土木工程专业本科生创新能力培养的几个关键环节

2023-02-13

21世纪是知识经济逐渐占主导地位的新世纪,一个国家的综合国力和国际竞争能力将越来越取决于科技、教育和知识创新水平。未来的竞争主要是科学技术和创新人才的竞争,创新精神和创新能力是2 1世纪时代发展的必然要求,也是高等教育人才培养的发展方向。随着我国知识创新工程的启动,高等教育特别是高等工程教育如何适应社会发展对人才知识、能力与素质的要求,培养出具有创新意识和创新能力的高素质人才,是我们必须面临和解决的问题。

土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称,是社会和科技发展所需要的“衣、食、住、行”的先行官之一。它在任何国家的国民经济中都占有举足轻重的地位。土木工程本科生创新意识和创新能力的培养直接影响着21世纪土木工程的发展能力与创新水平。本文将结合土木工程专业的特点、土木工程的基本属性,分析土木工程专业学生应该具有的知识和能力要求,并初步探讨如何通过课程体系优化、教学模式改革和实践教学等几个关键环节,培养土木工程专业本科生的创新能力。

1 土木工程专业学生主要知识和能力要求

一切建筑都是社会的重要生产资料和基本生活资料,它与所有社会成员都有密切的关系。一定时代的建筑活动及其产品,必然反映当时社会的生产方式、生活方式和政治、经济、哲学、历史、民族、道德、宗教、文化等社会人文特征和意识形态特征。因而赋予了土木工程专业如下的基本属性。

(1)社会性:土木工程随社会不同历史时期的科学技术和管理水平而发展。

(2)综合性:土木工程是运用多种工程技术,进行勘测、设计、施工工作的成果。

(3)实践性:由于影响土木工程的因素既众多又错综复杂复杂,使得土木工程对实践的依赖性很强。

(4)技术、经济和艺术统一性:土木工程是为人类需要服务的、它必然是每个历史时期技术、经济、艺术统一的见证。

这些基本属性决定了2 1世纪的土木工程专业人才应该具备包括人文、社会科学和自然科学基础知识,土建类学科与土木工程专业基础知识,专业知识以及相邻学科知识;以及如下几方面的能力[1]。

1.1 学生多渠道获取知识的能力

教师在传授知识过程中,应坚持以学为主,调动学生自主学习的积极性。

1.2 运用知识的能力

通过理论学习和实践能力的培养,使学生具备进行土木工程设计的基本能力,具有合理选择工程施工方法、施工工艺,正确实施工程项目管理和处理工程事故的基本能力。

1.3 创新能力

创新人才培养是高等学校立足的基石,通过实践培养学生的创新意识和创新精神。

只有掌握了深厚的专业理论及相邻学科的知识,积累了广博的人文与社会学科知识,在具有较强的思维能力和沟通能力的同时有突出的工程实践能力,有一定艺术素养和审美能力,才能成为成功的结构设计专家,才能寻觅自己的个性发展空间,创造出一个又一个奇迹来。

