中美土木工程本科创新实验教学体系对比分析

1、中美土木工程本科创新实验教学体系对比分析 摘要：介绍了美国加州大学伯克利分校及东南大学土木工程专业本科创新（创新论文）实验教学体系的基本情况，通过对比找出我国与国际一流土木工程专业高校实验创新教学的差距，寻求解决的途径。 analysis0引言未来2O年(20112030年)是中国重要的发展机遇期，面对未来20年的挑战，如何培养具有“专业扎实、创新能力强、协作敬业、恪守道德和具有国际化视野”的土木工程专业人才，吸引更多优秀人才加入土木工程行业，在继承和发展之间，承担更大的职责，展示更多的领导和专业才华，土木工程教育面临巨大挑战!教育部要求“面向工业界、面向世界、面向未来，培养卓越工程师后备人才

2、”，并于2010年启动了“卓越工程师教育培养计划”，东南大学作为以工科著称的985高校，已被列入“卓越工程师计划”首批高校名收稿日期：20110406基金项目：东南大学实验室建设与管理重点项目(2010一L005)作者简介：徐明(1972一)，男，黑龙江大庆人，博士，高级工程师实验室副主任，主要研究方向为土木工程实验室技术与管理。 Te1：；Email：xumingseueduca单。“卓越工程师计划”要求“强化培养学生的工程能力、创新能力及国际化视野”，根据这一要求，现行“以理论教学为主，以实验教学为辅”的土木工程传统实验教学体系已经不能满足其要求，必须对土木工程本科实验教学体系予以革新。一

3、以“工程化”为教育主线的美国工程教育走在世界的前列。从20世纪80年代末美国许多著名高校开始进行工程教育改革，改革工程教育逐渐科学化、理论化的模式，强调“科学回归工程”的教育理念，突出工程教育中的实践教学地位，提出加强学校和社会的联系，在人才培养过程中加大工程实践教学的比例，加强学生工程实践能力的培养。这与教育部“卓越工程师计划”的培养目标是基本相同的。因此，美国著名工程类高校在工程教育改革中的很多经验是我们可以充分借鉴的。 加州大学伯克利分校作为美国著名的工程类高校，在美国土木工程专业院校中连续多次排名第一，其土木工程专业教学从硬件到软件、从教学体系到教学方法和教学手段，多渠道为学生获得工程

4、实践能力提第11期徐明，等：中关土木工程本科创新实验教学体系对比分析75练学生专业素质所必须的力学类核心基础课程的相关基本知识、基本方法、基本技能。第二模块(专业基础实验模块)：包括土力学实验、土木工程材料实验、工程结构设计原理实验，通过规范、系统的基础课程的实验训练，让学生养成严谨、细致的科学工作作风和科研动手能力；通过进一步掌握实验设计、装置准备、数据采集和处理、结果分析和报告的方法，了解科学创新的基本过程，增强工程创新的意识。第三模块(专业实验模块)：包括土木工程结构试验与检测、路基路面试验检测、地下结构工程试验检测、现代施工技术与预应力技术实验、土木工程拓展实验及工程信息管理（信息管理

5、论文）实验等，通过专业课程实验、大型综合实验、课程设计等综合实践环节，注重培养学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力，从而增强综合判断意识与能力，增强工程与技术素养。具体实验课程，例如：土木工程材料课程，每周有25个学时的授课和1个学时的实验；工程结构设计原理课程，每周有5个学时的授课和05个学时的实验。 22本科生创新实验计划 近年来学校多渠道为有科学研究兴趣的学生提供从事科学研究的机会。 实验中心定期在网上公布一些创新型实验项目，供有兴趣且学有余力的学生前来完成。 学生可以针对自己感兴趣的课题，申请国家、省、学校、学院4级创新实验计划的资助，开展相关的研究工作。近2年，学生自主立

6、项课外科研项目130项，年均60项以上。这些项目包括院级和校级101项、国家级大学生创新性实验计划项目20项，约500人次参加了自主立项课外科研项目的研究。 土木学院教师每年完成国家、省部级科研项目数十项，同时很多教师参加了国内重点工程的科技（科技论文）攻关。 每年约有80名以上的研究生在实验中心开展科研实验项目。实验中心鼓励本科学生参加实验中心完成的研究生实验项目。由于这些实验研究本身所具有的创新性，开拓了学生的视野，提高了学生解决实际工程问题的能力。 23学科竞赛 学校开展1年一度的力学竞赛、材料力学实验竞赛、结构设计竞赛、结构创新竞赛等学科竞赛活动。其中，材料力学实验竞赛、结构设计竞赛、

