陶山山 董勝 張日 于通順

【摘要】復(fù)雜工程問題承擔(dān)著專業(yè)認(rèn)證工作中畢業(yè)生能力層次培養(yǎng)的任務(wù)，基于復(fù)雜工程問題的研究導(dǎo)向型教學(xué)能夠充分激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情。以《可靠性與風(fēng)險(xiǎn)分析》課程為例，展示了這一教學(xué)模式，并通過案例分析和調(diào)查問卷對教學(xué)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明學(xué)生非常享受以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)過程，并且通過分組和PPT講解等教學(xué)環(huán)節(jié)獲得了很多知識(shí)以外的能力。

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜工程問題 研究導(dǎo)向 分組教學(xué) 能力培養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）22-0246-01

引言

隨著2020年新高考制度的實(shí)行，高考錄取即將采用專業(yè)平行志愿或院校專業(yè)組平行志愿進(jìn)行招生，各高校對專業(yè)和學(xué)科的全國排名越來越重視在專業(yè)特別是工科專業(yè)方面，近十余年來的工程教育專業(yè)認(rèn)證工作引領(lǐng)了工科專業(yè)的人才培養(yǎng)方向[1]。

在工程教育專業(yè)認(rèn)證體系中，復(fù)雜工程問題承擔(dān)著畢業(yè)生能力層次培養(yǎng)的任務(wù)[2]。若不考慮復(fù)雜工程問題，認(rèn)證中培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程體系對畢業(yè)生深度的要求就是空談[3]。復(fù)雜性是現(xiàn)代工程的本質(zhì)，需要考慮并協(xié)調(diào)各種非工程因素[4]。在課程教學(xué)中，需要改進(jìn)的是教學(xué)方法，而不是單純增加“解決復(fù)雜工程問題的教學(xué)內(nèi)容”[2]。

研究導(dǎo)向型教學(xué)模式由西交利物浦大學(xué)提出，在應(yīng)用中取得了可喜的成果[5，6]。通過教師針對課程知識(shí)的理論引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生興趣，讓他們自主提出問題，并且通過查閱資料、動(dòng)手實(shí)踐、綜合分析，最終給出結(jié)論報(bào)告。它以人的健康成長為目標(biāo)，能夠幫助學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)、分析并且創(chuàng)造性地解決問題的能力，很大程度上增強(qiáng)了學(xué)生的組織和領(lǐng)導(dǎo)能力。

針對海洋工程系課程《可靠性與風(fēng)險(xiǎn)分析》，開展“基于復(fù)雜工程問題的研究導(dǎo)向型教學(xué)研究”，對于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高有很大幫助?；诳煽啃缘娘L(fēng)險(xiǎn)分析是保證結(jié)構(gòu)安全，開展科學(xué)、合理的工程設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)科學(xué)。海岸工程安全性要求較高，該類工程的可靠性與風(fēng)險(xiǎn)分析值得深入學(xué)習(xí)和研究。該課程的學(xué)習(xí)能夠幫助同學(xué)們熟悉相應(yīng)規(guī)范、拓展研究視野。

一、基于復(fù)雜工程問題的研究導(dǎo)向型教學(xué)模式

教學(xué)理應(yīng)以學(xué)生學(xué)到什么為考核標(biāo)準(zhǔn)，教師講得再好，如果學(xué)生無法消化吸收也是枉然。研究導(dǎo)向型教學(xué)的關(guān)鍵在于學(xué)生改變其學(xué)習(xí)行為、老師改變其教學(xué)方式、學(xué)校構(gòu)筑資源環(huán)境和支撐體系。這種教學(xué)方式通過現(xiàn)象性的問題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生通過研究自主學(xué)習(xí)[6]，因此非常有利于學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