2 创新能力培养的几个关键环节

2.1 优化课程体系

教学内容和课程体系的确定,实际上对培养什么样的人才起很大的作用。过去的课程设置往往注重基础课和专业课这两大块,而忽视了培养学生兴趣爱好、发挥个性特长的选修课程。教学内容则往往拘泥于教材,过分强调基础知识、基础理论的传授。相对于科学技术的发展而言,教材往往有其相对的滞后性。而大学阶段的学生,正是处于思想敏锐、活跃,易于接受新思想、新事物的年龄,若在此阶段的教育只是采取“填鸭”式,学生只是注意死记硬背,只是拼命忙于应付考试,纵然门门课程考1 0 0分,也很可能是高分低能,缺少灵活性,缺少创新精神。因此,在课程设置、教学内容的改革上,必须强调厚基础、宽口径、高素质,必须加强文理渗透、理工结合,以适应信息时代大规模横断科学发展的需要[2]。从长远来看,教学内容和课程体系的建设还要考虑到国际化,以使培养的人才能在国际政治经济竞争中占据优势。在美国的大学中,公共的基础理论教育几乎涵盖了人类历史上已经研究过或正在探索的各个领域。就是这些课程的交叉,培养了学生跳跃的、多视角的思维习惯。广泛的知识背景为学生的个性发展提供了更多的选择空间。见多才能识广,触类方能旁通。创造性思想的培养和创新灵感的激发,只有在广博的知识平台上才能实现。要使创新少走弯路,还要让学生对学科发展的前沿有所了解,扩大其知识视野,提高其对知识的驾驭能力。人才学理论还告诉我们,每个成功的人才都具有自己的最佳知识结构。因此,要使大学生成为成功的人才、创造性的人才,就必须帮助学生构建全新的知识结构,并使之具有动态平衡的调节能力。现今,许多高校的土木工程专业在制订教学计划时,在保证本专业必备基础的前提下,尽量体现学科的前瞻性及较宽的知识面,通过整合基础课和专业课教学内容,精简原计划必修课的内容和课程门数,广泛开设选修课和开展实践教学等,使课程体系中理论教学与实践教学、基础课与专业课、必修课与选修课、人文经济管理法律课与自然科学技术课更好地相互协调,更好地符合知识结构的要求及能力与素质的培养要求。课程层次一般分为通识教育、专业教育和自主教育,为学生自主设计学业计划,实现个性发展,加强实践能力、创新意识的培养,提供了较大的空间。

2.2 课堂教学模式的改革

高等教育中,以传统的分科为中心,实行分科教学,学生所学的只是确定的、系统化的甚至是陈旧过时的知识。实际教学中,教师的主动性与学生的主体性位置没摆正,教师注重讲解,学生被动地学习,其积极性受到很大的限制。教学中不注重学生的个性发展,实行统一的大纲、统一的教材、统一的考试,在这种统一的规范下,培养出来的学生知识结构和思维方式也容易雷同,缺乏个性、缺乏创见。因此要进行变革。

首先,教师在按教学大纲授课过程中,务必为学生留出独立思考、自行解决问题的空间。以学生自主性学习为主,教师解惑为辅。学生自主性学习即通过教师指导来实现,教师由讲转向导,使学生由被动学习转向自主学习。具体可采用以下步骤:(1)学生在教学前进行自主性预习,自己质疑,自己提出问题;对于自己不能解决的问题,留待课堂上请老师解疑;(2)教师根据学生提出和存在的问题进行深化教学;(3)学生学会自我表现评价和自我控制[3]。

其次,学校应当鼓励教师根据课程特点和自身情况自由地进行教学组织,提倡启发式和参与式教学。教师要深入研究教材、精练授课内容、增加课堂自学时数、组织课堂讨论。对有重要意义的学术问题,可以小组为单位,划分正反方,双方在做好充分的准备后展开辩论;也可以分成若干小组,广泛收集资料,共同研究讨论,编写论文或报告,并在全班进行答辩。课堂教学模式的多样化能提高学生自主学习、自主思考的能力、语言文字表达能力以及交流与合作的能力。多媒体技术的广泛运用,也为教学提供了一个更加生动逼真的教学环境。

再次,教师本人要充分注重科研对教学的促进作用,通过刻苦钻研、努力探索,站在所属学科知识的制高点,不断提高业务水平和教研能力。在多学科知识相互交叉、相互渗透的现代社会,高校教师理应成为所从事专业的学科引路人和带头人。教师丰富的科研经历,转化成授课内容,不仅可极大的丰富课堂内容,帮助学生的理论知识学习,而且可以极大的激发学生的专业学习兴趣,不断提高学生独立思考和解决问题的能力,为学生今后创造性地进行工作奠定坚实的基础。这就要求教师必须将科研和教学有机的结合起来,以科研带动教学,以科研方法作为教学的源动力,以科研成果作为教学的奠基石。

