土木工程概论“四度四性六结合”教学模式研究

 陈常清   

韶关学院 化学与土木工程学院，广东 韶关，512005

[摘  要]土木工程概论作为土木工程专业的入门必修课，担负起把完全外行的学生领入土木工程行业的大门，使学生了解土木、热爱土木的重要使命，其教学目标是指导学生深刻理解如何对待土木工程“为什么学—学习什么—怎样学习”。但随着科技及社会的发展，土木工程概论课程的教学模式渐显脱节，从重构课程的定位作用入手，通过深入分析课程的内容，结合课程的教学实践及研究，提出土木工程概论“四度四性六结合”的教学模式，取得良好的教学效果。

[关键词]土木工程概论；四度四性六结合；教学模式

[基金项目]2018年韶关学院第十九批教育教学改革研究重点项目——应用型高校土木工程专业“蛋糕式”人才培养模式的研究(项目编号SYJY20181912)；2020年韶关学院校级课程思政建设项目——基于协同育人的土木工程专业“课程思政”实施路径研究(项目编号9900590114)；2020年度韶关学院校级质量工程建设项目——土木工程特色专业(项目编号230085990103)。

[作者简介]陈常清( 1973-)，男，福建莆田人，硕士，韶关学院化学与土木工程学院教授级高级工程师，研究方向为结构工程和岩土工程等。

[中图分类号]TU352.1; G642.0 [文献标识码]A [文章编号]1007-5348（2021） 

一、研究背景

作为多年来就业形势持续良好的专业，土木工程成为众多学生填报高考志愿的理想选择。土木工程概论作为土木工程专业的入门必修课，担负起将完全外行的学生领入土木工程行业的大门，使学生了解土木、热爱土木，以及引导学生初步建立起土木工程专业课程学习方法的重要使命^［1］，其教学目标是指导学生深刻理解如何对待土木工程“为什么学—学习什么—怎样学习”^［2］。

二、体验“四度”，重构概论课程的定位作用

1体验温度——全面了解土木工程的历史作用，激发学习土木工程专业的自豪感

自有人类活动起便有土木工程，早期主要为人类遮风挡雨，如我国新石器时代的仰韶文化遗址、西安半坡村遗址等，经考古挖掘均发现有早期房屋的痕迹；随着人类活动范围的发展，众多土木工程在不同历史时期发挥着举足轻重的作用，如修建于险要地势之上的长城，自春秋战国始历经多个朝代的扩建，至明代形成东起山海关，西至嘉峪关，绵延6350余公里，有效地抵御北方游牧民族的南侵，见证了中国人民反对外部侵略的英勇斗争，成为中华民族勤劳智慧、百折不挠、众志成城、坚不可摧的民族精神和意志的象征。

2体验宽度——全面了解土木工程的相关分支，掌握学习土木工程专业的主动性

土木工程从不同的角度有不同的定义^［3］，概括起来主要有：一指工程建设的对象，包括房屋、路桥、港口等；二指为建设工程设施所进行的一系列的技术活动，包括勘察、设计、施工等；三指学科及专业，在国务院学位委员会颁布的研究生教育目录中，土木工程与均为一级学科的水利工程、建筑学等并列，下设岩土工程、结构工程、防灾减灾工程及防护工程、桥梁与隧道工程等六个二级学科；按教育部2020年颁布的《普通高等学校本科专业目录》，土木工程本科专业属于工学门类的土建类专业，代码为081001，同建筑环境与能源应用工程、给排水科学与工程、建筑电气与智能化等专业并列。

土木工程在不同时期所包含的技术领域不同，所包含的专业范围也不太一致。1998年教育部进行专业目录调整，将矿井建设、建筑工程、土木工程等八个专业合并为土木工程专业。经过多年的演变，今天的土木工程又发展了众多分支，如：建筑工程、桥梁工程、水利工程、轨道工程等，包含结构工程、岩土工程、工程造价等专业方向。浩瀚的分支及专业方向给土木工程专业的毕业生，提供了广阔的职位和就业方向的选择余地，更为不同个性和兴趣但热爱土木工程专业的学生提供了丰富的就业机会，同时也给满载热情进入大学校门的新生带来焦虑和迷茫。

在概论课程教学中，通过阐述不同岗位工作特性、能力需求、人格特征以及就业前景等，特别是指导学生对将来的就业方向、前景、职业通道、发展潜力等做一个梳理，可以让学生在大学期间对自己的未来有一个清晰的职业规划，清楚在大学期间应该怎样为将来拟选择的职业做好准备，掌握学习土木工程专业的主动性。

