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关键词:产业工程气象学 精品课程 教学改革
《产业工程气象学》是应用气象学专业学生的一门核心课程,该课程主要介绍气象学与产业工程主要行业的相互关系、以及各产业工程系统对大气环境的反馈的基本特征和变化规律等。课程可以开拓气象服务领域,优化服务层次,提高各地各行业气象服务水平。南京信息工程大学2000年就开设该课程,有较好的课程理论基础与实践积累,在2009年确定为校级精品课程后,该课程的建设围绕精品课程建设目标和要求进行,取得了较好的课程建设效果。
一、产业工程气象学课程概况
《产业工程气象学》课程系统地介绍了受天气气候敏感的建筑、交通、旅游、水利电力、城市规划、公共事业等主要产业与气象的作用和影响机理,探讨如何确定有关指标、参数及其相应临界值,吸收国内外产业工程气象学研究的新成果,通过大学生科技创新项目和毕业论文组织学生参与教师的科研项目,提高学生的动手能力,能较顺利地适应多种气象服务行业工作。
2009年是我校的“教学改革年”,学校提出人才培养必须满足气象人才前瞻性、战略性、系统性的要求,充分利用大气、电子、环境、管理、人文学科齐全的优势,全方位的将南京信息工程大学建设成为中国气象局的人才培养基地,非气象专业培养方案中适当增加气象类基础课程,《产业工程气象学》课程内容已被作为全校2009版教学计划中的特色课程之一在学校各专业开设。课程组老师结合社会需求有针对性地对教学计划进行了完善,课程设计和习题训练注重实践,并与其他相关课程进行了连贯配置,极大地提高了《产业工程气象学》课程的专业性和实践性。
多年来,《产业工程气象学》课程的教学内容改革是我们不断探索和追求的目标。在该课程的建设和改革历程中,我们不断完善《产业工程气象学》大纲,及时更新教学内容,并且参考国内外先进教材编写了授课讲义。同时,加强创新意识的培养,注意因材施教,促进个性发展,与江苏省气象局华东交通气象业务中心校外实习基地、泰州市气象局等产学研基地合作强化实验实习课等,师生对本课程的结构和教学质量、效果的评价较好。
二、教学条件和教学改革分析
课程采用章澄昌先生在1997年编写的《产业工程气象学》作参考,内容涉及到大气环境对建筑工程、交通运输业、冶金、矿井、石油业,水利、电力、通讯业、商品仓储业等各产业和工程在生产和作业过程中的作用和影响,以及各产业、工程系统对大气环境的反馈的基本特征和变化规律。随着专业气象服务实践的不断深入,《产业工程气象学》课程内容与时俱进,授课内容与原教材存在一定的差异,所以编写《产业工程气象学》教材已经被列为学校规划,在新教材中我们会将产业工程气象涉及到的新成果、新进展和新热点问题有所体现,使其更加适合作为一门教材使用。
《产业工程气象学》教学团队成员大多数来自于气象部门,对气象与各产业、工程之间的关系有着很好的了解,具有指导实践的能力,同时具有大量的实习数据供学生使用,这为本门课程的实践教学部分提供了良好的条件,大大提高了教学效果。学校为教师、学生的网上作业、交流提供了适宜的网络环境。同时,学校图书馆拥有大量的馆藏书籍,购买了较为完整的数据库资源。
课程重视研究性学习、探究性学习和协作性学习等现代教育理念的应用,在教学方法上以大力提倡“学生参与”、高度重视实践教学为鲜明特色,在教学手段上以高度重视网络教学、全面使用现代教育技术为主要特点,使学生对课程产生浓厚的兴趣。
1.课堂传授教学与学生参与、相互研讨结合。在课堂上采用启发式和参与式的教学模式,通过讲授、提问、讨论、辩论、座谈、布置作业等活动,让学生系统、深入地理解产业工程气象学的基本知识和理论,调动学生的学习积极性,变学生的被动学习为主动学习。
2.高度重视课程的实验与实践教学改革。实验和实践教学是课堂讲授的重要补充。在产业工程气象学的实验教学中,适当加大了综合性、设计性实验的比重,这些实验内容对提高学生的实际动手能力、课题设计能力以及综合分析能力具有明显的效果。
3.鼓励大学生进行课外科技创新研究活动,重视研究性学习方法的应用。为了建立研究性学习、探究性学习和协作性学习的良好氛围,我校设立了不同类型的科技创新基金,鼓励大学生结合课程学习的内容,利用华东交通气象业务中心校外实习基地、泰州市气象局等产学研基地平台,开展课外科研活动。
4.将本科生毕业论文与产业工程气象学教学链接起来。毕业论文研究是学生对所学的课程知识的系统运用过程。因此,本课程教学充分利用教师充足的科研课题和经费,注重对本科生毕业论文的后续指导,使书本学习真正达到学以致用的目的。
5.加大作业、考试等改革力度,切实提高教学效果。课程的教学效果考核主要采取以下几个方式:课外作业、课堂讨论、课堂提问、考查、期末考试、实习等形式,真正反映学生实际水平和学习效果。
三、课程建设效果
校内督导专家认为,该课程是应用气象学科具有特色的一门课程,内容在气象服务于产业工程原理、指标、预报等方面进行了很好地整合,为学生提供了开拓性思路和理念,理论体系的综合性和设计性很强,符合用人单位对应用气象专业毕业生的培养要求。课程定位准确,教学目标明确,教学大纲和教学资料齐备,主讲教师有很高的教学水平和学术水平,讲授内容丰富、条理清楚、理论联系实际。特别是案例教学方法,不但内容组织得好,而且对激发学生学习兴趣、培养学生的创新性思维很有效。
四、课程建设的进一步措施
随着社会对教育和人才培养不断地产生新的需求,《产业工程气象学》建设的探索与发展还在继续,我们将在以下几方面进一步加强:
1.课程教学团队经常开展教学内容、教学方法讨论,进行专题讲座,加强学生对基本概念、基本原理及重点、难点的理解,提高学习兴趣,进一步提高教学质量。
2.组织学生进行小组讨论,互相启发,变被动学习为主动学习,老师进行总结和归纳,加深理解,提高创新思维。利用相关仪器进行观测,通过实践教学基地的建设加强学生对学习内容的感性认识,增强分析问题和解决问题能力。
3.增加课后答疑时间,教师有针对性进行指导与辅导,理清每一章节的框架及前后章节的内在联系,帮助学生将新知识难点与已掌握的专业知识联系起来。
参考文献:
[1]章澄昌.产业工程气象学[M].北京:气象出版社,1997.
