創(chuàng)新實踐導向的交通土建類專業(yè)課程教學改革

李 銳，沈 揚，鄭長江，劉 云

(河海大學 土木與交通學院，江蘇 南京 210024)

黨的十九大報告明確提出“優(yōu)先發(fā)展教育事業(yè)”，發(fā)出了建設教育強國的號召，充分體現(xiàn)了以習近平同志為核心的黨中央對教育事業(yè)發(fā)展的高度重視，為我國教育事業(yè)發(fā)展指明了方向。教育部也于2018年在全國高等學校本科教育工作會議提出“培養(yǎng)一流人才，建設一流本科教育”的聯(lián)合宣言。人才作為國家科技發(fā)展與創(chuàng)新的第一源泉，是國家建設科技強國的關(guān)鍵，迫切要建設一支規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的創(chuàng)新人才隊伍[1]。創(chuàng)新實踐能力作為現(xiàn)代高層次專業(yè)人才的必備素質(zhì)，已成為高校專業(yè)人才培養(yǎng)的主要目標。

中國目前擁有世界上最大規(guī)模的工程教育[2]，作為高等教育的重要基礎(chǔ)專業(yè)，交通土建類專業(yè)為我國“一帶一路”戰(zhàn)略的工程建設培養(yǎng)了一大批工程類專業(yè)技術(shù)人才。復雜工程問題僅靠某一方面的知識難以解決復雜問題，越來越需要多學科知識整合，進一步重構(gòu)課程體系[3]。基于創(chuàng)新教育理念改革和建設專業(yè)課程，將創(chuàng)新教育課程與專業(yè)課程整合，有助于進一步充實和健全創(chuàng)新教育課程體系[4]。針對交通土建類專業(yè)，將在專業(yè)培養(yǎng)方案基礎(chǔ)上，結(jié)合專業(yè)課程教學大綱，進一步推進工程教育專業(yè)培養(yǎng)目標導向的交通土建類專業(yè)課程教學改革。通過對標工程教育專業(yè)認證的12條畢業(yè)要求，結(jié)合專業(yè)課程特點，逐一梳理并確定專業(yè)課程所支撐的畢業(yè)要求，并以此作為課程教學改革的建設目標。在此目標的指導下，從教學授課方法完善、專業(yè)人才技能培養(yǎng)、產(chǎn)教合作模式構(gòu)建等方面進行改革，在課程建設中有機融入新工科、課程思政等理念，培養(yǎng)具有國際視野、專業(yè)素養(yǎng)高、實踐能力強的創(chuàng)新實踐型交通工程專業(yè)人才。

1 創(chuàng)新引領(lǐng)的專業(yè)課程教學方法改革

借助翻轉(zhuǎn)課堂研討教學、虛擬仿真實驗教學等形式多樣的現(xiàn)代化教學授課手段，對交通土建類專業(yè)課程教學授課方法進行完善，從而創(chuàng)新引領(lǐng)交通土建類專業(yè)高等教育教學課程改革。在教學授課過程中，借助多種教學方法，激發(fā)學生的主動性和積極性，喚醒學生自身求知與探索潛能，讓學習變成一個主動探索的過程，從而提高教學效果[5]。

1.1 翻轉(zhuǎn)課堂研討教學

翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新的教學模式，通過改變教師教、學生學的知識傳授模式，有效調(diào)動學生的主動性而提高課堂教學效果與教學質(zhì)量，從而備受推崇[6-7]。翻轉(zhuǎn)課堂可賦予學生更多的自主性課程管理，有效改善傳統(tǒng)“一言堂”“滿堂灌”等過度以教師為中心的教學授課方式，能夠更好引導學生深度學習，把傳統(tǒng)課堂中簡單易懂的環(huán)節(jié)移至課外，培養(yǎng)學生們的自學能力。此外，還能夠更好地為授課教師借助課堂開展師生互動、生生互動的研討式教學，在課程翻轉(zhuǎn)實踐中進一步完善“課前預習(在線)+課堂研習(教學研討結(jié)合)+課后復習(在線)”的授課模式，并更加有效地幫助學生解決復雜交通問題，進一步提高授課效果。

