面向土木类智能建造专业的中外合作办学及创新实践

来源:智能制造
关键字:智能建造,实验实习,创新实践
发布时间:2023-07-30 19:42

　　满　轲1，宋小软1，程海丽1，杨志辉2，张若青2，宋高峰1

　　（1.北方工业大学土木工程学院，北京 100144；2.北方工业大学伦敦布鲁内尔学院，北京 100144）

　　摘要：中外合作办学对于高校提升其核心竞争力具有重要意义和价值。本文针对土木工程类智能建造专业，系统阐述了专业理论课与专业实践课建设的要点与特色。并结合北方工业大学伦敦布鲁内尔学院土木工程智能建造专业，详细介绍了 “4+0”培养模式，以“工程项目”为导向的课程体系，以及强调信息化与智能化的土木工程专业课程特色；探索建立了“集中课程+ 分群探讨+ 分批实验+ 分组商讨+ 个体实践+ 共同研讨”教学模式，以项目制任务所对应的实习与实践环节，在潜移默化中培养建立学生的科学精神与哲学思维。并对中外同频协作办学、中外教师队伍建设等做出了若干思考。

　　关键词：中外合作办学；智能建造；实验实习；创新实践

　　1　引言

　　中外合作办学在国内众多高校中已经如火如荼地开展，并取得了很多卓有成效的成果[1-3]。高校的核心竞争力主要体现在优势学科的建设方面，是以优势学科为龙头，互助带动本专业及其他学科和专业持续向上发展，从而使得高校能够很好地承担教学、科研，以及社会服务三大职能。而优势学科的建设需要以本专业为基础，学科建设与专业发展二者相辅相成[4-5]。中外合作办学是专业发展一种有益且有效的补充，中外合作办学可结合国内外优质的教学资源，实现优势互补，全方面统筹优化教学结构，从而切实提升教学质量，达到良好的育人效果；并进而推动已有专业与学科的发展，提升高校在该学科领域声誉，打造高校的核心竞争力。

　　但是，对于土木类智能建造这类工程实践属性比较强的专业，既需要在专业理论课建设中融入中方与外方课程体系里的优势课程与特色，更需要在实验与实践环节中探索寻求切实有效的实施方式，使得实践类课程设置、教学管理和资源配置等深度融合[6-9]。基于上述，土木类智能建造专业的中外合作办学需结合双方实际情况，从育人理念、培养模式、师资力量、课程体系和实验实践等方面逐一对标，制定全方位的办学模式与合作框架。北方工业大学伦敦布鲁内尔学院是教育部批准由北方工业大学与英国伦敦布鲁内尔大学联合组建的中外合作办学机构，结合学院现设有的土木工程本科专业，笔者在教学实践过程中，对专业理论课建设和实验实践课建设，发现存在的问题并进行了思考。

　　本文从中外合作办学土木类智能建造专业课程建设出发，阐述了理论课及实践课两大类别课程体系的设置原则、课程特色与具体实施等，旨在培养学生建立以工程项目为导向的学习模式，形成科学思维与工程思维，夯实科学精神，拓宽国际视野。

　　2　中外合作办学土木类智能建造专业理论课建设

　　2.1　培养模式

　　北方工业大学伦敦布鲁内尔学院采用“4+0”培养模式，学制四年。“4+0”意味着学生不出国门，即能享受优质国外教育资源。采用了448 学时小班制授课的英语培训，可大大提升学生的英语能力。全面引进和优化英国伦敦布鲁内尔大学的课程体系，85% 以上的专业核心课程由伦敦布鲁内尔大学教师与我校专业教师组成的联合教学团队共同授课，采用伦敦布鲁内尔大学教学资料与英方的多元化学业考评方式，为学生提供真正英式教育下的学习体验，不出国门就可以享受良好的国际化人才培养氛围。

　　与其他高校的中外合作办学模式相近，学生可以选择在国内完成全部课程学习，也有机会在大四赴英国伦敦布鲁内尔大学本校留学。学生可自愿参加每年暑期伦敦布鲁内尔大学在英国本部举办3~4 周的短期交流活动。此外，还提供其他海外短期交流项目，学生可自由选择，灵活度高，适应类别广泛。

　　2.2　课程体系

　　考虑土木类智能建造专业特色与学生职业发展，建立以“工程项目”为导向的课程体系。设置的一系列专业课程紧密围绕工程项目，契合实际工程需求。例如，结构设计课程是针对不同土木工程结构体系，系统阐述结构的设计要求、设计原理、设计准则及工程应用实例等；新型建筑材料课程不仅介绍了工程领域广泛使用的各种材料，并且讲授了高分子聚合物材料、碳纤维与玻璃纤维材料，以及纳米材料等，通过引入土木工程及医疗、航天等其他行业，阐述对这些材料的创新性应用；能源与程序设计课程，紧密联系国家提出的双碳战略，论证土木类智能建造专业在其中起到的关键作用，并对减碳实施过程中碳排放系列应对措施进行了介绍；合同与风险管理课程以工程项目为引导，通过对比国内外不同工程项目合同设置及合同条目，以及条款解释的异同，拓展学生的多角度思维与国际化视野。

