課程思政融入下路橋工程應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)課程改革研究

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)濟帶”宏大戰(zhàn)略，同年10月，習(xí)近平總書記訪問東盟時接著提出建設(shè)“21世紀海上絲綢之路”的戰(zhàn)略構(gòu)想，上述兩個計劃被簡稱為“一帶一路”?！耙粠б宦贰庇媱澋膶嵤瑢友鼐€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，促進整體歐亞大陸的聯(lián)系與經(jīng)濟增長[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)施方面的投入累計約為8萬億美元，其中68%為新建項目，32%為更新維護項目。為保證這些項目的建設(shè)順利完成，需要數(shù)以十萬乃至百萬計的公路、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)略的實施，一大批重大工程相繼開工建設(shè)運營，包括港珠澳大橋、深中通道、獅子洋通道等。此外，隨著碳中和與碳達峰計劃、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)系實際最密切的課程之一，迫切需要開展教學(xué)改革研究[3-9]。

1 課程學(xué)情分析

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》進行樣本剖析。《路橋工程CAD》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)。《路橋工程CAD》主要講授橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析基本原理和計算方法以及有限元軟件的使用，是一門專業(yè)實踐性很強的課程，主要培養(yǎng)學(xué)生開展橋梁畢業(yè)設(shè)計能力?！豆窐蛄汗こ淌┕ぁ肥锹窐蚬こ虒I(yè)實踐聯(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踐相結(jié)合的教學(xué)方式，使抽象化的理論教學(xué)和實踐教學(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)計計算及分析等過程，較好地響應(yīng)了路橋?qū)I(yè)培養(yǎng)目標，同時也是路橋?qū)I(yè)學(xué)生進行畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)后從事相關(guān)工作所需要具備的一項核心能力，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)生成績進行統(tǒng)計，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，得到平均成績?yōu)?9.7分，具體統(tǒng)計見圖2。對上述兩門課程調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該兩門課程分數(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)容和目標均不是很清楚，普遍認識到該課程與該專業(yè)畢業(yè)設(shè)計和實踐聯(lián)系密切，但學(xué)習(xí)過程中積極性和主動性不足，只會被動按照教案模仿操作，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)認為本門課程存在“學(xué)”“用”落差，認為這兩門課程所學(xué)知識無法真正用于實際或者存在與實際脫節(jié)情況，分析原因一方面是學(xué)生對實際工程情況存在認識偏差，缺少工程實踐鍛煉機會，從而不知道真正工程實際所需要知識內(nèi)容，另一方面也說明課程需要更好地建立理論聯(lián)系實際，從真實案例中提煉問題，開展針對性的教學(xué)任務(wù)設(shè)計和內(nèi)容編排。

圖2 往屆學(xué)生成績統(tǒng)計

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一步的細化。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，完成某一個模塊單元的教學(xué)內(nèi)容再進行綜合練習(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，使學(xué)生通常處于被動接受地位，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”，缺乏靈活性與互動性，學(xué)生難于融會貫通，導(dǎo)致理論與實踐脫節(jié)，達不到良好的學(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，尚難以達到實際工程難度，缺乏實際工程案例背景，使得學(xué)生不知道所學(xué)知識的實際用途，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)目標不夠明確，運用所學(xué)知識解決實際問題能力不足，達不到應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求。

2 課程改革目標

2.1 建立學(xué)生在教學(xué)過程中的核心地位，改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式

傳統(tǒng)課堂教學(xué)是老師教學(xué)生學(xué)，師生互動不多，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)，而是改變教師唱獨角戲的教學(xué)模式，增強與學(xué)生的互動，實時了解掌握學(xué)生聽課的效果，根據(jù)學(xué)生的反饋信息及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進度，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。

2.2 提高學(xué)生應(yīng)用橋梁專業(yè)軟件解決實際問題能力，消除 “學(xué)”“用”落差

通過教學(xué)模塊化設(shè)計和工程實際案例教學(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)和實際操作能力，鑒于目前教材對實際問題的介紹不夠詳細，重點圍繞實際問題進行分析講解，強化學(xué)生路橋?qū)I(yè)理解與認識，再隨機分組討論完成實際案例，提高學(xué)生應(yīng)用橋梁專業(yè)軟件解決實際問題能力，消除“學(xué)”“用”落差。

3 課程改革方案

3.1 教學(xué)模式改革

傳統(tǒng)的機械化教學(xué)模式忽視實踐教學(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)模式改革重點是將傳統(tǒng)的老師講解和學(xué)生聽課的被動式教學(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)。老師備課時注重理論聯(lián)系實際，側(cè)重“原理-操作-運用”的模式，多引入實際例子具體分析和講解，同時采用分組合作競爭機制，課前布置任務(wù)，課堂隨機分組合作完成，有利于學(xué)生開展自學(xué)，提升學(xué)生獨立思考、團隊協(xié)作及資料收集能力。

