“路基路面工程”課程的教學研究與創(chuàng)新

摘要："針對我國工程教育培養(yǎng)學生存在的實踐能力薄弱、團隊合作精神不足等短板，以及用人單位、教師及學生對教育質量的評價錯位等問題，在分析“路基路面工程”課程教學存在的學生專業(yè)知識不扎實、授課教師實踐經驗缺乏及教學培養(yǎng)方向落后等教學現狀的基礎上，創(chuàng)新基于國際工程教育培養(yǎng)標準的教學理念，提出了基礎知識、職業(yè)技能和職業(yè)道德、人際交流能力、解決工程實際問題能力等17項培養(yǎng)指標，并提出了在教學大綱、教學輔助、設計實踐及科研引導方面的教學實踐創(chuàng)新，以培養(yǎng)適應我國乃至國際上工程設計、施工、監(jiān)理及檢測用人單位需求的畢業(yè)人才。

關鍵詞："“路基路面工程”課程; 教學理念; 教學實踐; 教學創(chuàng)新

中圖分類號： G 642.0" "文獻標志碼： A

文章編號： 1009-895X（2020）02-0184-05

DOI： 10.13256/j.cnki.jusst.sse.2020.02.015

Research on Teaching and Innovation of the Course

“Subgrade and Pavement Engineering”

HUANG Chongwei

（Business School， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China）

Abstract：

In our country，engineering education has shortcomings such as weak practical ability，insufficient team spirit，and misplaced evaluation of education quality by employers，teachers and students，etc.The authors analyzed the students insufficient qualified professional knowledge in the course of “Subgrade and Pavement Engineering” as well as the teachers’ poor practical experience and somewhat misleading training.And then，we carried out an innovated teaching philosophy based on the international training standard of engineering education.Seventeen training indicators had been put forward，including basic knowledge，vocational skills and professional ethics.The innovatied teaching practice was based on new teaching syllabus，supplementary teaching，project design practice and scientific research guidance so that our graduates could meet the needs of engineering design，construction，supervision and testing employers.

Keywords：

“Subgrade and Pavement Engineering”; teaching philosophy; teaching practice; teaching innovation

我國目前已是名副其實的教育大國，截至2016年，我國普通本科高校已達1 237所，招生規(guī)模405萬，在校生規(guī)模突破1 613萬[1]。我國目前也是世界工程教育大國，2014年工科本、專科專業(yè)數分別達15 718個和23 875個[2]，位居世界第一。

然而，研究報告表明，我國工科畢業(yè)生與國際培養(yǎng)標準還存在一定的差距[2]。一方面，用人單位、教師和學生對培養(yǎng)質量的評價結果存在錯位，綜合素質滿意度分別為68.29、71.7和73.53;另一方面，按照CDIO工程教育國際培養(yǎng)標準，我國工科畢業(yè)學生在“設計/開發(fā)解決方案”“溝通”兩項指標達標本科畢業(yè)生僅為64%和63%，在工程實踐、國際視野、競爭與合作方面存在明顯短板;主要原因是我們工科教育從教師到學生缺乏工程實踐經驗，缺乏團隊協作精神和創(chuàng)新精神，我國工科教育在這方面正面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

鑒于此，筆者選擇從教的“路基路面工程”課程，嘗試從國際培養(yǎng)標準給出新的教育理念和教學方案，從增強學生的實踐能力和團隊協作入手，培養(yǎng)適合工程設計、施工、監(jiān)理及檢測用人單位的人才。

一、“路基路面工程”課程教學現狀

（一）學生專業(yè)知識掌握不牢

“路基路面工程”課程有綜合性強、涉及學科多、工程涵蓋廣等特點。在學習“路基路面工程”之前，學生不僅應先掌握道路建材、土力學、工程地質學、道路勘測、工程制圖等專業(yè)基礎課程內容，還應先有理論力學、材料力學、結構力學及有限元等基礎力學知識儲備?！奥坊访婀こ獭闭n程學習內容不僅涉及到國家及交通行業(yè)的相關法律法規(guī)、規(guī)章制度及標準規(guī)范，還設計到水利行業(yè)、建筑行業(yè)等行業(yè)的相關標準規(guī)范。且相關概念龐雜、知識點深奧、內容枯燥、理論抽象等原因，導致學生掌握相關專業(yè)知識不牢。

國內某高校針對“路基路面工程”教學效果的調研表明[3]，有63.9%的學生可在獨立或小組討論基礎上完成實驗報告，但也有30.4%的學生通過參考其他人的成果完成，更有5.7%的學生復制其他人的報告。也就是說，在“路基路面工程”教學成果調研中，有接近40%的同學并未掌握相關知識內涵。

