一流工程學(xué)科“金課”課程的高階性建設(shè)與教學(xué)實(shí)踐
——以“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程為例

張 航,王小敏,王 紅,李月光,梁家明

(武漢理工大學(xué) 交通與物流工程學(xué)院,湖北 武漢 430063)

2019年10月,教育部發(fā)布了《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》(教高 [2019]8號(hào),以下簡(jiǎn)稱“意見”),指出課程是人才培養(yǎng)的核心要素,課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量[1]。在“新工科”人才培養(yǎng)背景下,為適應(yīng)“金課”建設(shè)新標(biāo)準(zhǔn),國(guó)內(nèi)部分高校在專業(yè)課程建設(shè)方面取得了豐碩成果,尤其在教材編寫和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置方面。長(zhǎng)安大學(xué)、東南大學(xué)課程團(tuán)隊(duì)先后5次修訂、審核和出版“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程教材;重慶交通大學(xué)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(xué)和自主學(xué)習(xí)實(shí)踐[2-3]。本文結(jié)合武漢理工大學(xué)交通與物流工程學(xué)院的教學(xué)實(shí)際,從課程高階性建設(shè)實(shí)踐方面對(duì)“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革模式及教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)進(jìn)行探討,以期促進(jìn)一流工程學(xué)科“金課”課程建設(shè)。

1 高階性建設(shè)內(nèi)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(zhì)量的基礎(chǔ),創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度是提升課程質(zhì)量的重點(diǎn)?！耙庖姟睆恼n程目標(biāo)和課程內(nèi)容的角度闡述了如何提升課程的高階性,即課程目標(biāo)堅(jiān)持知識(shí)、能力、素質(zhì)的有機(jī)融合,培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維;課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)廣度和深度,突破習(xí)慣性認(rèn)知模式,培養(yǎng)學(xué)生深度分析、大膽質(zhì)疑、敢于創(chuàng)新的能力[4]。

2 課程高階性建設(shè)途徑

課程高階性建設(shè)主要包括課程改革目標(biāo)和課程內(nèi)容設(shè)計(jì)兩個(gè)方面[5-6]。

2.1 課程改革目標(biāo)

“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”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(guó)際化視野的拔尖創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才,建成國(guó)際知名、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、獨(dú)具特色的一流課程,在“雙一流”建設(shè)發(fā)展規(guī)劃下,“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程預(yù)期實(shí)現(xiàn)高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度、國(guó)際化,并達(dá)成以下4個(gè)方面的課程目標(biāo)。

1)創(chuàng)新教學(xué)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(jī)制,目的是使教學(xué)與社會(huì)接軌,培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐和工程創(chuàng)新能力,滿足企業(yè)人才需求。目前,“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程采用聘請(qǐng)講座教授、企業(yè)專家進(jìn)課堂講授的機(jī)制,校企之間、教師和技術(shù)人員之間互訪交流,建立校企“產(chǎn)-學(xué)-研”長(zhǎng)效合作聯(lián)盟。

2)提升培養(yǎng)人才能力。專業(yè)辦學(xué)立足人才培養(yǎng),激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,拓寬學(xué)生的知識(shí)面和國(guó)際視野,為社會(huì)培養(yǎng)基礎(chǔ)理論扎實(shí)、動(dòng)手能力強(qiáng)、善于解決工程技術(shù)問題的專業(yè)人才和引領(lǐng)公路行業(yè)的卓越工程技術(shù)人才。

3)推廣教改模式?；凇暗缆房睖y(cè)設(shè)計(jì)”課程改革探索,形成可推廣經(jīng)驗(yàn),尤其是“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”“競(jìng)賽導(dǎo)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(shè)教學(xué)隊(duì)伍。高質(zhì)量的人才培養(yǎng)要求組建一支年齡和職稱結(jié)構(gòu)合理、分工明確、結(jié)構(gòu)優(yōu)良的師資隊(duì)伍?！暗缆房睖y(cè)設(shè)計(jì)”課程以武漢理工大學(xué)青年教師國(guó)際化工程為依托,每年選派具有海外訪學(xué)經(jīng)歷的教師到涉外企業(yè)生產(chǎn)一線學(xué)習(xí)交流。通過課程改革,組建了一支以海外經(jīng)歷豐富、具備國(guó)際化視野的中青年教師為骨干的“金課”教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

2.2 課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

2.2.1教材建設(shè)

1)教材章節(jié)結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容連貫。針對(duì)現(xiàn)有“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程教材內(nèi)容存在的不足,課程組通過調(diào)研公路行業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院所,一致認(rèn)為“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程的重點(diǎn)內(nèi)容在路線平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)。教材對(duì)路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論應(yīng)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(shí)分別舉例,先分述后總述,循序漸進(jìn)。