在課前預習階段，將提前為學生準備在線學習視頻、PPT及相關(guān)材料，明確學習內(nèi)容與方案、并為學生制定明確的學習內(nèi)容考核與評價方案。教師在授課過程中，將采用“現(xiàn)場抽查提問”的方式檢查學生課前預習效果，并對學生未完全掌握的重難點內(nèi)容有針對性的講解。在課堂研習階段，主要包括教師講解與師生研討兩部分內(nèi)容。教師在授課過程中，將從生活中常見的交通現(xiàn)象入手，借助啟發(fā)式教學方法激發(fā)學生的求知欲，引導學生利用交通知識來解釋日常生活中遇到的交通問題，并圖文并茂地給學生們講述道路交通專業(yè)課程中晦澀的概念，使學生更加深刻的體會與理解課程相關(guān)知識。同時，從貼近學生日常生活的交通現(xiàn)象選題，開展課堂研討，進一步提高學生的課堂參與程度。在課后復習階段，通過在線課程系統(tǒng)，幫助學生梳理課程重難點內(nèi)容，并通過設置課后作業(yè)并對復習效果進行檢驗。對于作業(yè)完成效果不理想的學生，通過多種途徑進行交流輔導，從而更早發(fā)現(xiàn)問題并及時解決。

1.2 虛擬仿真實驗教學

交通土建類課程會涉及到很多有關(guān)交通設施的規(guī)劃、設計、施工、養(yǎng)護等方面的內(nèi)容，簡單通過課程講授很難給學生們留下直觀印象，又無法頻繁到交通設施現(xiàn)場進行參觀，學生更不能全程、實地、多次反復開展現(xiàn)場操作。虛擬仿真教學具有高效率、低成本、內(nèi)容豐富、性能有效和安全等優(yōu)勢，將虛擬仿真教學與現(xiàn)實教學相結(jié)合有助于提高實踐教學效果，可使學生突破場地與設備的限制，掌握更多實踐技能，對于提高相關(guān)專業(yè)學生實踐能力具有重要作用[8]。因此，迫切需要通過搭建虛擬仿真實驗平臺，借助虛擬仿真實驗教學手段為學生直觀介紹交通土建類工程規(guī)劃、設計、施工、養(yǎng)護等工程相關(guān)步驟與流程，并將動態(tài)展示實驗成效，進一步加深學生對知識點的理解與記憶，讓學生能夠?qū)⑺鶎W課堂知識充分進行實踐。使學生更加深刻的體會與理解課程相關(guān)知識點，并真正做到學以致用，進一步激發(fā)學生們的求知欲。

在此，以河海大學開發(fā)的“新工科導向的道路建設全過程虛擬仿真實驗”(如圖1所示)為例，闡述虛擬仿真實驗內(nèi)涵及效果。該虛擬仿真實驗以河海大學參建的南京市江北新區(qū)金穗路建設工程為背景，開發(fā)了包括地基處理、路面工程、道路交通設施設計與施工在內(nèi)的道路建設全過程的虛擬教學內(nèi)容，包括14個實驗操作步驟，可保證5 000人在線進行虛擬實驗，為交通工程、土木工程等專業(yè)學生開展道路建設全過程實踐學習和創(chuàng)新活動提供虛擬的教學環(huán)境。本虛擬實驗將自動記錄學生實驗過程的每一個環(huán)節(jié)，根據(jù)學生的操作評價學生對各類知識點的掌握情況，分別給出三個施工環(huán)節(jié)的成績檔次和本實驗最終成績。同時，還設置學生在線討論模塊，供學生以設計者、科研工作者及施工方等不同角色進行研討。通過本虛擬實驗，可使學生們更加深刻地體會與理解道路規(guī)劃、設計、施工等全過程相關(guān)知識，并真正做到學以致用，極大地激發(fā)了學生的求知欲。

