人才能力培养目标

中心实验教学对本类专业人才的能力培养起着举足轻重的作用。本领域专业在满足行业企业以及岗位需求的基础上，按照工程教育认证的一般要求和专业通用标准，对应工程教育认证的12条毕业要求，分解出实验教学的8条能力培养目标，中心的实验教学紧紧围绕着这些能力的培养和达成开展和进行，在教学的具体环节中充分体现能力要求对应的课程目标及内容，通过规范化的教学培养基本素质高、实践能力强的学生，使学生不但能适应当前工程教育认证大环境与国际实质等效的专业认同理念，又能切实地提高自身的工程能力、开拓视野，成为对社会负责任有贡献的毕业生。

中心实验教学的能力培养目标：

能力 1：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和行为规范，做到责任担当、贡献国家、服务社会；

能力2：掌握数学、自然科学、工程基础和专业知识，能会应用这些基本原理和知识识别、分析、解决专业复杂工程问题；

能力3：具有综合运用专业基础理论和技术手段设计和评价实际工程问题解决方案的能力，设计评价过程中能综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素对方案的影响，方案设计中具有追求创新的态度和意识；

能力4：具有面对复杂工程问题，能运用实验方法进行研究，能设计和实施工程实验并能够对试验结果进行分析，获得合理有效的结论并应用于工程实践；

能力5：掌握文献检索、资料查询方法，能运用现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性；

能力6：了解专业的前沿发展现状和趋势，了解行业和企业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法律、法规，能正确认识工程对于客观世界和社会的影响；

能力 7：具有一定的组织管理能力、沟通、交流、表达能力和人际交往能力以及在团队中发挥作用的能力，具有国际视野和跨文化的交流、竞争与合作能力；

能力 8：对终身学习有正确的认识，具有不断学习和适应发展的能力。

上述8条能力与工程认证标准中的12条毕业要求之间的对应关系见表2.2。

表2.2 实验教学能力目标对毕业要求的支撑

（2）构建了三个平台、四个层次为主体的实验教学体系

本中心以人才的八项能力培养为目标，逐步形成了以三个平台、四个层次为主体的实验教学体系，不同专业背景的学生可以通过城市建设平台、运营安全平台、智慧管理平台三个平台获得分层递进的实践能力培养：在基础实验层次，通过基本实验技能、实验方法、实验手段的训练，强化基本工程规范性的养成；在专业实验和工程实训两个层次，通过对实验对象从简单到复杂、从构件到整体、从单因素到多参数，强化训练学生解决基本工程问题的能力和工程素养的训练；在开放、创新实验层次，通过自主设计、团队实验、多科交叉等训练，强化训练学生处理多学科交叉能力、团队协作能力、创新能力、处理复杂工程问题的能力。三平台四层次实验教学体系构成见表2.3。

表2.3 三平台四层次实验教学体系

1）基础实验教学层次，培养科学基础

直观地向学生呈现各种工程科学实验原理及相关知识，帮助学生加深对相关授课内容的理解；主要承担本学科专业基础课程实验教学任务，强调基本实验操作规范性和标准化，让学生掌握城市建设与运营安全实验必备的基本技能，培养学生求真务实的科学态度和认真细致的工作作风。该层次主要面向本科一、二年级学生，主要包括专业基础课程实验。第一层次的典型实验项目见表2.4，实验场景见图2.1-2.3。

图2.1 工程材料实验室           图2.2 力学实验室            图2.3 测量实验室

表2.4 专业基础课程实验项目及其能力培养

2）专业实验教学层次，培养工程素养

专业实验教学环节是培养学生工程实践能力及岗位能力最重要的环节，是引导学生在工程实践中发现问题，设计实验进行研究，分析试验结果获得结论，再用来指导工程实践的基本途径。通过专业实验，注重专业技能的培养与训练。

