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“新工科”背景下地方高校土木工程专业创新型人才培养模式研究

2022-07-24廖宜顺许成祥姜天华刘华琛

大学教育 2022年5期
关键词:新工科土木工程人才培养

廖宜顺 许成祥 姜天华 刘华琛

[摘 要]我国开展“新工科”建设已有4年历史,“新工科”建设理念、内涵及其重要意义得到广泛认可,进而推动“新工科”建设从理论倡导和顶层设计阶段进入實践落实和质量提升阶段。在此背景下,文章以2015—2018年武汉科技大学土木工程专业的建设发展为例,分析了土木工程专业人才培养传统模式存在的教师不注重培养学生的创造性思维、学生学习的功利主义倾向明显和学生实践动手能力欠缺等问题,对适应“新工科”建设要求的土木工程专业创新型人才培养模式进行了探索,提出了贯彻落实OBE教育理念和工程教育评估(认证)精神、支持和鼓励土木工程专业人才的科技创新活动、着重培养土木工程专业人才的核心素养等对策。

[关键词]新工科;武汉科技大学;土木工程;人才培养;创新

[中图分类号] G620.0;TU-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2022)05-0190-04

习近平总书记深刻指出,当今世界正处于大发展大变革大调整时期,正经历百年未有之大变局,人工智能、大数据、量子信息、生物技术等新一轮科技革命和产业变革正在积聚力量,催生大量新产业、新业态、新模式,给全球发展和人类生活带来翻天覆地的变化[1]。在这个新时代大背景下,“新工科”建设应运而生。

一、“新工科”建设的发展历程

“新工科”这个概念自2016年首次提出后,迅速受到我国高校和教育主管部门的高度重视[2],一系列具体行动接踵而来。2017年被视为“新工科教育元年”[3]。2017年2月18日,在复旦大学举行的综合性高校工程教育发展战略研讨会上,达成了“新工科”建设的“复旦共识”。2017年4月8日,在天津大学主办的工科优势高校“新工科”建设研讨会上,“新工科”建设行动路线(“天大行动”)诞生。会议强调,未来几十年,新一轮科技革命和产业变革将同人类社会发展形成历史性交汇,必须面向当前急需和未来产业发展,提前进行人才布局,培养具有创新创业意识、数字化思维和跨界整合能力的“新工科”人才,从而获得竞争优势。2017年6月9日,教育部在北京召开“新工科”研究与实践专家组成立暨第一次工作会议,全面启动、系统部署“新工科”建设,形成了“新工科”建设的“北京指南”。“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”,构成了“新工科”建设的“三部曲”,开拓了工程教育改革新路径[4]。至此,“新工科”建设在我国步入了“轰轰烈烈”的理论倡导和顶层设计阶段[2]。

2018年3月15日,教育部发布首批612个“新工科”研究与实践项目名单。2018年6月21日,教育部前部长陈宝生在新时代全国高等学校本科教育工作会议上指出,“新工科”这个词已经成为高教领域的热词,得到了产业界的积极响应和支持,也在国际上产生了影响。2019年4月25日,中美新工科教育研讨会在深圳召开,天津大学在研讨会上正式发布《天津大学新工科建设方案》,以立德树人统领培养全过程,建设开放和跨界融合的中国特色新文理教育与多学科交叉工程教育,形成高度关联、贯通融合、持续创新的“新工科”教育体系。2019年8月,天津大学建成首个“新工科”校级引导性平台——未来智能机器与系统平台并首次招生,进入实质运行阶段。2020年6月15日,天津大学“新工科”建设方案2.0发布,将构建完备的“新工科”教育平台体系,建立健全“新工科”教育质量管理体系,持续优化“新工科”教育教学设计和“新工科”教育系统环境。这些举措意味着“新工科”建设走向“扎扎实实”的实践落实和质量提升阶段[2]。

