新工科视域下城市地下空间工程专业建设实践

关键词：新工科；城市地下空间工程专业；教学改革；专业建设一、引言为满足国家和地方战略、新兴产业发展需求，培养具有创新精神、实践能力和全球视野的复合型人才，建设交叉融合的新型工程技术学科专业尤为重要[1-2]。[1-2]2017年2月，在复旦大学召开的高等工程教育发展战略研讨会上，教育部、国内外高校和企业代表对新工科建设的必要性和紧迫性、新工科内涵特征、新工科建设与发展路径选择进行了热烈讨论，并达成了“复旦共识”，至此拉开国内新工科建设的序幕[3]。2023年3月教育部等五部门，以教高1号文件印发了《普通高等教育学科专业设置调整优化改革方案》，为专业建设指明了方向[4]。在此契机之下，为了使城市地下空间工程专业更能适应新工科教育的发展趋势，黑龙江工程学院经过不断摸索，通过凝练培养目标，重构课程体系，打造以赛促建的教学模式，创新教学方法和手段等方式，推进了城市地下空间工程专业向新型工程技术专业的升级改造，促进了对学生实践能力与创新能力的培养，对应用型本科院校专业建设具有一定的参考和借鉴价值。二、确定符合新工科理念的城市地下空间工程专业培养目标城市地下空间工程是在城市地面以下土层或岩体中修建的各种地下工程的統称，包括地下铁道、地下交通隧道、地下停车场、地下商业街、地下通道、地下公共建筑、地下生产车间、地下发电站、地下能源存储设施、地下人防建筑等，其内涵为用各种建筑材料修建上述地下空间工程的生产活动及其相关的技术，包括城市地下空间工程的规划、勘测、设计、施工、维护和运营管理等。黑龙江工程学院城市地下空间工程专业是为了满足城市地下空间资源开发与利用的需要，于2016年新建的全日制本科特设专业，其前身是自2005年开始招生的土木工程专业岩土与地下工程方向。为符合新工科理念，城地专业确立了培养适应社会经济发展需求、德智体美劳全面发展的社会主义事业合格建设者和可靠接班人；掌握土木工程学科的基础理论、专业知识和专业技能，基础扎实、知识面宽、实践能力强，能在交通建设、建筑工程领域从事设计开发、工程建造、经营管理等工作，具有良好人文素养和社会责任感，具有一定的国际视野、团队意识、创新精神和可持续发展理念的高素质应用型高级专门人才的目标[5]。同时，要求学生在毕业后经过5年左右实践锻炼能够达到下列目标[6]：1.具备职业土木工程师的知识、技能和素养，能够适应土木工程技术发展，综合运用多学科知识对复杂工程问题提供解决方案；2.在城市地下空间工程领域具有职业竞争力，能够胜任工程设计、建造和管理等工作，能够跟踪土木工程及相关领域的前沿技术，具备一定工程创新能力，成为企业业务骨干和中坚力量；3.具有较强的沟通、交流与合作能力，能够在设计、施工或管理团队中作为成员或领导者，有效地发挥带动作用；4.具有良好的人文素养、法律意识、工程职业道德和社会责任感，德智体美劳全面发展，能够在城市地下空间工程领域的设计、施工与管理过程中自觉重视健康、安全、环境、社会、文化、法律等因素；5.能够不断通过自主学习拓展知识、提升能力、开拓国际视野，适应职业发展需要。三、建立新型城市地下空间工程专业的课程体系积极主动适应新工科培养理念对课程体系的新要求，根据人才培养目标及毕业要求，教学团队全面梳理了课程体系，重新设置了科学合理的课程模块及学分，构建通识教育公共基础型、专业教育产教融合型实践教学平台，加强学生实践能力培养。同时兼顾《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》和《工程教育认证通用标准》等国家、行业关于人才培养理念及课程体系的相关要求，建立了充分支持毕业要求达成并加以优化的课程体系，由通识教育、专业教育和素质拓展与创新创业三部分构成，具体学分设置如图1所示。结合学院实际，城市与地下空间工程专业实施土木大类培养，在校前4学期的课程相同，通识教育课程设置相同等。图1中可以看出，通识教育中，数学与自然科学基础类课程占据主要地位，包含了：“高等数学”“线性代数”“概率论与数理统计”“大学数学实验”“大学物理”“大学物理实验”“工程化学”“工程化学实验”等课程。城地专业结合自身特色和需求，凸显专业优势和培养特色，加强相近学科、专业的知识共享与融合互通，合理规划专业课程体系。在专业教育中以核心课程为主导，结合学校特色及定位，设置了“混凝土结构设计原理”“岩体力学”“基础工程”“钢结构设计原理”“岩土工程勘察”“城市地下工程结构设计”“土木工程智能施工”“基坑与边坡工程”“隧道工程”等课程。考虑学生多元化、个性化发展，提高选修课程比例，为学生接受不同学科、专业的教育创造条件，在限选课程以外单独设置了6.5学分的专业拓展课程，供学生选修。