Ø  城市建设平台

基于城市建设平台，学生可在实验室开展建筑结构基本构件的受力性能实验，例如钢筋混凝土受弯构件的正截面受弯、斜截面受剪的单调加载实验、钢桁架和钢柱的非破损静力加载实验；可学习工程结构的基本检测方法和技术，学习运用现代仪器和技术检测坚定房屋结构、桥梁、路面等实际工程。同时，可依托虚拟实验室平台，模拟人力物力耗费较大且周期较长的实验项目，如钢筋混凝土梁的受弯、钢筋混凝土梁的受剪实验、钢筋混凝土柱受压实验等，使得每个学生跨时空参与每种构件的试验，大大提高实验效率。典型实验项目见表2.5，实验场景见图2.4-2.5。

表2.5 城市建设平台专业实验项目及其能力培养

图2.4  混凝土受弯构件加载破坏实验        图2.5  钢桁架全过程静载实验

Ø  运营安全平台

基于城市运营安全平台，通过专业实验模块，对城市运营中涉及到的各类安全环节的基本科学问题，工程方法原理，设备选型，检验检测等技术，进行较为系统的综合训练。学生在学习火灾与爆炸灾害控制、流体力学与流体机械、工程热力学与传热学、化工基础等相关专业理论课程的基础上，强化加深对安全人机工程、特种设备安全工程学、通风与净化工程、电气安全工程等工程技术课程重要知识点的理解，再通过进行一系列实验，掌握与本专业相关的基本仪器的使用，进而达到培养和提高学生动手能力、分析和解决问题能力的目的。典型实验项目见表2.6，实验场景见图2.6-2.8。

表2.6 运营安全平台专业实验项目及其能力培养

图2.6 球型爆炸测试系统            图2.7 锥形量热仪           图2.8 粉尘云最低着火温度测试仪

3）工程实训教学层次，培养工程能力

利用虚拟仿真教学平台强大的数据兼容能力，实现两个或多个特色系统间的学科融合与协同创新，为培养多学科复合型人才建立良好的实验平台。强调综合能力训练与提高。在掌握理论和基本实验技能基础上，旨在培养学生的综分析合问题的能力、设计工程问题解决方案的能力。主要承担学院专业实训、课程设计等环节教学任务。

Ø  城市建设平台

基于城市建设工程实训平台，学生可实地进行测量测绘实习实践、建筑和结构模型制作实训，可应用专业软件进行工程结构分析、计算、设计，绘制施工图，也可依托BIM等仿真系统，模拟一个房屋从规划到设计，再到施工等全过程，利用BIM模拟建造技术，可提前对建筑方案实现进行仿真；利用建筑工程岗位综合仿真演练系统、建筑工程3D仿真系统，对施工工地、施工进度等进行可视化模拟。典型工程实训项目见表2.7，主要实验设备见图2.9-2.10。

表2.7 城市建设平台实习实训项目及其能力培养

图2.9  现场无损检测实验            图2.10建筑工程仿真实训系统

Ø  运营安全平台

运营安全平台建设主要从依托虚拟现实技术，通过三维建模模拟现时城市运营安全水平及发生突发事件后对城市安全造成的损失评估。目前平台具有的仿真技术平台有：①FLACS气体流体组织与扩散、蒸汽爆炸和爆破过程模拟仿真平台。②SmartFire火灾流体力学仿真平台。③Exodus人员疏散仿真平台。借助上述平台，中心为在校本科生所开设《安全系统工程设计》、《建筑消防技术及设备课程设计》、《专业模块课程设计》、《消防实训》等课程内容提供了很好的虚拟仿真实验条件。典型工程实训项目见表2.8，实验场景见图2.11-2.12。

表2.8 运营安全平台实习实训项目及其能力培养

图2.11 火灾爆炸仿真                   图2.12 人员疏散仿真

Ø  智慧管理平台

智慧管理平台按照专业规范要求，对标工程教育专业认证标准，保持现有工程管理专业知识体系的基础上，结合BIM技术、大数据、智能化等信息技术的发展，重点训练学生的BIM应用能力，包括BIM专项应用技能训练：建模及识图能力、建筑施工技术能力、计量计价能力、施工组织设计能力以及BIM综合技能训练：招投标阶段管理能力和施工阶段综合管理能力训练，从而为学生今后在城市建设领域从事智慧管理打好基础。

目前平台具有：BIM土建工程计量计价实训系列课程、BIM安装工程计量计价实训系列课程、施工组织设计技能综合实训课程、工程招投标沙盘模拟实训课程、工程项目施工管理沙盘模拟实训课程、BIM5D软件实训课程、工程识图三维仿真实训系统、房屋建筑构造仿真实训展馆。典型工程实训项目见表2.9，实验场景见图2.13。

