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摘要：本文依托土木工程防灾类课程建设改革，进行土木工程学生创新能力培养机制探索。采用“现代化教学手段应用”“教学方法优化组合”“完善教材使用”“创建国际交流平台”“创新课题讨论”等教学手段，突破传统课程教学的局限，这种复合教学方法的应用，可以帮助学生进行感性认识和理性分析，实现提高教学效果、拓展学生知识面的目的，进而提升学生创新能力，为社会培养创新型人才奠定基础。
关键词：创新能力；教学模式；人才培养；国际交流
中图分类号：G642 文献标识码：A
DOI
引言
随着我国“一带一路”倡议的实施，我国在国外建设项目日趋增多，港湾码头和高速铁路等项目建设正在有序开展，因此对创新型土木工程技术人才也前所未有地加大了需求量[1]。但目前传统授课方法过分拘泥于书本，学习过程相当枯燥，学生被动地接受新知识，最终导致学生只会机械地重复书本上的知识点，不能全面地思考和解决科研问题[2]。新时代培养学生需要满足我国对创新能力强、专业知识扎实、外语水平高的综合型人才的要求，学生创新能力不足不仅严重制约学生个人发展，还会阻碍我国经济发展速度[3]。因此，与时俱进的培养模式及教材改革迫在眉睫。
长期以来，高校教学过程中对学生的创新能力培养相对薄弱，教学与社会发展脱节，人才培养不能满足社会经济、建设的发展需求[4]。此外，创新支持平台建设不够完善、创新指导师资力量薄弱、学生创新意识不够成熟、创新氛围不够浓厚[5]等问题也比较明显。创新人才培养的现状是：与多层次的社会需求相比，我国高等教育尚未形成完备的创新人才培养体系，随之而来的是大学生创新能力普遍偏低、具备创新性思维的高素质人才存在巨大缺口，无法适应新技术、新产业的快速发展[6]。随着我国经济与科技的迅速发展，提高高校自主创新能力，培养创新型人才是实现创新型国家的人力资源基础[7]。因此，进行本科生创新能力培养机制探索是本科教育教学改革的必要之举[8]。
本文依托土木工程防灾类课程建设改革，开展土木工程学生创新能力培养机制探索。北京科技大学土木工程防灾类课程包括：面向土木工程专业学生开设的小学期课程“防灾与生命线工程”，为土木工程研究生开设的课程“土木工程防灾案例分析”。课程梯队围绕上述课程开展了一系列教学研究工作，包括课程借鉴外国已有的先进教育模式，实施优化教学模式，通过中外名师联合授课的形式，更好地帮助学生与国际接轨，开拓学生的视野。邀请土木工程专业的国际知名专家担任主讲老师进行面授，培养学生发现问题、解决问题的意识与创新能力。课程将大量实验的观摩与实践引入教学环节，培养学生的认识与创新能力，针对短时间内教学任务量大的特点，通过优化教材，采用与时俱进的理论及技术，保证教学水准，同时培养高水准创新型人才。
一、教学过程中需要解决的问题剖析
防灾与生命线工程涉及对社会生活、生产有重大影响的交通、通信、供水、供电、供气等生命线工程与防灾[9]，主要讲授土木工程相关专业知识。课程教学及本科生创新能力培养需要解决的问题具体表现在以下几个方面：
1.课程专业性强，学生理解困难
生命线工程涵盖了社会生活中方方面面的工程类型，开设本课程需要尽可能让广大同学对生命线工程及防灾领域的基本知识、基本方法、基本技术内容有更进一步的了解。由于选修本课程的学生没有一定的理论基础，比较难以理解涉及土木工程等方面的专业知识，教学难度大，教学效果不理想。
2.课程时间短，教学内容多
小学期课程具有课程时间短、教学内容多、任务量大等特点。课程仅仅开设一周，共计16学时，讲授的知识点较多，时间上比较紧张。由于小学期课程内容量较大，一次授课往往长达半天，由于传统授课模式下课堂教学气氛低落，再加上长时间学习产生学习疲劳，造成学生接受知识能力大幅下降。
3.教学偏重理论，授课方法单一
部分授课教师长期从事该课程的教学工作，以理论教学为主，理论知识充足，但工程经验不足，学生以接受理论教育为主，无法将理论和实践很好地结合。传统教学模式下，教师往往把更多的精力集中于理论教学，教学局限于课堂，脱离了实际工程现象，学生只能在课堂上通过图片文字进行学习，缺少对所学知识的直观认识，不能构建知识系统。
