梁兵 易聲耀 陳清
1.湖南交通工程學(xué)院高科技研究院,湖南 衡陽 421001
2.湖南大學(xué)土木工程學(xué)院,湖南 長沙 410082
新工科建設(shè)以應(yīng)對變化、塑造未來為理念,以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑,以培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才為目的,具有創(chuàng)新性、開放式的特征,是中國工程教育應(yīng)對新技術(shù)和新經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措。新工科建設(shè)要開設(shè)一批既有先進(jìn)理論支撐,又面向工程實(shí)際的新興工科專業(yè),以推動(dòng)傳統(tǒng)學(xué)科現(xiàn)有專業(yè)的改革創(chuàng)新。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)作為我國高校工科專業(yè)人才培養(yǎng)中傳統(tǒng)的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),能很好地將高等教育與工程實(shí)際有機(jī)聯(lián)系起來,是理論深化、知識(shí)拓展的重要過程?,F(xiàn)行本科畢業(yè)設(shè)計(jì)模式在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、實(shí)踐技能、創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)、創(chuàng)業(yè)精神等方面,發(fā)揮了不可替代的作用,為衡量教學(xué)水平和認(rèn)證學(xué)位資格提供了重要依據(jù),但也存在一些問題。在新工科建設(shè)背景下進(jìn)行本科畢業(yè)設(shè)計(jì)改革,讓老工科新起來是教改努力的方向。土木工程專業(yè)建筑工程方向(以下簡稱“土建類”)如何以繼承與創(chuàng)新的思維探索本科畢業(yè)設(shè)計(jì)新模式,對提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量具有重要意義。
土建類本科畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生具有一定的理論基礎(chǔ)和文獻(xiàn)檢索能力,熟悉相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范,能借助教師的指導(dǎo)獨(dú)立完成一項(xiàng)工程設(shè)計(jì),并解決與之相關(guān)的所有問題。傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)形式一般有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)編制、研究論文三種。工程設(shè)計(jì)型的畢業(yè)設(shè)計(jì)通常選擇具有代表性的多高層框架結(jié)構(gòu)(或框剪結(jié)構(gòu))作為選題,設(shè)計(jì)任務(wù)具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性,需要完成的主要內(nèi)容有:方案擬定,初步設(shè)計(jì),建筑平立剖及構(gòu)造設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)選型與布置,荷載分析、力學(xué)和變形計(jì)算,施工圖繪制等,根據(jù)具體情況還可酌情安排分部工程的概預(yù)算、分部工程施工組織設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
畢業(yè)設(shè)計(jì)包含準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)、答辯三個(gè)階段,學(xué)生從第七學(xué)期開始進(jìn)入設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段,設(shè)計(jì)工作階段和畢業(yè)答辯階段在第八學(xué)期。基本流程如圖1所示。畢業(yè)設(shè)計(jì)成績需根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的規(guī)范性、準(zhǔn)確性、完整性以及畢業(yè)答辯表現(xiàn)進(jìn)行綜合評定。其中畢業(yè)設(shè)計(jì)成果包括開題報(bào)告、計(jì)算說明書、設(shè)計(jì)圖紙(建施、結(jié)施)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。