“新工科”建设理念的提出与实践已有4年历史,得到了国家教育部门和各类高校的高度重视和大力支持,目前正处于大推广大落实时期,教育范式创新与变革、教学改革研究与实践正在稳步推进。在此背景下,土木工程专业创新型人才培养模式也必须适应“新工科”建设的内在要求。

二、“新工科”建设的内涵

“新工科”是“卓越工程师教育培养计划”的升级版。卓越工程师教育培养计划是根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》的安排而实施的,实施期限为2010—2020年,主要目标是面向工业界、面向世界、面向未来,培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,全面提高我国工程教育人才培养质量,努力建设具有世界先进水平、中国特色社会主义现代高等工程教育体系,促进我国从工程教育大国走向工程教育强国。经过长达十年的建设,我国高等工程教育规模已达到世界最大,接下来需转变为内涵式发展的新阶段。在此背景下,“新工科”建设计划得以适时推出,并逐渐进入蓬勃发展阶段。

“新工科”建设的内涵主要是指“新的工科专业、工科的新要求”,旨在着力培养具有前瞻性、能够引领未来发展的科技创新领军人才,推动“中国制造”到“中国创造”的转型升级。在此背景下,土木工程专业人才培养必须适应“新工科”建设的要求。作为一个古老的工科专业,土木工程与机械工程、计算机科学、信息技术、人工智能和材料科学等专业相结合催生了智能建造这个新的工科专业,并使其成为实现建筑业高质量发展的重要抓手[5]。同时,为适应“新工科”建设的新要求,土木工程专业的升级改造也得到了广泛重视,土木工程专业创新型人才培养也诞生了多种模式。我国高校已经出现的土木与交通工程、土木与水利工程、土木与海洋工程、土木工程与力学等多种形式的学科交叉模式,为土木工程专业创新型人才培养提供了宝贵的实践经验。

三、土木工程专业人才培养传统模式的不足之处

土木工程是一个既古老又现代的工科专业。从巍峨雄壮、巧夺天工的万里长城,到长虹卧波、碧海通途的港珠澳大桥,堪称土木工程既古老又具有现代特色的最真实的诠释。目前,我国每年培养的土木工程专业大学毕业生约10万人[5],为国家建设贡献了重要力量。我国高校土木工程专业人才培养传统模式有一定的优越性,培养的大批专业技术人才有力地支撑了我国自改革开放以来的大规模土木工程建设的高速发展。但是,传统的人才培养模式尚存在不足之处。以武汉科技大学为例,我们认为土木工程专业传统人才培养模式主要存在以下不足之处。

(一)教师课堂教学侧重于传授知识,而不是培养学生的创造性思维

在我国大学课堂,教师在教学过程中普遍侧重于传授知识,追求的境界是倾囊相授,似乎学生掌握的知识越多越好。但是在实际中我们发现,学生创造力的高低并不与其掌握知识的多寡成正比。中国科学院院士、清华大学教授朱邦芬指出,“有的时候并不在于知识传授多一点还是少一点,但是学生若有这种探索未知的主动性,将来就会很有希望”[6]。没有创新性思维,也就没有创造力。清华大学教授钱颖一提出了创造性思维等于知识、好奇心和想象力、价值取向三者的乘积这个假说,即创造性思维=知识×好奇心和想象力×价值取向[7]。由此可见,掌握的知识多并不意味着创造性思维丰富,好奇心和想象力、价值取向同样对人的创造力具有很大影响。图1描述了不同价值取向下人的创造力与受教育年限的关系,其中,受教育年限包括从接受基础教育开始直至完成高等教育所经历的总时间。随着受教育年限的增加,人掌握的知识通常也逐渐增多,但创造力并没有逐渐增强。不同的价值取向对创造力具有显著影响,其中功利主义对创造力的培养具有非常大的负面影响。人的价值取向一般在高等教育阶段定型,因此在高等教育阶段,尤其是大学本科学习阶段,如果教师一味注重知识的传授,忽视学生价值取向的培养,就不能确保学生创造力的提高,创造性思维的培养之路也会风险重重。

