“新工科”背景下土木工程 专业建设与改革探讨

新工科背景下工科专业虚拟仿真实验室建设与实践

作者：张晶 王腾飞 王伊培

来源：《中文信息》2020年第10期

摘;要：随着新工科建设的推进，对工科专业的实验实训条件提出了新的要求，当前工科专业实验实训场地不足和教师缺乏跨学科知识机构。虚拟仿真实验室可以很好地解决工科专业实验实训中的困境。同时，工科专业课程教学大纲的改进和教师跨学科研究能力的提升是虚拟仿真实验室建设的保障。

关键词：虚拟仿真实验室;新工科;工科专业

中图分类号：G642;文献标识码：A;文章编号：1003-9082（2020）10-0-01

2017年2月以来教育部相继发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目的通知》等指导性纲领，推进新工科建设。高校结合企业需求也提出了“智能+制造”“大数据+数控”“新材料+建工”等新工科人才培养模式，这对工科专业的实验实训提出了新的要求。虚拟仿真实验室是一种“互联网+”实验室模式，以大数据和仿真技术为依托，建立虚拟实验场景，学生在虚拟的环境中通过人机交互的方式开展各项预定实验项目。狄海廷等学者认为研究认为虚拟仿真实验优质资源的有效开放与共享，提高教育投入的使用率和使用效益，是急需解决的重要问题。

一、新工科背景下工科专业实验室建设的短板

1.给校内实验室建设提出新的挑战

传统的实验实训课程都是相对独立的，实验室针对某一门或几门进行建设，每门实验实训课程按照既定的教学大纲和固定的实验室完成。如材料成型及控制工程专业的《材料成形工艺及模具设计》课程的实训，学院专门设立了模具设计的实验室来完成相关的实验实训。新工科建设以后，实验实训课程体系中将“智能控制”“材料成型及控制工程”融合到一起，《材料成形工艺及模具设计》课程的实训扩展到《材料成形模具数字化设计》《材料成形设备与控制》《材料成形过程数字化》等三门课程，学校需要购买价值近千万的金属材料高性能3D打印机，并且对实验实训场地提出了更高的要求，导致很多高校缺少足够资金对实验室进行改造。

“新工科”背景下土木工程专业建设的重要路径

在“新工科”背景下，土木工程专业的建设需要根据社会的需求和发展趋势，寻找重要的路径，以提高其教学质量和培养质量，推动学科的进一步发展。以下是土木工程专业建设的几个重要路径：

1. 优化课程设置：土木工程是一个综合性学科，需要学生掌握扎实的理论基础知识和实践技能。优化课程设置是土木工程专业建设的重要路径之一。除了传统的土木工程专业课程外，应注重跨学科的融合，增设涉及工程管理、环境保护、可持续发展等课程，培养学生的综合素质和创新能力。

2. 强化实践教学：土木工程专业的特点是注重实践操作，在实践中学习和锻炼。强化实践教学是土木工程专业建设的关键路径之一。可以通过开设实验课程、实习和实训，以及参与各类工程项目实践，让学生从实践中获取真实的经验和解决问题的能力。

3. 提升科研水平：土木工程是一个前沿、创新的学科，科研是推动学科进步的重要动力。提升科研水平是土木工程专业建设的重要路径之一。学校可以建立土木工程专业的研究机构和实验室，引进优秀的科研团队和学术带头人，积极拓展科研项目和研究方向，推动科研成果的产出和转化，为学生提供科研机会和平台。

4. 强化实用技能培养：土木工程专业是应用性很强的学科，学生在毕业后需要具备一定的实践能力。强化实用技能培养是土木工程专业建设的重要路径之一。学校可以与建筑工地、工程公司等行业单位合作，提供实习和毕业设计的机会，让学生在真实的项目中学习和实践，培养他们的实际操作能力和工程管理能力。

5. 加强行业合作与交流：土木工程是一个紧密与工程行业相关的学科，与工程公司、工程师等行业人员的合作与交流对于提高学生的专业素养和实践能力非常重要。加强行业合作与交流是土木工程专业建设的重要路径之一。学校可以与行业企业签订合作协议，开展联合培养项目、项目研究等合作，为学生提供更多的实践机会和就业渠道。