在校學(xué)習(xí)期間,部分學(xué)生已養(yǎng)成了依賴課堂與教材獲取知識(shí)的習(xí)慣,理論聯(lián)系實(shí)際的渠道并不通暢,對工程實(shí)踐中常用方法知之甚少,其工程意識(shí)尚未形成,工程素質(zhì)有待逐步提高。因此,在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中,部分學(xué)生往往不能夠根據(jù)實(shí)際情況合理地選擇結(jié)構(gòu)和構(gòu)造方案,僅以相關(guān)教材為依據(jù)來開展設(shè)計(jì)工作,設(shè)計(jì)圖紙時(shí)照搬有關(guān)資料,這不符合工程需要,也不符合工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中,部分學(xué)生還存在“容錯(cuò)”思想,出現(xiàn)錯(cuò)誤不能及時(shí)糾正或糾正錯(cuò)誤不徹底,缺乏嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在校已學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用過程,充分考驗(yàn)其對知識(shí)整體性和實(shí)踐性的運(yùn)用能力。建筑工程學(xué)生知識(shí)鏈處于“單與多”的矛盾中。所謂“單”,是指學(xué)生獲取知識(shí)的途徑單一,主要來源于課堂、教材,理論成分多感性認(rèn)識(shí)少,碰到具體問題時(shí)解決方法有限。所謂“多”,一方面是指建筑設(shè)計(jì)的考慮因素眾多,學(xué)生需要有充足的基礎(chǔ)資料和進(jìn)行充分的調(diào)查研究,熟悉工程實(shí)踐中的常規(guī)方法;另一方面是指房屋結(jié)構(gòu)及構(gòu)件布置復(fù)雜、種類繁多,在專業(yè)課程的教學(xué)中,學(xué)生必須對結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種簡化(如簡化構(gòu)件、簡化支承、簡化載荷等)才能抽象出計(jì)算模型。因此,要以現(xiàn)有知識(shí)體系應(yīng)對一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目,解決復(fù)雜工程問題,抽象、簡化出分析模型、計(jì)算簡圖,學(xué)生還不具備這樣的綜合運(yùn)用能力,往往只能生搬硬套現(xiàn)成的步驟方法。這種做法既沒能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),也不利于其獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)。如何把相對離散的知識(shí)整合為符合工程實(shí)際的應(yīng)用能力,以解決建筑設(shè)計(jì)中的具體問題,是學(xué)生需要努力的一個(gè)方向。
客觀上,畢業(yè)設(shè)計(jì)期間,學(xué)生面臨嚴(yán)峻的就業(yè)問題或考研壓力,難以全身心進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì),這必然會(huì)導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量下降,設(shè)計(jì)成果粗糙。設(shè)計(jì)文件是設(shè)計(jì)成果中最重要的內(nèi)容,占用篇幅比重大,暴露的問題也較多。在施工圖方面,較普遍的現(xiàn)象是圖樣表達(dá)不嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)去做,施工圖紙達(dá)不到工程設(shè)計(jì)要求,或者學(xué)生沒有根據(jù)自己的計(jì)算設(shè)計(jì)結(jié)果繪制施工圖,只是應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算,依賴于計(jì)算機(jī)直接繪制出結(jié)構(gòu)施工圖,所學(xué)的力學(xué)、結(jié)構(gòu)知識(shí)、規(guī)范要求等得不到系統(tǒng)訓(xùn)練。在計(jì)算說明書方面,部分學(xué)生對行業(yè)規(guī)范理解認(rèn)識(shí)不夠,雖然荷載計(jì)算和內(nèi)力分析能夠到位,但對于概念設(shè)計(jì)、承載力計(jì)算、構(gòu)造要求和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)重視不夠,導(dǎo)致對設(shè)計(jì)概念、結(jié)果的正確性與合理性不能正確認(rèn)識(shí),即使設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題,學(xué)生也不易發(fā)現(xiàn),最終出現(xiàn)設(shè)計(jì)效果欠佳的情況。
工程教育發(fā)達(dá)國家都十分重視工程實(shí)踐教學(xué),注重理論與實(shí)際有機(jī)聯(lián)系。
法國的工程師學(xué)校,以培養(yǎng)技術(shù)與管理兼?zhèn)涞目伤苄匀瞬艦槟繕?biāo),在校課程學(xué)習(xí)和校外公司實(shí)習(xí)大約各占50%的課時(shí)。實(shí)習(xí)期間,學(xué)生在實(shí)習(xí)導(dǎo)師一對一的指導(dǎo)下,有機(jī)會(huì)跟著團(tuán)隊(duì)參與實(shí)際工程項(xiàng)目,能得到充分的鍛煉。學(xué)生每次實(shí)習(xí)均要面對具體的工程問題,不僅要撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告,而且要參加實(shí)習(xí)答辯。因此,從工程師學(xué)校畢業(yè)的學(xué)生大概率能成為相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的行家里手。
