劉維正　孫曉　楊偉超　李軍

摘? 要：針對《道路工程》課程融交通工程、路線、路基、路面相關(guān)內(nèi)容于一體，知識點(diǎn)多、實(shí)踐應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，以工程案例為主線，以實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，構(gòu)建“基本理論-案例分析-創(chuàng)新應(yīng)用”一體化工程案例教學(xué)模式。通過聚焦問題、分析問題、解決問題和持續(xù)改進(jìn)等環(huán)節(jié)的循序漸進(jìn)，從以“用”導(dǎo)“學(xué)”，達(dá)到“學(xué)”以致“用”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生的溝通、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新能力，達(dá)到有效提升《道路工程》教學(xué)與專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的效果。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué);道路工程;教學(xué)改革;創(chuàng)新意識;應(yīng)用能力

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2019）26-0036-04

Abstract： According to characteristics of the course "Road Engineering"， such as rich knowledge point， strong practical application and its combination of traffic engineering， road route， subgrade and pavement engineering， this paper takes engineering cases as the main line， the training of practical application ability and innovation ability as the goal， and the integrated engineering case teaching mode with "Basic theory - Case analysis - Innovative application" is established. By focusing on the problem， analyzing the problem， solving the problem and continuous improvement steps， from "using promoting studying" to "studying in order to using"， students' enthusiasm of study is stimulated， and their abilities of communication， teamwork， independent studying and practical innovation are enhanced. Therefore the quality of the course "Road Engineering" teaching and professional personnel training is effectively improved.

Keywords： case teaching; road engineering; teaching reform; innovative consciousness; application ability

《道路工程》課程是土木工程（非道路方向）、鐵道工程、工程管理和工程力學(xué)等專業(yè)的一門重要課程。本課程旨在使學(xué)生理解道路工程基本概念、交通工程初步知識、道路工程幾何設(shè)計基本方法、路基路面的設(shè)計理論、設(shè)計方法、施工方法、道路建筑材料、道路病害處治，具備從事道路工程設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)、管理的基本知識和能力。近年來中國交通行業(yè)迅速發(fā)展，加上交通強(qiáng)國綱要的實(shí)施，對道路工程人才培養(yǎng)提出了新的更高要求?！兜缆饭こ獭纷鳛榻煌ㄍ两üこ虒I(yè)的主干課程，提高其教學(xué)質(zhì)量和效果對我國道路交通的人才培養(yǎng)和事業(yè)發(fā)展具有重要意義。

《道路工程》課程內(nèi)容主要由《交通工程》、《道路勘測設(shè)計》和《路基路面工程》三大部分組成，課程知識點(diǎn)多，涉及規(guī)范較多，同時與其他課程如《土木工程測量》、《土力學(xué)》、《土木工程材料》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》、《施工組織設(shè)計與概預(yù)算》聯(lián)系密切。該課程最大特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，如何加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，讓學(xué)有余力的學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好得到更好的學(xué)習(xí)鍛煉的機(jī)會，將學(xué)生由“知識型”培養(yǎng)成“能力型”人才，成為各高校道路工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)[1-5]。

工科教學(xué)必須與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，典型工程案例是理論教學(xué)和工程實(shí)踐相結(jié)合的良好媒介和載體。傳統(tǒng)講授式教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識的完備性和系統(tǒng)性，有助于學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握理論知識，其不足之處在于忽視學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。創(chuàng)新始于問題、源于實(shí)踐，楊叔子院士在《高等工程教育研究》上三次撰文強(qiáng)調(diào)“創(chuàng)新之根在于實(shí)踐[6]。

