得很便捷，但是仍然存在許多未知領域，因而科技創新仍然非常重要，特別是有助于解決生活實際問題的創新、探索人類未知領域的創新?？梢哉f，當今時代是一個迫切需要創新的時代。土木工程學科大學本科生在學校里學習的知識，基本都是成熟的理論，那么在日常教學工作中注重科創意識的培養就顯得很重要。首先，教學過程中引導學生思考。在教學課程時，注意已經掌握的知識和正在學習的知識的融會貫通，引導學生運用學習過的知識來解決遇到的難題，特別是思考是否可以采用別的課程、跨學科的知識理論來解決新問題。比如大學物理學習時，與中學不同的是，速度都是與時間相關的變量，是隨著時間時刻變化的，那么中學時采用的辦法速度等于距離除以時間就無法適用了，怎么解決這個難題呢？在此時引導學生考慮采用數學方法來思考問題，可以考慮用積分知識來解決：將距離看成是時間的函數，那么問題就迎刃而解。在這個教與學的過程中，不斷提出新問題，督促并訓練學生思考問題尋求解決辦法，逐步培養學生的科創意識。其次，在教學過程中注重培養學生發散思維，打破成規尋求解決難題的辦法?，F代社會的高度發展非常需要跨學科的知識來解決問題，而我們的本科生教育往往都是在“專業”領域內學習，所以有必要采取一些方法來訓練學生“用工科的頭腦思考問題，用文科的方法解決問題”，對現存理論和做法更多采用“CriticalThinking”的批判思維模式。比如在混凝土基本理論課程的學習中，混凝土的徐變是隨著時間延長而不斷變化的，而且是前期徐變快，以后很慢，這就聯想到了自然界中生物的生長曲線，兩者有許多相似之處。[4][5][6]采用了這樣有意識的培養發散思維的方法，也許以后學生在研究混凝土的理論時，還會有更多的聯想和更大膽的假設，這就為未來科創意識的形成奠定先期基礎。

三、培養科創能力

工程實踐是高校教育的重要環節，對于培養大學生的科創能力有著非常重要的意義。傳統的土木工程學科人才培養模式都是專業課帶動實踐的形式，而這種模式并不利于科創能力的培養。采用需求驅動工程實踐的反向知識傳播模式更有利于學生探索和創新。這種教學方法就是教師提出問題，也就是實際工程需求，然后指導學生運用各種專業知識尋求解決辦法，通過實踐驗證辦法的可行性，從而獲得答案。在這個過程中，學生是積極主動的學習態度，并動手實踐，運用多元化的知識來解決老師提出的問題。比如在土木工程本科教學的專業實踐課中，教師提出工程實際需求是：輕質高強濾水型混凝土的研制。教師指導學生從材料方面、力學性能方面、施工便利性等方面考慮，學生對材料進行選擇、對配合比進行設計和親自制備試塊并測試性能，整個過程中學生查資料、動手操作，充分發揮了學生的積極主動性，培養了學生解決實際工程問題的能力和創新能力，學生也從中獲得解決問題后的心理成就感?？萍紕撔碌倪^程，必然要經歷多次反復實踐，在這個過程中，要經得起失敗的考驗。實際上科創過程同時也是承受風險的過程，如果每一個項目都成功了，那么必然是選擇了回避風險、創新價值不高的項目。在土木工程學科本科生的教學過程中，要注重培養學生正確看待挫折與失敗，在教學過程中有目的的設計一些實踐環節鍛煉學生心理承受能力。如在研制新型濾水型混凝土的工程中，讓學生自己設計配合比和選擇材料，做出試塊來試驗，經過反復多次的比對，最后才達到理想的目標，其中經歷了多次失敗。在不成功的試塊試驗過程中，學生總結了經驗教訓，積累了經驗，心理承受能力得到了鍛煉，這些都是學生未來發展的寶貴財富。當今時代是科技時代，同時也是互聯網時代，年輕的大學生們都喜歡上網沖浪，大量的日常信息和知識都來自于互聯網。源于這樣的背景，大學教育也無法回避互聯網，只能利用網絡創造更好更優的環境，使其為教育服務。土木工程學科是一門古老的學科，在如今的互聯網時代，教師們也要運用互聯網思維模式，引導學生從網絡中學習、從海量的互聯網信息中獲取需要的知識，培養學生利用互聯網的開放模式、互動模式進行思考，更快獲得科創能力所需的各類知識。比如在土木工程學科教學過程中，教師提出了工程實踐需求：輕質高強濾水型混凝土的研制。學生在材料選擇、試件測試等環節都遇到了難以逾越的難題，此時教師指導學生運用互聯網，學習MOOC（慕課）課程，并通過社交媒體同遠在大洋彼岸的研究同行進行交流，一步步尋找解決的辦法。學生在這個過程中不斷學習，將大量的課余時間投入與項目相關的知識學習中，不斷積累豐富，逐漸有了比較清晰的創新想法。其實，互聯網對于年輕的大學生來說，是一把雙刃劍：可以方便獲得所需知識，同時也是需在海量信息篩選過程中耗費時間。教師在這個環節起到較重要的作用，利用自身科研經歷，可以幫助學生較快從網絡中選擇正好需要學習的材料，從而少浪費時間?；ヂ摼W的利用，在培養學生科創能力方面可以較常規課堂教學培養模式更快捷的獲得知識，并開闊了學生視野，更容易形成創新的想法。

四、興趣驅動，自主實踐

土木工程學科本科生接受了科創意識的培養，具備了一定的科創能力，一部分學生對創新創業、科學研究或創造發明有著濃厚的興趣。此時可借助學校開展的各種大學生創新活動體系平臺，由相關領域的指導教師進行引導，自主選題、自主設計、自主組織實踐，開展一系列的項目實施過程，促進大學生創新思維和創業實踐能力的提升。在這個自主實踐過程中，指導教師的作用是組織有序開展活動，創造活動所需的條件，在關鍵問題上加以把關指導，幫助學生實現他們的創新想法；學生處于主導地位，他們有自己的“Newidea”，并親自動手實踐，一步步解決難題后接近了自己的理想。在學生的興趣驅動下進行的科創活動，學生自己內心是興奮的，一旦成功不但可以創造價值，還可以收獲社會認可度。

五、結語

當今社會科技突飛猛進，想要在激烈的國際競爭中站穩腳跟，靠的是知識經濟，靠的是不斷的創新。只有培養當代大學生的科創能力，一代人接一代人的不懈努力，中華民族才可能屹立于世界民族之列。

［注釋］

［1］劉漢龍，李英民，陰可，等．重慶大學土木工程學科特色及人才培養實踐［J］．高等建筑教育，2015（4）：9－12．

［2］張麗娟．美國STEM學科高等教育女生人數不足的相關研究［J］．大學教育，2015（6）：164－165．

［3］王宇輝．土木工程專業土力學課程的教學探索［J］．山西建筑，2015（28）：246－248．

［4］王英，劉建新，趙人達．大跨橋梁預應力損失綜合值法計算模型研究［J］．世界橋梁，2011（5）：48－51．

［5］王英，彭麗，李文婷，尹鑄華．鋼拱橋自振模態多因素敏感性分析［J］．上海師范大學學報（自然科學版），2014（1）：105－110．

［6］王英，孫利民．大跨連續剛構橋材料參數模態敏感性分析［J］．廣西大學學報（自然科學版），2015（1）：142－148．

作者：王英 李文婷 彭麗 朱美春 單位：上海師范大學建筑工程學院