圖1 道路建設全過程虛擬仿真實驗界面

2 多元融合的創(chuàng)新實踐專業(yè)技能培養(yǎng)

在新工科建設要求指導下，結(jié)合創(chuàng)新實踐專業(yè)人才的培養(yǎng)目標，通過課程思政教學、學科交叉融合、案例實踐教學、雙語互動研討等方式，進一步提升交通土建類專業(yè)人才培養(yǎng)實踐動手能力、綜合專業(yè)素養(yǎng)和國際化水平，從而引領(lǐng)高等教育創(chuàng)新變革[9]。

2.1 課程思政教學的人才培養(yǎng)

通過“課程思政”示范課程建設，將進一步提高學生的家國情懷，促進學生努力學習并掌握專業(yè)技能，培養(yǎng)學生吃苦耐勞的精神與踏實肯干的作風，從而進一步提高就業(yè)單位對學生的認可程度。課程思政建設的基礎(chǔ)應在“課程”，沒有優(yōu)質(zhì)的課程，課程思政功能就會成為無源之水、無本之木[10]。通過在交通土建類專業(yè)課程中融入思政元素，引領(lǐng)專業(yè)學生的思政方向、提升學生的綜合素養(yǎng)，使學生深入理解國家大政方針和發(fā)展規(guī)劃，明確課程學習總體定位，將個人培養(yǎng)與國家發(fā)展需要聯(lián)系起來，樹立正確的大局觀；使學生充分了解交通土建相關(guān)工程建設的重要意義，充分了解行業(yè)發(fā)展水平，指引學生服務地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展需要，樹立正確的發(fā)展觀；使學生進一步增強專業(yè)知識背景，提高學生對交通土建行業(yè)的認可度，自我實現(xiàn)與行業(yè)需求緊密配合，樹立正確的價值觀。

以“道路交通安全”課程為例，將“交通強國”戰(zhàn)略導向的運輸安全發(fā)展框架體系與“以人為本”的交通安全防控技術(shù)融入課堂教學中，培養(yǎng)學生對道路交通安全的深層次理解，為從交通安全角度更好踐行“交通強國”戰(zhàn)略貢獻力量。在教學過程中，通過解讀習總書記在十九大報告中提出的“加強應用基礎(chǔ)研究，拓展實施國家重大科技項目，突出關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，為建設科技強國、質(zhì)量強國、航天強國、網(wǎng)絡強國、交通強國、數(shù)字中國、智慧社會提供有力支撐”，進一步介紹“珠港澳跨海大橋”“中國高鐵”“C919大飛機”等支撐“交通強國”戰(zhàn)略的交通超級工程，增強交通工程專業(yè)學生的使命感與自豪感。同時，結(jié)合世界衛(wèi)生組織的研究報告數(shù)據(jù)，闡述我國在道路交通安全方面存在的差距，激勵學生們通過學習交通安全相關(guān)知識來降低交通事故、提高我國道路交通安全水平，并在道路交通安全體系構(gòu)建方面進一步踐行“交通強國”戰(zhàn)略。約85%的道路交通事故主要由人誘發(fā)，故需要重點研究人的相關(guān)特征，這也充分體現(xiàn)出遇事需抓主要矛盾、解決主要問題的方法論。因此，需要重點從人的角度開展道路交通安全方面的課程教學：研究人的交通安全特征、分析相關(guān)規(guī)律、研究相關(guān)預防措施、評價安全改善效果，從而全方位提升交通參與者的安全素質(zhì)，并更加系統(tǒng)完善的構(gòu)建“以人為本”的交通安全防控技術(shù)。

2.2 學科交叉融合的人才培養(yǎng)