4.学生参与度低，缺乏主观能动性
部分公共选修课基本上仍沿用灌输式教育方法，学生只能跟着老师的思路进行学习，缺乏主观能动性，被动地接受知识，不能积极参与到课程中，缺乏解决科学问题的思路，教学效果较差。课程以英文为主，造成学生理解困难等问题，导致教学效果不平衡，总体培养质量难以把握。
二、创新能力培养机制探索
依托“防灾与生命线工程”课程教学改革，突破传统课程教学的局限，提出以培养集“教、学、研”于一体的创新型人才理念指导教学改革，并将思想付诸课程教学实践，提出教师教学方式要适应学生学习的转变。为提高教学效果，进行学生创新能力培养机制的探索，将“现代化教学手段应用”“教学方法优化组合”“完善教材使用”“创建国际交流平台”“创新课题讨论”等教学手段有机地融合为一个整体，将此复合教学方法应用在课程改革中。
1.现代化教学手段应用
运用多年教学科研工作中整理的演示课件及丰富的灾害影像资料，并结合每年的城市基础设施建设逐年更新教学课件，不断丰富教学内容，充分和恰当地利用现代化的教学手段，加大教学信息量，最大限度为学生理解和掌握教学内容创造良好的学习条件，进一步提高教学效率。
网络教学方面，依托北京科技大学课程中心网络教学综合平台，与时俱进地更新教材与教学方法为学生开展网络辅助教学服务，向学生提供网络辅助学习支持功能，如课程介绍、课程教学大纲、课程教材、课程教学PPT和图书馆参考资源等。
2.教学方法优化组合
在教学方法上，通过课堂教学、灾害影像资料和土木工程实验室参观的方法，优化与实施实践课、实验课、理论课与设计课的教学模式，建立“探索与创新型”的培养模式，以培养创新型人才为目标，将实验的观摩与实践引入教学环节，培养学生的认识与创新能力。采用较为新颖的教学方式，以提高学生对于课程的兴趣。通过文献查阅、参观振动台试验以及同国外专家交流等方式，学习专业知识，不断开阔学术研究的视野。活跃课堂教学氛围，使学生从感性认识上升到理性认识，更加深刻地理解老师所教知识点，夯实土木工程学生创新能力的基础。
教学中增加试验观摩环节，有效提高学生的工程实践和认识能力。组织学生以小组为单位观摩和参与国家自然科学基金等重要研究课题中的大型模型动力试验，让学生对试验有宏观的认识，培养学生试验研究的理念，将所学知识与研究课题试验相结合，培养学生科学有效的分析能力和设计能力，加深学生对研究探索工作的直观认识，提升学生创新能力。
3.完善教材使用
建立完善的教材选用标准，根据时代发展趋势与时俱进，选用精品化、易于接受、适合学生的教材，有效地提高学生的认识能力，培养学生将理论知识与工程实验相结合的创新能力[10]。教学内容的改革只有诉诸教材建设，才能获得相对稳定的传播方式，通过对教材内容的不断研究，使课程内容始终处于理论研究和实践的前沿，同时引入视频材料，加强课堂的生动性，启发学生结合教材和PPT对具体工程问题进行思考，能够根据所学内容和查阅相关文献提出解决方案，提高其解决问题的能力。同时与国内外知名专家展开讨论，在原有教材建设成果的基础上，充分汲取近年来国内外各大高校在探索培养创新型人才和教材建设等方面取得的经验，加强教材及PPT讲稿的针对性和实用性，不断满足我国对创新能力强、专业知识扎实、外语水平高的综合型人才的要求。
4.创建国际交流平台
课程教学为了能够更好地帮助学生树立国际意识、拓展国际视野，依托强震区轨道交通工程抗震研究北京市国际科技合作基地，邀请国际知名专家学者来校参与课程教学和开设专题讲座。国际专家学者的研究涵盖了生命工程防灾的多个领域，可以极大拓宽学生知识面，同时紧跟国际发展趋势，帮助学生了解专业最新进展。学术讲座为学生提供了更好的交流学习机会，有机会与国际专家学者进行直接交流，锻炼学生的沟通能力。
通过与知名专家面对面交流，使学生更加了解国际前沿课题，开拓学生的国际视野。项目借鉴外国已有的先进教育模式，实施优化教学模式，通过中外名师联合授课的形式，更好地帮助学生与国际接轨，开拓学生的视野。邀请土木工程专业的国际知名专家担任主讲老师进行面授，培养学生发现问题、解决问题的意识与创新能力。
5.创新课题讨论
