新工科背景下土木工程课程设计教学改革研究

江胜华 侯建国 何英明 李伟清 汪时机

[摘 要] 课程设计是土木工程专业教学实践中重要的教学环节，探讨了土木工程课程设计存在的问题，并针对课程设计的选题、工作量、质量、创新能力和实践能力等方面展开教学改革，进一步剖析相应的具体评价方法，提出课程设计指导、教学资源、教学设施和规章制度等方面的保障机制，可为土木工程课程设计的质量提高、评价方法及持续改进的保障制度提供参考依据。

[关键词] 土木工程;课程设计;评价方法;保障机制

[基金项目] 2015年度重庆市基础与前沿研究计划“基于磁性石块的铁路路基塌陷全过程监测及评估”（cstc2015jcyjA30008）;2018年度重庆市技术创新与应用示范项目“基于磁性石块网络的山区洪水期间桥梁冲刷全过程动态监测”（cstc2018jscx-msybX0028）;2020年度西南大学教育教学改革研究项目“新工科背景下土木工程课程设计教学改革、评价体系及质量保障机制研究”（2020JY020）

[作者简介] 江胜华（1982—），男，湖北仙桃人，工学博士，西南大学工程技术学院副教授，主要从事结构健康监测、可靠度与加固等方面研究。

[中图分类号] G424   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）41-0113-04    [收稿日期] 2021-05-15

一、引言

课程设计是土木工程教学中重要的实践环节，可培养学生运用专业课理论知识应用到工程解决实际问题的实践能力。然而，目前土木工程课程设计普遍存在课程设计选题和设计报告均与行业快速发展的新工艺、新技术相脱离，课程设计的全过程缺乏规范的管理制度，已不能满足新工科背景下对土木工程专业复合型、实践型的人才培养模式[1-6]。针对土木工程课程设计存在的问题，进行课程设计的教学改革，并进行多方面的综合评价方法，提出相应的保障机制是一个值得探索的问题。本文探讨土木工程课程设计存在的问题，针对课程设计的选题、工作量、质量、创新能力和实践能力等方面进行教学改革，进一步深入剖析相应的评价方法，提出课程设计指导、教学资源、教学设施和规章制度等方面的保障机制。

二、土木工程专业课程设计存在的问题

（一）当前的课程设计体系、选题和内容已不适应新工科教育要求

当前西南大学土木工程专业的课程设计主要以服务于9门重要的传统专业课（房屋建筑学、混凝土结构设计、钢结构设计、土木工程施工、土木工程概预算、基础工程、桥梁工程、道路勘察设计、道路工程）为目的，大多围绕传统的房屋建筑、桥梁道路的设计及施工进行，对近年来迅猛发展的土木工程新技术行业（如BIM技术、绿色建筑、装配式建筑、土木工程健康监测等）完全没有涉及;除此之外，选题和内容陈旧，不能体现土木工程现代化、信息化和智能化发展的新工艺、新技术，无法提高学生的创新能力、工程实践能力、社会适应能力等综合能力。

（二）课程设计任务不能满足新工科教育要求

土木工程专业的课程设计的任务主要由查阅相关书籍和规范规程、手算/电算、绘制图纸、撰写设计报告等几个部分组成。目前课程设计的题目单一，任务设置欠合理，大多是做相同题目下的不同参数的设计任务，甚至是依葫芦画瓢，使得课程设计题目的重合度非常高，学生做课程设计的动力和兴趣较低。在课程设计过程中，学生很少积极地钻研问题，只是套公式和依葫芦画瓢，题目雷同也导致存在抄袭的现象，压制了学生的独立思考、独立从事设的能力和创新思维能力。因此在此模式下学生完成的课程设计只不过是完成一次大型作业而已，与当前的产业需求和创新基本脱钩，不能很好地体现出学生在新工科和新经济发展背景下的实践能力和工程设计创新的培养。

（三）现有的课程设计的成绩评价方式不能真实反映学生的能力

課程设计过程中，由于学院未安排教室，任课教师也未借教师，任课教师也未进行讲解指导，因此学生几乎全部靠自学和摸索，导致存在抄袭现象。任课教师如果仅仅以课程设计的任务书、图纸和设计报告来评价学生，就会不够客观全面，不能真实反映学生在课程设计过程中知识的理解、运用、领悟和创新，引入多方面多层次的评价考查方式可深入考察学生的在设计过程中对所学知识的掌握情况和设计创新能力。所以非常有必要考虑多种考核方式并结合平时的实际表现，探索更客观、真实的课程设计考核方法。

（四）任课教师主动适应新工科教育的动力不足

目前任课教师大多囿于重理论轻实践机制中，重发表论文学术影响因子，轻教学过程中产业新技术、新工艺的引入，不利于引导和鼓励教师深入企业，为新经济和企业技术进步服务，课程设计也就无法从根本上改变和适应新工科教学要求。课程设计教学对于任课教师来说，需要全程主动引导，特别是当前新工科教育背景下，企业的新工艺、新技术在课程设计中的应用，涉及内容多且更新速度快。而目前高校缺乏教师融入新经济发展的相应激励机制，任课教师主动适应新工科教育的动力不足。

三、土木工程专业课程设计教学改革

（一）课程设计的选题

课程设计的选题采用开放式的题目，防止全班甚至多个班级采用相同的题目。在选题过程中，考虑包括综合性、工程性和先进性，结合行业的最新发展，将课程设计的内容融合其他课程的内容，分割成若干个部分，并包括必选部分和自由选择部分。让全班学生分组，各小组根据兴趣自行选择，然后融合成为一个完整的课程设计。以“混凝土结构设计”的课程设计之一钢筋混凝土肋型楼盖设计为例，可将楼盖设计分为结构布置、手算、手工绘制施工图、BIM建模、PKPM计算、PKPM绘制结构施工图、施工组织设计、概预算等8部分，其中结构布置、手算、手工绘制施工图等3部分为必选部分，BIM建模、PKPM计算、PKPM绘制施工图、施工组织设计、概预算等5部分作为任选部分。对于任选部分，至少选择2项。学生将3项必选部分和至少2项任选部分组成一个课程设计，以此完成一个综合性、实践性和先进性的课程设计，且极大程度避免学生抄袭的现象。