胡守旺 喻鵬 田俊 余烈 童兵 孫璨 鄭愚
(東莞理工學(xué)院 生態(tài)環(huán)境與建筑工程學(xué)院,廣東東莞 523808)
2013年9月,中共中央總書記、中國國家主席習(xí)近平到訪哈薩克斯坦提出共同構(gòu)建“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”宏大戰(zhàn)略,同年10月,習(xí)近平總書記訪問東盟時(shí)接著提出建設(shè)“21世紀(jì)海上絲綢之路”的戰(zhàn)略構(gòu)想,上述兩個(gè)計(jì)劃被簡稱為“一帶一路”?!耙粠б宦贰庇?jì)劃的實(shí)施,將帶動(dòng)沿線國家和地區(qū)大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施投資和建設(shè),加深中國與沿線國家的互聯(lián)互通,促進(jìn)整體歐亞大陸的聯(lián)系與經(jīng)濟(jì)增長[1],圖1是中國在沿線國家基礎(chǔ)設(shè)施投資額度前十名國家。
圖1 中國在一帶一路沿線國家投資額
亞洲開發(fā)銀行的研究報(bào)告顯示,2010~2020年亞洲各國用于交通基礎(chǔ)設(shè)施方面的投入累計(jì)約為8萬億美元,其中68%為新建項(xiàng)目,32%為更新維護(hù)項(xiàng)目。為保證這些項(xiàng)目的建設(shè)順利完成,需要數(shù)以十萬乃至百萬計(jì)的公路、橋梁等產(chǎn)業(yè)的工程建設(shè)技術(shù)技能人才,尤其對具有國際化背景的路橋?qū)I(yè)高級技術(shù)人才需求十分旺盛,這也為路橋?qū)I(yè)應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)帶來前所未有的發(fā)展空間和重大機(jī)遇。
此外,粵港澳大灣區(qū)建設(shè)、廣深科技創(chuàng)新走廊和深圳先行示范區(qū)等國家和區(qū)域重大戰(zhàn)略的實(shí)施,一大批重大工程相繼開工建設(shè)運(yùn)營,包括港珠澳大橋、深中通道、獅子洋通道等。此外,隨著碳中和與碳達(dá)峰計(jì)劃、裝配式橋梁等快速發(fā)展及 BIM 技術(shù)等新技術(shù)的逐步成熟和廣泛推廣,路橋?qū)I(yè)發(fā)展同樣需要“培養(yǎng)大批新興工程科技人才”作為支撐[2]。傳統(tǒng)路橋?qū)I(yè)課程教學(xué)模式面臨著改革以適應(yīng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求,而《路橋工程CAD》是路橋?qū)I(yè)中理論聯(lián)系實(shí)際最密切的課程之一,迫切需要開展教學(xué)改革研究[3-9]。
為更好地開展路橋工程專業(yè)課程改革研究,本文首先選擇兩門代表性課程《路橋工程CAD》和《公路橋梁工程施工》進(jìn)行樣本剖析?!堵窐蚬こ藽AD》和《公路橋梁工程施工》是路橋工程專業(yè)本科階段的兩門必修課,一般都于大學(xué)四年級第一學(xué)期開設(shè)?!堵窐蚬こ藽AD》主要講授橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析基本原理和計(jì)算方法以及有限元軟件的使用,是一門專業(yè)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,主要培養(yǎng)學(xué)生開展橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)能力?!豆窐蛄汗こ淌┕ぁ肥锹窐蚬こ虒I(yè)實(shí)踐聯(lián)系最緊密的課程之一,主要講授道路施工技術(shù)和橋梁施工設(shè)備與方法,使學(xué)生全面系統(tǒng)地了解我國公路橋梁施工的特點(diǎn)及程序,掌握公路橋梁施工的基本理論知識與技術(shù)要素,培養(yǎng)學(xué)生工程意識。上述兩門課程均將采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式,使抽象化的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相融合,基本涵蓋了公路橋梁結(jié)構(gòu)施工設(shè)備、施工方法、圖形的識別及繪制、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算及分析等過程,較好地響應(yīng)了路橋?qū)I(yè)培養(yǎng)目標(biāo),同時(shí)也是路橋?qū)I(yè)學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)后從事相關(guān)工作所需要具備的一項(xiàng)核心能力,為了更好地了解學(xué)生對課程的理解,尤其畢業(yè)參加工作學(xué)生的反饋,開展了對往屆學(xué)生成績和課程滿意度調(diào)研。
