美国大学土木工程专业详解

　　美国大学土木工程专业研究如何应用科学原理和数学来规划，施工和维护各种建筑和设施，是工业社会中一个极为重要的行业。工作范围为乡村和城市中的各种大型工程，包括桥梁，大坝，公路，环境控制系统，水净化系统等。

　　概述

　　各大学的土木工程专业课程设置都差不多，包括各种数学(特别是微积分和微分方程)，基础科学(化学，物理，还有可能会有地质学，生物学)，工程科学，工程设计，人文，社会科学。另外，还可能会有计算机，英语作文，演讲，报告写作，工程经济学和统计学。

　　本科后两年学习专业课程，侧重点有如下：

　　环境工程：水精华系统和设施，空气和水污染控制，有害材料处理。

　　水利系统：大坝，水泵站，运河，水渠，港口和海岸设施，灌溉和排泄系统，通航水道。

　　交通工程：分析和设计公路，机场，铁路，航空航天系统，管道系统。

　　教学形式大部分在课堂完成，再配合一些实验室课程。

　　职业导向和就业前景：

　　咨询工程师，州政府和联邦政府官员或城市工程师(交通部， 环境保护局等)，施工工程师，政府实验室研究人员。法医工程公司，大学。

　　土木工程师需要持有从业资格证书，有一些州还需要有单独的结构工程证书，拥有研究生学历在进入该行业正变得越来越重要。

　　经济形式会影响美国大学土木工程专业的就业，在经济低估之后会出现对就业需求的大幅增加，因此，社会对于该专业的需求趋势相比于全国的趋势，有滞后性。

　　一、土木工程简介以及国内外比较

　　本科

　　土木工程属于工科，具体是研究用砂浆、混凝土、钢材等建筑材料修建房屋、铁路、道路、桥梁、隧道、港口等工程的生产活动和工程技术。

　　目前，土木工程这个学科已发展成为门类众多、结构复杂的综合体系。中国现有五百多所高校设有土木工程专业(含二级学科)。但教学质量良莠不齐。

　　我国“土建老八校”名单：

　　第一名、清华大学;

　　第二名、同济大学;

　　第三名、东南大学;

　　第四名、天津大学;

　　第五名、重庆大学;

　　第六名、哈尔滨工业大学;

　　第七名、西安建筑科技大学;

　　第八名、华南理工大学。

　　在美国2018综合排名前50的大学里，开设工程(土木工程方向)专业的学校有32所。土木工程一般设立在工学院下，与侧重建筑外观设计的建筑专业不同，土木工程专业侧重于建筑物的内部结构，是一个涉及方向极为广泛的专业。

　　在美国大学，土木工程的研究方向主要有：

　　结构工程(Structural engineering)，岩土工程(Geotechnical engineering)，交通工程(Transportation engineering)，环境工程(Environmental engineering)，水利工程(Water engineering)，建设工程(Construction engineering)，材料科学(Materials science)，测量学(Surveying)，城市工程(Urban engineering)等。

　　1)结构力学(Structural)：

　　这个方向主要是通过结构设计解决地震、风力等各种力量给建筑所造成的问题，在这个方向下面，学校一般会有一些与桥梁、海上结构物、太空观测台等项目供学生参与。学生也会学到一些钢筋、混泥土、木材、塑料等材料在建筑中的应用。

　　2)环境(Environmental):

　　在这个方向下面学生通过物理化学和生物处理的方法来解决环境污染、开放水资源、处理“三废”、清理有毒物等问题。

　　3)岩土工程(Geotechnical Engineering):