[2]景元书,申双和,刘寿东.以实践教学体系促进应用气象专业发展,中国高校科技与产业化,2006,(4):270-272.
[3]余跃.《钢结构》课程教学改革的探索与实践[J].常州工程职业技术学院学报,2008,(3):32-34.
截至2003年底,我国设置工程管理专业本专科层次的院校共有212所,其中可以招收本科生的院校有143所。在相当长的时期内,我国工程管理一直隶属于土木工程专业大类,1998年专业调整后,改属管理大类。目前,工程管理专业的主管部门是教育部,由建设部代管。而高校工程管理专业的学科建设管理工作亦由教育部牵头负责。北京建筑工程学院管理工程系创立于1997年,由我国著名的建筑经济与管理专家刘长滨教授携手原土木工程系管理教研室主任著名工程项目管理专家丛培经教授共同创立,在吸纳了原土木工程系管理教研室教师的基础上稳步发展。从1997年开始招收管理工程专业本科生,1998年根据国家专业调整更名为工程管理专业。从1999年开始招收管理科学与工程专业硕士生,2004年开始招收项目管理领域工程硕士。
二、对工程管理的理解
1.工程的理解
人们对“工程”一词的理解有泛化的趋势,比如211工程、菜篮子工程、米袋子工程、希望工程等。归结起来,一般有三种含义,第一种含义是指将自然资源最佳地转化为结构、机械、产品、系统和过程以造福人类的活动;第二种含义是上述活动的结果,例如长江大桥、青藏铁路等;第三种含义是从上述活动和实践过程中总结提炼出来的并吸收有关科学技术而形成的学科———工程学科。中国工程院目前包含的工程种类有17种:机械工程、运载工程、信息工程、电子工程、化学工程、冶金工程、材料工程、能源工程、矿业工程、土木工程、水利工程、建筑工程、农业工程、轻纺工程、环境工程、医药工程、卫生工程。
2.管理的理解
管理是共同劳动的产物,只有共同劳动才能产生生产力,而共同劳动是一种多人之间的协作行为,多人之间的共同劳动就可以进行分工,从而发挥各个个体的比较优势,这种多人之间的群体协作需要协调与指挥———即是管理,从系统论的角度看,多人的共同劳动就具备了单个个体不具备的功能。但是共同劳动的效率与效益取决于管理,管理是多人多种生产要素能否具备规模经济的关键。管理在社会化大生产条件下得到强化和发展。分工的细化和生产社会化程度的提高,企业规模的扩大,资源配置越来越复杂,生产各环节相互依赖越来越强,这些都要求更高水平和更大强度的管理。管理是个多维的复合体,管理同时具有自然属性和社会属性,具有科学性和艺术性。人们对管理的认识经历了经验管理与管理理论萌芽、古典管理理论、现代管理理论和现代管理理论的新发展阶段。进入20世纪50年代,现代管理思想的发展异常活跃,众多的学者从不同方向、不同角度,采用不同方法研究管理问题,各树一帜,建立了许多管理理论学派,形成了管理理论研究的分散化。美国管理学者孔茨和奥唐奈将这种现象称之为“热带的丛林”。管理理论的热带丛林主要包括以下学派:管理过程学派(或称管理程序学派)、经验学派、人类行为学社会系统学派、决策理论学派、数理学派、交流中心学派等。在实践领域中,企业文化反映了企业领导层的核心价值观,不同的企业有不同的企业文化,而不同的企业文化反映了人们对管理实践的不同认识。比如海尔响亮地打出“海尔,中国造”的口号,联想提出“世界的联想”,TCL要做“世界级的企业”,而诺基亚则强调以人为本的理念。可见,人们对管理的认识和理解林林总总,不一而足。
3.工程管理的理解
狭义的工程管理主要是指建设工程管理,而建设工程的业务主要是以项目的方式展开的,所以有的专家和学者建议工程管理专业改称为建设工程项目管理专业,包括建设前的项目策划等前期的管理和建设实施过程中对设计、招投标和施工等管理以及建成后对工程实体的维护运营等的物业或设施管理。建设工程管理是指建设工程全寿命的管理,包括前期的策划与管理、实施期的管理和使用期的管理。建设工程管理的核心任务是通过管理使项目增值,包括为工程建设增值和为工程使用增值。建设工程管理具有系统性、综合性和复杂性等特点。建设工程的实践活动一般是一次性的活动,它需要消耗大量的不可再生的自然资源,需要多种学科多个领域的专门知识,涉及众多人的利益,现代建设工程项目正在向高、大、精、深方向发展。
4.工程管理教育的理解