目前《道路工程》教學(xué)學(xué)時緊張（32課時），全部為課堂教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)缺失。選擇《道路工程》課程的同學(xué)，都來自非道路方向的專業(yè)，對道路的了解大多僅限于生活中的接觸，缺少工程背景及觀念，無法將理論知識和工程實(shí)際相結(jié)合。譬如道路選線設(shè)計是一項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)性和實(shí)踐性極強(qiáng)的工作，教學(xué)過程中必須結(jié)合經(jīng)典案例進(jìn)行分析講解，才能讓學(xué)生更好地理解這些抽象的選線經(jīng)驗(yàn)。但現(xiàn)有的案例教學(xué)通常采用二維的圖紙來進(jìn)行講解。該方式對學(xué)生的空間分析能力提出了較高的要求，對于缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說，有時難于想象出線路與地形、地質(zhì)及環(huán)境的空間關(guān)系，導(dǎo)致學(xué)生的主動性不高，對知識的理解也不夠深入。

為此，本文從提高工科人才的實(shí)踐動手和創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，分析《道路工程》課程案例教學(xué)策略，構(gòu)建基于工程案例教學(xué)法的“基本理論-案例分析-創(chuàng)新應(yīng)用”一體化教學(xué)模式，從以“用”導(dǎo)“學(xué)”，達(dá)到“學(xué)”以致“用”，提升《道路工程》課程教學(xué)質(zhì)量。

一、道路工程案例教學(xué)模式

案例教學(xué)法通過現(xiàn)實(shí)中工程實(shí)例，讓學(xué)生進(jìn)入沉浸式教學(xué)，讓學(xué)生自己作為案例中的主體，對案例進(jìn)行分析研討、比較優(yōu)劣，與傳統(tǒng)的以老師、書本、課堂為中心，學(xué)生被動接受的“灌輸式”教學(xué)模式有巨大的差異，其更著眼于學(xué)生與老師之間、學(xué)生與學(xué)生之間彼此互動的學(xué)習(xí)，是一種開放式、互動式的新型教學(xué)模式。

《道路工程》是一門融合理論、技術(shù)及應(yīng)用于一體的課程，理論學(xué)習(xí)中不能脫離具體的工程背景，加之課程內(nèi)容繁多，很容易出現(xiàn)學(xué)習(xí)興趣下降，主動性不足，中途放棄聽課等等問題。所以針對課程中的重要知識點(diǎn)、概念和理論，讓學(xué)生到實(shí)際工程中去自我認(rèn)知，出去“走一走，看一看，摸一摸，問一問，想一想，辯一辯”，在教師的指導(dǎo)下增加自己的理解，是十分重要的。

基于上述，以工程案例為主線，結(jié)合實(shí)際問題和對象講述基本原理、分析思路和技術(shù)方法，并將任務(wù)布置給學(xué)生，學(xué)生獨(dú)立思考，并通過翻轉(zhuǎn)課堂，集中討論，以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新應(yīng)用能力為核心，達(dá)到對工程設(shè)計材料參數(shù)取值、細(xì)部結(jié)構(gòu)性能匹配、整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)協(xié)調(diào)，以及施工組織設(shè)計的掌握，從而構(gòu)建“基本理論-案例分析-創(chuàng)新應(yīng)用”一體化教學(xué)模式，如圖1所示。理論是基礎(chǔ)，實(shí)踐是關(guān)鍵，創(chuàng)新是目標(biāo)，改變目前課堂教學(xué)“填鴨式”、實(shí)踐教學(xué)“放鴨子”的現(xiàn)象。

二、工程案例教學(xué)實(shí)施策略

為達(dá)到案例教學(xué)的預(yù)期目的，需要平衡案例部分、理論部分、實(shí)踐部分的比例關(guān)系，合理安排課堂時間。還要處理好案例的篩選、滿足案例需要的教學(xué)場景的設(shè)計和學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)這三個問題。具體教學(xué)策略與實(shí)施方案如下：

