基于專業(yè)導(dǎo)論課打造“LEARN”型新工科人才

蔣格格，蔡 銘

（中山大學(xué)智能工程學(xué)院 廣東 中山 518107）

新工科建設(shè)旨在通過工科教育改革，以培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型需求的高素質(zhì)工程人才為目標(biāo)，為我國產(chǎn)業(yè)升級提供支撐。交通學(xué)科作為工科中的一大門類，在現(xiàn)代社會中發(fā)揮著重要的作用，對城市發(fā)展、經(jīng)濟(jì)增長、社會運(yùn)行和人民生活有著深遠(yuǎn)的影響。如何發(fā)揮專業(yè)導(dǎo)論課程在專業(yè)中的核心作用，緊扣“新工科”背景下的人才培養(yǎng)要求，是所有工科專業(yè)面臨的共同問題，它能夠培養(yǎng)人才的跨學(xué)科綜合素養(yǎng)、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)意識、社會責(zé)任感、學(xué)習(xí)和研究方法等能力，為新工科人才的綜合發(fā)展和職業(yè)成功奠定基礎(chǔ)[1]。

1 “LEARN”型新工科人才

我國教育部于2017 年12 月發(fā)布了《關(guān)于實(shí)施新工科建設(shè)工作的通知》，旨在推動中國高等工科教育的改革和創(chuàng)新，培養(yǎng)適應(yīng)科技創(chuàng)新和社會發(fā)展需要的工科人才。該方案提出了新工科人才培養(yǎng)的目標(biāo)、原則、內(nèi)容和實(shí)施要求，并鼓勵高校開展跨學(xué)科融合和創(chuàng)新教育，推動工程教育的轉(zhuǎn)型和升級。我們在深入學(xué)習(xí)該文件的基礎(chǔ)上，結(jié)合交通學(xué)科的特點(diǎn)，凝練出了“LEARN”型新工科人才的概念，具體闡釋如下：

①Logic：新工科人才應(yīng)具備清晰的邏輯思維，能夠建立合理的思維框架和邏輯鏈條[2]。他們能夠厘清思維過程中的前因后果、因果關(guān)系和邏輯推理，確保自己的思考和論證具有嚴(yán)密性和連貫性。

②Excellence：新工科人才應(yīng)具有卓越性，他們在自己的專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具備深厚的專業(yè)知識和技術(shù)，關(guān)注國際前沿科技的發(fā)展趨勢，能夠與國際同行交流合作，具備在全球范圍內(nèi)開展工程項(xiàng)目的能力。具備跨學(xué)科綜合能力，能夠?qū)⒉煌瑢W(xué)科的知識和方法整合運(yùn)用，解決復(fù)雜的問題。

③Activeness：新工科人才具備主動學(xué)習(xí)的態(tài)度，他們積極主動地尋求知識和技能的更新和提升。通過積極參與實(shí)踐項(xiàng)目，工程實(shí)踐或研究項(xiàng)目等，將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際情境，鍛煉解決問題的能力和實(shí)際操作技能。

④Responsibility：新工科人才具備社會影響力和責(zé)任感，他們能夠意識到交通建設(shè)對社會和經(jīng)濟(jì)的重要性，并通過關(guān)注安全性、可持續(xù)性、社會責(zé)任和創(chuàng)新效率等方面，為實(shí)現(xiàn)交通建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展和社會效益做出貢獻(xiàn)。

⑤Novelty：新工科人才追求交通建設(shè)的創(chuàng)新和效率，他們不滿足于現(xiàn)狀，積極尋求創(chuàng)新和突破。通過引入新技術(shù)和智能化手段，提高交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率和出行體驗(yàn)。他們利用大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，優(yōu)化交通流動性，減少擁堵和延誤，提高交通資源的利用效率。

在新工科人才的培養(yǎng)中，專業(yè)導(dǎo)論課起著不容忽視的作用。通過系統(tǒng)性地介紹綜合知識和技能培養(yǎng)、問題解決能力培養(yǎng)、探索新興技術(shù)和趨勢、培養(yǎng)工程倫理和社會責(zé)任意識等方面，為培養(yǎng)“LEARN”型新工科人才打下堅實(shí)基礎(chǔ)。交通專業(yè)作為工科的一個重要分支，在新工科中發(fā)揮著獨(dú)特的作用。它在培養(yǎng)跨學(xué)科綜合能力、強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新與技術(shù)應(yīng)用、關(guān)注社會責(zé)任與可持續(xù)發(fā)展、推動數(shù)據(jù)驅(qū)動與智能化等方面均具有重要地位[3]。因此，以“交通工程導(dǎo)論”課為案例，探索如何在專業(yè)導(dǎo)論課中融入人才培養(yǎng)目標(biāo)，具有典型性與示范性。