工程管理教育是为社会培养既掌握工程技术又具有管理知识和技能的复合型人才。工程管理教育不是简单的工程教育加管理教育。工程管理的课程是跨学科的、综合性课程。该课程把工程技术内容和管理知识有机地结合在一起,其独特的教学内容是其他课程不能替代的。有了工科教育背景,再单独学一些管理学课程并不等于工程管理教育。只有将工程技术和管理的知识技能融会贯通,才能发挥1+1>2的效应。工程管理人员与一般专业技术人员和管理人员相比,要同时具备实施工程技术项目和进行专业化管理的能力,并能将两者有机地结合在一起。工程管理专业本科培养采用[基础课程]+[平台课程]+[方向课程]的结构体系。平台课程包括:技术平台课程、经济平台课程、管理平台课程、法律平台课程。方向课程包括:工程项目管理方向、房地产经营与管理方向、投资与造价管理方向、国际工程管理方向和物业管理方向等五个方向。从单个工程项目的实践来看,工程实践可以分为核心的形成工程产品的过程,为核心过程提供服务的辅工作过程以及在前两者之上的管理过程。作为工程管理者要取得1+1+1+1>4的效果,必须将以上四个方面的知识有机地结合起来,所以不仅要求学生有广阔的视野,更应该要求教师有广阔的视野,要求教师首先融会贯通以上四个方面的知识,而不是仅仅囿于自己的狭窄领域。
三、对工程管理专业的SWOT分析
1.SWOT分析框架
SWOT分析法又称为态势分析法,它是由旧金山大学的管理学教授于20世纪80年代初提出来的,是一种能够较客观而准确地分析和研究一个单位现实情况的方法。SWOT四个英文字母分别代表:优势(Strength)、劣势(Weakness)、机会(Opportunity)、威胁(Threat)。从整体上看,SWOT可以分为两部分:第一部分为SW,主要用来分析内部条件;第二部分为OT,主要用来分析外部条件。利用这种方法可以从中找出对自己有利的、值得发扬的因素,可以避开对自己不利的东西,发现存在的问题,找出解决办法,并明确以后的发展方向。根据这个分析,可以将问题按轻重缓急分类,明确哪些是目前急需解决的问题,哪些是可以稍微拖后一点儿的事情,哪些属于战略目标上的障碍,哪些属于战术上的问题,并将这些研究对象列举出来,依照矩阵形式排列,然后用系统分析的方法,把各种因素相互匹配起来加以分析,从中得出一系列相应的结论,而结论通常带有一定的决策性,有利于领导者和管理者做出较正确的决策和规划。
2.SW分析
从上述[基础课程]+[平台课程]+[方向课程]的培养结构体系可见,工程管理专业的优势(strength)在于培养的是复合型人才,知识领域宽广,视野广。工程管理专业的劣势(weakness)在于博而不精,抓不住重点,不知所云。我校许多学生到了大学三年级还不知道工程管理专业的核心内容,总觉得工程管理专业不如土木工程、给水排水等专业目标明确。我校工程管理专业的优势在于有工程技术作为依托,背靠建设类的专门院校,各个工程技术专业我校基本齐全,有可以利用的工程技术资源。同时经过多年的努力,我校还为北京市建设领域培育了成千上万的高级人才,这些人才目前正活跃于北京市建设领域,也为我校人才的培养积累了相当丰富的关系资本,为学生的实践教学提供了广阔的场地和平台。但是,资源只是潜在的优势,潜在的资源能否转化为效益,主要依靠能力的发挥,资源需要通过能力去实现增值,能力只有通过使用资源创造价值才能体现。
3.OT分析
由于我国还处于原始资本积累阶段,我国工程建设的发展尚有巨大的空间和广阔的前景。在我国工程实践活动中,企业对工程管理人员需求旺盛,尤其是中高层工程管理人员在企业中极为匮乏。根据中国工程院的调查结果,认为我国工程管理人员的综合素质不高。目前我国工程管理人才组成结构失衡和专业失衡同时存在。组成结构失衡表现在低层次人才相对过剩,而掌握先进知识、具有丰富经验的高水平人才相对缺乏。专业结构失衡则表现在当前工程管理队伍专业结构不合理,某些行业领域人才资源相对充足,而另一些行业领域人才资源严重匮乏。基本建设行业的工程管理人才属于较为充足的行业。尽管在项目管理组织中,工程技术、工程估价、工程经济、工程合同与合同管理、计算机应用和工程法律法规等领域的工作都是由相关的专业人员承担,如工程技术、估价师、律师、合同工程师等,但在现代工程项目中,各种技术工作、管理工作和职能工作之间越来越趋向于相互交叉,他们之间存在复杂的分工和协作关系。所以,人们的知识结构也必须交叉和多样化,即项目管理者必须对各种职能工作有很深的了解,而各职能人员或参与项目的各种技术人员也必须了解项目管理,不能“隔行如隔山”。这样才能形成一个知识上互相参透,能力上互相补充的管理群体。这就为工程管理专业培养的高素质人才提供了机遇和挑战。
四、实践教学不足及其对策
1.工程管理专业实践教学不足