教学中为了提高学生的参与度，发挥学生的主观能动性，特别设置了创新课题讨论内容。根据生命线工程专业最新发展趋势与研究进展，为学生提供不同的创新课题进行讨论，通过文献查阅、撰写建议书、分组讨论等较为新颖的教学方式，让学生更多地学习专业知识，同时开阔学术研究的视野，积极参与研究创新，培养学生的综合能力。小学期课程将大量实验的观摩与实践引入教学环节，培养学生的认识与创新能力，提高创新型人才的培养水准。
三、创新能力培养的成果体现
通过在“防灾与生命线工程”中采用“现代化教学手段应用”“教学方法优化组合”“完善教材使用”“创建国际交流平台”“创新课题讨论”等教学手段，在学生创新能力培养机制探索中取得如下经验和成果：
1.利用现代化教学手段，丰富课堂教学的方式方法，系统化为学生构建知识体系，最大限度为学生理解和掌握教学内容创造良好学习条件，加强教师和学生之间的交流，加深学生对生命线工程的了解。
2.通过在教学过程中组织学生现场参观典型城市生命线工程，引导学生对所学知识进行现场实践，帮助学生学会运用所学知识解决实际问题。
3.通过在教学中增加试验参观，使学生掌握了开展科学研究的试验方法，强化了学生发现、分析、论证和解决实际问题的能力，加深了学生对研究探索工作的直观认识，提升了学习兴趣。
4.依托强震区轨道交通工程抗震研究北京市国际科技合作基地，邀请国际知名专家学者来校参与课程教学和开设专题讲座，拓宽了学生知识面，树立国际意识，紧跟国际发展趋势，锻炼了学生的沟通能力。
5.通过在教学中设置创新课题讨论内容，发挥学生的主观能动性，让学生更多地学习专业知识，开阔学术研究的视野，积极参与研究创新，培养学生的综合能力。
结语
综上所述，针对高校教学过程中对学生的创新能力培养相对薄弱等问题，依托土木工程小学期课程“防灾与生命线工程”教育教学改革实践，采用“现代化教学手段应用”“教学方法优化组合”“完善教材使用”“创建国际交流平台”“创新课题讨论”等教学手段，取得了良好的教学成果，讲授课程知识的同时，帮助学生进行感性认识和理性分析，扩大学生知识面，进而提升学生创新能力，为社会培养创新型人才奠定基础，为学生就业奠定良好的基石。
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关键词：创新能力；教学模式；人才培养；国际交流
中图分类号：G642 文献标识码：A
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随着我国“一带一路”倡议的实施，我国在国外建设项目日趋增多，港湾码头和高速铁路等项目建设正在有序开展，因此对创新型土木工程技术人才也前所未有地加大了需求量[1]。但目前传统授课方法过分拘泥于书本，学习过程相当枯燥，学生被动地接受新知识，最终导致学生只会机械地重复书本上的知识点，不能全面地思考和解决科研问题[2]。新时代培养学生需要满足我国对创新能力强、专业知识扎实、外语水平高的综合型人才的要求，学生创新能力不足不仅严重制约学生个人发展，还会阻碍我国经济发展速度[3]。因此，与时俱进的培养模式及教材改革迫在眉睫。
长期以来，高校教学过程中对学生的创新能力培养相对薄弱，教学与社会发展脱节，人才培养不能满足社会经济、建设的发展需求[4]。此外，创新支持平台建设不够完善、创新指导师资力量薄弱、学生创新意识不够成熟、创新氛围不够浓厚[5]等问题也比较明显。创新人才培养的现状是：与多层次的社会需求相比，我国高等教育尚未形成完备的创新人才培养体系，随之而来的是大学生创新能力普遍偏低、具备创新性思维的高素质人才存在巨大缺口，无法适应新技术、新产业的快速发展[6]。随着我国经济与科技的迅速发展，提高高校自主创新能力，培养创新型人才是实现创新型国家的人力资源基础[7]。因此，进行本科生创新能力培养机制探索是本科教育教学改革的必要之举[8]。