　　同时，土木类智能建造专业的基础专业必修课，如三大力学课程（理论力学、材料力学、结构力学）是本专业学习的重点与难点。对照国内力学课程的特点，结合国外力学课程特色，在不同章节讲解中各有侧重。如国内的材料力学更多是从单一杆件体系讲起，逐渐深入应力、应变、杆件稳定性及破坏；而国外的材料力学不仅讲述了杆件，同时涉及到了其他单元结构，但是杆件的变形与破坏准则讲述内容较少，理论深度不够，学生未能建立有效的系统性知识结构。可与国内的材料力学课程形成互补，在不同的授课章节采用不同的讲授内容，凸显中外合作办学的优势。

　　中外合作办学土木类智能建造专业课程体系中，85% 以上的专业核心课程是引进课程，另外一部分是本土课程。专业核心课程由伦敦布鲁内尔大学教师主讲，中方专业教师协助授课，更多的是在习题课、讨论课环节参与，共同指导学生；教师在课堂上不局限于通过教材来安排教学内容，而是通过工程项目导入、问题设置和项目讨论等方式将学生引入到课堂，而后结合教材中的教学内容，通过讨论与研究，达到对知识的理解和吸收，强调探究性学习。学生可在课外研读教材并独立消化以加深对课堂内容的理解。积极采用讨论式、案例式和提问式等教学方法，使学生的注意力集中到课堂上，增加听课效果。

　　2.3　课程特色

　　随着“中国制造2025”建造技术及建造产业转型升级长期发展愿景和规划的颁布，我国旨在全面提升建设行业的信息化与智能化水平。土木工程所属大类的各专业分支结合本专业已有的特色，亦亟需转型升级，更新迭代已有知识体系，形成新的课程特色。

　　中外合作办学土木类智能建造专业强调土木工程学科基础，凸显信息化、智能化，全面打造智能建造类型的土木工程专业。例如，对于土木建造类，建设土木工程智能施工新课程，从智能化设计、生产、施工和运维全流程优化培养方案和课程体系。对于工程管理类，建设工程信息大数据库，应用BIM 等梳理工程管理全流程各节点，实现智能化信息管控。

　　注重产教深度融合，以工程项目为先导，特别是专业课程的设置及课程的建设以解决工程实际问题为导向，使得课堂上教的能与实际工程实践相结合，教有所用，实现产教融合与科教融合，学以致用。同时，将土木工程领域的国际行业标准与国内行业标准相互对标，使学生既了解不同标准的差异性，又知道产生这些不同之处的原因，深刻理解土木工程行业在国内外的历史与发展，知识达到融汇贯通。

　　总之，紧密结合建筑行业转型升级对人才的需求，依托土木工程专业特色与学科优势，一方面在传统土木类课程中引入信息化设计及智能建造方面的知识，另一方面全面升级已有的土木工程类课程，形成“重基础、强拓展”的教学体系与产教深度融合的人才培养模式，完善学生专业知识结构、提高解决实际问题的能力。

　　3　中外合作办学土木类智能建造专业实践课建设

　　土木工程传统教学多局限于课堂教学和实践、实训环节，但中外合作办学智能建造专业更强调课内与课外的密切结合。土木类智能建造专业需根据行业需求，探索校企联合培养模式，借鉴企业的人才培养经验，把先进技术和设备引入高校的实践教学，实现高校人才培养紧跟行业前沿[10-13]。打破高校教学与企业工作的明确界限，使学生能有机会参与企业实践中，甚至实现顶岗实习，实现教育教学与工程实践的无缝结合。

　　3.1　实验课程

　　探索建立“集中课程+ 分群探讨+ 分批实验+ 分组商讨+ 个体实践+ 共同研讨”教学模式，其中讨论环节贯穿始终。通过分批实验环节，针对课堂理论部分的讲解，对应于室内力学实验等，使学生及时了解课堂所学理论知识点，增强动手能力，加深对本行业的感知与认知。

　　讨论环节在工程类学科中尤为重要。可通过实验、实践、实习和毕业设计等环节予以实现。通过上述教学模式，形成“学生- 实验员- 企业实习生”三位一体的教学体系，是以学生作为主体，三种身份集于一身，互为循环，彼此影响，促进知识传授，达到良好的育人效果。

　　需要说明的是，实验课程穿插在理论课程的不同章节之中，是将课程中的理论知识，以直观形象的方式在实验室内展示，使得学生直观地了解知识点，通晓来龙去脉，为后续的实践环节奠定基础，是教学体系中必不可少的环节，也是课堂知识与课外实践之间必不可少的桥梁。

　　3.2　实习实践课程

　　实践是每个专业学生都要有的能力，一些理论较强的专业，对学生都有一定的实践性要求，因此对土木类智能建造这种要求其实践性极强的专业，在教学时就需要关注培养学生的自主实践性。中外合作办学，就更需要教师这样去做，否则学生在学习国外教材时，学习效果就不会太好。并且外籍教师在教学时也需注重这一问题，可以避免在合作办学中出现脱节。国外高校与国内高校一样，对学生的实践环节普遍重视，有时学生们在整个学期都在研究一个真实的设计。