1)小組合作競爭機制。教學(xué)過程中根據(jù)不同教學(xué)主題設(shè)計課堂教學(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”、“應(yīng)用”類主題則以“老師講授+個人學(xué)習(xí)+小組討論”、“老師講授+個人學(xué)習(xí)+小組討論+線上資源”的形式進行，這部分老師講授課時可以偏少，著重強化學(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，課程實踐性內(nèi)容比重越大，學(xué)習(xí)小組機制覆蓋度非常廣。

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)生錯誤等問題，引起全班其他同學(xué)的集體討論，同時開展小組間成果互評，并就別組作業(yè)結(jié)合自己領(lǐng)會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)、點撥與總結(jié)，運用隱蔽性回答方式確保輕松、開明的非評價性的環(huán)境，塑造有利于主動學(xué)習(xí)的氛圍，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和獲得性，鼓勵學(xué)生充分闡述觀點，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)生實踐作業(yè)報告

3.2 教學(xué)內(nèi)容改革

建立教學(xué)內(nèi)容模塊化，結(jié)合兩門課程教學(xué)目標和我校學(xué)生特點，將課程內(nèi)容劃分為理論基礎(chǔ)模塊、基礎(chǔ)操作模塊、技能提升模塊和實際應(yīng)用模塊(圖5)，不同內(nèi)容模塊之間存在層層遞進關(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算機輔助設(shè)計分析能力，明確學(xué)生學(xué)習(xí)的針對性和實用性。

圖5 教學(xué)內(nèi)容模塊聯(lián)系

本著理論與實踐有機整合的宗旨，有條不紊地改革教學(xué)模式、改進教學(xué)標準、優(yōu)化教學(xué)計劃。以網(wǎng)上和線下電子資源為依托如優(yōu)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)平臺的運用(圖6)，同時將教學(xué)過程中的實踐活動及案例教學(xué)等模式的學(xué)時比例合理提升，并在課程標準中予以明確，在教學(xué)活動前，積極引導(dǎo)學(xué)生開展自學(xué)，提升學(xué)生獨立思考、團隊協(xié)作及資料收集等的時間。

圖6 案例教學(xué)展示

3.3 考核機制改革

在教學(xué)機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、平時作業(yè)、知識運用方法、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，對學(xué)生進行綜合考核，并以合理的權(quán)重計入總成績，為促進學(xué)生充分理解實際工程中工作實務(wù)的復(fù)雜性、變化性和多樣性，基于線上平臺，建立課程考核評價的標準化案例庫，以進一步優(yōu)化完善考核制度，提升考核的效率及準確性。

通過上述改革，一方面表現(xiàn)為課堂上師生互動性、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)計分析能力、解決實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)生對課程綜合評價也有較大改善，達到了預(yù)期改革目標。

4 課程思政設(shè)計

4.1 課程思政融入點

基于上述介紹兩門課程特點，本文凝練出以下三個課程思政融入點：

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工程，重點突出我國在路橋領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展與貢獻；

2)介紹我國路橋分析理論發(fā)展歷程，20世紀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算結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)該學(xué)會獨立自主判斷，啟發(fā)學(xué)生進行理論分析時必須堅持實事求是、嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的人生觀、價值觀。

4.2 教學(xué)方法與舉措

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)生立志加強專業(yè)理論知識學(xué)習(xí)，客觀看待我國相關(guān)計算軟件發(fā)展與國外差距，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)報國熱情；通過我國一大批世紀橋梁建設(shè)成績，激發(fā)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)榮譽感，鼓勵學(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)的深中通道等重點工程，在參觀中了解如何將圖紙上的橋轉(zhuǎn)換成實際的橋梁過程，揭示橋梁計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，體會到我國橋梁軟件的發(fā)展不足，意識到青年應(yīng)該肩負起我國橋梁有限元自主化的重任，并加強相關(guān)知識的學(xué)習(xí)和儲備，培養(yǎng)學(xué)生民族危機意識和愛國情懷。

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，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。

5 結(jié)語

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)系實際能力，達到學(xué)生理論基礎(chǔ)扎實、工程實踐能力強和富有創(chuàng)新意識的專業(yè)人才，形成“教學(xué)改革-能力培養(yǎng)-團隊建設(shè)-產(chǎn)學(xué)平臺”一體化教學(xué)改革成果。本項目研究意義如下：

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)、機械式教學(xué)、被動式教學(xué)等突出問題，重點提高課堂教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量，培養(yǎng)出具有高素質(zhì)工程實踐和創(chuàng)新人才為目的，探索研究與時俱進的動態(tài)學(xué)習(xí)方法、強化靈活創(chuàng)新的工程實踐應(yīng)用、塑造學(xué)生主動學(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、考核機制改革等研究與實踐手段，以路橋工程實踐創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，建立理論-實際聯(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踐創(chuàng)新能力，表現(xiàn)為專業(yè)課程學(xué)生評價較改革前有明顯的提升，改革成果為相關(guān)專業(yè)課程改革與實踐提供部分參考。

3)通過設(shè)計合理“課程思政”融入點，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)熱情、實事求是科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)及愛國主義情懷等，以達到粵港澳大灣區(qū)對路橋創(chuàng)新實踐人才培養(yǎng)要求。