新工科背景下土木工程专业虚实结合实践教学探讨*

刘 洋 张道明 郭丽婷 王洪志 张学元

（齐齐哈尔大学建筑与土木工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

在当前“新工科”背景下，高等教育面临着巨大机遇和挑战。土木工程专业作为重要的工科专业之一，需要紧跟时代发展步伐，适应市场需求，培养更多具有创新力和实践能力的高级人才。然而，传统的土木工程实践教学模式存在许多问题和局限性，如操作难度大、风险高等问题。因此，有必要进行教学改革，借助虚实结合的教学模式，以提高学生的实践能力和创新能力，为国家的经济发展和工程建设做出贡献[1]。

1 虚实结合实践教学的意义

随着国家经济的快速发展和人民生活水平的提高，土木工程在国家基础建设和城市化进程中发挥着越来越重要的作用。然而，传统的土木工程专业教育模式往往过于理论化和片面化，难以满足实际工作需求。因此，如何在教学中加强实践环节，培养学生实际操作能力和创新能力，成为当前土木工程专业教育面临的重要问题。

虚实结合实践教学是指将理论知识与实践操作相结合，通过模拟实际工程项目的过程，让学生在实践中学习理论知识，从而提高学生的实践能力和解决问题的能力。虚实结合实践教学的意义在于：①提高学生的实践能力。虚实结合实践教学可以让学生在实践中学习理论知识，通过实践操作，让学生更加深入地了解理论知识的应用[2]；②培养学生解决问题的能力。虚实结合实践教学可以使学生在实践中遇到各种问题，通过解决问题的过程，培养学生解决问题的能力，提高学生的综合素质；③提高学生的创新能力。虚实结合实践教学可以让学生在实践中发现问题，通过创新的方式解决问题；④增强学生的职业素养。虚实结合实践教学可以让学生更加深入地了解土木工程专业的职业特点和职业要求。

2 虚实结合实践教学的实施方法

利用虚拟仿真和实物模型的教学方式优势互补，在现有教学资源和软硬件设施的基础上，对虚拟仿真、实物模型的有机结合是有必要的，从而构建适合于土木工程专业的“虚实结合”实践教学体系，有效提升土木工程专业工程人才培养质量[3]。虚实结合实践教学的实施方法有很多种，包括实验教学法、工程实践教学法、模拟教学法[4]、案例教学法、第二课堂。其中，第二课堂是专业教育的外延，是实践教学的有效补充。土木工程专业的实践教学中，可以通过竞赛培养学生的学习兴趣，完善专业学习的知识体系，提高学生的自主学习能力和创新意识，增强学生的团队协作能力和教师的配合默契[5]。土木工程虚实结合实践教学框架如图1所示。

图1 土木工程虚实结合实践教学框架

3 专业学科竞赛对实践教学虚实结合的帮助

3.1 学科竞赛对实践教学的促进

学科竞赛要求学生具备一定的创新能力和实践能力，这就促使教师改革传统的教学模式，提倡问题导向的教学方法，注重培养学生的实践能力和创造思维。教师可以通过设计竞赛相关的实践教学活动和项目，引导学生主动参与解决实际问题的过程，培养他们的创新思维和实践能力。

参与学科竞赛的学生通常有较高的学习动力和主动性，对知识的理解和应用能力较强。这对教师来说是一种机会，可以根据学生的需求和兴趣设计更有针对性的教学内容和方法，提升实践教学质量和效果。

学科竞赛往往要求学生进行实践性的操作和项目设计，这就需要学校提供相应的实验室设备和教学资源。为了满足学生的需求，学校可以适当增加教学资源的投入，建设更加完善的实验室和设施，提供更好的学习环境和条件。

学科竞赛对实践教学的促进是多方面的，能够推动教师进行教学改革和创新，提高教学质量和效果，丰富实践教学资源，为学生提供更好的学习体验和机会。

3.2 学科竞赛对实践教学的贡献

学科竞赛常常涉及到一些前沿和热点问题的探索和解决，这就促使学生和教师进行深入的学科研究。学科竞赛可以激发学生的科研兴趣，培养学生的科研能力。同时，也促使教师加强学科研究和创新，推动学科发展。

学科竞赛通常具有一定的竞争性和选拔性，这就意味着不同学校和地区的学生和教师会相聚一堂，进行交流与合作。学生们可以通过与其他学校的同学交流，借鉴他们的经验和成果，拓宽视野，提高自身的学术能力和水平。教师们也可以借此机会一起探讨教学方法和教学内容，共同促进学科的发展。

参与学科竞赛并取得优异成绩的学生和教师，能够为学校和学科树立良好的形象和声誉。这不仅有助于吸引更多的人才加入该学科，也能够提升学科的影响力和竞争力。

学科竞赛在土木工程学科建设中发挥着重要的作用，能够激发学生的学习积极性和创造力，促进教师的教学改革和创新，推动学科的发展。因此，学科竞赛应该被充分发挥和利用，为土木工程学科人才培养和发展提供有力支持。