交通土建類專業(yè)涵蓋了社會的政治、經(jīng)濟、文化等方面，充分體現(xiàn)出各類知識的跨界融合。在交通土建類專業(yè)人才培養(yǎng)教學授課過程中，充分借助新工科的教學授課方法與人才培養(yǎng)思路，引入大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等創(chuàng)新科技，進而推動交通土建類專業(yè)與其他專業(yè)、交通專業(yè)內(nèi)部各課程之間的跨界融合。在教學過程中，將系統(tǒng)闡述交通土建類專業(yè)與車輛工程、自動化、測繪工程、信息控制工程之間的關(guān)聯(lián)，進一步拓寬學生的視野；同時，從交通土建類專業(yè)培養(yǎng)目標出發(fā)，系統(tǒng)整合專業(yè)主干課程，梳理交通土建類專業(yè)內(nèi)部各主干課程之間的關(guān)聯(lián)，從而為培養(yǎng)跨界融合的交通土建類專業(yè)人才提供保障。

以交通工程專業(yè)為例，專業(yè)的發(fā)展涉及道路設計施工、交通信息控制與交通管理決策等多學科專業(yè)門類，在交叉融合方面具有先天的優(yōu)勢和迫切的需求。通過融合人工智能、自動化控制等新興發(fā)展方向，從而更好支撐現(xiàn)代交通工程專業(yè)的信息化、智能化、智慧化發(fā)展，并更好助力交通工程人才培養(yǎng)的多學科交叉融合。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，實現(xiàn)對各類交通工程規(guī)劃、設計、施工流程與步驟的可視化操作，對交通工程設施效果進行沉浸式體驗；借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，分析出行者各類出行行為特征與交通系統(tǒng)運行特征之間的關(guān)系，為區(qū)域交通規(guī)劃設計提供參照；借助智能交通控制技術(shù)，分析交通系統(tǒng)運行效果，優(yōu)化交通系統(tǒng)控制方案。作為交通工程專業(yè)的主干課程，“道路交通安全”與其他主干課程也存在系統(tǒng)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。通過梳理道路交通安全課程與交通規(guī)劃、交通設計、交通管理與控制、智能交通系統(tǒng)等專業(yè)課程的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)關(guān)系，明確課程之間交叉融合的相關(guān)重難點內(nèi)容，進而強化交通工程專業(yè)課程體系內(nèi)部課程間邏輯關(guān)系(如圖2所示)，并通過將自動駕駛、移動互聯(lián)等智能交通技術(shù)引入道路交通安全課程教學，讓學生們能夠顯著感受到道路交通安全在智能化、智慧化等方面的特征，從而激發(fā)學生們的學習興趣、并培養(yǎng)學生們的學習習慣。

圖2 道路交通安全與其他專業(yè)課程內(nèi)在關(guān)聯(lián)

2.3 案例實踐導向的人才培養(yǎng)

案例教學是涉及認識人才與培養(yǎng)人才的全面而深入的系統(tǒng)變革[11]。通過在課堂教學過程中融入工程實踐案例，進一步提高學生對相關(guān)理論知識的掌握程度。案例編寫將緊扣課程教學內(nèi)容，結(jié)合授課團隊教師主持的工程實踐項目，將課程理論教學與工程實踐項目相結(jié)合，使學生能夠從理性和感性兩個方面學習課程相關(guān)知識點，從而加深大家對交通土建類專業(yè)課程知識點的認識與理解。同時，授課教師還將根據(jù)課程需要，提前發(fā)布研討課題，請學生們提前準備研討PPT及相關(guān)材料，并在課堂上現(xiàn)場研討。

以“交通設計”課程為例，結(jié)合課程授課教學大綱，選取相應的工程實踐案例(如表1所示)，并通過課堂講授、課堂交流、課后作業(yè)等形式開展專業(yè)課程的案例實踐教學改革。

表1 交通設計課程案例教學實例

2.4 雙語互動研討的人才培養(yǎng)

在授課過程中，結(jié)合交通土建類課程教學內(nèi)容，選取部分課程、章節(jié)內(nèi)容開展“中英文相結(jié)合”的雙語教學，并結(jié)合學生專業(yè)培養(yǎng)目標，通過課堂分組專題討論、課程論文等形式，提升交通土建類專業(yè)學生的英文交流能力、研究能力與寫作能力，從而進一步提升學生的學術(shù)能力。在課堂英文研討方面，依托課程重要知識點、結(jié)合交通工程領(lǐng)域新技術(shù)發(fā)展，設置雙語互通教學研討題目，供學生之間進行研討。