英國的本科工程教育注重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力和社會(huì)溝通能力,其“Sandwi Chcourse”模式值得我們借鑒。該模式采用“三年在校學(xué)習(xí)+一年校外實(shí)習(xí)”的方式,學(xué)生在最后一年校外實(shí)習(xí)中需要獨(dú)立完成一項(xiàng)具體的研究工作,學(xué)校通過其撰寫的研究論文決定授予學(xué)位的級(jí)別。
德國工程教育以培養(yǎng)工程領(lǐng)域具有“工匠精神”的工程師“成品”人才為目標(biāo),重視實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng),受到廣泛關(guān)注的教育模式就是雙元制。雙元制教育模式將企業(yè)培訓(xùn)和學(xué)校教育有機(jī)結(jié)合。雙元制大學(xué)需要根據(jù)所合作企業(yè)提供的崗位數(shù)量來決定錄取學(xué)生的名額,學(xué)生入學(xué)前須通過雙向選擇與一家實(shí)習(xí)企業(yè)簽約;在教學(xué)組織過程中,校內(nèi)的理論教學(xué)與簽約企業(yè)的實(shí)踐教學(xué)按照一定的規(guī)律交替進(jìn)行。這種理論與實(shí)踐并重的教學(xué)方式,使學(xué)生能夠充分了解本專業(yè)領(lǐng)域的詳細(xì)情況、熟悉企業(yè)文化、積累職業(yè)經(jīng)驗(yàn)、掌握專業(yè)技能;而企業(yè)也有充分的時(shí)間考查評價(jià)學(xué)生,可根據(jù)學(xué)生的發(fā)展?jié)摿?、素質(zhì)特點(diǎn)等安排合適的工作崗位,所以大部分雙元制大學(xué)畢業(yè)生得以在實(shí)習(xí)企業(yè)直接就業(yè)。德國雙元制教育給我們的啟示有:一是教育辦學(xué)體系應(yīng)多元化,二是教育學(xué)習(xí)安排應(yīng)多樣化,三是教育法制體系應(yīng)規(guī)范化,四是教育管理模式應(yīng)現(xiàn)代化。
美國高等教育的發(fā)展一直處于世界領(lǐng)先水平,其本科教育能保持高質(zhì)量的重要原因之一,就是注重社會(huì)發(fā)展要求和學(xué)生需求的變化?!绑w驗(yàn)式學(xué)習(xí)”(Experiential Learning)和“頂峰體驗(yàn)課程”(Capstone Experience Course)”順應(yīng)了這一變化,成為美國教育改革的方向。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是讓學(xué)生在實(shí)踐過程中反思自己所學(xué)的知識(shí),主動(dòng)探索解決問題的途徑。2016 年,紐約市立大學(xué)主張?jiān)黾訉W(xué)生獲得體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),并把體驗(yàn)式學(xué)習(xí)設(shè)定為畢業(yè)要求,旨在向未來的雇主充分展示學(xué)生為畢業(yè)后的工作所做的準(zhǔn)備以及積累的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)??咸刂萘⒋髮W(xué)和佐治亞大學(xué)同樣要求學(xué)生在獲得文憑之前完成體驗(yàn)式學(xué)習(xí)項(xiàng)目。頂峰體驗(yàn)課程通過研究具有一定難度和深度的項(xiàng)目,把本科教育中相對零散的知識(shí)整合起來,引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我、超越自我,從而提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力,并且被許多的美國大學(xué)所接受。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)和頂峰體驗(yàn)課程并不局限于傳授某一項(xiàng)知識(shí)技能,而是主張學(xué)生重構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu),提升思維空間,實(shí)現(xiàn)對既有知識(shí)和技能進(jìn)行跨學(xué)科拓展整合,基于真實(shí)項(xiàng)目實(shí)施教學(xué)。學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中,只有不斷交流、充分協(xié)助、相互啟發(fā)才能完成項(xiàng)目,從而較好地發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作精神、學(xué)術(shù)整合優(yōu)勢、產(chǎn)學(xué)融合特色。