3体验深度——全面了解土木工程的能力要求，提高学习土木工程专业的针对性

尽管土木工程专业分支众多，就业岗位差异较大，但对土木工程师的能力基本上都有一些共同的要求；随着社会的发展，现代土木工程项目日趋复杂，高新技术应用愈发宽广，综合素质和能力成为土木工程师的基本要求。

美国土木工程协会(ASCE )的知识体系 (BOK，Body of Knowledge)委员会，从知识、技能、态度三个维度评估土木工程师的从业要求，总结出被行业公认的24条标准。其中职业态度，因土木工程师的工作与人的生命息息相关，故应将责任意识的种子尽早埋进新生的心里，让学生意识到土木工程的参与者需终身负责，时刻谨记责任重于泰山；自主学习能力，应加强培养学生的自学能力，化被动学习为主动学习，才能在未来成为能发现问题、解决问题的优秀工程师；综合解决问题的能力，土木工程的工作，不是简单的单一问题，而是问题的合集，这就需要学生将学到的知识加以综合利用；协调管理能力，一项土木工程的建设，离不开各个相关环节的紧密配合，故要引导学生在学习课本知识之外，通过积极参加校内外的各种活动，来锻炼自己的综合能力，学会发扬团队精神，通过分工协作来完成项目，从而提高协调管理能力。

通过概论课程，对土木工程专业学生进行木工程能力要求的前瞻性引导，可以提高学生学习土木工程专业的针对性。

4体验难度——全面了解土木工程的课程设置，探索学习土木工程专业的实效性

土木工程行业领域多、工作性质差异大，学生就业面广，可以在房屋建筑、路桥、铁道、市政等不同行业从事设计、施工、监理等不同工作。作为学生，在大学阶段不可能学完土木工程专业所有方向的课程，而课程体系又是培养学生达成社会能力需求的关键。所以有必要对土木工程专业的课程设置做简要讲解，以便学生对土木工程各个专业方向的课程设置有一个相对清晰的了解，对所开设课程的相对关系有一个基本概念，可以具体了解每门课程的作用及难易情况，从而结合自己的兴趣爱好进行选课，提高学习的实效性。

一般地，土木工程专业的课程体系分为理论知识与实践教学体系。理论知识教学体系包括人文社科类、工具性类、自然科学类和专业类知识。专业类知识为从事土木工程设计、施工、管理等所需的基本方法和理论，包括力学基本原理，测量、制图、材料等技术基础，工程项目经济与管理，结构设计基本原理，施工原理和方法以及计算机在土木工程中的应用。实践教学体系包括实验、实习、设计、社会实践及科研训练等。按照这种分类方式，容易让学生明白实践课程是土木工程专业课程体系的重要组成部分，理论只有经过实践才能转变为自己的专业能力，从而引导学生重视实践的重要作用。

为了帮助学生尽快适应大学学习模式，亦可以把土木工程专业大学本科的主要专业基础课和专业课按研究方法分成四种类型^［4］：基础理论类、应用理论类、工程实践类和管理类。基础理论类课程，如各类数学、理论力学等，以基本假设或定律(公理)为出发点，以“定义+定理+应用例题”为基本结构，要求思维逻辑性严谨。应用理论类课程，包括工程材料、土力学、工程地质，以及钢筋混凝土原理和钢结构原理中的部分内容等，其基本概念和大部分原理往往来自对自然现象、实验结果或者实际工程经验的归纳，不刻意追求逻辑上的严谨，而以应用为主要目的。工程实践类课程，包括设计类以及施工技术类课程，其特点是，以各类规范规程标准为依据，采用各种可行的手段和方法，以程序化的方式完成各类工程设施的设计和施工任务。管理类课程，通过研究相互制约的各种因素，以系统的观点选择适当的手段、方法和步骤实现目标。

三、把握“四性”，推进课程内容的取舍展开

1趣味性——历史典故插科打诨

《论语》说“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，亦即兴趣是最好的老师。培养学生对课程产生兴趣的主要手段，就是展示课程的趣味性，而概论课程所富含的历史典故等众多内容是其取之不尽、用之不竭的趣味源泉。