中国工程院的研究报告认为,工程管理专业“实践性教学内容偏少”是普遍突出的问题。学生在未接受专业教育前,对工程实践过程缺乏一定的感性认识,对工程中需要解决的管理问题缺乏基本和全局性的概念。由于过于注重传授理论知识,而缺乏教学实践环节,使学生缺少对实际问题的真切体验,妨碍了运用理论知识解决实际问题的能力培养。目前,我校工程管理专业的实践教学一般包括入学教育、专业认识实习、各门课程的大作业、毕业论文调研和毕业设计(论文)等。从教学实践反映的情况来看,学生的理论知识学习和动手能力的培养之间确实脱节,对各门学科知识之间的综合应用能力尤其缺乏。
2.实践教学不足的对策
对实践教学不足的对策,笔者认为可以借鉴沈阳建筑大学齐宝库教授创立和总结的教学经验。沈阳建筑大学齐宝库教授在总结教学实践经验的基础上,根据工程管理专业的人才培养目标和规格要求,创立了“三明治”教学模式。这一教学模式认为,实际工程项目的管理能力是工程管理专业教学成败的关键,而这一能力的培养必须通过直接参与工程项目管理实践才能获得。基于这种认识,以齐宝库教授为首的教学团队大胆尝试了利用学校和社会两方面教学资源的“三明治”教学模式。即工程管理专业的学生首先在校内通过课堂教学学习五个学期的基础课、专业基础课和部分专业课之后,到工程项目工地实践一个学期,然后再回到学校学习其余专业课和做毕业设计(论文)。“三明治”教学模式中,学生作为企业的临时雇员,以项目经理助理或工程技术人员助手的身份参加工程管理工作。学生们在实践中学会运用所学知识解决实际问题,同时又将实践中遇到的问题再带回学校学习,在理论上进行研究和探讨,这样培养出的学生深受用人单位的欢迎。经过几年的实践,这种教学模式收到了较为理想的效果。
(1)使学生在就业前受到了工程师的基本训练。高等工科院校是培养工程师的,“三明治”教学模式的实施,使学生在工程制图、工程设计、施工测量、工程管理和企业管理等方面受到了工程师的基本训练,使学生毕业后就业能很快适应工作岗位。
(2)培养和提高了学生的综合素质和综合能力。在工程实践中,学生们作为企业的临时雇员,既要从事专业技术工作,又要参与工程和企业管理工作。这样学生们得到了锻炼,文化素质、人文素质、身心素质、思想道德素质、工程技术能力、管理能力和社会交往能力都得到培养和提高。
(3)充分发挥了社会在培养人才方面的作用。实行“三明治”教学模式后,学生有机会深入到有关企业。这些企业能够根据社会的实际需要培养学生,使企业认识到培养人才既是学校的任务,也是企业应尽的义务和责任,这样就调动了企业在培养人才方面的积极性。同时充分利用了社会在人才培养方面的潜能,弥补了学校办学在某些方面的不足。作为对“三明治”教学模式的改进,笔者认为可以在学生实习期间配备相应的理论和实践指导教师,从理论和实践两个方面对其实习加以指导。
五、新型工业化对工程管理专业教育要求
1.新型工业化的道路
美国未来学家托夫勒在20世纪80年代出版的《第三次浪潮》中预言,人类社会正向信息化社会迈进。由于IT技术的迅速发展,IT技术在发达国家和我国都已经形成相应的产业,目前IT技术正在深刻地改造发达国家的传统行业。由于我国工业化尚未完成,目前又面临信息化的重要任务,所以我国可以通过走新型工业化之路实现跨越式发展。在建筑业和基本建设领域,我国与发达国家之间存在数字鸿沟,其主要反映在信息技术在工程管理应用的观念上,也反映在有关知识管理以及技术的应用等方面。在产业与产业之间,由于建筑业的特性,目前建筑业信息技术的开发和应用及信息资源的开发和利用效率较差,使建筑业相对其他产业之间也存在较大的数字鸿沟。
2.建设工程信息化的要求
建设工程信息化是指建设工程信息资源的开发和利用,以及信息技术在建设工程中的开发和应用。建设工程信息化重要意义在于通过信息化,为建筑业的跨越式发展提供机遇。建设工程信息化包括软件、硬件、组织件和教育件四个要素,其中软件和硬件由信息产业提供,组织件涉及政府和企业的互动,而教育件作用的发挥则依靠教育部门。
(1)建设工程信息化要求人才具备信息意识
中国工程院院士王众托教授认为,人的因素是信息化成败的关键。认为“充分理解信息在社会经济文化中的重要作用,把信息和物资、能源一样当做重要的资源来看待,这种认识和自觉性可以称为信息意识。现代化的人必须具备信息意识,它是人的素质中很重要的一个因素。”乌家培教授认为“管理可以说是一种信息再生过程,它从管理主体收集信息开始,经过对信息的整理加工、存储和传递,产生信息的决策信息,施效于管理客体,又得到反馈信息而汇集于另一轮收集的信息中,这样循环往复,以至无穷。”可见,管理和信息化密切相关。