(二)学生学习动机中的功利主义倾向明显

学生的学习动机有多种多样,既有积极向上的,也有消极颓废的。不可否认的是,部分学生的学习动机存在明显的功利主义倾向,有的是为了争得荣誉,有的是为了拿到奖学金。大学的政策导向也会对学生的学习动机产生影响。以武汉科技大学为例,学生如有一项国家发明专利申请获得受理,可视同发表了一篇核心期刊论文,这能在奖学金评定中加分不少。由此一来,不少学生出于功利主义动机,在校期间申请多项发明专利,期望“赚得盆满钵满”。然而,我国发明专利从申请到授权所需时间平均约为2.5年,学生往往等不到专利授权就毕业了。因此,学生在专利被受理后,也就不再关心能否得到授权,从而导致专利申请变成“烂尾工程”。学校的政策无疑是为了鼓励学生进行发明创造,激发学生的学习热情,但实际中频频发生的过于功利的现象折射出的问题令人深思。

(三)学生的实践动手能力存在欠缺

土木工程专业作为一门对动手能力要求较高的工科专业,特别重视学生实践动手能力的培养,实践学时所占的比重也很大。以武汉科技大学土木工程专业为例,2018级本科生的毕业总学分要求为175学分。其中,实践教学环节为47学分,占毕业总学分的27%,达到了2017版全国高等学校土木工程专业评估(认证)文件规定的要求(至少占总学分的20%),也达到了学校规定的工学类专业不少于25%的要求;实践教学环节的总学时为1140学时,占毕业总学时(2800学时)的41%。实践教学环节所占比重虽然经过多年努力逐渐提高到了当前水平,但学生的实践动手能力仍然不容乐观。究其原因,主要是实习实践经费不够充足、实习实践考核不够严格、学生对实践重要性的认识不够到位和工程实践氛围不够浓厚等。以毕业实习为例,这项为期一个月的工作一般安排在大三结束后的暑期进行,然而这个暑期也是学生考研备考的关键时期。因此,对考研的学生而言,参加毕业实习必将挤占考研备考时间。有的学生在强制要求下即使赴工程现场参加毕业实习,也是“身在曹营心在汉”,导致毕业实习质量大打折扣。

四、土木工程专业创新型人才培养模式

著名的“钱学森之问”从提出到现在已有10余年时间,但我国各界对杰出人才、对创新型人才的渴求仍然得不到满足。针对这种难以破题的局面,国内外众多专家学者进行了深入思考和分析,提出了不少见解和措施[8]。中国科学院院长白春礼认为,要把创新精神和能力培养作为教育的基本目标[9]。这是最具代表性的观点之一。在当前“新工科”建设背景下,如何培养土木工程专业创新型人才是一个重要命题。我们结合武汉科技大学土木工程专业人才培养工作发展实际,对土木工程专业创新型人才培养模式进行了探索。

(一)贯彻落实OBE理念和工程教育评估(认证)精神

1981年,美国学者Spady提出了OBE(Outcomes-based Education)这个概念。OBE通常被译为“成果导向教育”,也可译为“基于学习产出的教育模式”。OBE理念自提出以后迅速风靡全球,经过多年发展,形成了比较完整的理论体系,至今仍被认为是追求卓越教育的正确方向。用OBE理念引导工程教育改革具有重要现实意义。美国工程教育认证协会全面接受了OBE的理念,并将其贯穿于工程教育认证标准的始终。2016年6月,我国正式加入《华盛顿协议》,这是国际上最具影响力的工程教育学位互认协议之一。通过中国工程教育认证协会认证的土木工程专业,毕业生学位可以得到《华盛顿协议》其他组织的认可。

