張 航,王小敏,王 紅,李月光,梁家明

(武漢理工大學 交通與物流工程學院,湖北 武漢 430063)

2019年10月,教育部發(fā)布了《關于一流本科課程建設的實施意見》(教高 [2019]8號,以下簡稱“意見”),指出課程是人才培養(yǎng)的核心要素,課程質量直接決定人才培養(yǎng)質量[1]。在“新工科”人才培養(yǎng)背景下,為適應“金課”建設新標準,國內部分高校在專業(yè)課程建設方面取得了豐碩成果,尤其在教材編寫和教學內容設置方面。長安大學、東南大學課程團隊先后5次修訂、審核和出版“道路勘測設計”課程教材;重慶交通大學建立了開放的典型道路線形模型,如公路三維線形模型、公路超高模型、立交橋模型等,以滿足課堂教學和自主學習實踐[2-3]。本文結合武漢理工大學交通與物流工程學院的教學實際,從課程高階性建設實踐方面對“道路勘測設計”課程教學改革模式及教學質量評價進行探討,以期促進一流工程學科“金課”課程建設。

1 高階性建設內涵

“金課”具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的特征,其中高階性是提升課程質量的基礎,創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度是提升課程質量的重點。“意見”從課程目標和課程內容的角度闡述了如何提升課程的高階性,即課程目標堅持知識、能力、素質的有機融合,培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維;課程內容強調廣度和深度,突破習慣性認知模式,培養(yǎng)學生深度分析、大膽質疑、敢于創(chuàng)新的能力[4]。

2 課程高階性建設途徑

課程高階性建設主要包括課程改革目標和課程內容設計兩個方面[5-6]。

2.1 課程改革目標

“道路勘測設計”課程是道路橋梁與渡河工程、交通工程專業(yè)的主干課程。為培養(yǎng)具有國際化視野的拔尖創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才,建成國際知名、國內領先、獨具特色的一流課程,在“雙一流”建設發(fā)展規(guī)劃下,“道路勘測設計”課程預期實現(xiàn)高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度、國際化,并達成以下4個方面的課程目標。

1)創(chuàng)新教學理念。建立高校和企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)模式是“新工科”教育背景下的一種創(chuàng)新機制,目的是使教學與社會接軌,培養(yǎng)學生的工程實踐和工程創(chuàng)新能力,滿足企業(yè)人才需求。目前,“道路勘測設計”課程采用聘請講座教授、企業(yè)專家進課堂講授的機制,校企之間、教師和技術人員之間互訪交流,建立校企“產-學-研”長效合作聯(lián)盟。

2)提升培養(yǎng)人才能力。專業(yè)辦學立足人才培養(yǎng),激發(fā)學生的科學探索精神,培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,拓寬學生的知識面和國際視野,為社會培養(yǎng)基礎理論扎實、動手能力強、善于解決工程技術問題的專業(yè)人才和引領公路行業(yè)的卓越工程技術人才。

3)推廣教改模式?；凇暗缆房睖y設計”課程改革探索,形成可推廣經驗,尤其是“項目驅動式”“競賽導向式”教改模式能起到示范作用,為其它專業(yè)課程改革提供參考。

4)建設教學隊伍。高質量的人才培養(yǎng)要求組建一支年齡和職稱結構合理、分工明確、結構優(yōu)良的師資隊伍?！暗缆房睖y設計”課程以武漢理工大學青年教師國際化工程為依托,每年選派具有海外訪學經歷的教師到涉外企業(yè)生產一線學習交流。通過課程改革,組建了一支以海外經歷豐富、具備國際化視野的中青年教師為骨干的“金課”教學團隊。

2.2 課程內容設計

2.2.1教材建設

1)教材章節(jié)結構合理、內容連貫。針對現(xiàn)有“道路勘測設計”課程教材內容存在的不足,課程組通過調研公路行業(yè)勘察設計研究院所,一致認為“道路勘測設計”課程的重點內容在路線平、縱、橫斷面設計。教材對路線設計基礎理論應闡述清楚,做到“一線一例”,即講述平面線形、縱面線形及平面組合線形時分別舉例,先分述后總述,循序漸進。

2)理論聯(lián)系實際。教材應結合工程實際,將典型的案例及新技術、新理念等編入教材,注重理論在實際中的應用;對新技術、新方法、新產品、新工藝以及科研取得的新研究成果,以電子教材和專題講義等形式進行補充。

3)行業(yè)規(guī)范及標準融入教材。隨著公路建設的發(fā)展,各項勘察、設計、施工、養(yǎng)護等新技術、新工藝不斷出現(xiàn),作為指導性的規(guī)范和標準理應不斷修訂。因此,課程組將一些主要技術指標編入教材,對規(guī)范學生職業(yè)素質、培養(yǎng)學生嚴謹務實的精神有積極作用。

