橋梁工程專業人才培養模式研究

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[摘要]隨著計算理論的發展，新材料的出現，計算機的應用，高新技術的引入等，促使橋梁工程學科面臨著新的挑戰，也促使著橋梁工程專業人才培養模式的變革。本文闡述了“新工科”教育在國內外的發展現狀，基于國內新工科教育發展歷程分析新工科教育的發展方向，研究橋梁工程專業人才培養模式改革內容。通過對新工科內涵的介紹與分析，探索具有可持續競爭力的橋梁工程專業人才培養模式，為橋梁工程專業人才培養模式改革奠定基礎。

[關鍵詞]橋梁工程；新工科教育；學科交叉；人工智能；信息化

1“新工科”理念的發展背景

1.1國外發展歷程

在國外，早已有了許多關于發展“新工科”的研究文章。例如2001年，美國工程院發起“2020工程師”研究計劃，接著在2004、2005年陸續發表了《2020的工程師：新世紀工程的愿景》《培養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在于“創新基礎設施”（InnovationInfrastructure）這一看法最值得引人深思。MIT等大學合作提出的CDIO工程教育能力大綱，要求培養出來的工科專業畢業生不僅有豐富的專業知識和強大的動手實踐能力[4]。另外，要求具備能發現問題并解決問題以及與時俱進、開拓創新等綜合能力，可以在當今不同團隊合作的復雜環境中構建-設計-實施-運行繁瑣有價值的工程體系。由美國工程與技術鑒定委員會(ABET)制定的“工程準則2000”(EngineeringCriteria2000,EC2000)特別指出，工科專業人員需具有識別、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和現代工具的能力。

1.2國內發展歷程

截止到現在，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、中南大學、上海交通大學、天津大學、哈爾濱工業大學、山東大學、外經濟貿易大學等。為了更好的培養出一批能引領未來新興產業和新經濟發展的人才，許多高校在移動云計算、網絡安全、人工智能等“新工科”專業展開了合作。躋身“百強大學”的長沙理工大學也在進行“新工科”教育的改革試行。在“新工科”的浪潮下，長沙理工大學利用自身的特色優勢工科專業-橋梁工程學科為契機，利用“新工科”理念實現橋梁工程人才培養模式改革。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計劃、建設國家示范軟件學院和微電子學院、加入工程教育認證華盛頓協議和發展戰略新興產業相關專業等，這些都是工程教育改革的優秀實例，能為以后新興產業的發展提供一大批優秀的新型人才。為加快建設和發展“新工科”，國務院出臺了一系列政策措施，如2010年的《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，有22種與戰略性新興產業有聯系的工科專業被部署；2015年的《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》，采取了一系列措施來使高校創新創業教育改革得到深化[5]。還有同樣在2015年出臺的《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》，要求培養出來的各類人才需具備創新精神和實踐能力，要加快把國內的一批大學和學科建設到世界一流水平。復旦大學舉行了高等工程教育發展戰略研討會在，了《新工科建設復旦共識》（10條）。會議指出：我們要想在未來新一輪科技革命與產業變革中走在前列，需以“新工科”建設作為戰略行動；要想呼喚“新工科”，需努力發展以新技術、新產業、新業態和新模式為特征的新經濟，需深入實施國家一系列重大戰略，需轉型升級產業和轉換新舊動能，需提升國家硬實力和國際競爭力，只有這樣，“新工科”才能發展的越來越好。天津大學舉行了新工科建設研討會，并了《新工科建設行動路線“天大行動”》：探索建立工科發展新范式：問產業需求建專業，構建工科專業新結構；問技術發展改內容，更新工程人才知識體系；問學生志趣變方法，創新工程教育方式和手段；問學校主體推改革，探索新工科自主發展、自我激勵機制；問內外資源創條件，打造工程教育開放融合新生態；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，讓中國教育模式領跑全世界，同時致力于讓全球工程創新中心和人才高地落在中國。天津大學舉行新工科建設專題培訓班，教育部高教司和理工處負責人出席了會議并發表了講話，此外《卓越工程師培養計劃2.0版》在此次會議上。參與這次培訓班的人數眾多，可以稱得上是一次新工科建設的大動員。此次培訓班研討了如何掌握新工科的復雜背景，如何認清新工科的產業需求以及怎樣建設新工科等問題，進行了深入探討。這次培訓班給新工科教育提供了清晰的路線圖，為新工科的建設與發展提供了指引方向。