首先,對2014級、2015級、2016級、2017級和2018級土木工程路橋?qū)I(yè)方向?qū)W生選修過《路橋工程CAD》課程學(xué)生成績進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到平均成績約81.2分,對2016級、2017級和2018級《公路橋梁工程施工》學(xué)生統(tǒng)計(jì),得到平均成績?yōu)?9.7分,具體統(tǒng)計(jì)見圖2。對上述兩門課程調(diào)研發(fā)現(xiàn),該兩門課程分?jǐn)?shù)是學(xué)生所有專業(yè)課程中得分相對不高的一門課,經(jīng)過與部分同學(xué)私下溝通發(fā)現(xiàn),學(xué)生對這一類課程學(xué)習(xí)內(nèi)容和目標(biāo)均不是很清楚,普遍認(rèn)識到該課程與該專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)踐聯(lián)系密切,但學(xué)習(xí)過程中積極性和主動(dòng)性不足,只會(huì)被動(dòng)按照教案模仿操作,課程知識接受度不高,期末考核遇到新的案例,解決問題能力則表現(xiàn)出明顯不足。為了解更多同學(xué)們對上述課程情況,特意開展了線上問卷調(diào)查,調(diào)查對象既包括土木路橋?qū)I(yè)2018級在校生,也包含2015~2017級已經(jīng)畢業(yè)的土木路橋?qū)I(yè)學(xué)生,結(jié)果發(fā)現(xiàn)大部分同學(xué)認(rèn)為本門課程存在“學(xué)”“用”落差,認(rèn)為這兩門課程所學(xué)知識無法真正用于實(shí)際或者存在與實(shí)際脫節(jié)情況,分析原因一方面是學(xué)生對實(shí)際工程情況存在認(rèn)識偏差,缺少工程實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì),從而不知道真正工程實(shí)際所需要知識內(nèi)容,另一方面也說明課程需要更好地建立理論聯(lián)系實(shí)際,從真實(shí)案例中提煉問題,開展針對性的教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)和內(nèi)容編排。
圖2 往屆學(xué)生成績統(tǒng)計(jì)
圖3 學(xué)生課程問卷調(diào)查結(jié)果
綜合調(diào)研與分析,可以剖析出路橋工程專業(yè)傳統(tǒng)《路橋工程CAD》和《公路橋梁工程施工》課程存在的問題,這些問題也是路橋工程專業(yè)其余大部分課程普遍的共性問題:
1)課程大綱對路橋?qū)I(yè)學(xué)生的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)課程有明確的指導(dǎo)要求,但對具體的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)過程及課程考核缺乏進(jìn)一步的細(xì)化。目前專業(yè)課程的教學(xué)都圍繞所教課程展開,擁有相對的獨(dú)立性,卻忽略了專業(yè)課程間的聯(lián)系與交叉,缺少對不同課程內(nèi)容體系進(jìn)行整合與優(yōu)化,出現(xiàn)本門課程與其他課程間存在知識重復(fù)、缺乏邏輯性的銜接、課堂教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容不匹配等問題。
2)課程教學(xué)過程比較簡單,主要以老師講授與演示為主,例如《路橋工程CAD》,老師先講解軟件使用流程,完成某一個(gè)模塊單元的教學(xué)內(nèi)容再進(jìn)行綜合練習(xí),《公路橋梁工程施工》也存在類似問題。這種教學(xué)方法“單向性”較強(qiáng),使學(xué)生通常處于被動(dòng)接受地位,從而忽略了學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位,教學(xué)模式傾向于“灌輸式”和“填鴨式”,缺乏靈活性與互動(dòng)性,學(xué)生難于融會(huì)貫通,導(dǎo)致理論與實(shí)踐脫節(jié),達(dá)不到良好的學(xué)習(xí)與應(yīng)用效果。
3)目前路橋?qū)I(yè)課程主要聚焦于學(xué)生公路橋梁專業(yè)知識和應(yīng)用能力培養(yǎng),學(xué)生所學(xué)的例子偏簡單及理想情況,尚難以達(dá)到實(shí)際工程難度,缺乏實(shí)際工程案例背景,使得學(xué)生不知道所學(xué)知識的實(shí)際用途,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不夠明確,運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題能力不足,達(dá)不到應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求。