（二）授課教師實踐經驗缺乏

目前我國高校教師構成主要以博士或碩士為主，理論知識扎實，但他們在參加工作之前也是一名學生，從學校中來到學校中去，其知識基本從課本和學術研究中獲得。目前絕大部分擔任“路基路面工程”課程教學的教師并未真正參加過實際工程的設計、施工、監(jiān)理及檢測環(huán)節(jié)，工程實踐經驗缺乏。這將導致教學與實際結合不緊、把握工程核心問題不準、授課內容枯燥乏味等問題，也必將影響授課質量和授課效果，從而大大降低了學生的知識掌握程度。

國內有針對高校大學教師傳授專業(yè)知識在實際工作中的用處而展開問卷調查[4]，調查結果表明有接近40%的學生認為現今大學教師傳授專業(yè)知識“基本沒用”或“沒用”，如表1所示。

這是由于教師知識結構與學生發(fā)展需求沖突的客觀存在。因此，加強教師的實踐能力，是提高“路基路面工程”授課質量、增強傳授知識可用性的重要前提。

（三）教學培養(yǎng)方向落后

目前，由于交通工程主要研究方向為交通系統工程，交通土建方向存在實驗設施不完善、實踐基地缺乏、教學設施不齊、校企聯合不足等方面的問題，導致現有交通土建工程培養(yǎng)方向、培養(yǎng)質量上也存在諸多問題。

此外，近年來針對課程完善性的改革也有較大進步，但在加強學生實驗能力、工程實踐能力、團隊協作能力的培養(yǎng)上還較為落后。針對目前工程行業(yè)市場特點，培養(yǎng)適應工程設計、施工、監(jiān)理及檢測的教學改革遠遠不足。國內有高校針對教師的教學和培養(yǎng)方向上的調研表明[4]，有90%以上的學生認為“基本概念/原理/方法、交流溝通能力、自學創(chuàng)新能力、前沿知識、分析解決問題能力、實際工程能力”是教師在教學中應著重講授和培養(yǎng)的，而僅有10%左右的學生認為“很深的理論、計算過程”等能力需要著重講授和培養(yǎng)。

因此，針對工程應用型人才市場需求，“路基路面工程”課程教學現狀及理念亟待革新，教學方式及培養(yǎng)方向亟待扭轉，以進一步提升學生的自主學習能力、工程實踐能力及工程問題解決能力。

二、“路基路面工程”課程教學理念創(chuàng)新

（一）傳統教學模式分析

傳統教學模式主要以“教”為主，教師授課側重于課程理論知識講解，教師講也基本以教材內容為主，信息量嚴重不足;學生聽也僅在課堂上聽，缺乏相互之間的互動，課后教師布置作業(yè)，學生做好作業(yè)收回教師打分即可。較少有學生能和教師一起探討課程知識、課程心得等，更別提能提出一些較為實際的工程問題。因此大多數學生學習主動性不強，學習自覺性不高。更何況，目前交通行業(yè)標準規(guī)范更新速度較快，而教材更新速度尚未跟進，因此不利于有效提高學生的業(yè)務水平及專業(yè)技能。

針對社會用人單位的跟蹤調研、學生反饋及畢業(yè)生調查表明，“路基路面工程”課程這種“填鴨式”的課程教學模式已很難適應當代社會發(fā)展，課程改革勢在必行。

（二）創(chuàng)新教學理念

根據以上“路基路面工程”課程教學現狀以及傳統教學模式分析，本課程擬采用CDIO工程教育的創(chuàng)新教學模式。CDIO代表方案/Conceive、設計/Design、實施/Implement和運營/Operate，是麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學聯合創(chuàng)立的國際合作組織，CDIO工程教育模式是其最新成果。CDIO工程教育模式以工程全壽命周期為依托，包含1個培養(yǎng)目標、1個培養(yǎng)大綱和12條培養(yǎng)標準，以實踐理念有機傳授課程內容，使學生達到預期培養(yǎng)目標。

為充分發(fā)揮學生學習主動性，“路基路面工程”課程將以CDIO工程教育理念出發(fā)，著重培養(yǎng)其工程基礎知識、職業(yè)技能和職業(yè)道德、人際交流能力和解決工程實際問題能力，制定了17條培養(yǎng)指標，并根據“路基路面工程”課程特點，提出了相應創(chuàng)新性的教學大綱、教學輔助、設計實踐及科研引導等實施方案。教學理念及培養(yǎng)方法如表2所示。

三、“路基路面工程”課程教學實踐創(chuàng)新

（一）教學大綱

“路基路面工程”是土木工程、公路工程、城市道路工程、交通工程、橋梁隧道工程等專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程。本課程的學習擬使學生掌握相應基本原理和基礎知識，培養(yǎng)正確的系統科學方法和分析、解決問題的能力。

通過教學大綱知識點的講解，使學生掌握路基路面行車荷載、工程材料、結構組合等影響因素，掌握路基防護及加固、道路排水、瀝青路面、水泥混凝土路面等方面設計理論與方法，了解和熟悉相關施工、監(jiān)理、檢測方法，了解路面養(yǎng)護與管理。教學大綱內容如表3所示。