2新工科的新時代內涵

2.1新工科教育特點

“新工科”是基于國家戰略發展新需求、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]。其內涵深厚、意義非凡，包括應對變化、塑造未來的新理念，培養未來多元化、創新型卓越工程人才的新要求，繼承與創新、交叉與融合、協調與共享的新途徑，此“三新”貫穿“新工科”的整個建設與發展過程，讓新工科在未來充滿生機與活力。而戰略型、系統化、開放式、創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”“創新與共享”“交叉與融合”也已逐漸融入到了“新工科”的建設過程中，其產生的影響會越來越大。我們需分階段進行新工科的建設，努力實現立法保障，進一步落實和擴大辦學自主權，改革教育評價體系，打造一個良好的環境以便更好地完成學與教、實踐與創新創業、本土化與國際化三個任務。怎樣培養“新工科”人才是一個值得各高校深思的問題，對于工科專業的人才培養我們要基于新經濟的發展模態所帶來的新要求，同時對專業辦學的定位和人才培養的目標要進行重新審核，提出工程教育改革的新理念；通過結合人工智能、大數據、云計算、物聯網等高新技術，尋求工科專業未來發展的新道路、新領域，讓工科專業形成一個新的結構；我們在進行新工科建設的同時，還要注重人才培養的質量，兩者應緊密聯系起來，尋找出人才培養的新路徑、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。

2.2面向可持續競爭力的新工科特點

2.2.1新理念

基于新興產業和新經濟的需求來培養新工科人才；交叉、協調和融合多專業學科，并進行創新；能應對變化、塑造未來。

2.2.2新特征

網絡化、智能化、系統化、信息化、多元化、國際化、戰略型、認知型、開放式、合作式、實踐性、創新性。

2.2.3新知識

新的科學技術的發展、針對以后戰略新興產業開設的新工科專業、各工科專業與學科交叉信息技術的融合、新工科課程體系的建立。

2.2.4新模式

項目和課程結合、產業與學校合作、開展創新實踐教育活動、卓越工程師計劃、不同國家之間交流學習、慕課和翻轉課堂混合。

2.2.5新機會

新的專業課程、新的創新創業道路、新的就業道路、跨校/跨國交流學習機會、名校深造機會和名企實習機會。

2.2.6新人才

新工科理論研究型人才、科技研發人才、技術技能型人才、認知型人才、專業型人才、應用型人才、T型創新實踐人才、可持續競爭人才等。

3面向新工科的橋梁工程人才培養模式

3.1新工科下橋梁工程專業特色

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

3.1.1橋梁的裝配式施工

在如今橋梁的建設過程中，裝配式施工能合理的縮短工期，創造更大的經濟效益。各種構件在預制場地預制，如預制T梁、預制箱梁和預制柱等，然后將其運往現場進行裝配式作業，大幅度減少了原始現澆作業，使橋梁下部結構施工和主梁預制不沖突，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，只有將信息技術運用到橋梁工程學科中，才能讓這一門古老的學科的明天更加明媚燦爛。

3.1.3基于BIM系統橋梁施工控制系統

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

3.1.4以健康監測大數據為基礎的橋梁防災減災工程

目前，關于怎樣攻克大型建筑物的抗震和抗風的關鍵技術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：探索震害和風害形成的機理，以現代的科學理論為基礎，運用先進的實驗技術來研究；采取有效措施提高大型結構物的抗震、抗風能力；加強對大型建筑物各種理論及應用的研究，如抗風抗震設計、環境振動抑制技術和風致響應與地震反應的預測及評估。

3.2新型人才培養模式

3.2.1注重學科交叉融合

目前，新工科主要體現的工業4.0、人工智能、大數據等方面，而在傳統的土木工程與上述科學的交叉融合極為匱乏。橋梁工程專業課程已嚴重滯后于行業發展與社會需要，亟需將傳統課程與市場所的新型技術相結合，例如建筑工業化、智慧建筑、BIM技術等應融入至傳統專業課教學。

3.2.2加強雙師型師資隊伍建設

傳統工科教育重視在校教師的教學質量，而忽略了教師的實踐與工程化能力。新工程背景下，應重視校企合作，從企業與市場中獲取新技術與發展方向，聘請知名企業專家至課堂。

3.2.3拓展創新思維

傳統橋梁工程專業人才培養模式存在重理論、輕應用的問題，在新工科的背景下，應著重培養學生的創新意識，將人工智能等領域的知識應用于工程結構分析中，解決橋梁工程設計、施工和檢測等過程中遇到的現實問題。

3.2.4推動互聯網+教育的發展

傳統工科教學以課堂教學為主，教學效率低下，教學質量不佳。隨著互聯網技術和信息化的快速發展，一系列優秀的教學資源得以快速推廣，如微課堂、慕課、網絡課程等。將互聯網與傳統的工科教學相結合形成的互聯網+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[J].清華大學教育研究,2017(2):26-35.

[2]鐘登華.新工科建設的內涵與行動[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鍵素質對我國中職人才培養的啟示——以《2020年的工程師》為例[J].教育現代化,2017(24):24-25.

作者：魯乃唯 劉小燕 單位：長沙理工大學 土木工程學院