学科竞赛促进土木类学生创新思维训练和创新能力培养

[中图分类号］G645 [文献标志码]A [文章编号]2096-0603（2025）12-0037-04

2017年以来，教育部大力推进“新工科"建设，提出“复旦共识”“天大行动”“北京指南"等重要规划，强调工程教育要面向未来产业需求，培养跨学科、复合型、创新型工程人才。在此框架下，高校土木工程专业亟须调整人才培养模式，以适应数字孪生、智慧城市、低碳建筑等新兴领域的需求。传统工程教育模式主要依赖课堂讲授与实验室验证，虽然奠定了扎实的理论基础，但在应对复杂工程环境时，学生往往缺乏系统性解决问题的能力。而学科竞赛以“问题驱动 + 创新实践”的方式，引导学生在真实或近似真实的工程环境中运用多学科知识进行问题建模、优化设计与工程实现。诸如全国大学生结构设计竞赛、全国周培源大学生力学竞赛、全国高校BIM毕业设计创新大赛等土木工程相关竞赛，已成为高校培养创新型工程人才的重要体系。因而，研究以学科竞赛为抓手，进一步促进土木类学生创新思维训练和创新能力培养，以期为高校工程教育提供新思路和实践参考。

一、学科竞赛在土木类学生创新思维和能力培养中的作用

（一）有助于塑造学生创新思维，强化工程问题解决能力

创新思维是现代土木工程人才的核心竞争力，而学科竞赛通过问题驱动模式，引导学生突破传统理论学习的桎梏，激发其创造力和工程创新能力。在学科竞赛中，赛题通常围绕当前土木工程领域的关键技术挑战，如结构优化设计、抗震减灾、新材料应用、智能建造等，这些问题往往没有标准答案，需要学生基于所学知识，并结合最新技术，提出具有创新性的解决方案。在竞赛过程中，学生需要经历从需求分析、方案设计、实验验证到成果优化的完整工程思维训练。以全国大学生结构设计竞赛为例，参赛学生需在严格的荷载、材料与尺寸限制下，设计出最优结构方案，同时兼顾受力安全性、经济合理性和施工可行性。其过程要求学生运用创新思维，结合有限元分析、拓扑优化、智能算法等先进技术，不断改进结构设计。

（二）有助于提升学生实践能力，构建工程思维体系

土木工程作为一门高度实践导向的学科，仅凭课堂教学难以完全培养学生的工程实践能力。而学科竞赛以工程实践为核心，提供了从理论到实操的完整训练体系，使学生在动手过程中掌握工程技术要点，提高实际操作能力。在竞赛训练中，学生需经历从构思方案、编制计算模型、搭建实验模型到进行数据测试与优化的全过程。例如，在周培源力学竞赛中，学生需要基于流体力学、结构力学等理论知识，自主完成实验方案的设计，并利用实验装置进行数据测量和误差分析。这种基于真实工程问题的实践训练，能够使学生在动手过程中深化对工程原理的理解，提升数据分析、建模计算、实验操作等综合能力。学科竞赛还有助于培养学生的工程直觉，即在面对复杂工程问题时能够迅速判断问题核心，并高效制定应对策略。如在全国大学生桥梁设计竞赛中，参赛者需要根据桥梁受力特点，快速评估不同桥型的结构稳定性，并结合材料学、施工技术等因素，选择最优设计方案。

（三）有助于培养学生团队协作与综合素养，提升职业竞争力

现代土木工程项目往往涉及多个学科领域，需要工程师具备良好的团队协作与沟通能力。学科竞赛通过小组协作模式，为学生提供了模拟实际工程团队合作的机会，使其在竞赛过程中锻炼组织协调、任务分工、有效沟通等职业核心素养。在竞赛过程中，每个团队成员需承担不同职责，如结构设计、计算分析、施工模拟、成果展示等，各成员需密切协作，合理分工，并通过高效沟通确保团队目标的实现。此外，学科竞赛对学生的表达能力和技术展示能力提出更高要求。多数竞赛要求参赛者进行技术答辩和成果展示，学生需在短时间内清晰地阐述工程方案的创新点、技术难点及解决方案，并应对评委的专业提问。在高强度的表达训练下，可使学生在未来职场环境中具备更强的专业沟通能力，能自信地进行技术汇报、方案演示及跨部门协作。