　　这是土木工程各个领域所必须掌握的，主要是专注于对建筑结构有影响的岩石和土壤的性质进行研究，以及在此基础之上对未来建筑物、斜坡稳定性、抗震能力等进行评估。

　　4)水资源(Water Resources)：

　　主要是对水质量和水流量进行研究，提供方案防止洪灾、合理向城市供水、解决灌溉问题、处理污水等。

　　5)交通(Transportation)：

　　该领域主要是设计、建造以及维护各种交通设施，包括公路、铁路、机场和港口等，从而改善交通状况。

　　6)建筑(Construction)：

　　把设计方案转为现实建筑物，学生不仅需要掌握建筑方法和设备，还要学一些财务、规划、管理等方面的一些问题。

　　7)城市规划(Urban Planning)：

　　通过分析各种信息，对城市的娱乐休闲区、工业、住宅等进行宏观规划设计，该领域的工程师需具备良好的专业素养和沟通协调能力。

　　我国与国外土木工程课程设置的区别主要体现在专业细分这一点上。国外是大专业制，而中国则多数是小专业制。例如国内很多大学，本科就有交通学院，可是在美国交通工程多在土木工程下，很少会开设单独的交通学院。国内有些学校甚至有独立的环境学院、测绘学院。即便土木学院，到了大三也要分成独立的专业方向(建工、桥梁、地下、岩土、道路等等)。比如一个学道路专业的学生，毕业的时候可能全然听不懂其他方向的同学在谈什么。而美国，本科到最后一年或两年才分方向，而且分方向也仅是一种选课的倾向，并不限制死。美国大学土木工程专业课程设置除了包括各种数学(特别是微积分和微分方程)和基础科学(化学，物理，还有可能会有地质学，生物学)，工程科学，工程设计，还包括人文和社会科学。另外，还可能会有计算机、英语、作文、演讲、报告写作、工程经济学和统计学等。

　　硕士

　　以上是国内国外土木工程本科情况的大致区别，研究生(硕士阶段)的教育也同样有很大的区别。美国土木工程专业与环境工程也是有很紧密的联系的，很多学校会把环境工程与土木工程并列在一切;也有的学校单独设立了土木工程学院，把环境工程并入其研究方向，正是因为有这层从属关系，在美国土木工程专业中会有环境工程、水利工程的方向。仍以国内和美国土木工程最强的清华大学、同济大学和UIUC、UCB举例：清华大学的土木与环境是分设学院的，分别为土木水利学院和环境学院。同济大学也分为土木工程学院和环境科学与工程学院。而UIUC和UCB的土木工程和环境是并列在一起的，属于工程学院下的一个分支，叫做土木与环境工程。

　　从具体的研究方向看，我国的各专业划分更细。比如清华大学土木水利学院下设3个系：土木工程系、水利水电工程系、建设管理系，每个系下面又有更细分的方向，这3个系的细分方向加起来达14个(这其中，土木工程系下细分为3个方向：土木工程、交通运输工程、大地测量学与测量工程;水利水电工程系细分方向为8个：水文学及水资源，水力学及河流动力学，港口、海岸及近海工程，水工结构工程，水利水电工程，岩土工程，工程项目管理。环境学院下也设了3个系：环境工程系、环境科学系、环境规划与管理系)。UIUC土木的细分方向只有7个，是清华大学的一半，包括建筑材料、建筑管理、环境工程科学、环境水文和水利工程、岩土工程、结构工程、交通工程，除此之外，另外还有跨学科的能源水环境可持续发展以及可持续发展与弹性的基础设施系统两个方向以及两个分别与商学院和建筑学院联合培养的计算工程与科学、建筑与土木工程两个硕士方向。

　　从本科和研究生的课程设置的比较上我们也可以看出，国外课程设计的宽度和广度高于国内，强调学生的知识结构完整，包括较多的社会、人文知识的补充以及其自身学习、实践的能力，相较而言，我国工程背景的学生专业面比较窄，社会人文知识相对不足。美国学校诸如工程制图等技能训练的分量很少，有些研究生甚至都不会用AutoCAD，而我们在大三就开始学了。也就是说AutoCAD这个软件其实是要求国内的毕业生在毕业时就应该具备的技能，一上班就能用，也因此可以看出来国内的课程设置有多细。

　　申请时托福、GRE和GPA的要求，与其他工科无异，只是对学生在土木行业中的实践要求更高，有时甚至是决定性的。这也是我们反复强调的软实力在整个申请中的重要性。

　　土木工程专业可否转建筑学?