(2)建设工程信息化背景下的教学转变
由于计算机的普及和项目管理软件的商品化,工程管理专业的学生应最大限度地利用这些IT装备提高自己的学习效率,而将重点放在计算机干不了的专业学习上,比如项目系统分析、工程活动逻辑关系安排、实施方案的拟定、比较和评价、管理程序的制定、报告系统和文档系统的建立、工作过程中的协调、沟通和激励等。可见,IT技术推动的信息化要求教学模式应该将重点放在培养学生具备基本的思想、应用的能力上。同时,信息化通过网络连接为任何实践、任何地点、任何人的开放式教学提供了途径。信息化建设突破了传统教学方式的局限性,极大地改善了教学效果。教师在教学中,可充分发挥多媒体技术优势,以文字、图片、动画、音频、视频等形式生动地展现教学内容,特别是交互式动化演示以及虚拟现实的功能,可使抽象问题具体化、复杂问题简单化,从而极大地提高学生汲取知识的效率。同时,教师可根据教学要求和学生的实际情况,采用课堂面授和网络教学、实时与异步式讲授相结合的方式开展教学。信息化鼓励个性化的自主学习。信息化建设使得因人施教、因材施教的个性化教学成为可能。学生在课后可按照自己的安排、知识水平和认知特点,随时随地通过网络点播课件、开展虚拟实验,循序渐进地学习和复习。通过IT技术可以将工程实践的现场连接到课堂,也可以将其他高校的教学连接到本课堂;可以将各种研讨会、各种资料和网址连接进入课堂。信息化建设为教学提供了直接交流的良好空间和条件。教师与同行的交流,可不断的更新知识和开阔视野;通过教师答疑、作业管理、在线测评等交互学习环节实现答疑解惑、及时反馈信息,促进了师生沟通;学生之间通过专题小组、聊天广场等进行讨论交流,积极思考问题,获取知识,开展合作化的协作学习。网络为师生的互动提供了条件,信息化技术也为情景化教学的创设提供了条件,为创设仿真的实验室提供了条件。
[关键词]創新应用型 双师型 工程素质 工程能力
1 问题的提出
創新应用型人才是指既有扎实、宽厚的理论基础,又具备较强的实践应用能力和一定創新能力的高级专门人才。其人才培养的基本特征是:价值取向体现行业性,培养目标体现应用性,课程设置体现复合性,培养过程体现实践性,知识应用体现創新性。
目前,土木工程根据行业特征大致可以分为科学研究型与应用型两类。而作为应用性很强的土木工程专业,其应用型人才需求的比例高达85%~90%。因此,突出“創新应用”是土木工程专业应用型本科教育的核心和关键。我国高等工科教育正在推行的CDIO模式、卓越工程师培养计划也都是强调工程应用和实践教学体系的建立及其重要性。但目前我国高等院校土木工程专业所培养的人才在知识结构、知识能力、素质结构等方面离这个要求还有相当的距离。受以传授知识为主的传统教育思想影响,不少应用型本科院校的教学仍仅注重专业基础理论知识的讲授,而淡化教学过程中的实践应用环节和学生創新能力、团队协作能力的培养,毕业的学生往往学了很多理论知识,但不知道如何将其用于解决实际工程问题。笔者曾担任建筑设计研究院总工程师多年,对这些方面感受深切:无论是研究生还是本科生,经过多年的系统专业理论学习,并通过试验、实习、毕业设计、毕业论文等实践教学环节训练,各门成绩都很优秀的毕业生,进入设计院后,基本都手足无措、无从下手、适应能力较差、不能满足企业核心竞争力的要求。这些问题一方面与高校课程设置有关,先学基础课如高等数学、工程三大力学等,再学各专业课知识点(如钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、工程结构抗震等),最后进行综合毕业设计。但学生不能自觉将多年所学自后而前的联成整体以形成应用技能,而这正是人才需求企业所期望的。另一方面与教师素质有关。很多教师从高校毕业直接进入高校教学,没有相应的工程设计经历,对工程界通用的设计原理、表达方式及计算软件运用等知之甚少,却指导学生的课程设计或毕业设计,这无异于无源之水、海市蜃楼。指导出的学生更难奢望具有较强的工程实践能力。因此,培养創新应用型人才是一个复杂的系统工程,涉及教育观念的更新、人才培养模式的构建、实践教学的改革、教师素质的提升、教师评价体系的建立等。其中,教师素质提升与教师评价体系构建是工程教育改革的龙头,也是創新应用型人才培养的难点之一。而目前对創新应用型人才培养的思考主要集中在对学生素质的要求和培养,对应用型本科院校专业教师的素质要求和提升却甚少提及。本文结合自身多年从事土木工程教学和建筑结构设计的实践经验,针对培养創新应用型土木工程专业教师的素质和能力要求进行探究。