二、构建土木类专业学科竞赛体系面临的困境

（一）学科竞赛重视程度不足

学科竞赛在培养学生创新思维、实践能力和团队协作精神方面具有显著优势，但在一些高校的工程教育体系中，其地位仍然相对边缘化，未能被纳入长期人才培养规划，主要体现在高校管理层、教师群体和资源配置三个方面。在高校管理层面，学科竞赛尚未被广泛视为工程人才培养的核心环节，部分高校在制定人才培养方案时，仍然将课程教学和科研成果作为主要评价标准，忽视了学科竞赛在实践能力训练和创新能力塑造中的重要作用。部分地方院校在发展过程中倾向于模仿“双一流"高校的科研导向模式，过分强调学术论文发表，而对学科竞赛的支持力度较弱。在教师层面，部分教师因竞赛指导工作投入较大，且难以获得相应的职称评定加分或绩效奖励，因此参与竞赛指导的积极性不足。即便有部分教师愿意指导学生参赛，但由于竞赛体系缺乏系统性支持，指导工作往往流于短期强化训练，缺乏长期的学科竞赛课程和训练体系，导致竞赛培养模式较为功利化，影响学生的创新素养养成。在资源配置方面，部分高校在竞赛支持上投入有限，缺乏稳定的经费来源、完善的实验室和训练平台。例如，一些高校的土木工程实验室和BIM创新中心主要服务于科研项目，学科竞赛团队难以获得充足的实验设备支持。

（二）学科竞赛体系不完善

目前，全国大学生结构设计竞赛、全国高校BIM毕业设计创新大赛、周培源力学竞赛等赛事在土木类专业中颇具影响力，但与计算机、人工智能、机械工程等学科相比，土木工程的竞赛体系仍显单一，缺乏多层次、多方向的竞赛项目。其中一些土木工程竞赛仍主要围绕结构设计和力学计算展开，而在智慧建造、绿色建筑、工程管理、城市基础设施建设等新兴方向上的竞赛较少，学生在竞赛中接触前沿技术的机会有限，难以形成多维度的创新思维。另外，许多土木工程专业课程仍以理论教学为主，而实践课程的比例相对较低，且学科竞赛成果与行业需求对接不足，导致竞赛训练的职业导向性不够明显。如在结构设计竞赛中，学生的作品通常基于理想化条件进行优化，而实际工程项目涉及更复杂的施工、成本、可持续性等因素，学生缺乏综合工程思维的训练。

（三）学生参与度不高，竞赛人才梯队建设不均衡

一些高校在课程教学中对竞赛的宣传力度有限，部分学生缺乏对竞赛的认知，认为竞赛与自身学业或未来职业发展关联度不大，因而未能充分认识竞赛的价值。由于竞赛获奖的难度较大，还有部分学生因害怕失败而放弃参赛机会，进一步降低了竞赛的整体参与度。从竞赛人才梯队方面看，目前高校的学科竞赛仍然以大二、大三学生为主，而大一学生因缺乏专业知识，大四学生因毕业设计、就业或考研压力较大，参与度较低，竞赛团队在每届赛事后需要重新组建，其经验难以有效传承，影响竞赛团队的整体竞争力。此外，部分学生团队合作意识较弱，竞赛项自的执行效率不高。在竞赛过程中，团队成员往往需要承担不同职责，但部分学生在团队合作中缺乏协作精神，导致任务执行效率低下，甚至影响最终竞赛成绩。

三、构建土木类专业学科竞赛体系的实施路径

（一）提高学科竞赛重视程度，完善整体规划要以学科竞赛促进土木类学生创新思维训练和创新能力培养，必须重视学科竞赛。高校在人才培养方案中明确提出“竞赛育人”目标，将学科竞赛视为与课堂教学、科研项目同等重要的教育环节。具体而言，学校可以成立“学科竞赛指导委员会”，由校领导、教务处、科研处、学院负责人以及资深竞赛指导教师共同参与，制定竞赛总体规划、经费支持政策与质量评估标准，并将这些内容纳入年度或中长期发展规划中。只有在制度层面确立竞赛地位，才能确保竞赛不再是“临时加码”的活动，而成为贯穿整个专业教学周期的育人主线。同时学校应建立相应的评价与反馈机制，定期对各学院的竞赛组织与成果进行考核与总结，并将其与学院及教师的绩效、考核和资源分配挂钩，促使各级管理者和教师真正将竞赛视为人才培养的长远工作。