（一）聚焦問題，任務(wù)驅(qū)動

選取合適恰當(dāng)?shù)墓こ贪咐潜Ｕ辖虒W(xué)效果的前提。案例要求具有典型性、針對性、整體性和完整性，把需要進(jìn)行講解的基本概念、設(shè)計要點(diǎn)、計算方法、工藝原理以及規(guī)范要求融入到案例中，并提出案例中需要解決的問題和完成的任務(wù)，以使學(xué)生帶著問題和任務(wù)進(jìn)行積極主動學(xué)習(xí)，從思想上驅(qū)動學(xué)生吸收式獲取知識。但需注意任務(wù)量大小和難易程度，循序漸進(jìn)增加難度，以使學(xué)生持續(xù)保持學(xué)習(xí)熱情。

以道路選線設(shè)計為例，案例實(shí)踐教學(xué)實(shí)施方案如圖2所示，首先建立三維可視化案例驅(qū)動教學(xué)平臺（包括：經(jīng)典案例庫、三維可視化場景、公路選線設(shè)計平臺）。借助該平臺，教師對學(xué)生進(jìn)行講授，學(xué)生通過該平臺形象直觀的了解線路方案，理解選線知識，并在該平臺上進(jìn)行實(shí)踐性定線，并由教師對學(xué)生的設(shè)計方案進(jìn)行評價，讓學(xué)生切身體會設(shè)計過程，深入掌握選線設(shè)計的精髓。學(xué)生隨時反饋對該教學(xué)模式的建議，教師根據(jù)學(xué)生建議和學(xué)生考核成績不斷修正教學(xué)平臺。

（二）分析問題，挖掘潛力

學(xué)生通過獨(dú)立思考，結(jié)合已掌握的專業(yè)知識，尋求問題的解決方法。對于一些難點(diǎn)問題，可通過教師引導(dǎo)分析，給出解決問題的總體思路，然后小組討論并查閱相關(guān)資料，充分發(fā)揮個人才智與集體智慧，找到解決問題的思路。在分析問題的過程中，既能對相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行了梳理，又能鍛煉個人的邏輯思維能力，提升從不同角度看待問題的意識。

（三）解決問題，獲取自信

提出問題的解決方案與形成個人或團(tuán)隊(duì)的觀點(diǎn)后，制作簡潔明了的匯報PPT，著重展示解決問題的思路以及方案的優(yōu)缺點(diǎn)，然后教師對匯報的內(nèi)容從方法的適用性、技術(shù)合理性和經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行點(diǎn)評和釋疑，對方案構(gòu)思的巧妙性和技術(shù)的先進(jìn)性進(jìn)行肯定，使學(xué)生有充分的成就感，提升利用自身知識解決工程實(shí)踐問題的自信。

（四）深入理解，持續(xù)改進(jìn)

對于同一項(xiàng)案例通常存在多種設(shè)計或解決方法，通過不同方法的對比，歸納總結(jié)出最適合的方案，并通過教師對知識體系的進(jìn)一步梳理，使學(xué)生深入理解道路工程線路與路基路面的設(shè)計原理和一些力學(xué)性能指標(biāo)的規(guī)范限值范圍，同時對一些設(shè)計方法隨著設(shè)備與技術(shù)的進(jìn)步，提出進(jìn)一步修正或改進(jìn)的舉措。

總體而言，通過聚焦問題、分析問題、解決問題和持續(xù)改進(jìn)等環(huán)節(jié)的循序漸進(jìn)，如圖3所示，使學(xué)生通過熟悉道路工程典型案例，理清道路工程所涉及的路線、路基和路面的知識體系，掌握分析、解決和研究道路工程問題的基本方法，培養(yǎng)系統(tǒng)、科學(xué)和全面理解道路工程的能力，從以“用”導(dǎo)“學(xué)”，達(dá)到“學(xué)”以致“用”，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂的教學(xué)質(zhì)量。

三、實(shí)施效果分析

采用案例教學(xué)的《道路工程》課程實(shí)施成功與否，關(guān)鍵在于教學(xué)采用的案例是否恰當(dāng)、學(xué)生對于專業(yè)知識的掌握是否熟練。由于此種教學(xué)方法的教學(xué)主體在于學(xué)生自身，更應(yīng)從學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行分析。