以《可靠性與風(fēng)險(xiǎn)分析》課程為例，介紹基于復(fù)雜工程問題的研究導(dǎo)向型教學(xué)模式。教學(xué)方法采用啟發(fā)式和互動(dòng)式相結(jié)合，簡單案例和復(fù)雜案例相結(jié)合。另外，通過分組進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，并推進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作。課程中有兩次分組，第一次為自愿組合，第二次為教師分配。通過兩種方式的分組可以培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)不同環(huán)境和群體的能力。課程從社會(huì)現(xiàn)象和生活中最常見的事物出發(fā)，提出現(xiàn)實(shí)問題，逐步激發(fā)學(xué)生對“風(fēng)險(xiǎn)”的興趣。而后引入海岸工程和海洋災(zāi)害的實(shí)例，鼓勵(lì)同學(xué)們通過手機(jī)等電子手段查詢資料，提出自己的問題或觀點(diǎn)，進(jìn)而在小組內(nèi)進(jìn)行課上及課下的討論，形成報(bào)告并進(jìn)行PPT匯報(bào)。通過討論引出風(fēng)險(xiǎn)分析和結(jié)構(gòu)可靠性的基本原理，并將可靠度的各種計(jì)算方法分給各個(gè)小組，通過研討科研論文，掌握原理，并且學(xué)會(huì)應(yīng)用。最后請同學(xué)們針對自己的專業(yè)特色，對防波堤、船舶或海洋平臺(tái)等進(jìn)行構(gòu)件、系統(tǒng)或全生命周期等可靠度的計(jì)算或設(shè)計(jì)。

通過以上教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改進(jìn)，幫助同學(xué)們“將數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決海岸工程中的復(fù)雜工程問題”，且相關(guān)問題具有綜合性、涉及各種工程變量，并且能夠利用不同方法、通過建立合適的數(shù)學(xué)模型加以解決。

二、課程案例分析

下面以某學(xué)期《可靠性與風(fēng)險(xiǎn)分析》課程的一個(gè)具體問題為例，對基于復(fù)雜工程問題的研究導(dǎo)向型教學(xué)模式進(jìn)行說明。課程通過引導(dǎo)并且與同學(xué)們交流，提出了一些具體的工程案例。其中關(guān)于“膠州灣大橋和海底隧道建設(shè)必要性”的討論引起了同學(xué)們的極大興趣。

第二次課程結(jié)束之前，以我國的超級(jí)工程——港珠澳大橋建設(shè)項(xiàng)目為引子，激發(fā)同學(xué)們的思考，聯(lián)想到杭州灣大橋、膠州灣大橋，以至膠州灣海底隧道。教師引導(dǎo)“為什么在這么狹小的膠州灣內(nèi)同時(shí)建設(shè)這兩個(gè)項(xiàng)目呢？”之后同學(xué)們開始討論，提出問題，比如“膠州灣大橋有必要建嗎？為什么？”，“大橋與海底隧道可以二選一嗎？”，“大橋?qū)δz州灣有什么影響？”等等。將問題留在課下，請大家分組研討，解答問題，并給出理由，甚至自己設(shè)計(jì)方案。

第四次課上，請各小組匯報(bào)自己的研究報(bào)告。課堂氣氛極為活躍，同學(xué)們對問題研究的深度令人振奮。有一個(gè)小組對膠州灣大橋建設(shè)的必要性提出了8點(diǎn)理由，論證充分。他們關(guān)于膠州灣大橋建成后對市內(nèi)交通壓力緩解的過程說明令人印象深刻。有的小組對于膠州灣建成后導(dǎo)致房價(jià)的變動(dòng)也進(jìn)行了深入的研討和分析。還有小組開展了隧道和大橋?qū)δz州灣生態(tài)影響的研究，思路十分開闊。通過這一小問題，引發(fā)了同學(xué)們這么深入的研究，實(shí)在是教學(xué)模式的改變帶來的。以學(xué)生為中心，看學(xué)生學(xué)到了什么，才應(yīng)該是教學(xué)最應(yīng)當(dāng)關(guān)心的事情。

結(jié)論

本文提出了基于復(fù)雜工程問題的研究導(dǎo)向型教學(xué)模式，可以充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，開展自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)認(rèn)證要求的以學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)。課程中復(fù)雜工程問題的選取和簡化非常重要，是教師需要精心預(yù)備的。以現(xiàn)象性問題為引導(dǎo)，并創(chuàng)造合適的學(xué)習(xí)情景和研究環(huán)境，將課堂教授轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主學(xué)習(xí)是未來教學(xué)的重要方向。

參考文獻(xiàn)：

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[6]張曉軍，李圭泉，李鵬飛，張琳.以學(xué)生為中心的育人體系——西交利物浦大學(xué)人才培養(yǎng)模式案例分析[J].世界教育信息，2014，（22）：54-57.