2015年,武汉科技大学城市建设学院制订了努力通过土木工程专业评估(认证)的近期目标,并连续3年进行了专业评估工作准备,2018年提出的评估申请获得受理,2019年5月接受了评估专家的现场考察,2020年6月收到通过评估的官方文件。在历时5年的土木工程专业评估(认证)中,土木工程专业教师对OBE理念和工程教育评估(认证)精神有了深刻认识,教学风貌随之焕然一新,指导大学生進行科技创新活动的热情高涨,成果导向教育理念实现了入脑入心入行。

(二)强调成果导向,着力培养土木工程专业人才的科技创新能力

2015—2018年,武汉科技大学土木工程专业本科生共获得省级及以上大学生科技创新竞赛奖励133项,如图2所示。其中,国家级奖励16项,省级奖励117项。从这些数据可以看出以下两个明显问题。

一是国家级奖励数量明显偏少。2015—2018年所获国家级奖励数量仅占获奖总数(不含校级奖励)的12%,反映出高水平科技创新成果非常欠缺。2018年,3名本科生参加第十二届全国大学生结构设计竞赛,并荣获三等奖,这是我校学生首次参加该赛事并首次获奖。成绩来之不易,但也体现了我校高水平科技创新活动参赛经验不足、本领不强的窘境。

二是本科生参与科技创新活动的热情不高。2015—2018年所获省级及以上奖励次数仅占同期本科生招生人数(合计823人)的16%。武汉科技大学面向本科生设立了大学生科技创新基金研究项目、大学生创新创业训练计划项目、大学生课外学术科技作品竞赛等资助途径,旨在支持和鼓励大学生的课外科技创新活动。以土木工程专业本科生为例,2015—2018年共获批国家级、省级大学生创新创业训练计划项目各2项、校级大学生科技创新基金项目10项,获资助比例不尽如人意。此外,支持和鼓励专业教师接纳本科生参与科研项目,目前已取得初步成效。有一位专业教师在2015—2018年共指导17名本科生参与科研项目和大学生科技创新活动,指导的本科生共主持国家级大学生创新创业训练计划项目2项,主持校级大学生科技创新基金项目4项,发表核心期刊论文5篇,荣获省级科技竞赛奖励18项(其中一等奖3项、二等奖6项、三等奖9项),荣获湖北省大学生优秀科研成果奖2项、授权专利1件,进入世界一流大学建设高校读研深造8人。虽是个例,但若能以点带面,积极营造鼓励科技创新的氛围,相信会有更多的学生参与到科技创新活动中来,这对于创新型人才培养无疑大有裨益。

(三)着重培养土木工程专业人才的核心素养

爱因斯坦指出:“用专业知识教育人是不够的。通过专业教育,他可以成为一种有用的机器,但是不能成为一个和谐发展的人。”[10]这一具有深邃远见的论述,在今天仍然具有重要的现实意义。虽然通识教育已在我国高校受到广泛重视,但偏重专业知识教育的积习仍然未能改变,传统的创新型人才培养质量存疑,“钱学森之问”尚未解开。有鉴于此,我们认为应着重培养土木工程专业人才的核心素养。

2016年9月13日,教育部委托北京师范大学完成的《中国学生发展核心素养》研究成果公开发布。该研究成果指出,学生发展核心素养是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,是关于学生知识、技能、情感、态度、价值观等多方面要求的综合表现;核心素养以培养“全面发展的人”为核心,分为文化基础、自主发展、社会参与三个方面,综合表现为人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新六大素养[11]。这六大素养同样适用于“新工科”人才培养,并且各个方面都很重要,不可失之偏颇。提高核心素养是培养创新型人才的应有之义。“新工科”人才的核心素养是指面对新一轮科技革命和产业变革带来的新需求,以及工程领域的新要求,通过教育培养的能够综合、有效运用知识、技能、态度、价值观等,胜任新时代工程问题解决、工程创新和创业等任务的关键素养[12]。在“新工科”背景下,创新素养可谓是土木工程专业创新型人才培养破题的关键。