2 課程簡介

“交通工程導(dǎo)論”是在新工科背景下面向交通工程專業(yè)大二學(xué)生開設(shè)的一門必修基礎(chǔ)課程，深度融合交通工程學(xué)科中的各門專業(yè)課以及各種學(xué)科，系統(tǒng)地闡述了人、車、路的交通特征，交通調(diào)查分析、道路通行能力、交通規(guī)劃、交通管理與控制，通過多樣化的教學(xué)形式，使學(xué)生掌握交通工程的學(xué)科內(nèi)涵及外延。自開課以來，課程團(tuán)隊結(jié)合智能交通的培養(yǎng)特色，不斷探索，確立了本課程的基礎(chǔ)地位，與多門后續(xù)課程建立了連貫的知識體系。學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)后，將形成對專業(yè)核心課程的整體認(rèn)識，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。本課程先后獲得了5 項(xiàng)省級教學(xué)研究和改革項(xiàng)目的資助，于2019 年獲得第九屆廣東省教育教學(xué)成果一等獎，并于2022 年獲評廣東省一流本科課程。

作為導(dǎo)論課，其內(nèi)容多而廣，幾乎每一個章節(jié)都對應(yīng)著后面的專業(yè)核心課，如何根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計個性化的教學(xué)活動以及教學(xué)重點(diǎn)，是打造一流課程的關(guān)鍵。

3 課程培養(yǎng)方式

3.1 重塑教學(xué)目標(biāo)

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以知識為中心，以教師為中心，這顯然不符合新工科背景下的人才培養(yǎng)要求。對導(dǎo)論課進(jìn)行改革的第一步，即重塑教學(xué)目標(biāo)。理解知識的悟道是基礎(chǔ)，基于興趣的求業(yè)是動力，主動發(fā)現(xiàn)問題是創(chuàng)新。我們對每一個章節(jié)都利用布魯姆模型對教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行了多維重構(gòu)，劃分為低―中―高階能力。以交通分配的教學(xué)目標(biāo)為例，我們依托交通分配的概念與內(nèi)涵，讓學(xué)生通過具體案例去理解用戶均衡導(dǎo)致的一些經(jīng)典交通現(xiàn)象，在此基礎(chǔ)上，對周圍的交通問題進(jìn)行思考，在思辨過程中提出創(chuàng)新性的想法，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知―技能―情感全方位育人。

3.2 更新教學(xué)內(nèi)容

作為一門專業(yè)導(dǎo)論課程，本課程構(gòu)建了“寬專交容、知行合一、體系靈活、知識一體”的教學(xué)體系，一方面課程要具有方向性，重視交通的基本方法和基本理念，如道路交叉口的設(shè)計、交通四階段法、道路通行能力等基礎(chǔ)性內(nèi)容，學(xué)生應(yīng)學(xué)得深、學(xué)得透，扎實(shí)掌握。另一方面，強(qiáng)調(diào)導(dǎo)論課的基礎(chǔ)性與先導(dǎo)性，課程內(nèi)容多而廣，注重培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力，將所學(xué)到的孤立的理論知識連接在一起。

為解決課程內(nèi)容過時單一，課程內(nèi)容缺乏“新工科”背景下對新興技術(shù)的融合等問題，本課程充分利用信息化教學(xué)手段，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新與重構(gòu)。在教學(xué)過程中廣泛搜集各種前沿案例，將枯燥的知識點(diǎn)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)中形象化、具體化的情景案例，實(shí)現(xiàn)課本知識與課外實(shí)踐的完美結(jié)合。同時，在每一個章節(jié)的最后，都根據(jù)課本知識點(diǎn)，選取相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn)、近期學(xué)術(shù)論文、最新產(chǎn)業(yè)發(fā)展，讓學(xué)有余力的學(xué)生根據(jù)自己的能力選擇文獻(xiàn)。

在導(dǎo)論課教學(xué)中實(shí)現(xiàn)文理相通，注重提升工科學(xué)生專業(yè)工程知識素養(yǎng)的同時，也要注重提升其人文素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生建設(shè)交通強(qiáng)國的歷史責(zé)任使命感。通過小組教學(xué)、團(tuán)隊或個人展示、課堂辯論等方式關(guān)注學(xué)生的語言與文字表達(dá)轉(zhuǎn)換能力、溝通與交流能力、團(tuán)隊合作精神等社會能力。

3.3 豐富教學(xué)活動

在課堂中，我們基于多模態(tài)知識實(shí)踐[4]，融合多種教學(xué)方法，重塑以學(xué)生為中心的教學(xué)活動。在這個過程中，學(xué)生經(jīng)歷知識定向（Orienting）、闡釋（Interpreting）、具象化（Concretizing）、拓展（Expanding）五個階段，從而更高效地解決學(xué)習(xí)問題。

知識定向階段，尊重學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)需求，課前通過在線班組進(jìn)行問卷調(diào)查，根據(jù)學(xué)生的反饋與知識體系確定教學(xué)內(nèi)容的詳略分布，突出重難點(diǎn)。以概念敘述性為主的部分交由學(xué)生以同伴學(xué)習(xí)法和主體教學(xué)法來學(xué)習(xí)，以第二章交通特性為例，教師在課上提出學(xué)習(xí)目標(biāo)與任務(wù)，學(xué)生在課后直接感知學(xué)習(xí)材料、分組討論，下一次課上學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)成果展示，教師進(jìn)行指導(dǎo)與評價。