如在讲述近代土木工程时，可以介绍标志性构筑物——埃菲尔铁塔从筹建、方案确立到成功建造的曲折过程。它的由来——为纪念法国大革命胜利100周年而建，起初竞标征稿时，埃菲尔本人因忙于金属铁路桥的事务，将竞标之事委托给下属，并不看好公司两位年轻人的创意方案——铁塔。意想不到的是，该方案在所提交的700多个竞标方案中脱颖而出，被评委会一举选中。埃菲尔用工程款的1%换取两位年轻人创意的署名权，此后的设计才由埃菲尔设计并署名。在建造过程又由于其外观在当时比较另类而饱受非议，埃菲尔力排众议、历经艰辛最终建成铁塔，如今埃菲尔铁塔已成为巴黎乃至法国的标志性建筑。

历史典故等内容可以在平时多留意，多收集，在教学过程中适当地运用到相关的知识点，再配合上多媒体课件，能充分展示出课程的趣味性，从而充分调动起学生的学习热情。

2特色性——主讲三个专业方向

土木工程内容众多浩瀚，概论课程所面临的一个难题就是如何进行材料的取舍，恰如其分地发挥这门先导课的作用。如仅仅讲授一个专业方向的内容，则有违大土木的时代潮流；而限于概论课程有限的学时，不可能也没必要详尽介绍土木工程所有专业方向的内容。

考虑到高年级分流模式的现实需要，我们在概论课程中尽可能详细介绍能展示学校专业特色的几个专业方向（我校选择建筑工程、桥梁工程、岩土工程三个方向）的全貌，其他则留给学生自学。这样学生在高年级选择专业方向时，对各专业方向的基本内容、性质、特点乃至本学校的研究水平就有比较全面系统的了解，能够有的放矢地选择自己真正喜欢的专业方向。

具体讲授时，我们以专业方向的工程设施为明线，以规划、勘测、设计和施工等基建程序为暗线，暗线融合到工程设施中进行讲解。如在讲述建筑工程模块时，先简要介绍建筑分别按用途、主体结构所用材料、层数、结构体系等进行分类的情况，指出这些不同分类的意义何在；然后把重点放在空间结构及高层建筑的结构体系分类上来组织课程；最后选取具体的剪力墙或筒体结构的高层建筑，从暗线的角度，详细介绍建筑物的规划、勘测、设计和施工等内容。

3系统性——以知识体系为主线

所谓知识体系，指相对全面完整的一些知识的集合。课程体系并不等同于知识体系，一方面某个知识体系中的部分重要内容可能并不包含在本科阶段所开设课程之列；另一方面，有些分属不同知识体系的内容又有可能会被编排入同一课程。

在进行本科课程的教学安排时，主要考虑的是课程的前后衔接，以及课时不宜集中于同一学期之类的问题。由于受到课时、学分以及学生选修内容等方面的限制，学生在本科阶段所学习的课程，仅是课程体系中的一部分，从知识体系的角度还有一定欠缺，尚未能搭建知识体系较完整的总体框架，所以仅依开课的次序介绍要学习的内容不太可取。如以知识体系为主线，同时兼顾课程体系介绍学习内容，可以使学生知道自己在学什么，所学的内容与其他内容之间有什么关系，尚有哪些内容需要进一步学习，这有利于促进学生的学习主动性。

4概括性——提纲挈领后续课程

概论课程所涉及的主要内容，大部分会在后续的课程中进行详细讲述，如何处理概论课程的“概”是本课程成功与否的关键。概论课程既不可越俎代庖，大包大揽，不宜涉及后续课程的过多细节，也不宜以偏概全，粗枝大叶，空洞无物。教学中，重点围绕指导学生该如何看待待土木工程的“为什么学—学习什么—怎样学习”。“为什么学”着重讲述土木工程的历史作用及其在国民经济中的重要作用，“学习什么”着重介绍土木工程主要专业方向、行业情况、土木工程师的能力要求及知识结构等，“怎样学习”着重探讨土木工程专业课程体系特点及大学阶段学习生活建议等。

四、落实“六结合”，丰富概论课程的教学方式

1专业与思政相结合

土木工程发展贯通古今，是反映不同历史时期社会经济、文化、科学、技术发展状况的活化石，许多工程背后都有一段扣人心弦的历史故事。

如巧妙构思令人叹为观止的都江堰工程。四川成都都江堰一带，正处岷江从西北多山地区流经成都平原向南注入长江的去道上。水在山间流得很急，一到平原，流速顿减，水中挟带的泥沙随着沉积下来，容易堵塞河道。因此每年一到夏季，岷江水势骤涨，常发生水灾，长期未能成功治理。李冰担任蜀守后，认真考察都江堰一带的地势，吸取前人治河的经验，找出岷江泛滥的关键；他和儿子一起领导当地的人民，克服重重困难，采取巧妙的防洪治水方法，最终完成了这项闻名于世界的水利工程——都江堰，是全世界迄今为止年代最久、唯一留存的、以无坝引水为特征，我国古代最大、最成功的宏大水利工程，是我国古代科技史上的一座丰碑。