表2.9 智慧管理平台实习实训项目及其能力培养

图2.13 BIM造价实训系统

4）开放创新实验教学层次，培养解决复杂工程问题的能力

充分发挥虚拟仿真教学平台的开放性、自主性优势，为学生提供科学研究、科技创新的实验环境，强调创新能力的培养。该平台包括以下两个方面内容：一是利用“城市安全”协同创新平台，在学业导师的指导下，从查阅相关文献、设计实验方案，到实验操作、数据 整理、结果分析、撰写论文或研究报告、答辩等各个环节得到较为系统的训练，培养学生的科学研究能力；二是将结合学科竞赛和大学生科技创新项目，借助学校工创学院的“大学生创新素质教育基地”，以学生自主选题为主，参加各级大学生创新（创业）计划、各类创新大赛等。从而有效地激发学生的科研兴趣、启迪学生的科研，培养学生优秀的学术道德，提高学生科研能力、创新能力和解决复杂工程问题的能力；三是基于校企合作，将工程实践中发现的科学或技术问题作为项目研究对象，充分利用学科交叉和技术融合寻求解决方案，鼓励优秀的学生参与项目研究，培养学生的技术创新能力。

开放创新平台充分利用学科交叉融合、虚实结合的优势，面向全校师生开放，培养学生的专业综合能力、创新能力、自主学习探究能力。

中心遵循知识、能力和素质的协调统一培养，整合学院优质实验资源，着眼于突出学生动手能力训练、科研训练与创新实践，从基础实验教学、专业实验教学、工程实训教学、开放创新实验教学四个层面构建了贯穿人才培养全过程的实践教学体系。

2-5教学方式方法

结合所承担的土木工程专业上海市应用型本科试点项目和“城市安全”协同创新平台，中心以彻底扭转实验教学中学生被动角色为目标，注重实验内涵、实验手段、教学模式和考评方式，以现代化的网络平台及开放式管理体系为支撑，在不同层面，从不同角度多元激发学生的实践与创新活力。通过多年实验教学改革，不断完善实验教学方式与方法，形成的教学方式与方法如下。

1. 分层次递进式的教学方法

根据各课程特点和知识的掌握规律，实施分层次递进式的实验教学方法。

第一层次的专业基础实验，包括演示实验和学生自己动手的实验，由教师讲解或指导完成；例如：工程材料实验中钢材的受力性能实验，学生在理论课学习的基础上，按照预定的实验方案在教师指导下完成，可通过绘制应力应变曲线图、测试钢材的屈服强度和极限强度等过程巩固钢材的力学性能部分的知识。

第二层次的专业实验，由学生按照实验指导书规定的要求独立完成，教师主要解答实验中学生的疑问；例如：钢筋混凝土受弯构件的正截面破坏试验，前期学生分组自行设计适筋梁、少筋梁、超筋梁的截面尺寸和钢筋配置方案；完成钢筋骨架绑扎后，学生动手粘贴钢筋应变片，完成构件的混凝土浇筑和养护后，学生自行粘贴混凝土应变片；在老师指导下自主设计实验加载和测试方案，最后实施试验，观察现象，记录实验现象和数据，分析结果。

第三层次的工程实训，依照任务书的要求，自行制定实训或设计方案，在老师指导下独立完成实践环节的训练。比如：在钢筋混凝土框架结构设计中，学生要完成整个结构的构件布置、荷载导算、结构受力分析、内力计算、截面设计等环节，还可以运用PKPK或盈建科专业软件建模分析、计算、设计。通过这样的设计训练，学生在前期学习的基础上，完成简单到复杂、从材料、构件到结构整体，从单因素到多参数，强化训练学生解决复杂工程问题的能力和工程素养的训练。