傳統(tǒng)課堂教學(xué)是老師教學(xué)生學(xué),師生互動(dòng)不多,課堂氣氛不活躍,學(xué)生學(xué)習(xí)效果不彰,改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)不是取消課堂教學(xué),而是改變教師唱獨(dú)角戲的教學(xué)模式,增強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng),實(shí)時(shí)了解掌握學(xué)生聽課的效果,根據(jù)學(xué)生的反饋信息及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度,課下可以建立多種模式溝通管道,追蹤課后教學(xué)效果,真正建立學(xué)生在教學(xué)中的核心地位。
通過教學(xué)模塊化設(shè)計(jì)和工程實(shí)際案例教學(xué)的真正引入,系統(tǒng)化培養(yǎng)路橋?qū)I(yè)學(xué)生理論基礎(chǔ)和實(shí)際操作能力,鑒于目前教材對實(shí)際問題的介紹不夠詳細(xì),重點(diǎn)圍繞實(shí)際問題進(jìn)行分析講解,強(qiáng)化學(xué)生路橋?qū)I(yè)理解與認(rèn)識,再隨機(jī)分組討論完成實(shí)際案例,提高學(xué)生應(yīng)用橋梁專業(yè)軟件解決實(shí)際問題能力,消除“學(xué)”“用”落差。
傳統(tǒng)的機(jī)械化教學(xué)模式忽視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要性,不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng),因此教學(xué)模式改革重點(diǎn)是將傳統(tǒng)的老師講解和學(xué)生聽課的被動(dòng)式教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌鲜浇虒W(xué)模式,翻轉(zhuǎn)傳統(tǒng)課堂教學(xué)。老師備課時(shí)注重理論聯(lián)系實(shí)際,側(cè)重“原理-操作-運(yùn)用”的模式,多引入實(shí)際例子具體分析和講解,同時(shí)采用分組合作競爭機(jī)制,課前布置任務(wù),課堂隨機(jī)分組合作完成,有利于學(xué)生開展自學(xué),提升學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及資料收集能力。
1)小組合作競爭機(jī)制。教學(xué)過程中根據(jù)不同教學(xué)主題設(shè)計(jì)課堂教學(xué)模式,其中軟件“原理”和 “技術(shù)”部分主要由教師主講,而“設(shè)計(jì)”、“應(yīng)用”類主題則以“老師講授+個(gè)人學(xué)習(xí)+小組討論”、“老師講授+個(gè)人學(xué)習(xí)+小組討論+線上資源”的形式進(jìn)行,這部分老師講授課時(shí)可以偏少,著重強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)和小組討論。以《路橋工程CAD》主要內(nèi)容為例,教學(xué)主題分類及課題模式如表1所示。從表1可以看出,課程實(shí)踐性內(nèi)容比重越大,學(xué)習(xí)小組機(jī)制覆蓋度非常廣。
表1 有限元分析基礎(chǔ)各教學(xué)主題分類及模式
2)師生互換式課堂。由教師發(fā)起題目,于課前引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)預(yù)習(xí)、開展協(xié)作學(xué)習(xí)的小組間討論,學(xué)生為學(xué)習(xí)任務(wù)的完成匯集各個(gè)教學(xué)主題的線索、學(xué)習(xí)各種不同的技巧和才能,并以批判性思維辨別正確與錯(cuò)誤,以此訓(xùn)練學(xué)生的信息歸納與提取能力;在課上由以小組為代表的學(xué)生分別展示自己的學(xué)習(xí)成果(圖4)、過程中學(xué)習(xí)心得以及軟件操作容易發(fā)生錯(cuò)誤等問題,引起全班其他同學(xué)的集體討論,同時(shí)開展小組間成果互評,并就別組作業(yè)結(jié)合自己領(lǐng)會(huì)和理解提出新的問題,既幫助其他同學(xué),也能夠提高自己專業(yè)知識能力。此外,學(xué)生也可以以小組名義展示學(xué)習(xí)成果,包括但不限于知識學(xué)習(xí)、現(xiàn)場調(diào)研路橋圖片和資料查找等,任課教師主要通過引導(dǎo)、點(diǎn)撥與總結(jié),運(yùn)用隱蔽性回答方式確保輕松、開明的非評價(jià)性的環(huán)境,塑造有利于主動(dòng)學(xué)習(xí)的氛圍,提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和獲得性,鼓勵(lì)學(xué)生充分闡述觀點(diǎn),做到學(xué)習(xí)過程有痕跡和印記,此外,上課過程中還要幫助解決學(xué)生在課前解決不了的問題。
圖4 學(xué)生實(shí)踐作業(yè)報(bào)告