回到著名的“钱学森之问”,可知创新素养培养之不易。尽管如此,高校仍需不断努力探索提高学生创新素养的方法和途径。以武汉科技大学土木工程专业为例,为解决学生缺乏实践场地的问题,其不仅面向本科生开放了所有土木工程专业实验室,而且还专门辟出100余平方米的大学生创新工作室,为学生的相互交流提供稳定的空间环境。有的学生反映难以找到合适的指导老师,为此学校一方面以研究所为单位,每年都面向学生推介导师,另一方面扩大教师指导大学生科技创新活动工作量的认定范围,奖励和宣传在指导大学生科技创新活动工作中取得突出成绩的导师,提高导师的积极性和荣誉感。有的导师反映学生在参加科技创新活动中“三观不正”,主要表现是责任感不强、科学精神缺乏、功利主义倾向明显,甚至有的学生直至毕业也未能完成项目,毕业后更是无暇顾及,导致项目“烂尾”。这种现象反映出学生的人文素养、科学素养有待提高。为此,吴巧云等[13]提出了德才兼备型人才的改革思路与实践举措。我们则在专业教师中宣传了课程思政的内涵和做法,鼓励专业教师在专业课程授课过程中开展课程思政教学探索,立足于立德树人的教育本质,力求多方位培养土木工程专业人才的核心素养。

五、结语

当前,我国“新工科”建设如火如荼,新思维、新做法不断涌现,这为既古老又现代的土木工程专业的创新发展提供了新的建设途径。在此背景下,土木工程专业创新型人才培养必须适应新时代的要求,必须适应新基建的要求,必须适应智能建造的要求。新时代意味着新问题、新挑战、新机遇,只有不断创新土木工程专业人才培养模式,才能造就适应新时代的创新型人才,才能让土木工程这个古老的专业焕发出更强大的生机。

为适应“新工科”建设要求,土木工程专业创新型人才培养应从落实OBE教育理念和工程教育评估(认证)精神入手,支持和鼓励土木工程专业人才的科技创新活动,着重培养土木工程专业人才的核心素养。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 习近平.习近平谈治国理政(第三卷)[M].北京:外文出版社,2020.

[2] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017(3):1-6.

[3] 李家俊.以新工科教育引领高等教育“质量革命”[J].高等工程教育研究,2020(2):6-11,17.

[4] 新华网.新工科建设指南(“北京指南”)[EB/OL].(2017-06-13)[2020-07-28].http://education.news.cn/2017-06/13/c_129631611.htm.

[5] 丁烈云.智能建造创新型工程科技人才培养的思考[J].高等工程教育研究,2019(5):1-4,29.

[6] 朱邦芬.我对本科教学的一些思考[J].中国大学教学,2020(1):4-8.

[7] 钱颖一.批判性思维与创造性思维教育:理念与实践[J].清华大学教育研究,2018,39(4):1-16.

[8] 厚宇德.十年前钱学森真的心存疑惑吗:纪念钱学森的谈话、反思“钱学森之問”的提法[J].科技导报,2019(24):122-126.

[9] 白春礼.对产生我国科学大师的思考[J].科技导报,2012(16):15-16.

[10] 爱因斯坦.爱因斯坦论科学与教育[M].许良英,李宝恒,赵中立等译,李醒民编选.北京:商务印书馆,2016.

[11] 赵婀娜,赵婷玉.《中国学生发展核心素养》发布[N].人民日报,2016-09-14(12).

[12] 王世斌,顾雨竹,郄海霞.面向2035的新工科人才核心素养结构研究[J].高等工程教育研究,2020(4):54-60,82.

[13] 吴巧云,肖如峰.“新工科”时代背景下德才兼备型土木工程人才培养改革与实践[J].高等建筑教育,2020(2):8-15.

[责任编辑:刘凤华]

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