第四层次为开放创新实验，学生自主设计实验装置，并完成加工、测量、数据处理、报告总结、答辩等一系列实验实践学习，综合训练学生的专业素养和创新探究能力。例如中心每年都组织校内外大学生结构设计大赛，不同的题目和条件，学生自行组队参加，自行查阅资料调研学习，考虑各种影响因素和条件约束，设计出满足竞赛题目要求的结构方案，并利用专业软件建模进行结构受力分析和模拟，不断调整完善设计方案，动手制作结构模型，最后接受加载检验。图2.14为我校学生参加2017年度全国结构设计大赛的场景，图2.15为我校参赛队获得上海市结构设计大赛二等奖。2018年7月中心将承办第二届上海市结构设计大赛。

图2.14 学生制作结构模型         图2.15 我校参赛队获二等奖

2. 借助信息技术，虚实结合，创建STEP 教学模式

STEP 是软件（Softwarent）和项目（Project）的简称。STEP 教学模式是指在课程学习过程中，软件工具、理论教学、实验和项目实践紧密结合、缺一不可。STEP 可以是针对单一课程所实施的一种过程式教学模式；还可将其贯通至多门课程所组成的课程群或整个专业课程体系中，或者延伸至本研一体化教学中，即所谓的“STEP BY STEP”， 一种进阶式教育模式。例如：BIM软件技术在城市建设各个环节中的应用，通过三维建模和模拟，使得建筑结构的设计、建造模式发生了根本性的变革。

智慧管理平台中，学生借助建设好的工程管理信息化实验室，进行BIM能力一体化训练，基于一个工程，N个课程设计，围绕一个项目将工程建设过程的内容进行设计一体化课程设计。整个体系的设计遵循螺旋式教学，由单项技能到综合技能，前一技能是完成后阶段技能的前提或基础。在前期各项课程设计训练的基础上，最后通过毕业设计，以实际项目业务案例为主线，任务驱动，团队实战，进行BIM项目综合实践训练，实现学生BIM综合应用能力的提升。

3. 通过工程案例，产教融合，培养学生工程实践能力

重视工程实践是本专业的优势与特色之一。中心通过详细论证工程问题与本科教学的必要性与可行性，更新了实验教学观念，把实验教学与工程问题的关系由传统的分离关系转变为二者互相配合和互相补充的关系，充分发挥了实验教学在培养学生分析、解决实际问题能力和创新能力培养中的作用。在实验教学中，将这些科研项目中的工程素材和具有工程背景的实验装置转换为实验教学设备。学生通过接触这些工程性问题，培养了创新能力和解决复杂工程问题的能力。中心承担了多项实际工程的实验研究和测试，例如：本科同学掌握了混凝土受弯构件的实验技术后，参与了中建八局的500MPa高强钢筋受弯构件的力学性能、螺旋箍筋受弯构件的抗弯抗剪性能试验研究项目，在项目中设计实验方案、加载制度、现场量测裂缝、分析数据，体现出良好的工程素质、很强的实践动手能力以及良好的团队意识。

城市建设与运营安全实验教学中心形成了从专业理论到多学科交叉融合、从基础实验到创新竞赛实践、从专业实验到密切贴近企业工程实训的多层次实验教学构架与体系。重点服务土木工程、工程管理、安全工程等相关学科和专业，建设成效显著。具体体现在：

1.培养了掌握安全科学理论，具有城市建设与运营的专业能力，能在本领域应用信息技术的一线应用型工程技术人才

良好的实验教学环境和丰富的教学内容，极大的激发了学生的学习兴趣和求知欲望。严格、科学、合理的课程实验与创新实践教学管理规章为学生实验提供了有力的制度保证。学生重视课程实验与创新实践课程，学生的综合素质也有了明显提高，在各类国家级和省市级的学科比赛中取得了骄人的成绩，并申请和获得国家专利。通过各层次实验教学锻炼和创新设计的磨练，学生的才智与潜力得到了充分的发挥，毕业生就业率高，他们的实践能力、吃苦精神受到用人单位的高度评价，日益树立起“上手快、实践能力突出、岗位忠诚度高”的品牌形象。隧道股份等单位把我校毕业生作为招聘优先首选对象，招聘人数与年剧增。近年来60%以上的毕业生在岗位上的成长和发展速度快于同期其它院校毕业生，在上海中心，迪士尼等重大工程中担任施工管理和技术方面的重要岗位。2013届刘文卿，毕业后即担任上海中心大厦项目的合同管理工程师，2014届唐亚杰，担任迪士尼梦幻世界标段的计划工程师；2015届毕业生王永恒，于2015、2016连续两年获得一建集团的“优秀员工”。2017年3月代表一建集团与徐汇区领导进行项目揭牌仪式，并接受《解放日报》的采访。