同时允许学生跨院校、跨学院选课，并认定学分。加强多元化教育规划和指导，对学生选课、就业等提供咨询帮助，为每一类学生提出明确的规划与引导方案，促进学生多元化、个性化发展。四、以赛促建，推进学生创新能力培养为了解学科竞赛的现状，面向城市地下空间专业的学生进行了问卷调查，结果认为实习能够提升创新能力占24.4%，认为参与科研项目可以提升创新能力占24.4%，认为实验和课程设计可以提升创新创业能力占26.7%，认为学科竞赛能提升个人创新能力仅占6.7%。为了提高学生对竞赛的认知度，专业团队多举措。首先，在新生入学教育环节，增加创新训练和学科竞赛认知环节，选派专门负责学科竞赛的教师进行该板块的入学教育环节。其次，通过专题讲座的方式增加宣传力度，激发参加学科竞赛的兴趣，在这个过程中让学生自主学习学科竞赛的内容与特点，让学科竞赛被更多的人熟知；再者，学院也可以成立学科竞赛活动社团或俱乐部，以社团为载体分组进行小型的学科竞赛，这样可以让学生在课余时间有更多的机会参加学科竞赛。为了解决学生的后顾之忧，专业团队还构建了学科竞赛指导教师团队。指导教师在学科竞赛中的作用是至关重要的，指导教师的理论知识、实践经验、对学科竞赛的热情对学科竞赛的效果影响很大。通过多次带队参加比赛，组织经验丰富的老师定期讲座培训，指导教师之间互相交流等方式，提升了指导团队教师的创新素质和实践能力。让老师们更加熟悉学科竞赛项目，并能深入地理解赛题，更好的做好参赛学生的指导工作。另外，为了提高教师指导学科竞赛的积极性，对带领学生参加学科竞賽并获得奖励的教师，根据获奖级别和名次给予教师一定的奖励。为了激励学生参加学科竞赛的兴趣和动力，提高竞赛的参与率，在相关的专业课的考核中，将学科竞赛的成绩作为课程成绩的一部分。与任课教师分析探讨后，学科竞赛对应的课程教学目标和成绩占比如表1，这些课程目标都体现了学生的创新能力。另外，培养方案中的创新实践课程，如学生参加学科竞赛并获得校级二等奖以上的成绩，即可获得创新实践课的学分。同时，组织竞赛经验交流，由参赛获奖团队从竞赛项目介绍、项目技术路线、竞赛规则、竞赛难点、竞赛注意事项等方面为学生进行经验分享。以创新实践能力为导向的学科竞赛模式有效地提升了学生的创新能力。通过学科竞赛体系的构建，在相关专业课程中引入竞赛赛题，为竞赛实践做好准备，建立指导教师团队，对学科竞赛提供强有力的支撑和保障。同时把竞赛成绩作为课程考核的一部分，提高了学生的参赛积极性。近年黑龙江工程学院在全国大学生结构设计竞赛中取得二等奖3次、三等奖2次，在全国大学生岩土工程竞赛国赛中取得二等奖1次，三等奖2次的优异成绩。丰富的竞赛项目，提高了竞赛的参与度，通过竞赛实践培养学生利用所学知识分析复杂工程问题并提出最优方案，培养学生的工程创新能力，并增强学生沟通、交流与合作的能力。实施一年来针对学生综合素质和创新能力的培养效果良好，学生具有了一定的创新意识，对学生创新能力的培养提供了强有力的支撑。五、创新教学方法和手段辅助专业升级改造强化工程素质和实践能力。城地专业升级第一步需创新实践环节，进一步培养学生工程素养和实践能力。（1）有效提高实践性教学的学时比例，优化教学内容和手段，落实新工科教育理念；（2）形成以实际工程环境为背景，以实际工程项目为依托，以实际工程技术为载体，以实际工程评价方法为参考标准的实践课程体系，达到创新思维与实践能力并举，工程应用与理论知识相融合的教育目标；（3）开展讨论式、沉浸式实践课程，探究式、融合式实习实训环节，创新教学方法，激发学生学习热情，提高教学质量。深化产教融合，服务企业人才需求。（1）将创新创业与专业教育融合，引导学生积极参加创新创业项目与大赛，紧跟国家与地方需求，结合指导教师科研项目，培养学生创新实践能力；（2）将新一代信息技术与教育教学融合，与工程实践紧密结合，以多媒体和网络为信息化媒介强化工程实践最新方法和技术手段，以省线上精品课程为信息化学习资源融入学习活动，以翻转课堂、学生汇报等形式让学生熟悉信息化工具的熟练应用，达到知识重构和输出。（3）将企业理念与课程建设融合，将实践性强的课程如：“工程法规与工程项目智慧管理”，“土木工程智能施工”，“隧道工程”等课程，开发为校企合作课程，引企入校，实现校企资源共享，人才输出有的放矢。（4）完善校企融通机制，通过将行业标准、企业标准、创新创业融入课程建设、教材建设、评价体系，打造了贯穿大学的“认识实习”、“生产实习”、“毕业实习”和“毕业设计”等课程的校企合作实践教学平台，如图2所示[7-8]。六、结束语城市地下空间工程专业是国家的特设专业，多数院校以土木类进行招生，往往要求前四学期的课程相同，这样就给培养方案的编制