建立教學(xué)內(nèi)容模塊化,結(jié)合兩門課程教學(xué)目標(biāo)和我校學(xué)生特點(diǎn),將課程內(nèi)容劃分為理論基礎(chǔ)模塊、基礎(chǔ)操作模塊、技能提升模塊和實(shí)際應(yīng)用模塊(圖5),不同內(nèi)容模塊之間存在層層遞進(jìn)關(guān)系,便于加深學(xué)生對路橋?qū)I(yè)基本知識如圖紙的理解與掌握,著重對工程案例的分析與講解,強(qiáng)化學(xué)生理解與掌握知識應(yīng)用范圍,根據(jù)本科學(xué)生知識儲備與能力情況,突出培養(yǎng)學(xué)生對公路橋梁基本知識和中小跨徑橋梁的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)分析能力,明確學(xué)生學(xué)習(xí)的針對性和實(shí)用性。
圖5 教學(xué)內(nèi)容模塊聯(lián)系
本著理論與實(shí)踐有機(jī)整合的宗旨,有條不紊地改革教學(xué)模式、改進(jìn)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化教學(xué)計(jì)劃。以網(wǎng)上和線下電子資源為依托如優(yōu)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)平臺的運(yùn)用(圖6),同時(shí)將教學(xué)過程中的實(shí)踐活動(dòng)及案例教學(xué)等模式的學(xué)時(shí)比例合理提升,并在課程標(biāo)準(zhǔn)中予以明確,在教學(xué)活動(dòng)前,積極引導(dǎo)學(xué)生開展自學(xué),提升學(xué)生獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及資料收集等的時(shí)間。
圖6 案例教學(xué)展示
在教學(xué)機(jī)制改革允許的范圍內(nèi),將對學(xué)生綜合分析能力和自主實(shí)踐能力的考核融入到日常教學(xué)過程中,路橋?qū)I(yè)的應(yīng)用技能考核、平時(shí)作業(yè)、知識運(yùn)用方法、分析判斷能力、現(xiàn)場表現(xiàn)、小組互評等多種方式,建立量化考核指標(biāo),對學(xué)生進(jìn)行綜合考核,并以合理的權(quán)重計(jì)入總成績,為促進(jìn)學(xué)生充分理解實(shí)際工程中工作實(shí)務(wù)的復(fù)雜性、變化性和多樣性,基于線上平臺,建立課程考核評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)化案例庫,以進(jìn)一步優(yōu)化完善考核制度,提升考核的效率及準(zhǔn)確性。
通過上述改革,一方面表現(xiàn)為課堂上師生互動(dòng)性、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性及學(xué)生到課率得到明顯提高,另一方面改革后學(xué)生對橋梁專業(yè)知識掌握、提高畢業(yè)設(shè)計(jì)分析能力、解決實(shí)際問題能力和軟件操作能力等方面也得到相應(yīng)提升,學(xué)生對課程綜合評價(jià)也有較大改善,達(dá)到了預(yù)期改革目標(biāo)。
基于上述介紹兩門課程特點(diǎn),本文凝練出以下三個(gè)課程思政融入點(diǎn):
1)介紹我國公路橋梁發(fā)展歷程,尤其近年來我國取得的歷史性成就和跨越發(fā)展,要求學(xué)生積極搜集相關(guān)資料,尤其我國近年修建的代表性世紀(jì)工程,重點(diǎn)突出我國在路橋領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展與貢獻(xiàn);
2)介紹我國路橋分析理論發(fā)展歷程,20世紀(jì)70年代國內(nèi)最早公路科學(xué)研究院最早開展橋梁有限元程序研究,到90年代后,同濟(jì)大學(xué)、中南大學(xué)、西南交通大學(xué)、長沙理工大學(xué)等橋梁知名高校老師開發(fā)了專門的針對斜拉橋和懸索橋施工過程分析的有限元程序,解決了我國最早一批大跨及特大跨橋梁建設(shè)中的難題,起到激發(fā)路橋?qū)I(yè)學(xué)生對所學(xué)專業(yè)熱愛和學(xué)習(xí)興趣,也能培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷;
3)介紹理論與實(shí)際結(jié)果的差異,引導(dǎo)學(xué)生合理客觀看待理論分析理論如有限元計(jì)算結(jié)果,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)獨(dú)立自主判斷,啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行理論分析時(shí)必須堅(jiān)持實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,引導(dǎo)學(xué)生形成正確的人生觀、價(jià)值觀。