（二）教學輔助

1.多媒體教學輔助

“路基路面工程”課程利用多媒體技術形象生動地開展教學活動，相關研究活動證明其效果顯著。首先，利用多媒體技術設計成不同場景，將文字、圖像、聲音甚至動畫通過計算機技術進行有機重塑，提高學生的興趣;其次，利用多媒體技術運用有效的教學策略開展課程設計，激勵學習者的主動性，進而達到激發(fā)興趣，活躍思路的目的。

近年來，我國公路、鐵路、機場及港口行業(yè)相關新的技術標準、規(guī)范及指南陸續(xù)出臺，但相應的教材尚未修改，因而有必要借助多媒體技術，根據新版規(guī)范更新教學內容。此外，“路基路面工程”課程中有大量公式推導，并有大量理論參數確定，通過多媒體技術，可將其過程動態(tài)化，以增強教學內容和教學過程的形象性和生動性。

2.網絡教學輔助

為貫徹落實本文提出的創(chuàng)新性教學理念，滿足學生主動學習和課外學習的需求，按照教學大綱教學內容的具體方向，選擇理論教學環(huán)節(jié)中抽象理解不易及無法具象、實踐困難的知識單位。例如路基路面課程所涉及的室內試驗、現場檢測、施工工藝，采用視頻/動畫/圖像等超文本型式為主、以文字/PPT為輔的型式，以網絡云資源、視頻網站資源、郵件、QQ及微信傳遞等方式[5]，開發(fā)網絡教學平臺并開展“路基路面工程”課程教學資源建設[6]。施工工藝網絡課程資源如圖1所示。

（三）設計實踐

“路基路面工程”課程將基于設計實踐教學方法，采用以項目情境為依托，以完成相應設計實訓任務為主線，從而學習到相應的理論知識和設計方法;并能通過查閱國家和公路等相關行業(yè)技術規(guī)范，分析及處理路基設計、路面結構設計、道路材料設計的相關問題;與國內各大設計院、施工單位、監(jiān)理單位展開廣泛的校企合作，構建校企合作平臺，利用學生假期和實習環(huán)節(jié)，參與道路工程路線設計、路基設計、路面設計、路基路面施工/監(jiān)理/檢測等具體環(huán)節(jié)中，使其熟悉道路工程中的新材料、新工藝及新技術，以增強學生的實踐能力，進而不斷深入學習路基路面的設計、施工、檢測、監(jiān)理等相關知識。課程設計實踐如表4所示。

（四）科研引導

首先，在各節(jié)課之前將先介紹相關知識的宏觀背景，例如本節(jié)課涉及的相關工程概念及區(qū)別、國內重大工程技術難點及其解決方案、國內外專家學者的研究方向及學術貢獻、相關國家級行業(yè)標準規(guī)范等，以達到吸引學生注意力的目的，構建學生的宏觀學術知識。

其次，結合自身在路基路面工程領域的科研實踐項目，針對路基工程設計，選用國內某地區(qū)的高填方課題進行綜合性引導，教學環(huán)節(jié)將對此綜合型科研課題剖析，使學生既能較為宏觀地了解工程技術研究方向，又能較為細致地掌握相應工程技術難點，可涉及知識領域有原地基處理、路基高度設計、路基排水設計、邊坡支護及加固技術、填筑體填筑技術等，如圖2所示。

再次，選用自身在機場道面工程領域中關于道面結構及材料設計的課題如圖3所示。此課題可剖析涉及飛機荷載構型計算、道面結構力學響應計算、傳力桿傳荷能力計算、道面材料配合比設計等內容。

通過該課題的引導，可使學生有效掌握路面工程設計及研究的相關內容，并了解有限元仿真模擬的相關運用知識。

四、結論

本文通過我國工程教育培養(yǎng)實踐現狀調研，創(chuàng)新了基于國際工程教育培養(yǎng)標準的教學理念，提出了相應實施辦法的教學實踐，具體如下：

1）針對“路基路面工程”課程，提出了基礎知識、職業(yè)技能和職業(yè)道德、人際交流能力、解決工程實際問題能力等17項培養(yǎng)指標。

2）提出以教學大綱、多媒體和網絡教學輔助、路基工程設計實踐、路面工程設計實踐、分以及基于場地平整和道面力學的科研引導為具體實施辦法的教學實踐創(chuàng)新，以培養(yǎng)適應我國乃至國際上工程設計、施工、監(jiān)理及檢測用人單位需求的畢業(yè)人才。

參考文獻：

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[4] 吳鳴，熊光晶.基于CDIO理念的路基路面工程教學改革實踐與探討[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版），2007，8（4）：244-246.

[5] 蔣建國，周建普.《路基路面工程》網絡教學探討[J].長沙鐵道學院學報（社會科學版），2010，11（1）：114-115.

[6] 全紹輝.多年級和課程一體化的網絡微波學堂教學模式[J].北京航空航天大學學報（社會科學版），2016，29（2）：116-120.

（編輯： 程愛婕）