2 应用型本科土木工程教育应达到的能力要求
随着中国高等教育迅速进入大众化阶段,我国高等教育呈现出多样化的办学格局。应用型人才培养是高等学校根据社会实际需要而提出的,现在已经被我国大多数本科院校和社会所接受。由于应用型土水工程人才是面向上程实际、面向基本建设第一线,掌握一定的基础理论知识,并具有一定的科研成果創造转化能力的人才,所以高等工程教育界都在积极地探讨应用型人才培养目标和人才培养模式。例如提出“CDIO”模式、“卓越工程师”培养计划等等。虽然名称不尽相同,培养目标表述上各有千秋,但都具有一些共性的特征:在培养目标上以市场为导向,以通识教育为基础,提高学生的工程素质和综合工程能力;在教学计划上,突出应用与工程实践能力的培养;在教学计划的安排中,加大实践教学的比例,突出学生动手做工程能力、解决实际问题能力、二次創新能力的培养;在培养方案上,应用型人才培养模式可采用“两段式”培养模式,即学科基础培养阶段和专业方向培养阶段;在教学模式上,倡导“理论与实践相结合”、“素质教育与专业教育相结合”、“课内与课外相结合”、“学校内教育与校外企业实习基地教育相结合”等等。不论哪种模式,其目的都是为了培养出面向工程一线的具有较强实践和創新能力的高素质专业人才。
美国的工程教育一直引领着国际工程教育的潮流,美国工程与技术鉴定委员会对美国高等工程教育提出了8项标准:①应用数学、科学、工程知识;②设计并实施实验,能分析解释并能获得数据;③能够按照要求进行系统设计或工艺设计;④能在工作中参与集体合作,并能和他人有效地沟通;⑤能够发现工程问题、解决工程问题;⑥了解工程对于全球和社会的影响;⑦对终身学习必要性的认识及自学的能力;⑧是从事工程必须的基本技术、基本技能和使用现代工具的能力。虽然美国的工程教育理念、欧洲工程教育模式与中国的工程教育思想在一些表述上有差异,但是也有很多共性。基于上述对高等工程教育的要求,结合土木工程专业特点,应用型本科院校土木工程专业本科生的能力要求可以概括为:①对土木工程专业知识的应用能力,解决“会不会做”的问题;②工程设计、建造与施工管理的能力;⑨土木工程专业技术必需的操作技能,如测绘仪器使用、计算机软件的应用、工程预决算、检测仪器使用等等;④工程实验、检测、鉴定的能力;⑤能够及时发现工程问题、分析工程问题、解决工程问题的能力;⑥自我学习、不断更新知识的能力;⑦能够与各方合作协调共事的能力;⑧能够在行业内进行技术交流的能力。上述对学生的诸多要求,都需要从事高等工程教育的一线教师去完成,需要高校教师具备更高的相应素质与工程能力要求。
3 应用型土木工程专业教师的素质要求
大学自产生之日起就以培养人才为己任。我国高等教育法也明确了大学的三大功能,即:人才培养、科学研究、社会服务。人才培养是高等教育的根本任务,而高等学校的教师是人才培养的主力军。高校教师特别是专业教师,教书育人,培养学生的工程素质和工程能力是教师的本分和责任。教师无论是课堂教学,还是实践性教学环节,每天面对的是学生,接触最多的也是学生。专业教师对土木工程专业的理解,教师在授课时的启发引导、逻辑推理、案例分析,都潜移默化地影响着学生。教师在指导课程设计、工程实习、毕业设计辅导等实践性教学环节中,其自身的工程素质和工程能力,直接决定着学生的能力培养。我们认为,在提出土木工程专业应用型人才素质要求的同时,也应关注对土木工程专业教师的工程素质和工程能力的要求。
3.1教育观念的更新
教师教育观念既是創新应用型人才培养的先导,也是教学改革的瓶颈。长期在精英教育环境下学习、成长起来的教师,又身处以学科建设为龙头的高校现实环境中,教育观念往往与創新性应用型人才的培养目标不一致。因此,要办好創新应用型本科专业,首先要改变一些高等教育的传统办学观念,主要有:一是认为应用型本科比学术型或教研型本科低一档次,有点接近职业教育,降低了学科、专业的层次,也削弱了教师培养創新应用型人才的积极性。事实上,应用型与学术型或教研型专业的差异主要体现在适应社会需求的外延上,体现在学生应用能力的培养上,而不存在层次差别。二是过分强调学术化观念,追求基础知识、专业知识的系统性和完整性,导致课堂理论教学学时不断膨胀,而忽视了综合应用知识能力的培养。理论研究与跟踪调查表明,职业成长的潜力更多地取决于学习能力尤其是自我学习反思能力,而不是基础知识的宽厚。建构主义教育理论认为,知识和能力不是传授的,而是建构的,这一点非常值得深思。当代工程知识更新很快,如不能授学生以“渔”,传授的这些知识很快会过时,对学生应用能力的培养毫无帮助。三是将专业教育与学术训练混为一谈,重视传统理论、传统方法、传统工具的学习与应用训练,对新兴方法、新兴工具在土木工程中的应用认识不到位,对工程建设的新进展关注不够,对社会化、专业化分工的趋势认识不深刻。导致学生所学知识、方法落后于当前工程实践,导致学生的应用能力、应用水平与社会需求脱节。例如:工程界的结构图早已采用平法表示,但许多学校的毕业设计仍采用单榀剖面详图表示。脱离于社会工程实际。
