桥梁工程专业人才培养模式研究

[摘要]随着计算理论的发展，新材料的出现，计算机的应用，高新技术的引入等，促使桥梁工程学科面临着新的挑战，也促使着桥梁工程专业人才培养模式的变革。本文阐述了“新工科”教育在国内外的发展现状，基于国内新工科教育发展历程分析新工科教育的发展方向，研究桥梁工程专业人才培养模式改革内容。通过对新工科内涵的介绍与分析，探索具有可持续竞争力的桥梁工程专业人才培养模式，为桥梁工程专业人才培养模式改革奠定基础。

[关键词]桥梁工程；新工科教育；学科交叉；人工智能；信息化

1“新工科”理念的发展背景

1.1国外发展历程

在国外，早已有了许多关于发展“新工科”的研究文章。例如2001年，美国工程院发起“2020工程师”研究计划，接着在2004、2005年陆续发表了《2020的工程师：新世纪工程的愿景》《培养2020的工程师：为新世纪变革工程教育》等研究报告，引起了人们广泛的讨论[3]。在2006年，美国科学院了《NationalInnovationInitiative》这一篇文章，提出了许多新颖的观点，其中未来竞争力基础在于“创新基础设施”（InnovationInfrastructure）这一看法最值得引人深思。MIT等大学合作提出的CDIO工程教育能力大纲，要求培养出来的工科专业毕业生不仅有丰富的专业知识和强大的动手实践能力[4]。另外，要求具备能发现问题并解决问题以及与时俱进、开拓创新等综合能力，可以在当今不同团队合作的复杂环境中构建-设计-实施-运行繁琐有价值的工程体系。由美国工程与技术鉴定委员会(ABET)制定的“工程准则2000”(EngineeringCriteria2000,EC2000)特别指出，工科专业人员需具有识别、解释和解决工程问题的能力，同时还要具备在工程实践过程中能熟练运用技术和现代工具的能力。

1.2国内发展历程

截止到现在，我国有22所“双一流”高校和135所普通院校加入了“新工科”教育改革计划，如北京大学、中南大学、上海交通大学、天津大学、哈尔滨工业大学、山东大学、外经济贸易大学等。为了更好的培养出一批能引领未来新兴产业和新经济发展的人才，许多高校在移动云计算、网络安全、人工智能等“新工科”专业展开了合作。跻身“百强大学”的长沙理工大学也在进行“新工科”教育的改革试行。在“新工科”的浪潮下，长沙理工大学利用自身的特色优势工科专业-桥梁工程学科为契机，利用“新工科”理念实现桥梁工程人才培养模式改革。近年来，找到一条工程教育的新途径一直是我国努力的方向，为此，国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师培养计划、建设国家示范软件学院和微电子学院、加入工程教育认证华盛顿协议和发展战略新兴产业相关专业等，这些都是工程教育改革的优秀实例，能为以后新兴产业的发展提供一大批优秀的新型人才。为加快建设和发展“新工科”，国务院出台了一系列政策措施，如2010年的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，有22种与战略性新兴产业有联系的工科专业被部署；2015年的《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，采取了一系列措施来使高校创新创业教育改革得到深化[5]。还有同样在2015年出台的《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》，要求培养出来的各类人才需具备创新精神和实践能力，要加快把国内的一批大学和学科建设到世界一流水平。复旦大学举行了高等工程教育发展战略研讨会在，了《新工科建设复旦共识》（10条）。会议指出：我们要想在未来新一轮科技革命与产业变革中走在前列，需以“新工科”建设作为战略行动；要想呼唤“新工科”，需努力发展以新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济，需深入实施国家一系列重大战略，需转型升级产业和转换新旧动能，需提升国家硬实力和国际竞争力，只有这样，“新工科”才能发展的越来越好。天津大学举行了新工科建设研讨会，并了《新工科建设行动路线“天大行动”》：探索建立工科发展新范式：问产业需求建专业，构建工科专业新结构；问技术发展改内容，更新工程人才知识体系；问学生志趣变方法，创新工程教育方式和手段；问学校主体推改革，探索新工科自主发展、自我激励机制；问内外资源创条件，打造工程教育开放融合新生态；问国际前沿立标准，增强工程教育。通过这些行动，我们要使中国变成工程教育强国，让中国教育模式领跑全世界，同时致力于让全球工程创新中心和人才高地落在中国。天津大学举行新工科建设专题培训班，教育部高教司和理工处负责人出席了会议并发表了讲话，此外《卓越工程师培养计划2.0版》在此次会议上。参与这次培训班的人数众多，可以称得上是一次新工科建设的大动员。此次培训班研讨了如何掌握新工科的复杂背景，如何认清新工科的产业需求以及怎样建设新工科等问题，进行了深入探讨。这次培训班给新工科教育提供了清晰的路线图，为新工科的建设与发展提供了指引方向。