2.实验教学促进队伍建设，带动课程、教材建设同步推进

教师的工程能力与学生的能力培养效果密切关联。本中心对教师的工程素养和工程能力培养有明确的要求，并实施教师专业发展工程，其中包括“教师产学研践习计划”、“实验技术队伍建设计划”等计划。企业实践锻炼是教师职称晋升之前的基本要求。同时，中心还利用与企业的密切合作关系，正式聘请了6名企业工程师组成企业师资力量，以深化学生的工程能力培养。通过建设持续稳定的实践基地，全面实施校企合作课程（企业教师主要讲授工程实践部分，占总课时的1/3以上）、校企合作实验项目、校企合作课程设计、毕业设计、校企合作教材，提高了学生解决复杂工程问题的能力。在“中心＋基地”的运行模式下，平均每年有10名企业指导教师（含管理人员和技术人员）深度参与中心的实验教学工作。

中心的实验课程体系与专业人才培养大纲无缝衔接。中心的实验课程体系紧扣三个模块、四个层次和一个协同创新平台的构架，以学生“工程能力”培养，兼顾专业知识前沿和学生国际化能力培养，形成了知识结构优化、能适应现代社会发展需要的课程体系。实验课程体系中专门针对不同层次、不同模块建设了相对应的实验课程群， 构建起了专业的实验大纲，有力地支撑了中心的实验教学体系。

近五年，先后获得上海市重点课程建设及教改项目8项，校级重点课程建设29门，校级教改项目15项，发表系列教改论文38篇，编写城市建设安全的特色教材14本，6本校企合作的应用型教材在编，获得各类教学奖项10余项。其中，特色教材《建筑施工安全技术》于2012年2月由中国建筑工业出版社出版，该教材结合丰富的工程案例及事故解析，侧重学生“懂安全、知处置”的工程能力培养，开创了此类教材选题的先河。该教材在我校从2013年开始连续使用，同时作为施工安全技术配套教材在企业施工安全培训教育中使用，受到学生和读者的好评。

3.形成“中心＋基地”协同实验平台，为校企合作提供技术支撑，积极服务于地方与国家经济建设

中心与企业已形成了稳定的“中心＋基地”的人才培养战略平台，深度参与该平台运行的企业达 17 家，如上海建工集团一建、二建、七建、中铁四局、上海市安装工程集团、上海化学工业区、奉贤区安监局、Gexcon、上海浦东新区舟桥职业安全健康事务所等。其中，其中与上海建工集团二建共建的实习基地，获得校级示范实习基地。

中心与合作企业之间实现了双赢和优势互补。中心自企业获得了市场的动态前沿和最新的产品信息，获得了企业师资对人才培养的大力支持，集中表现在学生工程意识与创新能力经过在企业环境的锻炼而明显提升。企业自中心获得了优秀的人才，获得了能用于产品开发和技术攻关的知识，获取了企业人才培训的机会。通过联合科技攻关、人才交流、资源条件建设和共享等多种方式，中心在科学研究、成果转化、服务国家和地方经济等方面积累大量的经验并取得显著的成效。如：安全工程专业现与上海化学工业区、奉贤区安监局、Gexcon、上海浦东新区舟桥职业安全健康事务所等企业达成战略合作框架协议及产学研合作协议，企业每年为生产实习、毕业实习等实践环节提供岗位支持，平均每年有近200人次的学生参与实习实践活动。同时我校每年也为合作单位企业提供大量优秀毕业生，为企业人才梯队建设提供了良好的保障。例如结构实验室承担的上海地铁五号线的“机械套筒连接的轨道交通预制拼装桥墩抗震性能研究”等紧密结合工程实践的项目中，学生全程参与研究，掌握了装配式桥墩的关键工序和技术要点。试验完成后，该科研成果被用于上海市轨道交通五号线延伸段的墩柱，为城市交通的绿色建造和工业化改造提供良好的案例。