教育观念的转变影响到教学过程的方方面面。首先要变革现有的课堂理论教学学时不断膨胀,课程体系头重脚轻的现状。要进一步明确大学教育将工程理论和工程实践结合的重要性,注重持续学习的能力、团队协作与沟通能力、創造性的思维能力是21世纪土木工程师的立业之本。其次变革课程内容的学科取向,改变目前以学科科目相对应的方式来安排课程内容,缺少必要的横向联系,容易产生条块分割,学生不能融会贯通的掌握工程知识;建筑工程的学生走上工作岗位不能对所学工程知识应用自如,与学校课程内容设置有很大关系,学校课程安排是让学生通过学习基本构件及其有关的设计施工要点来学会知识,这些知识只是工程应用中的局部专门知识,最大的问题是学生没有学到在各种总体问题中如何应用他们的专门知识,也就是说,学生学习知识是从局部到整体,而工程师的工作思维是从整体到局部,使得学生将来工作所需要的实际工程设计模式与学习技术知识的模式之间是不连续的,甚至于流程是相反的。再次,要变革课程教学方式方法,课程教学过于注重基础知识、专业知识的灌输以及专业技能的训练,而忽视了工程思维的培养、工程方法的启迪、創新精神的培育,在教育性与训练性之间失去了必要的张力和平衡,导致学生的视野狭隘、工具功能突出,发展潜力明显不足。教学要紧扣应用和創新,比如建筑工程行业中通用的电算程序、平法表示等都要在教学中加强,使学生一走上工作岗位就能得心应手。
3.2专业教师的工程素质与工程能力的提升
創新性应用型本科专业教师既要具有较高的学历、较扎实的学术功底,又要具备较丰富的实践能力、较深厚的工程素养。较为理想的情况是大部分教师都是“双师型”,而现实情况是这样的教师较为缺乏,教师培养也存在路径依赖。造成这种局面的原因,既有认识的偏差、机制的缺失,也有教师个体层面的问题。在以科学研究带动教学成为一种普遍认可模式的情况下,如不能采取系统的对策,这种局面在相当长的时间内将很难改观,創新应用型人才的培养也就成为无源之水。
在认识层面上,目前主要存在三个误区。一是对应用型学科来说,其科学研究要遵循“知识积累+技能训练一实践运用一总结研究”的方法,其实践性活动在先,相当一部分“实践活动”学术含金量不高,难以转化为“研究活动”,但却是应用型学科研究的背景与基石;而高校现行学术评价体系的主流遵循“积累知识一专题研究一实践性验证”的模式,与应用型学科实践研究的路径不兼容,导致大部分高学历青年教师在思想上对工程实践能力锻炼、工程素养提升的重要性认识模糊,在行动上缺乏积极性。二是对“教学成师”、“实践成师”的互补性、不可替代性认识不足。事实上,“教学成师”是教师的自然发展方式,是教师“从原有的教学经验出发,生长新的教学经验”的过程,它是一种与教育实践相伴相生的成师方式;“实践成师”则是人为的教师发展方式,是教师将“公共教育知识内化为个人教育知识”的过程。“教学成师”与“实践成师”二者互为依托、互为补充、缺一不可,构成一个有机的整体。片面强调“教学成师”、忽视“实践成师”也会导致相当一部分高职称、老教师在教学过程中过分片面地强调教学经验的积累,而忽视了教育观念、教育技术的与时俱进,容易出现“师傅带徒弟”的经验主义倾向,这与高等教育进入大众化时代的要求和創新性应用型人才培养的目标格格不入。三是对教师提升工程素养的路径认识过于片面,认为只要选派青年教师去企业进行实践即可解决青年教师实践能力欠缺的问题。实际上,只有在科学研究、工程实践、教育理念与教育实践这四者相互交汇的情况下,才能促使专业教师的理论认识、工程经验与教学感悟互相融合,从而催生教育智慧、产生新的教学经验。
因此,要构筑专业教师的实践学习平台,专业教师的教学水平提高、工程素养的提升也就只能通过穿行、往返于“知”与“行”两个世界的方式来实现,周期性地穿行于教育理论、科学研究、专业知识与工程实践之间,实现同期互动,使专业教师成为贯通“知”与“行”两个世界、催生工程教育智慧的纽带与载体。