在學(xué)生尚未適用案例教學(xué)的模式時，課堂的互動效果仍然較差，部分學(xué)生也因?qū)χR的掌握水平不夠，對案例所呈現(xiàn)的零散、碎片化知識難以系統(tǒng)歸納總結(jié)，因而難以對案例教學(xué)這種模式產(chǎn)生浸入感。另外，也有部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中沒有在課下認(rèn)真準(zhǔn)備，不能形成自己的看法，因而在這種情況下，案例教學(xué)也未能達(dá)到理想效果。

一旦學(xué)生習(xí)慣了案例教學(xué)模式，案例教學(xué)模式則會發(fā)揮出較傳統(tǒng)教學(xué)模式更好的效果：

（一）提高課堂專注度、參與度及學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力顯著提升

對于學(xué)生而言，案例教學(xué)課堂中需要師生之間、學(xué)生與學(xué)生之間更多的互動，這樣顯著提高了學(xué)生對于授課內(nèi)容的專注性，也提高了學(xué)生在課堂上的主動性和積極性。同時，由于案例教學(xué)需要課下的周密準(zhǔn)備，對學(xué)生的課下自主學(xué)習(xí)能力提出了挑戰(zhàn)，能夠讓學(xué)生在案例準(zhǔn)備和自主學(xué)習(xí)中進(jìn)一步地提高自身的動手動腦能力，學(xué)生的作業(yè)質(zhì)量也得到了明顯上升。

（二）提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、溝通能力與團(tuán)隊(duì)合作能力

《道路工程》的教學(xué)中，一項(xiàng)道路工程的案例具有工程類型復(fù)雜、考慮因素眾多、工程量龐大的特點(diǎn)，由于課程安排時間也較為緊湊，因此對于案例的分析通常采用分組的形式進(jìn)行。在小組合作中，大家共同制定預(yù)期目標(biāo)，對任務(wù)進(jìn)行分工協(xié)作，提高了工作效率，并在小組討論的過程中產(chǎn)生思想碰撞，發(fā)表自己的看法，接受他人的觀點(diǎn)，產(chǎn)生創(chuàng)新的火花，進(jìn)一步地完善案例的設(shè)計或分析，充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神的優(yōu)勢。

（三）提高教師課堂授課效率，充分發(fā)揮“引導(dǎo)者”作用

對于教師而言，提高了教師的授課效率，課堂教學(xué)中的信息量也較之前有了更大程度的提升，授課的重點(diǎn)性與針對性也有所增強(qiáng)。老師要充分發(fā)揮“引導(dǎo)者”角色的作用，掌握好課程的時間進(jìn)度，在學(xué)生討論階段中進(jìn)行必要的點(diǎn)撥與指導(dǎo)，盡可能地營造自由的討論氛圍。

同時，結(jié)合已開展案例教學(xué)的課堂情況，案例教學(xué)的模式相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，對學(xué)生整理歸納能力提出了相應(yīng)的要求，學(xué)生水平不足的情況下，可先采用傳統(tǒng)教學(xué)模式對理論知識部分進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)和進(jìn)一步鞏固，在采用案例教學(xué)培養(yǎng)開放性和創(chuàng)新性思維。

四、結(jié)束語

以工程案例為主線，通過選取典型案例將教學(xué)大綱中的知識點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)，再通過聚焦問題、分析問題、解決問題和持續(xù)改進(jìn)等環(huán)節(jié)的循序漸進(jìn)，使學(xué)生理清道路工程中路線、路基和路面的知識體系，掌握分析、解決和研究道路工程問題的基本方法，培養(yǎng)系統(tǒng)工程思維與專業(yè)意識，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和成就感，對學(xué)生的溝通、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新能力有較大提升作用，促進(jìn)了師生互動，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。

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