闡釋階段，教師首先就交通現(xiàn)象或熱點(diǎn)問題提出問題，利用PBL教學(xué)法[5]，把學(xué)習(xí)過程置于復(fù)雜的、有意義的案例情境之中，讓學(xué)生帶著疑問去學(xué)習(xí)。運(yùn)用5W+2H 思維，從WHAT 目標(biāo)是什么、WHY 為什么要做？有沒有替代方案？WHO對象、主體是什么？WHEN何時？什么時機(jī)最適宜？WHERE何處？在哪里做？HOW?如何提高效率？如何實(shí)施？HOW MUCH做到什么程度？質(zhì)量水平如何？完整全面地分析問題，學(xué)生在聽課、小組討論、師生隨問隨答的過程中解決新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)提出的問題，實(shí)現(xiàn)自我導(dǎo)向式學(xué)習(xí)。

具象化階段，教師引導(dǎo)學(xué)生將知識、工程項(xiàng)目、科研有機(jī)地結(jié)合起來，將理論知識應(yīng)用于實(shí)踐，回歸于工程，反哺于科研。在方案評價中，運(yùn)用SWOT分析思維，即Strengths（優(yōu)勢）、Weaknesses（劣勢）、Opportunities（機(jī)遇）以及Threats（威脅）。杜絕紙上談兵、脫離實(shí)際，教師分享最新的工程應(yīng)用項(xiàng)目和科研文章，學(xué)生根據(jù)自身興趣課后深入鉆研，利用所學(xué)知識解決交通實(shí)際問題，創(chuàng)新思維，積極參與大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練等項(xiàng)目與挑戰(zhàn)杯等比賽。

拓展階段，貫徹啟人思、增人識、授人技的教學(xué)理念，學(xué)生通過構(gòu)建自己的知識圖譜以及就大作業(yè)的項(xiàng)目進(jìn)行課堂展示的方式，將所學(xué)知識消化、吸收、轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新，真正做到“知識內(nèi)化，活學(xué)活用”。

3.4 重視能力評價

以往的教學(xué)評價方式主要是期末考試，考查題目類型都由客觀題組成，體現(xiàn)不出對學(xué)生工程能力、創(chuàng)新性思維等高階能力的評價。在新工科課程改革浪潮下，我們對評價體系也進(jìn)行了進(jìn)一步完善，將評價重點(diǎn)從期末考試移到了平時，將客觀題的權(quán)重盡可能降低，突出主觀題的比重，比如讓學(xué)生根據(jù)自己的理解闡述交通設(shè)計與交通規(guī)劃之間的關(guān)系[6]。另外，平時的大作業(yè)也成了考核中的重要環(huán)節(jié)之一。大作業(yè)讓學(xué)生進(jìn)行開放式選題，主要可以概括為如下幾個方面：

①研究某一交通問題：選擇一個具體的交通問題進(jìn)行研究，例如交通擁堵、交通事故、公共交通改善等。學(xué)生可以選擇一個特定的城市或地區(qū)進(jìn)行研究，或者進(jìn)行跨地區(qū)比較分析。

②交通規(guī)劃與設(shè)計：研究交通規(guī)劃與設(shè)計的方法和原則，選取一個特定的區(qū)域，例如一個城市或者一個社區(qū)，設(shè)計一個完整的交通系統(tǒng)，包括道路布局、公共交通路線、交通信號燈等。

③交通數(shù)據(jù)分析：使用現(xiàn)有的交通數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和模型建立，探索交通流量、出行模式等方面的特征和規(guī)律，并提出相應(yīng)的建議和改進(jìn)方案。

在大作業(yè)中，學(xué)生可以綜合性地運(yùn)用平時所學(xué)的知識，融入自己的獨(dú)特觀點(diǎn)，在師生的交流中進(jìn)一步完善自己的思路，之后在各種比賽中及后續(xù)科研活動中繼續(xù)深化。

4 總結(jié)

時代的發(fā)展為人才培養(yǎng)提出了更高的要求。作為教師，首先要結(jié)合專業(yè)自身特點(diǎn)制訂新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)，做到知識與能力并重。其次，要明確導(dǎo)論課的目的。專業(yè)導(dǎo)論課能夠涵蓋多個學(xué)科，注重的是知識體系而非獨(dú)立知識點(diǎn)，照本宣科地傳授書本知識往往會使得課堂枯燥無味，學(xué)生參與度低。要嘗試引入新的教學(xué)方法和策略，激發(fā)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和批判性思維，并通過信息化手段讓學(xué)生積極參與教學(xué)過程。與之對應(yīng)的教學(xué)評價也要突出對學(xué)生高階能力的評價，淡化“知識點(diǎn)”，強(qiáng)調(diào)“學(xué)習(xí)力”。通過以上手段，打造具有邏輯力（logistic）、卓越性（excellence）、行動力（activeness）、責(zé)任感（Responsibility）和創(chuàng)新性（Novelty）的新工科人才。