本文依托土木工程防灾类课程建设改革，开展土木工程学生创新能力培养机制探索。北京科技大学土木工程防灾类课程包括：面向土木工程专业学生开设的小学期课程“防灾与生命线工程”，为土木工程研究生开设的课程“土木工程防灾案例分析”。课程梯队围绕上述课程开展了一系列教学研究工作，包括课程借鉴外国已有的先进教育模式，实施优化教学模式，通过中外名师联合授课的形式，更好地帮助学生与国际接轨，开拓学生的视野。邀请土木工程专业的国际知名专家担任主讲老师进行面授，培养学生发现问题、解决问题的意识与创新能力。课程将大量实验的观摩与实践引入教学环节，培养学生的认识与创新能力，针对短时间内教学任务量大的特点，通过优化教材，采用与时俱进的理论及技术，保证教学水准，同时培养高水准创新型人才。
一、教学过程中需要解决的问题剖析
防灾与生命线工程涉及对社会生活、生产有重大影响的交通、通信、供水、供电、供气等生命线工程与防灾[9]，主要讲授土木工程相关专业知识。课程教学及本科生创新能力培养需要解决的问题具体表现在以下几个方面：
1.课程专业性强，学生理解困难
生命线工程涵盖了社会生活中方方面面的工程类型，开设本课程需要尽可能让广大同学对生命线工程及防灾领域的基本知识、基本方法、基本技术内容有更进一步的了解。由于选修本课程的学生没有一定的理论基础，比较难以理解涉及土木工程等方面的专业知识，教学难度大，教学效果不理想。
2.课程时间短，教学内容多
小学期课程具有课程时间短、教学内容多、任务量大等特点。课程仅仅开设一周，共计16学时，讲授的知识点较多，时间上比较紧张。由于小学期课程内容量较大，一次授课往往长达半天，由于传统授课模式下课堂教学气氛低落，再加上长时间学习产生学习疲劳，造成学生接受知识能力大幅下降。
3.教学偏重理论，授课方法单一
部分授课教师长期从事该课程的教学工作，以理论教学为主，理论知识充足，但工程经验不足，学生以接受理论教育为主，无法将理论和实践很好地结合。传统教学模式下，教师往往把更多的精力集中于理论教学，教学局限于课堂，脱离了实际工程现象，学生只能在课堂上通过图片文字进行学习，缺少对所学知识的直观认识，不能构建知识系统。
4.学生参与度低，缺乏主观能动性
部分公共选修课基本上仍沿用灌输式教育方法，学生只能跟着老师的思路进行学习，缺乏主观能动性，被动地接受知识，不能积极参与到课程中，缺乏解决科学问题的思路，教学效果较差。课程以英文为主，造成学生理解困难等问题，导致教学效果不平衡，总体培养质量难以把握。
二、创新能力培养机制探索
依托“防灾与生命线工程”课程教学改革，突破传统课程教学的局限，提出以培养集“教、学、研”于一体的创新型人才理念指导教学改革，并将思想付诸课程教学实践，提出教师教学方式要适应学生学习的转变。为提高教学效果，进行学生创新能力培养机制的探索，将“现代化教学手段应用”“教学方法优化组合”“完善教材使用”“创建国际交流平台”“创新课题讨论”等教学手段有机地融合为一个整体，将此复合教学方法应用在课程改革中。
1.现代化教学手段应用
运用多年教学科研工作中整理的演示课件及丰富的灾害影像资料，并结合每年的城市基础设施建设逐年更新教学课件，不断丰富教学内容，充分和恰当地利用现代化的教学手段，加大教学信息量，最大限度为学生理解和掌握教学内容创造良好的学习条件，进一步提高教学效率。
网络教学方面，依托北京科技大学课程中心网络教学综合平台，与时俱进地更新教材与教学方法为学生开展网络辅助教学服务，向学生提供网络辅助学习支持功能，如课程介绍、课程教学大纲、课程教材、课程教学PPT和图书馆参考资源等。
2.教学方法优化组合
在教学方法上，通过课堂教学、灾害影像资料和土木工程实验室参观的方法，优化与实施实践课、实验课、理论课与设计课的教学模式，建立“探索与创新型”的培养模式，以培养创新型人才为目标，将实验的观摩与实践引入教学环节，培养学生的认识与创新能力。采用较为新颖的教学方式，以提高学生对于课程的兴趣。通过文献查阅、参观振动台试验以及同国外专家交流等方式，学习专业知识，不断开阔学术研究的视野。活跃课堂教学氛围，使学生从感性认识上升到理性认识，更加深刻地理解老师所教知识点，夯实土木工程学生创新能力的基础。
教学中增加试验观摩环节，有效提高学生的工程实践和认识能力。组织学生以小组为单位观摩和参与国家自然科学基金等重要研究课题中的大型模型动力试验，让学生对试验有宏观的认识，培养学生试验研究的理念，将所学知识与研究课题试验相结合，培养学生科学有效的分析能力和设计能力，加深学生对研究探索工作的直观认识，提升学生创新能力。