　　土木类智能建造专业需要学生有极强的自主实践性，因此一些国外高校，往往将实际工程引入到学校教学中，给学生充足的时间，充分去研究该工程的各种事宜。甚至将学生直接送到实习单位，在真实的环境中进行设计，这样学生完成的效果会更好，同时实习单位也能看到学生的能力，能帮助学生更好地就业。因此中外合作办学教学模式中，需要有这种相关的教学模式，使学生能了解现实中的土木工程问题，学生能在真实的工程设计中发现问题、解决问题，在这样的教学模式中学生才能真正将理论知识进行融合，并学以致用。

　　结合课程特色，以实际项目场景为例，将复杂工程技术问题分解为若干关键知识点，动态衔接交叉学科之间的知识点，将信息技术与工程建造深度融合，引导学生把理论知识与实际应用相结合，培养学生扎实的力学基础及数据驱动的建模分析能力，加强对新知识的融会贯通；鉴于此，可构建感悟认知与知识理解能力相融合的教育教学方法，切实提高教学效果。

　　北方工业大学伦敦布鲁内尔学院土木类智能建造专业设置了独立的实践环节，除了毕业设计之外，设置有“创新实践”课程，在此环节可提供学生多样的实践学习机会，丰富实践环节，与毕业之后的职业发展密切相关。

　　3.3　科学精神

　　基于国内外优质课程，注重产教融合，导入智能化信息化元素，并通过大量工程实例的引导与讲述，促使学生形成工程意识与创新思维，使学生自主探究工程问题的本质。

　　在实验实践等环节巩固所学课堂知识，基于土木工程专业强实践重应用的特点，形成更为全面的科学思维方式。特别是结合具体的知识点，引入课程思政，在潜移默化中培养、建立学生的科学精神与哲学思维。

　　4　几点思考

　　基于土木工程专业特色，针对中外合作办学，无论是对中外教师自身，还是对受教学生本体，笔者有以下若干思考。

　　4.1　中外同频协作

　　不同高校的人才培养理念、培养目标、培养方式与途径等虽大致相同，但仍有所差异，对于不同国家，再结合不同专业更是千差万别。对于我国土木类智能建造专业的中外合作办学，需要紧密围绕国内外行业迫切需求，制定符合本国与国际化的土木类智能建造专业人才培养目标，以及与之相应的人才培养模式。在此框架下，不断优化课程体系设计，更新并丰富课程内容，增强实践环节，从而达到良好的教学与育人效果。整个过程需要中外高校通力合作，互通有无，形成一个良好的沟通协调机制。教学过程中出现问题切实做到及时反馈，并相互制约监督，责权分明，共同提升合作办学水平。

　　4.2　中外教师队伍建设

　　首先，土木类智能建造专业的中外合作办学教学模式要大力引进国外教材；再者，需由外籍教师进行实时授课，这是必须满足的两点。只有这样才能体现中外合作办学的优势，凸显中外合作办学的先进理念，达到教育部、所属市委教委、合作高校、实施学院、授课老师、学生，以及学生家长等各方面的要求与共同愿景。这就说明中外教师队伍的建设是至关重要的，决定了整个合作办学所有环节的效果与成败。

　　外籍教师必须是中高级以上职称，教学经验丰富，能够投入较多时间在合作办学中，无论是授课还是课后批改作业、习题讨论等环节，需全程主导参与。中方可设置合作导师，中外老师相互交流，固定频次，共同讨论商定课程内容、试验环节，共同参与讨论课与习题课，协助批改作业辅助教学；同时双方教师任务清晰，分工明确，避免来回反复，效率低下，彼此需形成一个良性循环的制约监督机制。

　　同时，为了保证学生英语水平能满足和外籍教师的交流，更好地提高土木类智能建造专业中外合作办学教学模式的整体质量，需要积极践行监督管理机制，能够较好地统筹并引导学生英语素质的培养工作，确保学生英语口语交流水平得以优化。北方工业大学伦敦布鲁内尔学院土木类智能建造专业引入了至少85% 的海外教育资源，设置了中方合作老师，定期举行多种形式的课堂交流活动，增强趣味性。并引入新东方英语培训，增强学生的英语交流与写作等各方面能力。多种举措引导师生共建课堂，共同成长，取得了良好的教学效果。

　　5　结论

　　面向中外合作办学，针对土木类智能建造专业，系统阐述了专业理论课与专业实践课建设的要点与特色。并结合北方工业大学伦敦布鲁内尔学院土木类智能建造专业，介绍了“4+0”培养模式，以“工程项目”为导向的课程体系，以及强调信息化与智能化的土木工程专业课程特色；探索建立了“集中课程+ 分群探讨+ 分批实验+ 分组商讨+ 个体实践+ 共同研讨”教学模式，项目制任务所对应的实习与实践环节，从而实现学贯中西、产教深度融合，达到良好的育人效果。中外合作办学是高校提升核心竞争力的重要举措，也是高等工程教育肩负的使命。

　　参考文献

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