在顶层设计基础上，还需强化对竞赛指导教师的激励与支持体系，方能克服“重科研、轻竞赛"的观念阻力。在实施过程中，高校可将学科竞赛指导纳入教师工作量计算，或在职称评审、绩效考核中给予与科研项目相当的权重，以引导教师积极投身竞赛指导工作，并激发教师在课程教学与课外实践中探索更多创新性教学模式。在此基础上，学校可采用“导师团队制"来增强教师间的合作效应，如由资深教授牵头，协同青年教师、实验技术人员以及企业一线工程师共同组建竞赛指导团队。一方面，青年教师能在资深教师的带领下迅速积累竞赛指导经验；另一方面，与企业工程师的合作也有助于将最前沿的产业技术、项目管理经验引入竞赛训练过程中，使学生获益匪浅。以多方协同、共同成长的竞赛指导团队模式，能够真正突破传统教学在学科领域、知识结构和实践应用之间的限制，构建持续发展的竞赛指导梯队。

要让学科竞赛在土木专业的人才培养中落地生根，需保证充足的资源配备与持续支持。高校还要设立专项竞赛基金，用于支持竞赛所需的设备购置、实验材料、外出调研及参赛交通等费用，并对优秀竞赛团队或个人给予适当的额外奖补，以增强教师和学生的动力。另外，学校还应建设或完善基础设施，如开放式工程实训基地、结构试验大厅、BIM与智能建造实验室等，让参赛学生在课外能方便地开展训练和项目模拟。在此基础上，校内各单位应协调配合，形成“财务一后勤一教务一科研”四位一体的服务体系。比如，财务部门可简化竞赛立项及报销程序，为学生和教师提供更高效的经费审批路径；后勤部门可保障竞赛场地、宿舍与实验室的长期开放与安全；教务部门需在课时安排、课程替代及学分认定上提供更灵活的政策支持。

（二）完善学科竞赛体系，强化内容与行业需求对接

在构建土木类专业学科竞赛体系过程中，需在赛事结构上进行分层设计，满足学生从初学者到高阶创新者的不同需求。可以针对土木工程专业的不同年级、不同专业方向开设院级、校级及全国性赛事等多层次竞赛项目。例如，大一、大二学生可先参加基础力学、测量技能、工程绘图等初级竞赛，为后续更高水平的赛事夯实基础；大三、大四学生则可深入参与结构设计竞赛、BIM技术应用竞赛、岩土工程挑战赛等综合性赛事，进行更具挑战性的创新实践。与此同时，高校应紧跟前沿技术发展，将智慧建造、数字孪生、绿色材料、建筑机器人等新领域融入竞赛命题，引导学生关注并研究行业最新趋势。通过层次化、多元化的竞赛体系，可最大限度覆盖不同年级、不同专业方向和不同兴趣的学生，让他们都能在合适的平台上获得实践与成长机会。

完善的竞赛体系应与专业课程教学深度融合，让学生在学科竞赛中所运用的知识和技能能与课堂内容相互支撑和验证。对此，高校可采取“项目化教学"或“PBL（基于问题的学习）"等方式，将典型竞赛课题或案例设计成专业课程中的阶段性项自任务。例如，在“混凝土结构设计"课程中，可以让学生根据竞赛要求进行材料配比或结构试验，最后以“微型竞赛”的形式进行成果评比；在“基础工程"课程中，可针对竞赛中常见的地基处理、边坡稳定分析等主题开展案例讨论和现场模拟。这种将竞赛主题融于日常教学的模式能不断增强学生对实际工程问题的感知，缩短“理论一实践”的距离。教师在教授过程中也可带入自身或团队在竞赛中积累的经验教训，引导学生构建更全面的工程视角。

为强化学科竞赛与行业需求的对接，高校需积极探索“产业协同一成果转化"的新路径。具体而言，可通过校企合作模式，将企业的真实工程项目或技术需求引入竞赛命题，让学生在竞赛中直面实际生产过程中的难题。例如，某施工企业在高层建筑施工中遇到混凝王泵送难度高、材料配比难以满足实际要求的问题，高校可将其改编为竞赛题目，学生在设计与试验环节中会更有针对性地思考现场问题的限制与可能性。一旦学生的竞赛作品或研究方案取得良好效果，企业可直接与学校签订技术合作或成果转化协议，将这些创意落地实践。对于参赛学生来说，其意味着不仅能贏得比赛荣誉，还能切身感受到工程成果为产业带来的经济与社会效益，大大提升他们在专业学习中的成就感，增强持续深耕的动力。如此一来，竞赛不再只是一场校园内的学术竞技，而是成为服务行业、服务社会的有效载体，真正实现"以赛促学、以赛促研、以赛促产”