受此啟發(fā),筆者認(rèn)為土建類的畢業(yè)設(shè)計(jì)形式可以向多元化發(fā)展,如由傳統(tǒng)的“工程設(shè)計(jì)型、施工技術(shù)與組織管理型、研究論文型”三種類型,擴(kuò)展為“工程設(shè)計(jì)型、施工技術(shù)與組織管理型、研究論文型、X 型”四種類型。其中“X”可以是大學(xué)四年里的一項(xiàng)創(chuàng)新成果、一項(xiàng)有意義的技術(shù)發(fā)明、一份跨學(xué)科的課程體驗(yàn)報(bào)告、一份行業(yè)調(diào)查分析研究,等等,只要作品完整都可以進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)的考核評價(jià)體系,獲得畢業(yè)設(shè)計(jì)成績,使畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要場所不局限于校園,而是面向社會(huì)。這種思路與新工科建設(shè)提倡的學(xué)科交叉型人才培養(yǎng)相適應(yīng),有利于拓寬專業(yè)口徑、增強(qiáng)專業(yè)彈性,使人才培養(yǎng)多樣化。另外,畢業(yè)設(shè)計(jì)的啟動(dòng)時(shí)間也可適當(dāng)提前,在第六學(xué)期就進(jìn)入設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段,讓學(xué)生有充分的時(shí)間理解課題、消化課題、準(zhǔn)備課題。再者,還可以考慮把本科階段的各類課程設(shè)計(jì)(如制圖課程設(shè)計(jì)、房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)、鋼筋混凝土肋梁樓蓋課程設(shè)計(jì)、施工組織課程設(shè)計(jì)等)納入畢業(yè)設(shè)計(jì)體系,營造校園即設(shè)計(jì)院所、課堂即工作崗位的氛圍,以利于對學(xué)生的素質(zhì)和能力進(jìn)行評價(jià)。畢業(yè)設(shè)計(jì)新模式如圖2所示。
“X 型”畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的引入,需要改革和突破傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)評價(jià)體系,需要將以往的“終端”評定方式向“階段累積+終端綜合”評定方式轉(zhuǎn)變,需要引進(jìn)跨學(xué)科跨專業(yè)評定畢業(yè)設(shè)計(jì)成績的機(jī)制。“X 型”畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的引入,使學(xué)生有機(jī)會(huì)獲得“傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)科目”的免修,讓學(xué)生有精力、時(shí)間面對就業(yè)和升學(xué)的壓力。
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的合理性直接影響著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成質(zhì)量,為此畢業(yè)設(shè)計(jì)選題既要考量學(xué)生完成任務(wù)的可行性和鍛煉程度,又要貼近工程實(shí)際、面向?qū)W生就業(yè)崗位。任務(wù)量和難度要符合學(xué)生的實(shí)際情況,使一般學(xué)生通過努力就可以完成,優(yōu)秀學(xué)生有空間進(jìn)行創(chuàng)新和拓展。
首先,以傳統(tǒng)選題方式為基礎(chǔ),繼承多年來積累的經(jīng)典選題方案。如土建類的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容可以“建筑設(shè)計(jì)+結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”和“教師提供建筑方案+學(xué)生完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”方案為主線,根據(jù)情況加入施工組織設(shè)計(jì),使其與土建類學(xué)生的就業(yè)特點(diǎn)相結(jié)合。為了使學(xué)生更好地掌握設(shè)計(jì)的基本理論與方法,提高知識(shí)鏈的綜合運(yùn)用能力,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以手算為主,輔以機(jī)算進(jìn)行校核。這樣做的好處一是加深了學(xué)生對計(jì)算途徑及過程的認(rèn)知和消化,二是加強(qiáng)了學(xué)生對基本工程數(shù)據(jù)的理解和掌握,使學(xué)生取得初步的工程經(jīng)驗(yàn)。
其次,以創(chuàng)新思維拓寬選題來源,從企業(yè)工程實(shí)際中挖掘畢業(yè)設(shè)計(jì)選題,實(shí)踐畢業(yè)設(shè)計(jì)新模式。校企合作共同參與畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)模式,發(fā)揮了校企合作的優(yōu)勢,將企業(yè)對人才的要求融入人才的培養(yǎng)過程,便于企業(yè)考查學(xué)生的能力素質(zhì),從中挑選優(yōu)秀畢業(yè)生充實(shí)企業(yè)人才隊(duì)伍。選題來源于企業(yè)工程實(shí)際,向企業(yè)聘請導(dǎo)師,搭建協(xié)同育人平臺(tái),讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣和特長加入企業(yè)團(tuán)隊(duì)參與實(shí)際工程項(xiàng)目,在工程設(shè)計(jì)、施工組織管理、技術(shù)創(chuàng)新研究中真題真做,得到充分的鍛煉。