又如命运多舛令人扼腕叹息的钱塘江大桥。由于钱塘江底的地质情况比较复杂，当时外国专家认为“钱塘江水深流急，不可能建桥”。我国著名桥梁学家茅以升及其建设者，经过艰苦勘查比选出恰当的桥址，创造性地采用气压法沉箱掘泥打桩、“沉箱法”建立桥墩、“浮运法”架设钢梁，最终于1937年成功建成钱塘江大桥。然而钱塘江大桥命运多舛，在抗日战争及解放战争中，几经炸毁修复，直至1954年4月加固好恢复通车，一直使用至今。

在课堂教学中，适当引用著名工程案例及土木工程领域的历史人物等思政题材，对学生进行人文素质和爱国主义教育，能让学生在学好专业知识的同时更全面了解土木工程发展的历史，对激发学生的学习热情，坚定理想信念、“四个自信”，增强责任担当意识，树立正确的专业观和人生观都会产生极其重要的影响。

2多媒体与网络教学相结合

概论课程所涉及的建筑工程、桥梁工程、道路工程等各专业方向，与工程实际问题结合紧密，其所包含的大量内容，哪怕对从业多年但未接触该领域的人员来说，也是比较陌生的，何况对刚学习土木工程专业的学生。而多媒体课件具有形象生动、信息量密集的特点，课堂教学中，可充分发挥多媒体的教学优势，一方面，可通过典型工程录像、工程实景图片等影像资料来系统地讲授理论知识，既可以增加学生的直观感觉，又可以让学生足不出门就能了解国内外一些重大工程的先进施工方法、施工技术，如在讲解盾构法施工时，很多学生对其没有什么概念，可选择广州地铁隧道施工等录像，这样就能使学生生动了解盾构机的连续施工步骤“始发—推进—出渣—管片拼装等”；另一方面，还可通过动画的方式，“拆散”、“拆开”土木工程的内部结构，以展示较抽象的施工工艺、过程等，如逆作法施工步骤。

3理论与案例、实践相结合

土木工程与人类的衣食住行密切相关，是一门实践性很强的专业。因此，在讲授概论课程相关理论时，宜与工程案例相结合，以提高学生的感性认识。一方面，可选取在学生日常生活中经常接触到的工程实例，如结合上课的教学楼、运动的体育馆等，介绍各类不同功用建筑物的结构形式、设计原则。这样学生就深刻体会到日常生活与土木工程的密切相关，拉近了土木工程与学生之间物理距离的同时，也拉近了两者之间的情感距离，亦促进学生今后更留心观察周边的土木工程。另一方面，亦可介绍一些中外闻名遐迩的土木工程，如上海中心、鸟巢、国家大剧院等著名建筑，港珠澳大桥、美国旧金山金门大桥等中外名桥。这样既能拓宽学生的知识面，又能使学生了解土木工程在国内外的最新进展。

另外，还可以安排学生到现场参观已建成的典型工程和有代表性在建工程，以及校内的实验室，特别地，可以布置一些实践活动的专题，如调查民居之类的古建筑，结合学科竞赛搭建建筑结构模型等，可以增强学生对所学专业的认知，提高学习兴趣，树立学习信心，亦有利于学生树立正确的劳动观念和培养脚踏实地的工作作风，有助于培养学生的集体主义和团结协作精神，严谨认真的科学精神和求真务实的科学态度，为今后工作奠定基础。

4基础知识与热点问题相结合

基础知识主要是“学习什么”中所着重介绍的土木工程主要专业方向、行业情况、土木工程师的能力要求及知识结构等，是概论课程讲授的主体；而热点问题可包含装配式建筑、BIM、3D打印等行业发展动态及教师个人最新研究成果，还可包含正在建设的标志性土木工程设施、最近发生的自然灾害及工程事故等，可以开展专题进行讲授，更多时候可以在讲授基础知识的过程中穿插进行。热点问题的讲授，可以促进学生扩展知识面，拓宽视野，学好基础知识，打好理论功底，增强学生学习的紧迫感，特别是有关工程事故的讲授，还可以培养学生安全责任意识、严谨工程观的意识。