2.2.2教學內容改革

教學內容要達到課程主旨,使學生掌握扎實的路線設計理論知識?！暗缆房睖y設計”課程教學內容主要包括道路線形設計理論基礎、道路路線平縱橫斷面設計、道路交叉設計3部分。其中,道路線形設計理論基礎涉及到汽車動力學知識,具有較多受力分析與數(shù)學公式推導的內容,學生學習起來感覺難度較大。因此在講授該部分內容時,適當補充汽車行駛理論知識點,分別從橫向、縱向行駛狀態(tài)討論車-路耦合關系;然后基于汽車穩(wěn)定行駛,從平面設計、縱斷面設計、橫斷面設計展開教學,討論線形指標的設計要求。針對平縱線形組合銜接、超高完成過程等難點,通過仿真技術、BIM技術、制作透視圖、觀看視頻等配合多媒體課件教學,使學生較好地理解和掌握道路的組成、選線,以及道路平縱線形的配合設計。

2.2.3課程網絡教學改革

“道路勘測設計”課程雖是校級一流課程,平臺資源深受學生好評,但使用過程中存在以下不足:一是課前未發(fā)布導學信息引導學生線上預習;二是學生線上提出的疑難問題得不到及時答復。鑒于此,課程組對課前預習發(fā)布課程通知,在聊天區(qū)提出預習任務,在課堂結束后增加疑難回饋環(huán)節(jié),落實知識點。對疑難解答,一方面要求學生將問題同時多渠道推送,如網絡平臺上的答疑討論區(qū)域、教師郵箱、課程QQ群或微信群;另一方面要求教師不區(qū)分班組,對收到的疑難問題立即答復,不能及時給出回復的向學生解釋原因,隨后補答,同時鼓勵和倡導學生之間相互解答。對于學生重復提問一些典型問題和重要的知識點,老師講解后可上傳教案至課程平臺。這樣,做到了先預習再講授、學生疑難不累積,增強了學生的學習信心,其課程參與度也得到提高。

3 課程高階性教學實踐

課程圍繞“理論+實踐+研究”的理念,合理選擇教學方法。改革主要體現(xiàn)在教學方法研究、授課方式、教學評價3個方面[7]。

3.1 教學方法研究

3.1.1啟發(fā)性教學

針對課程內容,采用多媒體教學、施工技術模擬動畫教學、現(xiàn)場施工視頻教學講解重難點知識,并輔助現(xiàn)場認知等實踐環(huán)節(jié),使學生較好地理解和掌握道路的組成、線形連接、施工方法。通過精心設計各知識點導讀、參與式互動環(huán)節(jié)、答疑等,活躍教學氛圍,調動學生的學習興趣。如“平縱組合設計”“視距保證”等一直是學生難以理解的關鍵知識點,課堂教學中,首先播放精心制作的“汽車在平縱組合路段行駛”視頻資源,在播放過程中提出問題,使學生熟知車輛彎道行駛狀態(tài)。

3.1.2實踐性教學

路線設計理論比較抽象,學生普遍反映難度較大。對于平縱線形的配合、土石方調配、選線等章節(jié),一方面通過制作透視圖與動畫演示、圖片,同時輔以板書等傳統(tǒng)教學手段;另一方面結合軟件包括CAD、緯地、以及BIM技術等讓學生動手操作,實現(xiàn)“理論+實踐+軟件(仿真)”三者結合,達到在實踐中理解理論、在輔助教學中消化知識的目的。

3.1.3研究性教學

研究性教學主要體現(xiàn)在兩個方面:一是將路線設計技術和方法的最新研究動態(tài)引入課堂,教師分解知識點讓學生以小組形式進行分析和探討,充分開展“課堂翻轉”,激發(fā)學生對課程的熱愛和對科研的濃厚興趣;二是采用問題驅動教學法,鼓勵學生利用圖書館和網絡資源等進行文獻調研并給出文獻綜述,培養(yǎng)學生的研究性思維。引導學生參加“大學生交科大賽創(chuàng)新項目”,進入老師的科研團隊,鼓勵學生在本科階段發(fā)表高水平論文。

3.2 授課方式

3.2.1翻轉課堂

翻轉課堂鼓勵學生上講臺,是課程高階性教學要求的重要方面,目的是激發(fā)學生的自學及創(chuàng)新能力。課后教師發(fā)布教學通知,布置學習任務與活動,包括公式推導、難點解析、過程模擬和文獻綜述等,課上學生代表上臺講授與分享。任課教師、課程助教和其他學生從內容設計、邏輯表達、教學效果等方面現(xiàn)場評分,并按比例計入平時成績。這樣既豐富了考核方式,又增強了學生的課程參與度。