为提升专业课程教师的工程素养,在机制上,一要建立健全专业教师到生产单位进行工程实践、学习交流的机制。充分利用高校創办科技服务机构、办学协作单位的平台,引导组建团队,有计划、有目标地给教师提供实践平台,同时要保障教师的现实利益,鼓励、推动教师积极地投入到工程实践中去。二要借鉴国外“实践教授”模式。建立一支数量质量稳定、来自生产一线、实践经验丰富的兼职教师队伍,健全专兼结合、校外专家兼职授课机制。三要提倡、鼓励、促进教师进一步密切与工程界的联系。积极参加注册工程师考试认证、申报工程系列职称,努力承担工程设计、检测、鉴定、咨询等技术服务项目,参与各种工程技术评审会议,全方位地提升专业教师的工程素养。四要积极引进工程一线的资深工程师。在其丰富的工程实践知识基础上加以教学方法的引导,使其成为双师型教师。五要进一步完善、调整、优化专业教师教学、科研、工程实践能力水平的评价体系。改变过分学术化的评价倾向,引导、促进教师不断提升工程素养,同时要充分发挥专业顾问委员会的作用,对承担课程设计、毕业设计的指导教师进行工程素养认证。
3.3对教师創新能力的要求
創新指一切从无到有的創造,包括一切比以前既有的东西具有新形式、新内容的新组合。也就是说,不管是从外在形式上,还是从内部或内容上,只要增添一些原来所没有的元素,就是創新。在现实社会大背景下,培养創新人才是国家可持续发展的关键性因素,而具有創新意识和創新能力的教师,是培养高素质創新人才的最重要的因素。大学教师的創新能力与其在高校要承担的双重角色相对应,即:教学創新和科研創新,这二者是相互促进、相辅相成的。
土木工程专业是一个不断发展的学科,教师要有科学研究的兴趣,要有一定的科研能力和創新能力。通过科研活动,才能把握学科的发展动态,了解学科的前沿;通过科研或社会服务,教师才能运用理论知识分析问题、提出问题、解决问题;通过科研創新活动,才能对相关规范、规程有深入的理解。反之,教师的科研創新能力水平对教学水平和教学效果有很大促进。教师把科学研究和創新的成果渗透在教学活动中,从而影响、带动学生去思考问题、观察工程问题,培养学生的創新意识。
教学創新是在具备较高的教学能力和较扎实的专业能力基础上的創新,教学能力包括教学内容的把握程度、教学方法的运用、教学语言、教学管理、考试考核方法等等。关于课堂教学可以用八个字来简述:激情、明白、方法、效果。具体而言,作为土水工程专业课教师,要对土木工程专业热爱,要把激情带入课堂,感染学生的学习主动性;要对自己所教授的课程有充分的掌握,要建立该课程的逻辑思维方法;要因材施教,运用多种形式的教学法,如启发式、引导式、案例教学、类比教学法、互动教学等等;以楼盖结构课程设计为例,结构形式可以是单向板肋梁楼盖,也可以是双向板肋梁楼盖;可以设计成密肋楼盖,也可以是无梁楼盖。因为建筑物的使用功能要求不同,哪一种类型是最佳方案,可以启发学生去思考、去比较。又如考虑塑性内力重分布设计方法,就利用了混凝土结构中塑性铰的概念,而在后续课程《结构抗震设计》中,钢筋混凝土框架结构抗震设计也利用塑性铰的转动能力,提高结构的延性耗散地震能量,减少地震灾害。适时引导学生发散思维,从而激发学生的創新欲望。教学是学生获取知识的主要渠道,教学的首要目标是有效的传输知识,要关注教学效果,听取学生的意见,不断地反思和創新教学方法,使学生获取扎实的专业知识。
3.4教师对人和自然道德关系的认知要求
土木工程的建造要利用自然资源,以满足人类对各种设施的需要。土木工程人能够使天堑变成通途,能把戈壁变成工厂,能够把荒滩变成美丽的新城,能够建造满足人类生产、生活、学习、娱乐的各种需求的高楼大厦。但是,必须认识到土木工程不论是建造过程还是既有建筑,既是各种资源消耗的大户,同时也是自然环境的破坏者。土术工程专业教师必须充分认识到环境保护的重要性,有节能环保可持续发展的意识,才能培养学生逐步养成“应不应该做”的理念。例如在毕业设计中,要有意识地引导学生关心结构材料的用量及造价问题实现优化设计,节省的结构材料就是减少了对社会资源的占有,就是节能减排。因地制宜地做好结构设计工作,同时注重经济效益,提倡就地取材,形成具有经济效益和社会效益的结构设计模式。
土木工程耗资巨大,工期较长,市场运作复杂,牵涉到的部门较多。教师要有经济管理意识,从前期的投资论证,到中期的规划设计,再到建造过程中,以及交付使用后的运营、维护、经营管理,都涉及到经济问题。教师要有经济管理的知识,要对市场经济运行规律、对合同管理知识有一定的掌握和了解,才能在各个教学环节中引导学生不断地优化设计,学会算经济账,学会回答“值不值得做”的问题。教师要引导学生意识到:浪费就是没有处理好人和自然的关系,是不道德的。