总而言之,课堂教学改革就是教育理念的转变、知识的更新、信息的收集、教师课堂组织能力的提高和对学生的知识与能力的客观公正的评价。

2.3 加强实践教学

实践环节是土木工程专业教学中的一个重要教学环节,在培养学生理论联系实际、综合动手能力和创新能力方面有着不可替代的作用。目前,各高校土木工程专业实践教学环节一般包括:实验教学、课程设计、认识实习、课程实习、专业实习与毕业设计等,比较能够满足学生实践能力和创新意识的培养要求。但在具体操作过程中,必须严格管理,才能确保实践教学的质量。

对于试验教学,以往很多高校的做法是在“实验指导书”指导下机械地照做一遍就行了,实验课题多数为验证性课题,结果毫无任何悬念,这使学生缺乏独立思考与探索的空间。土木工程专业有很多需要安排实验教学的课程,比如土力学、土木工程材料、材料力学、工程结构等,要通过这些试验教学真正达到培养学生的实践能力和创新意识的目的,就应该在实验类型上逐步减少验证性实验,开设更多的综合性、设计型实验,即只给学生提出实验问题,让学生自己设计实验方法和实验步骤,选择实验设备。给学生更多的自由想象空间,鼓励不同方案之间的比较和竞争,这有助于培养学生的设计、计划能力,能检查学生理论知识掌握的牢固程度,考查学生的动手能力,培养学生的创新思维。

对于各种实习,是学生充分认识、感知土木工程专业,培养学生浓厚的专业兴趣,同时也是培养学生的责任感和自主学习意识的关键一环。所以,在组织各种实习的过程中,应该充分发挥学生的积极主动性和自主性,可以让他们自主联系实习工地,在整个实习中,让学生真正变为主体,成为主角,这有利于锻炼他们适应社会的能力[4]。对于实习过程的管理,可以由指导教师不定期地进行实地考查。实习结束后,学生应提供实习单位的实习鉴定、实习日记和实习总结报告,并抽取部分学生进行答辩。

毕业设计(论文)或课程设计是学生对所学基础理论和专业知识综合运用的完整过程,更是培养学生独立工作和创新能力的关键时期。所以,教师一定要充分利用这一大好时机,精心策划实施方案。从设计(论文)选题、设计要求、个人重点、时间安排以及工作量,直到成绩评定,都应充分注意,怎样做对提高学生综合素质,特别是培养他们的创新能力更有利?这既是考虑问题的出发点,也是要努力实现的目标。在这方面,笔者有以下构想:(1)从选题开始,就让学生参加毕业设计(论文)的全过程。先由教师做选题报告,选定毕业设计(论文)工作大致领域或范围,简介学科发展现状、前沿水平、最新进展以及当前研究或有待解决的问题,同时提供尽量多的参考文献资料。然后安排学生查阅资料,并提供条件,鼓励学生去有关部门、设计科研单位进行调研和考察,同工程设计人员讨论,取得他们的指导和帮助。最后,指导教师和学生讨论确定适宜的毕业设计(论文)题目,共同制订毕业设计(论文)任务书(含主要工作内容以及要达到的目标等诸项内容)。(2)对于毕业设计的要求,应包括两部分内容:第一部分主要由指导教师综合考虑,精心策划,这些内容固然重要,但不应占满全部时间;第二部分由学生自己酌情处理,认真思考后确定,这些内容工作量未必很大,但却能反映学生的特色和创新点或创新意识。对此,教师应给以更多指导与关注。(3)对于成绩评定,应注重学生独立工作和创新能力的程度和水平。当然,对本科生,不能象对研究生论文要求那样,必须有创新点。但要求他们有自己独立见解和初始的创新意识,并以此作为评优的依据,是合理可行的。