3.3 探索学科竞赛应用于实践教学的具体途径和措施

学科竞赛作为一种常用的教育创新形式，在土木工程学科建设中具有广泛的应用前景。为此，针对学科竞赛应用于土木工程学科建设的具体途径和措施进行探究和分析。

3.3.1 积极引导学生参与竞赛

学生是学科竞赛的主体，学生的积极参与对竞赛的成败至关重要，也是发挥竞赛作用的关键。学校要通过多种方式，如竞赛宣传、教师推荐、班级培训等积极引导学生参与竞赛。在实践过程中，应该为学生提供充分的支持和指导，包括提供相关的教学资源和设备、组织学习小组和团队等。

3.3.2 选择有针对性的竞赛

学科竞赛的选择对于学科建设至关重要，必须围绕学科的实际需要和发展方向，选择符合学生水平和兴趣的学科竞赛项目。充分利用信息技术，打通线上线下资源，构建相应的竞赛平台，加强学生的交流和互动。目前，土木工程专业的学科竞赛主要有“全国大学生结构设计竞赛”“虚拟仿真测绘技能大赛”“全国大学生混凝土设计大赛”等，如图2～图4所示。通过将竞赛项目与课程设置相互配合，学生可以在学习过程中获取更全面的知识和技能，培养综合素质，并为将来的职业发展做好准备。此外，参与竞赛项目也可以为学生提供展示自己能力和建立专业人际网络的机会。

图2 学生参加“全国大学生结构设计信息技术”大赛作品

图3 学生参加“全国大学生Open BIM竞赛”大赛作品

图4 学生参加“全国大学生结构设计竞赛”

经过对各个学科竞赛的分析归纳，明确其核心培养目标，与专业培养目标和课程目标统一。结合大学生各年级阶段的教学活动安排和教学活动的目的和效果，明确学科竞赛环节的日程与对象阶段，促使学科竞赛与教学体系的有机融合，实现二者协调发展[6]。

3.3.3 加强教师教学与指导

教师是竞赛的主要组织者和指导者，教师的教学和指导能力直接关系到竞赛的成败。教师需要不断提升自己的知识和技能水平，不断进行教学方法和手段的改进和创新，增强竞赛指导能力。同时，学校也应该提供相应的支持和保障，如资金投入、教师培训、研究生和专家的参与等。

4 虚实结合实践教学的优化建议

虚实结合实践教学在土木工程专业教育中的应用非常广泛，但是也存在一些问题，例如：实践教学的质量管理薄弱，考核方式单一；实践教师经验不足，思想陈旧；实践教学设备落后，场地有限；与企业缺乏联系，培养学生目标不明确。针对以上问题，下面提出一些优化建议：

4.1 加强实践教学的质量管理

实践教学的质量管理是实现虚实结合实践教学的关键。学校应该建立完善的实践教学质量管理体系，加强对实践教学的监督和管理，确保实践教学的质量[7]。此外，还应完善实践教学考核评价方式，可采用多种形式的考核方法对学生的学习情况进行评价，考核内容包括学生基本知识掌握情况、工程技能、职业道德以及社会责任感等，考核方式包括实验报告、施工报告、口试答辩、机考模拟、笔试、竞赛成果等组合形式，以此有效提高学生的专业综合素质[8]。

4.2 加强实践教学的师资队伍建设

实践教学的师资队伍是实现虚实结合实践教学的重要环节。学校应该加强实践教学师资队伍的建设，提高实践教学师资队伍的素质和能力，创造教师的进修和深造的机会，增强教师实践教学的经验，完善实践教师的教学团队，培养“双师型”教师，为虚实结合的实践教学提供保障。

4.3 加强实践教学的设备和场地建设

实践教学的设备和场地是实现虚实结合实践教学的重要条件[9]。学校应该加强实践教学设备和场地的建设，提高实践教学设备和场地的质量和数量，增加实践教学软硬件的投入，保证实践教学的优质环境，确保实践教学的设备和场地建设完善性和先进性。

4.4 加强实践教学与企业合作

实践教学与企业合作是实现虚实结合实践教学的重要途径。学校应该加强与企业的合作，建立实践教学与企业的联系机制，提高实践教学的实际效果。校企联合培养专业学生作为应用型人才培养的新途径，能够有针对性地为专业学生提供实践平台；有利于学生应用型能力的培养，将会成为专业硕士学生培养的重要组成形式。利用校企联合培养模式来服务实践教学，可以帮助专业明确培养目标、加强专业与企业的合作、掌握行业发展的前沿信息，使专业学生更适应时代和社会需求[10]。

5 结语

虚实结合实践教学是土木工程专业教育的重要组成部分，可以提高学生的实践能力、解决问题的能力、创新能力和职业素养，有效缓解土木工程专业实践场地的需求，降低实践教学成本，规避实践教学过程中的安全风险等问题。发展虚实结合实践教学，有利于推动土木工程专业智能化实践教学的进程，拓展实践教学内容广度和深度、延伸教学时间和空间、提升实践教学质量和水平，为培养全面的、先进的和满足时代需求的专业人才提供保障[11]。