3.完善教材使用
建立完善的教材选用标准，根据时代发展趋势与时俱进，选用精品化、易于接受、适合学生的教材，有效地提高学生的认识能力，培养学生将理论知识与工程实验相结合的创新能力[10]。教学内容的改革只有诉诸教材建设，才能获得相对稳定的传播方式，通过对教材内容的不断研究，使课程内容始终处于理论研究和实践的前沿，同时引入视频材料，加强课堂的生动性，启发学生结合教材和PPT对具体工程问题进行思考，能够根据所学内容和查阅相关文献提出解决方案，提高其解决问题的能力。同时与国内外知名专家展开讨论，在原有教材建设成果的基础上，充分汲取近年来国内外各大高校在探索培养创新型人才和教材建设等方面取得的经验，加强教材及PPT讲稿的针对性和实用性，不断满足我国对创新能力强、专业知识扎实、外语水平高的综合型人才的要求。
4.创建国际交流平台
课程教学为了能够更好地帮助学生树立国际意识、拓展国际视野，依托强震区轨道交通工程抗震研究北京市国际科技合作基地，邀请国际知名专家学者来校参与课程教学和开设专题讲座。国际专家学者的研究涵盖了生命工程防灾的多个领域，可以极大拓宽学生知识面，同时紧跟国际发展趋势，帮助学生了解专业最新进展。学术讲座为学生提供了更好的交流学习机会，有机会与国际专家学者进行直接交流，锻炼学生的沟通能力。
通过与知名专家面对面交流，使学生更加了解国际前沿课题，开拓学生的国际视野。项目借鉴外国已有的先进教育模式，实施优化教学模式，通过中外名师联合授课的形式，更好地帮助学生与国际接轨，开拓学生的视野。邀请土木工程专业的国际知名专家担任主讲老师进行面授，培养学生发现问题、解决问题的意识与创新能力。
5.创新课题讨论
教学中为了提高学生的参与度，发挥学生的主观能动性，特别设置了创新课题讨论内容。根据生命线工程专业最新发展趋势与研究进展，为学生提供不同的创新课题进行讨论，通过文献查阅、撰写建议书、分组讨论等较为新颖的教学方式，让学生更多地学习专业知识，同时开阔学术研究的视野，积极参与研究创新，培养学生的综合能力。小学期课程将大量实验的观摩与实践引入教学环节，培养学生的认识与创新能力，提高创新型人才的培养水准。
三、创新能力培养的成果体现
通过在“防灾与生命线工程”中采用“现代化教学手段应用”“教学方法优化组合”“完善教材使用”“创建国际交流平台”“创新课题讨论”等教学手段，在学生创新能力培养机制探索中取得如下经验和成果：
1.利用现代化教学手段，丰富课堂教学的方式方法，系统化为学生构建知识体系，最大限度为学生理解和掌握教学内容创造良好学习条件，加强教师和学生之间的交流，加深学生对生命线工程的了解。
2.通过在教学过程中组织学生现场参观典型城市生命线工程，引导学生对所学知识进行现场实践，帮助学生学会运用所学知识解决实际问题。
3.通过在教学中增加试验参观，使学生掌握了开展科学研究的试验方法，强化了学生发现、分析、论证和解决实际问题的能力，加深了学生对研究探索工作的直观认识，提升了学习兴趣。
4.依托强震区轨道交通工程抗震研究北京市国际科技合作基地，邀请国际知名专家学者来校参与课程教学和开设专题讲座，拓宽了学生知识面，树立国际意识，紧跟国际发展趋势，锻炼了学生的沟通能力。
5.通过在教学中设置创新课题讨论内容，发挥学生的主观能动性，让学生更多地学习专业知识，开阔学术研究的视野，积极参与研究创新，培养学生的综合能力。
结语
综上所述，针对高校教学过程中对学生的创新能力培养相对薄弱等问题，依托土木工程小学期课程“防灾与生命线工程”教育教学改革实践，采用“现代化教学手段应用”“教学方法优化组合”“完善教材使用”“创建国际交流平台”“创新课题讨论”等教学手段，取得了良好的教学成果，讲授课程知识的同时，帮助学生进行感性认识和理性分析，扩大学生知识面，进而提升学生创新能力，为社会培养创新型人才奠定基础，为学生就业奠定良好的基石。
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