2新工科的新时代内涵

2.1新工科教育特点

“新工科”是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的工程教育改革方向[6]。其内涵深厚、意义非凡，包括应对变化、塑造未来的新理念，培养未来多元化、创新型卓越工程人才的新要求，继承与创新、交叉与融合、协调与共享的新途径，此“三新”贯穿“新工科”的整个建设与发展过程，让新工科在未来充满生机与活力。而战略型、系统化、开放式、创新性作为新工科特征的概括，得到了高教界的高度认可。“让工程教育回归工程本质”“创新与共享”“交叉与融合”也已逐渐融入到了“新工科”的建设过程中，其产生的影响会越来越大。我们需分阶段进行新工科的建设，努力实现立法保障，进一步落实和扩大办学自主权，改革教育评价体系，打造一个良好的环境以便更好地完成学与教、实践与创新创业、本土化与国际化三个任务。怎样培养“新工科”人才是一个值得各高校深思的问题，对于工科专业的人才培养我们要基于新经济的发展模态所带来的新要求，同时对专业办学的定位和人才培养的目标要进行重新审核，提出工程教育改革的新理念；通过结合人工智能、大数据、云计算、物联网等高新技术，寻求工科专业未来发展的新道路、新领域，让工科专业形成一个新的结构；我们在进行新工科建设的同时，还要注重人才培养的质量，两者应紧密联系起来，寻找出人才培养的新路径、新标准、新模式。针对“新工科”的探索实验在越来越多的高校展开，“新工科”正在逐渐释放它的潜力和魅力。有理由相信，随着新工科建设与改革的逐渐深化，各高校的工科教育和研究将会取得飞跃式的进步，越来越多的“新工科”人才将会涌现。

2.2面向可持续竞争力的新工科特点

2.2.1新理念

基于新兴产业和新经济的需求来培养新工科人才；交叉、协调和融合多专业学科，并进行创新；能应对变化、塑造未来。

2.2.2新特征

网络化、智能化、系统化、信息化、多元化、国际化、战略型、认知型、开放式、合作式、实践性、创新性。

2.2.3新知识

新的科学技术的发展、针对以后战略新兴产业开设的新工科专业、各工科专业与学科交叉信息技术的融合、新工科课程体系的建立。

2.2.4新模式

项目和课程结合、产业与学校合作、开展创新实践教育活动、卓越工程师计划、不同国家之间交流学习、慕课和翻转课堂混合。

2.2.5新机会

新的专业课程、新的创新创业道路、新的就业道路、跨校/跨国交流学习机会、名校深造机会和名企实习机会。

2.2.6新人才

新工科理论研究型人才、科技研发人才、技术技能型人才、认知型人才、专业型人才、应用型人才、T型创新实践人才、可持续竞争人才等。

3面向新工科的桥梁工程人才培养模式

3.1新工科下桥梁工程专业特色

新工科专业改革类覆盖的项目群众多，共有19个，其中与桥梁工程相关的分类位于第11个项目群组，属于“土木、建筑、水利、海洋类”[7]。将新工科的内涵与传统的土木工程专业人才培养模式相结合才能真正实现新时代人才培养模式改革。因此，可从与桥梁工程紧密相关的以下三个方向入手：

3.1.1桥梁的装配式施工

在如今桥梁的建设过程中，装配式施工能合理的缩短工期，创造更大的经济效益。各种构件在预制场地预制，如预制T梁、预制箱梁和预制柱等，然后将其运往现场进行装配式作业，大幅度减少了原始现浇作业，使桥梁下部结构施工和主梁预制不冲突，可以同步进行。

3.1.2桥梁工程的信息化

当今时代是信息时代，只有将信息技术运用到桥梁工程学科中，才能让这一门古老的学科的明天更加明媚灿烂。

3.1.3基于BIM系统桥梁施工控制系统

现桥梁工程的信息化，通过使用高新技术，如计算机、通信、自动控制等信息汇集处理技术，可以提高、更新和完善土木工程中传统的一些施工方法与技术手段，从而使效率得以合理、有效的提升，成本得以降低。

3.1.4以健康监测大数据为基础的桥梁防灾减灾工程

目前，关于怎样攻克大型建筑物的抗震和抗风的关键技术仍然是工程实践中亟需解决的问题。我们可以采取以下几条措施：探索震害和风害形成的机理，以现代的科学理论为基础，运用先进的实验技术来研究；采取有效措施提高大型结构物的抗震、抗风能力；加强对大型建筑物各种理论及应用的研究，如抗风抗震设计、环境振动抑制技术和风致响应与地震反应的预测及评估。

3.2新型人才培养模式

3.2.1注重学科交叉融合

目前，新工科主要体现的工业4.0、人工智能、大数据等方面，而在传统的土木工程与上述科学的交叉融合极为匮乏。桥梁工程专业课程已严重滞后于行业发展与社会需要，亟需将传统课程与市场所的新型技术相结合，例如建筑工业化、智慧建筑、BIM技术等应融入至传统专业课教学。

3.2.2加强双师型师资队伍建设

传统工科教育重视在校教师的教学质量，而忽略了教师的实践与工程化能力。新工程背景下，应重视校企合作，从企业与市场中获取新技术与发展方向，聘请知名企业专家至课堂。

3.2.3拓展创新思维

传统桥梁工程专业人才培养模式存在重理论、轻应用的问题，在新工科的背景下，应着重培养学生的创新意识，将人工智能等领域的知识应用于工程结构分析中，解决桥梁工程设计、施工和检测等过程中遇到的现实问题。

3.2.4推动互联网+教育的发展

传统工科教学以课堂教学为主，教学效率低下，教学质量不佳。随着互联网技术和信息化的快速发展，一系列优秀的教学资源得以快速推广，如微课堂、慕课、网络课程等。将互联网与传统的工科教学相结合形成的互联网+教育将是今后教育的主流。

【参考文献】

[1]林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究,2017(2):26-35.

[2]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017(3):7-12.

[3]汪衡珍.美国未来工程师的关键素质对我国中职人才培养的启示——以《2020年的工程师》为例[J].教育现代化,2017(24):24-25.

作者：鲁乃唯 刘小燕 单位：长沙理工大学 土木工程学院