在指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí),教師一方面應(yīng)投入精力指導(dǎo)設(shè)計(jì)的各個(gè)過程,及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題,對設(shè)計(jì)進(jìn)程進(jìn)行把控,融入工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)合理、構(gòu)造完整、結(jié)構(gòu)可靠的要求;另一方面要引導(dǎo)學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)活動(dòng)養(yǎng)成遵守標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行規(guī)范的習(xí)慣。
在建筑設(shè)計(jì)階段要啟發(fā)學(xué)生在建筑的美觀性、功能的完備性、技術(shù)的創(chuàng)新性等方面下功夫;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段要重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生注意結(jié)構(gòu)的選型與布置、內(nèi)力分析與計(jì)算模型、結(jié)構(gòu)截面的設(shè)計(jì),把握方向的正確性;在施工圖繪制階段要從指導(dǎo)CAD圖紙繪圖環(huán)境的設(shè)置著手,引導(dǎo)學(xué)生注重圖樣表達(dá)的效果,及時(shí)糾正圖紙錯(cuò)誤;在設(shè)計(jì)文件撰寫與整理階段,要檢查學(xué)生遵守標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行規(guī)范的情況,然后提出修改意見。
在國家工程建設(shè)中,各類國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范都是重要的技術(shù)文件,建設(shè)項(xiàng)目的勘測、設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收都必須嚴(yán)格遵守國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范。因此,除了要在下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中明確列好遵守的標(biāo)準(zhǔn)和執(zhí)行的規(guī)范,還需在畢業(yè)設(shè)計(jì)不同階段,將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范分為制圖標(biāo)準(zhǔn)、建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)圖集四個(gè)方面給學(xué)生做介紹。另外,設(shè)計(jì)成果文檔也要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求制作。這樣能使學(xué)生從開始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)就清楚了解最后完成的設(shè)計(jì)文件應(yīng)達(dá)到的完整性和規(guī)范性要求,從而培養(yǎng)出既有創(chuàng)新能力又嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的新工科人才。
土建類是我國高等教育傳統(tǒng)的工科專業(yè),在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了巨大作用。讓老工科新起來,需要改變傳統(tǒng)的辦學(xué)思維,完善評價(jià)體系,全方位打通理論聯(lián)系實(shí)際的渠道。作為本科教育階段收官學(xué)習(xí)的畢業(yè)設(shè)計(jì),應(yīng)以提高工程素質(zhì)、綜合能力、合作精神為目標(biāo)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的形式可以向多元化發(fā)展,畢業(yè)設(shè)計(jì)的啟動(dòng)時(shí)間可適當(dāng)提前,畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題要注重可塑性、實(shí)際性、合理性,畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程的管控措施應(yīng)具體有效。高效的畢業(yè)設(shè)計(jì)鍛煉,可為學(xué)生走向工作崗位、完成工作任務(wù)打下良好的基礎(chǔ)。