　　需要注意的是，有一些学习土木工程的同学想要在研究生阶段选择建筑学专业，但实际上，建筑学和土木工程是有非常大的区别的。建筑学在美国往往有独立的建筑学院或者在艺术设计学院下，是研究建筑物及其环境的学科，它旨在总结人类建筑活动的经验，以指导建筑设计创作，构造某种体形环境等等。

　　而土木工程的核心课程往往涉及工程数学、材料力学、结构力学、桥梁工程道路勘探设计等工程类，与建筑学更加强调的“设计”关系不大;而且在申请美国建筑学硕士的材料准备上，作品集占着非常重要的地位，这是很多土木工程专业的学生难以做好的。建筑学是融合了工程和艺术的专业，至于需用何种尺寸的梁、柱，配何种型号的钢筋等，那是土木工程师考虑的问题，从这就可看出建筑学与土木工程两者的区别。举个例子，建筑学专业的同学设计出某栋建筑物，而土木工程专业的同学则负责根据设计图纸将其建造出来。

　　建筑学专业和土木工程专业可否互转的情况(仅以硕士为例)：建筑学专业学生转土木工程专业需要有一些先修课的要求，比如UIUC有一个建筑学校和土木学院共同颁发的双学位——M. Arch and an M.S. in CEE，就需要学建筑的同学要先修一门矩阵代数和一门微分方程。

　　其它土木工程需要的先行课以UC-Berkeley为例，要求如下：

　　1.5 years college-level calculus(1.5年的大学水平的微积分)

　　1 year college-level physical science (e.g. Physics 7A)(1.5年的大学水平的物理学)

　　1 semester probability and statistics (1个学期的概率与统计)

　　1 semester elementary linear algebra(1个学期基础线性代数)

　　A GPA for the Junior/Senior years of at least 3.25(大三和大四的GPA是3.25)

　　土木工程专业要想转专业读建筑学也是可行的，一般应有建筑史或艺术史之类的先修课，通常作品集是必不可少的。例如Cornell University有开设一个Master of Architecture(professional)，针对的就是本专业为非建筑学的学生的，是一个为期三年半的项目，申请要求提交作品;托福要求100分，单项不低于25分;GRE及其它文书要求。它的作品集的要求为consist mainly of reproductions of 20 to 30 pieces of creative drawings, two-or-three dimensional work, and models。

　　再以Yale为例，学校开设了单独的建筑学院，也有开设针对非建筑学背景的学生的M.Arch.项目，是一个为期三年的项目，申请该项目需要有如下先行课：

　　Elementary calculus. (基础微积分)

　　A studio course such as freehand drawing, sketching, painting, sculpture, or basic architectural design. (Ceramics, photography, graphics, or film will not satisfy this requirement.) 【一门工作室课程，例如徒手画、素描、绘画、雕塑或基本的建筑设计(制陶、摄影、制图或电影都不算满足该要求)】

　　Two courses in the history of art and/or architecture. It is recommended that one course be a survey, the other a course in modern architecture.(两门艺术史和/或建筑史)

　　A classical physics course is also recommended but not required.(建议一门经典物理学，但不是必须)

　　针对该项目，需要提交作品，作品要求为：A digital portfolio (a single pdf document optimized not to exceed 64mb) will need to be uploaded to the online application. The portfolio will be viewed on computer screens, so resolution above 150 dpi is not necessary. Pages of the pdf portfolio should be uploaded as spreads. The portfolio should be a well-edited representation of the applicant’s creative work. Portfolios may not contain videos. Anything submitted that is not entirely the applicant’s own work must be clearly identified as such. For the M.Arch. I program(即针对非建筑专业的学生的项目), the portfolio should demonstrate the applicant’s drawing skills and three-dimensional aptitude. Work represented may include drawings, paintings, sculpture, sketches, furniture and architectural designs, or other materials.

　　再以Harvard University为例，建筑学开设在艺术学院下，针对非建筑学背景的Master in Architecture的professional项目，要求修过的先行课有：1学期的微积分;1学期的物理(algebra-based, covering mechanics and thermodynamics);2学期的建筑史(together covering Renaissance through Modern periods at minimum)，并且这几门课的成绩都要在B-以上。另外，如果有考过AP Calculus或AP Physics且成绩在4或5分，并且本科的成绩单上认可了这个成绩，那么也可以当作先行课。有一些课程是深受学校欢迎的，比如视觉艺术(包括作画、雕塑、制图);有一些领域的课程不是必须的但是是建议的，比如在文科、哲学、文学和经济学领域。针对非建筑学背景的学生，哈佛艺术学院提供了一个Digital Media Skills Workshop帮助学生打基础。