3 優(yōu)勢互補的全方位多層面產(chǎn)教合作

充分發(fā)揮企業(yè)與高校各自優(yōu)勢，在人才培養(yǎng)、成果轉(zhuǎn)化、應用示范等方面開展全方位多層次的產(chǎn)教合作，從而實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

3.1 企業(yè)促進高校人才培養(yǎng)

借助企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化技術(shù)應用、工程項目實踐等方面的優(yōu)勢[12]，為高校提供形式多樣的現(xiàn)代化教學授課手段與第一手的實際工程應用案例，從而提升課程教學效果。通過與相關(guān)企業(yè)共建學生實踐基地，借助企業(yè)的相關(guān)平臺資源，為學生提供生產(chǎn)實踐及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)示范基地，并通過課外實踐進一步強化學生分析問題和解決問題的能力[13]。交通工程、土木工程專業(yè)已建成包括“江蘇未來網(wǎng)聯(lián)交通研究院”“江蘇省交通節(jié)能減排工程技術(shù)研究中心”“江蘇省中設設計集團”“蘇交科集團股份有限公司”等19家學生實踐創(chuàng)新基地，并聘任了85名校外導師。每年定期通過“土木與交通大講堂”“非常近距離”“工程師之夜”等形式邀請實踐創(chuàng)新基地代表、校外導師等校外專家為學生開設講座、并開展交流。

3.2 高校助力企業(yè)跨越發(fā)展

作為推進產(chǎn)教融合的主體之一，高校將通過促進專業(yè)與產(chǎn)業(yè)間的創(chuàng)新要素流動和優(yōu)化配置，創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需人才[14]。借助高校在人才培育方面的優(yōu)勢，為企業(yè)提供多層次、定制化的人才資源[15]。河海大學是一所擁有百年辦學歷史，以水利為特色，工科為主，多學科協(xié)調(diào)發(fā)展的教育部直屬全國重點大學，是實施國家“211工程”重點建設、國家優(yōu)勢學科創(chuàng)新平臺建設、一流學科建設以及設立研究生院的高校，可為企業(yè)提供全方位的人力資源支持。借助高校在創(chuàng)新研發(fā)方面的優(yōu)勢，可進一步助力企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)，協(xié)同孵化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。河海大學完備的學科體系，在水利、土木、交通等工科學科方面優(yōu)勢明顯、具有較好的行業(yè)基礎(chǔ)，可為相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、工程難題攻關(guān)提供強有力的技術(shù)支撐。

4 結(jié)束語

創(chuàng)新實踐能力作為現(xiàn)代高層次交通土建類專業(yè)人才的必備素質(zhì)，已成為高校相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)的主要目標。借助翻轉(zhuǎn)課堂研討教學、虛擬仿真實驗教學等形式多樣的現(xiàn)代化教學授課手段，對交通土建類專業(yè)課程教學授課方法進行完善；通過課程思政教學、學科交叉融合、案例實踐教學、雙語互動研討等方式，深度融合創(chuàng)新實踐專業(yè)技能；充分發(fā)揮企業(yè)與高校各自優(yōu)勢，開展全方位多層次的產(chǎn)教合作，形成企業(yè)與高校之間的產(chǎn)教良性互動。通過開展創(chuàng)新實踐型人才培養(yǎng)導向的交通土建類專業(yè)課程教學改革，將有效構(gòu)建創(chuàng)新引領(lǐng)的全方位多層次人才培養(yǎng)機制，培養(yǎng)專業(yè)技能扎實、知識體系完備、具有國際化視野的創(chuàng)新實踐型交通土建類專業(yè)人才，并為現(xiàn)代化強國戰(zhàn)略提供強有力保障。