3.2.2“微課堂”教學

“道路勘測設計”課程內容多,且前后知識點關聯(lián)性強,為做到“一點一通”,課程組按道路路線設計理論模塊講授課程,進行“多微”素材的探索,并按照各知識點特點及難易程度,分別設置適合的“微課堂”。例如,對于道路三維組成模型抽象的示意圖、原理圖,采用“微視頻”形式展現(xiàn),在“理論→模型→工程→模型→理論→計算”的循環(huán)路徑中讓學生懂得道路路線設計在道路工程中的引領作用,培養(yǎng)學生工程思維和解決實際復雜問題的能力;對于某些特殊路段(如超高路段等),自制簡單模型,讓學生在 “微實踐”中進一步理解超高路段車輛行駛狀態(tài)及路面排水特點,領會“道路勘測設計”對后續(xù)專業(yè)課程的支撐作用;對于“道路平、縱、橫斷面設計”等章節(jié),應用專業(yè)路線軟件數(shù)模模塊,先完成三維數(shù)字地面模型場景下的路線各單項“微設計”,再總體判斷組合設計的合理性,使設計過程具有現(xiàn)場地形地貌的真實感,讓學生更清楚路線設計的重點和難點?！拔⒄n堂”教學形式安排見表1。

表1 “微課堂”教學形式安排

3.2.3國際化教學

武漢理工大學交通與物流工程學院道路橋梁與渡河工程專業(yè)正探索國內高校、國際知名大學、涉外企業(yè)“三聯(lián)合”的國際化人才培養(yǎng)模式,以學生為本,以學生學習需要為導向,以企業(yè)國際化人才需求為目標,由學校和企業(yè)共同制定人才培養(yǎng)方案、構建課程體系、確定課程內容和建設實踐基地。交通運輸專業(yè)開設了卓越工程師班,與中交集團第一公路工程局聯(lián)合培養(yǎng)“一帶一路國際英才班”。為提升道路路線設計視野,要求課程組老師參與國際英才班的學習與教學,跟班走進海外教師課堂,學習世界先進的道路設計理念及知名專家的教學手段和教學方法。同時,在講授課程中,鼓勵主講教師推進中英雙語教學,既有利于提高學生的專業(yè)英語水平,也符合“金課”國際化建設的客觀要求。

3.3 教學評價改革

現(xiàn)有教學評價體系多以學生評教為主,評價主體較單一、片面。面向高階性、挑戰(zhàn)度和創(chuàng)新性的建設目標,完整的課程考核評價機制需要綜合考慮教學自身規(guī)律、教學目標及評價主體的多元化[8]。

3.3.1考核學生

學生考核指標主要由理論課(期末考試占65%,網絡測試占5%,作業(yè)占10%,答題討論占20%)和實踐課(實習準備占10%,實習過程占60%,提交成果資料占30%)兩部分構成。理論課突出學習過程和課堂教學,不以期末考試為最終考核指標,更注重學生對疑難知識點的網上“發(fā)帖”討論。學生借助網絡資源平臺上的分章試題(卷)庫夯實平時所學知識點,做到一章一測試、相近知識點測試。期末考試由課程組老師統(tǒng)一命題,突出重點,避免網絡抽題出卷的隨機性。實踐課(實習、課程設計)反映學生綜合運用所學知識解決問題的能力,突出實習過程。預習考核在每次實習(設計)前進行,以提問方式考察學生對基本理論和設計思路的掌握情況;實習過程主要考察學生的選線及設計方案是否合理,定線指標計算是否正確,實習(設計)后學生的圖表資料、計算成果及實習報告是否齊全和規(guī)范等。

3.3.2考核教師

教師考核主要從學生評教、教師自評、督導評教、同行互評4個方面開展,評價指標充分體現(xiàn)了教學態(tài)度、教學內容設計、教學方法及教學成效。教學態(tài)度主要從備課、講課、責任心、敬業(yè)等方面細化指標;教學設計主要從合理性、前沿性、實踐性等方面細化;教學方法主要從靈活性、啟迪性、探究性等方面考慮;教學成效主要從學生知識掌握、學習能力、實踐及創(chuàng)新等方面考核?？己私處熃虒W質量的指標體系見表2。

表2 考核教師教學質量的指標體系

4 結束語

課程的高階性建設不僅能提升教師的教學能力和水平,提高課程授課質量,而且激發(fā)學生的創(chuàng)新能力,提高人才培養(yǎng)質量。為達到課程高階性實踐目標,“道路勘測設計”課程依托交通運輸專業(yè)“雙一流”學科群,構建了“課程內容設計-教學方法與授課方式設計-教學質量評價” 教學模式,開展了“微課堂”教學探索,將知識點化整為零,提高了教學質量,激發(fā)了學生學習熱情與參與度,體現(xiàn)了高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性、國際化的課程改革路徑?！暗缆房睖y設計”課程將以現(xiàn)有研究成果為基礎,進一步建設“國家精品在線開放課程”和“線上線下混合式一流課程”,為打造一流工程學科的“金課”、促進一流學科人才培養(yǎng)提供有效參考。