　　介绍三所名校的土木工程专业

　　1、University of Illinois--Urbana-Champaign

　　专业排名：1;综合排名：46

　　Areas of study

　　Construction Management建筑管理

　　Construction Materials建筑材料

　　Environmental Engineering &Science环境工程和科学

　　Environmental Hydrology & Hydraulic Engineering环境水文学和水利工程

　　Geotechnical Engineering 岩土工程

　　Railroad Engineering铁道工程

　　Structural Engineering结构工程

　　Transportation Engineering交通工程

　　托福要求：79-102、雅思要求：6.5(6.0)

　　GRE：155+163+4.0

　　2、University of California—Berkeley

　　专业排名：2 ;综合排名：21

　　CEE下设如下programs

　　Civil Systems土木工程系统

　　Energy, Civil Infrastructure and Climate能源、土木基础设施和气候

　　Engineering and Project Management工程和工程管理

　　Environmental Engineering环境工程

　　Geo engineering地质工程

　　Structural Engineering, Mechanics and Materials结构工程、力学和材料学

　　Transportation Engineering交通工程

　　TOEFL：at least 68;IELTS at least 7;GPA：3.0 (B)

　　3、Stanford University

　　专业排名：3;综合排名： 6

　　Civil and Environmental Engineering

　　We categorize CEE into three main areas: the Built Environment (建筑环境), Atmosphere and Energy(大气和能源), and the Water Environment(水环境)。

　　Department of Civil and Environmental Engineering下设5个graduate programs：

　　Atmosphere/Energy(AE) 大气/能源

　　Construction Programs建筑项目

　　Construction Engineering & Management (CEM)建筑工程/管理

　　Design/Construction Integration (DCI)设计/建筑一体化

　　Sustainable Design and Construction (SDC)可持续设计与施工

　　Environmental Engineering & Science (EES) 环境工程&科学

　　Environmental Fluid Mechanics & Hydrology(EFMH) 环境流体力学&水文学

　　Structural Engineering & Geo mechanics (SEG)结构工程&地质力学

　　TOEFL 89(Stanford does not accept IELTS scores.);must take the GRE

　　土木工程推荐学校

　　专业

　　排名学校名称地理位置综合

　　排名

　　1伊利诺伊大学厄巴纳---香槟山伊利诺伊州厄巴纳-香槟市46

　　3斯坦福大学加州斯坦福市(旧金山附近)6

　　3德克萨斯州大学奥斯汀分校德克萨斯州奥斯汀市区46

　　5乔治亚理工学院乔治亚州亚特兰大市36

　　6麻省理工大学麻省波士顿市6

　　6普渡大学—西拉法叶校区印第安纳州65

　　8密歇根大学—安娜堡校区密西根州安娜堡市29

　　9康奈尔大学纽约上州地区伊萨卡市15

　　10卡内基梅隆大学宾夕法尼亚州匹兹堡市23

　　10加州大学—戴维斯分校加州戴维斯镇38

　　10弗吉尼亚理工大学弗吉尼亚州蒙哥马利县的黑堡72

　　13加州理工大学加州洛杉矶市东北郊10

　　13西北大学伊利诺州的埃文斯顿市13

　　15德州农工大学德州的卡城65

　　15科罗拉多大学波尔得校区科罗拉多州97

　　17加州大学—圣地亚哥校区加州圣地亚哥市38

　　17华盛顿大学华盛顿州西雅图48

　　17威斯康星大学—麦迪逊校区威斯康星州首府麦迪逊41

　　20约翰霍普金斯大学马里兰州巴尔的摩市13

　　20明尼苏达双子城大学明尼苏达州的双子城市:明尼亚波里斯与圣保罗68

　　22哥伦比亚大学纽约市曼哈顿4

　　22里海大学宾夕法尼亚州费城以北70英里的伯利恒市38

　　22北卡罗来纳州立大学北卡罗来纳州首府罗利(Raleigh)市内106

　　22宾州州立大学—帕克宾州24个校区，主校区在帕克46

　　22加州大学--洛杉矶分校加州洛杉矶市24

　　22南加州大学加州洛杉矶市24

　　28普林斯顿大学新泽西州伊丽莎白镇1

　　28佛罗里达大学佛罗里达州54

　　28马里兰大学—帕克马里兰州58

　　31科罗拉多州立大学科罗拉多州134

　　31爱荷华州立大学爱荷华州艾姆斯101

　　31伦斯勒理工学院纽约州首府奥尔巴尼附近的特洛伊41

　　31莱斯大学德州休斯敦市郊17

　　31纽约州立大学—水牛城校区纽约州水牛城市106

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