1)線上自學(xué)與課堂教授。要求學(xué)生在線上觀看有限元理論發(fā)展歷程、橋梁有限元專門軟件和近年我國橋梁建設(shè)取得的成績,引導(dǎo)學(xué)生立志加強(qiáng)專業(yè)理論知識學(xué)習(xí),客觀看待我國相關(guān)計(jì)算軟件發(fā)展與國外差距,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)報(bào)國熱情;通過我國一大批世紀(jì)橋梁建設(shè)成績,激發(fā)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)榮譽(yù)感,鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)好專業(yè)知識,將所學(xué)知識與國家交通事業(yè)發(fā)展相結(jié)合,尤其中西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)橋梁建設(shè)方興未艾,引導(dǎo)學(xué)生去我國人才最欠缺的地方。
2)實(shí)地參觀。帶領(lǐng)學(xué)生參觀港珠澳大橋、虎門大橋及正在建設(shè)的深中通道等重點(diǎn)工程,在參觀中了解如何將圖紙上的橋轉(zhuǎn)換成實(shí)際的橋梁過程,揭示橋梁計(jì)算理論如有限元方法在其中發(fā)揮的無可替代的作用,但目前主流使用的軟件還是國外公司的產(chǎn)品,體會(huì)到我國橋梁軟件的發(fā)展不足,意識到青年應(yīng)該肩負(fù)起我國橋梁有限元自主化的重任,并加強(qiáng)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)和儲備,培養(yǎng)學(xué)生民族危機(jī)意識和愛國情懷。
3)教學(xué)成效。專業(yè)課的“課程思政”是以“潤物無聲”的方式塑造學(xué)生的內(nèi)在情感態(tài)度和價(jià)值觀。本課程授課對象的本校路橋?qū)I(yè)大四學(xué)生對課程思政的“隱形”引入樂見其成、接受程度非常高,在有效調(diào)節(jié)課堂講授節(jié)奏、活躍課堂氛圍等方面作用明顯?!罢n程思政”一方面在拓展視野的同時(shí),另一方面也潛移默化激發(fā)學(xué)生專業(yè)課程學(xué)習(xí)興趣,更加重要是培養(yǎng)了學(xué)生愛國情懷。
提出面向路橋應(yīng)用創(chuàng)新人才需求出發(fā),開展路橋?qū)I(yè)課程改革,培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)理論聯(lián)系實(shí)際能力,達(dá)到學(xué)生理論基礎(chǔ)扎實(shí)、工程實(shí)踐能力強(qiáng)和富有創(chuàng)新意識的專業(yè)人才,形成“教學(xué)改革-能力培養(yǎng)-團(tuán)隊(duì)建設(shè)-產(chǎn)學(xué)平臺”一體化教學(xué)改革成果。本項(xiàng)目研究意義如下:
1)基于本地區(qū)路橋?qū)I(yè)創(chuàng)新人才需求,針對靜態(tài)式教學(xué)、機(jī)械式教學(xué)、被動(dòng)式教學(xué)等突出問題,重點(diǎn)提高課堂教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量,培養(yǎng)出具有高素質(zhì)工程實(shí)踐和創(chuàng)新人才為目的,探索研究與時(shí)俱進(jìn)的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)方法、強(qiáng)化靈活創(chuàng)新的工程實(shí)踐應(yīng)用、塑造學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)氛圍以及產(chǎn)出多元教學(xué)成果等措施;
2)通過教學(xué)模式改革、教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方式改革、考核機(jī)制改革等研究與實(shí)踐手段,以路橋工程實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)為導(dǎo)向,建立理論-實(shí)際聯(lián)系,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生軟件操作與工程實(shí)踐創(chuàng)新能力,表現(xiàn)為專業(yè)課程學(xué)生評價(jià)較改革前有明顯的提升,改革成果為相關(guān)專業(yè)課程改革與實(shí)踐提供部分參考。
3)通過設(shè)計(jì)合理“課程思政”融入點(diǎn),潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)熱情、實(shí)事求是科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)及愛國主義情懷等,以達(dá)到粵港澳大灣區(qū)對路橋創(chuàng)新實(shí)踐人才培養(yǎng)要求。