“新工科”背景下土木工程专业建设的重要路径

1. 引言

1.1 新工科教育背景下土木工程专业的重要性

在新工科教育背景下，土木工程专业的重要性日益凸显。随着科技的不断进步和社会的快速发展，土木工程在现代社会中的地位愈发重要。土木工程是建设国家基础设施和推动经济发展的重要支柱，在城市化进程中扮演着不可或缺的角色。而新工科教育的理念强调学校与企业、产学研深度融合，培养具有创新精神和实践能力的高素质人才。土木工程专业作为新工科建设的重要组成部分，必须不断调整教育教学模式，紧跟时代发展的步伐，培养适应未来社会需求的高素质专业人才。只有坚持不断创新，不断完善教育体系，才能更好地适应社会变革的需要，推动土木工程专业的不断发展和进步。在新工科的大潮中，土木工程专业有着重要的使命和责任，必须认识到自身的重要性，不断提升教学质量，为社会培养更多优秀人才。

1.2 “新工科”对土木工程专业建设的影响

在“新工科”教育背景下，土木工程专业的建设受到了深远影响。传统的土木工程教育模式主要注重学生的理论知识，而在“新工科”的理念下，土木工程教育不仅要重视理论知识的传授，还要注重学生的实践能力、创新能力和综合能力的培养。这种变革对土木工程专业的教育体系、教学模式和课程设置都提出了新的要求和挑战。 “新工科”注重培养学生的创新能力，要求学生掌握跨学科的知识和技能，具备解决实际问题的能力。土木工程专业应该通过开设跨学科的课程和项目，培养学生的团队合作、沟通协作和创新能力，使他们在未来的工作中能够快速适应并解决复杂的工程问题。

“新工科”也要求土木工程专业加强与行业的联系，引入前沿科技和工程技术，让学生了解最新的工程发展趋势和工作要求。通过与行业合作开展项目实践，学生可以更好地了解实际工程问题和解决方案，提高他们的职业素养和实践能力。

“新工科”对土木工程专业建设的影响是多方面的，需要土木工程教育界不断改革和创新，以适应时代发展的需要，培养出更多具备创新能力和综合素质的优秀土木工程人才。

“新工科”背景下土木工程专业建设的重要路径

一、加强与地方企业的合作

土木工程是一个极度应用性的学科，学生可以通过参与工程实践与实地拓展训练来提高自身综合素质与能力。因此，建立与地方企业的紧密合作关系显得尤为重要。地方企业可以为学生提供丰富的实践机会，为学生提供职业发展方向，也可以为学校提供先进的技术和设备，同时也能够提升企业自身的技术水平和竞争力。

二、优化课程体系

在土木工程本专业的培养中，课程体系是一个非常重要的考量因素。优化课程体系应当根据社会需求和学生需求，结合学科的特点，使其更加贴近实际，注重理论与实践的平衡。通过拓展选修课程、增加项目实践课程、创新创业等多种方式，提高毕业生综合素质以及就业竞争力。同时，应该充分利用现代信息技术的手段，建立网络化教学平台，改变过去过于注重理论性教学的模式。

三、设立实验基地与试点项目

实验基地和试点项目的建立能够对土木工程专业的建设起到积极的推动作用。在实验基地中，学生可以学习到更加贴近实际的知识和技术，提升他们实践的能力和动手能力。试点项目则可以培养学生独立思考的能力，为学生搭建实践和实验的平台，以更好地发掘和培养学生的实践创新能力和团队协作意识。

四、建立师资队伍

土木工程专业建设最为重要的一点在于建立一个优秀的师资队伍。应该加强教师的培训和提升，拓展教师的知识结构和技能品质，提高教师的实践能力和专业素养，让教师始终保持激情和活力，为学生提供最高质量的教育和为社会提供最优秀的人才。

五、注重学生综合素质的培养

学生的综合素质是学 生在未来职场和社会中能够发挥作用的关键能力。培养学生的综合素质应该全面，不仅要注重专业技能的培养，同时应该注重学生的思维能力、创新能力和团队合作能力等，培养学生的价值观和道德素质，以更好地提高学生在社会中的适应能力和竞争力。

总而言之，在“新工科”背景下，土木工程专业要适应社会需求和行业发展，积极探索新模式、新方向，不断深化专业建设，提升教育教学质量，为社会经济发展和人才培养做出自己的贡献。