7、结构创新竞赛由学生自由组队并提出设计方案，学院组成专家委员会，面向所有参赛者对所有方案进行点评并评选，选择创新性较强的方案进行重点资助，对于完成情况较好的命题报送省、地区和全国比赛。通过点评，所有参赛学生了解了自己和他人方案的优点、缺点和改进方向，不仅有利于提高学生的方案水平，而且很大程度上激励了他们的学习兴趣。 5年来，获得省部级以上备类竞赛奖励l50人次，其中国家级的力学、结构设计大赛一等奖10人次。2010年更是连续获得江苏省结构设计竞赛一等奖2项，二等奖一项；华东地区高校结构设计邀请赛唯一的一等奖；第四届全国大学生结构设计竞赛一等奖第一名；首届全国大学生基础力学实验竞赛一等奖第一名。

8、3两校创新实验教学体系对比分析(1)实验课程设置。东南大学的课程设置比加州大学伯克利分校更为系统，明确划分了3个模块的实验课堂教学体系。但是针对具体两校都设置的实验课程，我们的差距主要体现在理论与实验课程的课时比例上。例如工程结构设计课程东南大学理论与实验课的比例是5：05，加州大学伯克利分校的比例是2：3。 由此可以看出，美国高校更注重学生实际动手能力及在实践中发现问题解决问题能力的培养，而国内高校更注重学生基础理论知识的学习。因此在今后的教学计划制定中，应加大实验课程的比例，改变原有的一味通过课堂灌输，讲授专业知识的方式。 (2)大学生参加科研活动的机会。近年来通过国家、省、学校及学院4级

9、的创新实验计划资助，国内高校在为本科学生提供科研创新平台方面与美国高校的差距在逐渐缩小。同时国内工程建设规模远大于美国，许多教师参加了国内重点工程项目的科技攻关，为广大本科生提供了很好的接触实际工程的机会。因此，在这一方面我们有着自身的优势，应按照现有的思路继续走下去。 (3)学科竞赛。虽然国内高校的竞赛次数及规模均要比美国高校多，但是美国高校的学科竞赛与实际工程更接近，更能锻炼学生的实际动手能力；国内高校的竞赛则更注重学生基础理论的学习及基本结构概念的掌握。例如美国高校的混凝土划艇竞赛，比赛采用混凝土浇筑实体模型，锻炼了学生混凝土设计、施工技术，做好的模型可以实际应用，更接近于实际工程。我国

10、的全国大学生结构竞赛一般采用比较小的模型，材料一般是有机玻璃、木材、纸张等，与实际工程所用材料有较大不同，且做好的模型不能实际应用，主要以锻炼学生的结构设计概念为主。 因此，今后高校学科竞赛中如何让比赛更接近于实际工程，突出学生实际解决工程问题能力的培养是我们努力的方向。 (4)研修课程。一直以来这是国内高校的短板，针对不同年级、不同层次的学生开设不同类型的研修课程，是我们急待解决的问题。 (5)职业素质训练。加州大学伯克利分校的职业素质训练计划给了我们很好的启发，工程类高校所培供足够的锻炼机会和条件。东南大学作为以工科著称的985高校，在国内土木工程专业院校中始终排名前5名，2008年底被评为国家级实验教学示范中心建设单位。本文通过对这两所高校土木工程专业本科创新实验教学体系的对比分析，找出我们与国际一流高校在土木工程专业实验教学方面的差距，寻求解决的途径。 1加州大学伯克利分校的创新实验教学体系加州大学伯克利分校土木工程专业本科课程4年要完成最少120个学分。其本科创新实验教学主要分为以下几个层次。 11课程实验 课程实验主要包括工程力学、工程材料结构与特性、结构工程、钢结构设计、钢筋混凝土结构设计等课程的实验。例如：工程材料结构与特性课程，每周有2个学时的授课和3个学时的实验。主要讲授土木工程材料的结构和特性。实验主要是测试各种条件下材料的性能。钢筋混凝土结构设计课程，每周