5启发式与对分课堂、项目教学相结合

课程教学中，可以充分发挥土木工程教学素材唾手可得的优势。根据所讲授的内容，列举身边的土木工程实例对学生进行启发、互动式的教学，如在讲授房屋建筑中常见的梁、板、柱、墙构件时，可让学生观察所在的教室，启发他们思考房屋建筑中有关荷载传递的路径问题，之后可以根据学生的回答情况予以有的放矢地点评并讲解，这样可让学生很快地了解基本构架的概念，并熟练掌握荷载传递的基本原理等知识。而在讲授桥梁、房屋建筑等基础性、常识性内容为主的工程设施时，亦可尝试采用对分课堂，以促进学生主动学习，平等交流，大胆提问；为了避免出现小组讨论主题过于分散或不关心其它小组的讨论主题之类情况，可以采用项目教学法，针对同一项目，不同小组可以从设计、施工、材料等不同角度进行分工合作，并深入学习、探讨。通过这种启发、互动式教学方式，不仅可以显著提高教学效果，还可以培养学生独立思考能力、协作能力，极大地激发学生的积极性和主动性。

6团队教学与考核相结合

概论课程专业分支多、范围广、内容杂，单个教师囿于知识结构及研究领域的局限性，往往难以面面俱到。建立既有各自研究领域专长，又能共同研究教学内容方法，核心成员相对稳定相互配合的教学团队，是保证该门课程教学效果的有力手段，还可通过邀请校内外专家、工程技术人员开展讲座等方法，形成动态教学资源，丰富教学团队内涵。

教学质量是高等院校办学的立校之本，而考试又是检验教学质量的最基本、最重要的手段，也是课程教学的一个重要环节。为改变传统考核形式的弊端，针对概论课程的特点，本课程考核总成绩分为三块：线下成绩、线上成绩和期末考查成绩。线下以课程基础知识为主，包括考勤、平时作业、课堂交流、学科竞赛等；线上以选读内容为主，包括拓展学习、线上作业等；期末考查以论文、专题报告为主，形式多样，内容丰富，包括对各专业分支的了解，自己的专业兴趣，未来的职业规划，自己的收获等等。采用综合考评办法，改善了“为考试而教、为分数而学”及团队教学易出现侧重点过于发散的不良循环，转学生“被动考试”为“主动考试”，达到促进学生兴趣盎然、自觉主动地学习的效果。

五、小结

本文从重构概论课程的定位作用入手，通过深入分析概论课程的内容，结合科学技术及社会形势的具体发展情况，提出土木工程概论“四度四性六结合”的教学模式。该教学模式在促进学生了解并热爱土木工程专业、激发学习兴趣，以及指导学生深刻理解如何对待土木工程“为什么学—学习什么—怎样学习”等方面取得良好的教学效果，并对应用型本科高校的课程改革起到建设性的借鉴作用。

[参考文献]

[1]郑元勋, 蔡迎春. 土木工程概论教学改革探索[J]. 高等建筑教育, 2012, (21): 62-65.

[2]刘岩, 谭宇胜. 土木工程概论课程的探索与思考[J]. 高等建筑教育, 2006, (15) : 74-76．

[3]熊峰. 土木工程概论[M]. 武汉: 武汉理工大学出版社, 2019.

[4]杨柯.“土木工程概论”课程教学的几点思考与探索[J]. 西南交通大学学报(社会科学版),2007,(1):74-76.

Study of "4-Degree, 4-Property and 6-Combination" Teaching Mode in Civil Engineering Introduction

 Changqing Chen

School of Chemistry and Civil Engineering, Shaoguan University, Shaoguan , Guangdong 512005

Abstract: With the goal of guiding students to deeply understand the idea why to learn, what to learn, how to learn Civil Engineering, Civil Engineering Introduction shoulders the mission of leading students into the industry of Civil Engineering and ignites their interest to study the major. However, inadaptability of the course in teaching process gradually emerges with the development of technology and society. Based on exploring the orientation of reconstructing curriculum, analyzing the content, combining the teaching experience, "4-Degree, 4-Property and 6-Combination" Teaching Mode in Civil Engineering Introduction is propounded.

Key Words: Civil Engineering Introduction；4-Degrees, 4-Property and 6-Combination； Teaching Mode