2)理論聯(lián)系實(shí)際。教材應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際,將典型的案例及新技術(shù)、新理念等編入教材,注重理論在實(shí)際中的應(yīng)用;對(duì)新技術(shù)、新方法、新產(chǎn)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(jìn)行補(bǔ)充。

3)行業(yè)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)融入教材。隨著公路建設(shè)的發(fā)展,各項(xiàng)勘察、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等新技術(shù)、新工藝不斷出現(xiàn),作為指導(dǎo)性的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)理應(yīng)不斷修訂。因此,課程組將一些主要技術(shù)指標(biāo)編入教材,對(duì)規(guī)范學(xué)生職業(yè)素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的精神有積極作用。

2.2.2教學(xué)內(nèi)容改革

教學(xué)內(nèi)容要達(dá)到課程主旨,使學(xué)生掌握扎實(shí)的路線設(shè)計(jì)理論知識(shí)?！暗缆房睖y(cè)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)內(nèi)容主要包括道路線形設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)、道路路線平縱橫斷面設(shè)計(jì)、道路交叉設(shè)計(jì)3部分。其中,道路線形設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)涉及到汽車動(dòng)力學(xué)知識(shí),具有較多受力分析與數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)的內(nèi)容,學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)感覺難度較大。因此在講授該部分內(nèi)容時(shí),適當(dāng)補(bǔ)充汽車行駛理論知識(shí)點(diǎn),分別從橫向、縱向行駛狀態(tài)討論車-路耦合關(guān)系;然后基于汽車穩(wěn)定行駛,從平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)展開教學(xué),討論線形指標(biāo)的設(shè)計(jì)要求。針對(duì)平縱線形組合銜接、超高完成過程等難點(diǎn),通過仿真技術(shù)、BIM技術(shù)、制作透視圖、觀看視頻等配合多媒體課件教學(xué),使學(xué)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(shè)計(jì)。

2.2.3課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)改革

“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程雖是校級(jí)一流課程,平臺(tái)資源深受學(xué)生好評(píng),但使用過程中存在以下不足:一是課前未發(fā)布導(dǎo)學(xué)信息引導(dǎo)學(xué)生線上預(yù)習(xí);二是學(xué)生線上提出的疑難問題得不到及時(shí)答復(fù)。鑒于此,課程組對(duì)課前預(yù)習(xí)發(fā)布課程通知,在聊天區(qū)提出預(yù)習(xí)任務(wù),在課堂結(jié)束后增加疑難回饋環(huán)節(jié),落實(shí)知識(shí)點(diǎn)。對(duì)疑難解答,一方面要求學(xué)生將問題同時(shí)多渠道推送,如網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)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(duì)收到的疑難問題立即答復(fù),不能及時(shí)給出回復(fù)的向?qū)W生解釋原因,隨后補(bǔ)答,同時(shí)鼓勵(lì)和倡導(dǎo)學(xué)生之間相互解答。對(duì)于學(xué)生重復(fù)提問一些典型問題和重要的知識(shí)點(diǎn),老師講解后可上傳教案至課程平臺(tái)。這樣,做到了先預(yù)習(xí)再講授、學(xué)生疑難不累積,增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)信心,其課程參與度也得到提高。

3 課程高階性教學(xué)實(shí)踐

課程圍繞“理論+實(shí)踐+研究”的理念,合理選擇教學(xué)方法。改革主要體現(xiàn)在教學(xué)方法研究、授課方式、教學(xué)評(píng)價(jià)3個(gè)方面[7]。

3.1 教學(xué)方法研究

3.1.1啟發(fā)性教學(xué)

針對(duì)課程內(nèi)容,采用多媒體教學(xué)、施工技術(shù)模擬動(dòng)畫教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)施工視頻教學(xué)講解重難點(diǎn)知識(shí),并輔助現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)知等實(shí)踐環(huán)節(jié),使學(xué)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(shè)計(jì)各知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)讀、參與式互動(dòng)環(huán)節(jié)、答疑等,活躍教學(xué)氛圍,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如“平縱組合設(shè)計(jì)”“視距保證”等一直是學(xué)生難以理解的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn),課堂教學(xué)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(xué)生熟知車輛彎道行駛狀態(tài)。

3.1.2實(shí)踐性教學(xué)

路線設(shè)計(jì)理論比較抽象,學(xué)生普遍反映難度較大。對(duì)于平縱線形的配合、土石方調(diào)配、選線等章節(jié),一方面通過制作透視圖與動(dòng)畫演示、圖片,同時(shí)輔以板書等傳統(tǒng)教學(xué)手段;另一方面結(jié)合軟件包括CAD、緯地、以及BIM技術(shù)等讓學(xué)生動(dòng)手操作,實(shí)現(xiàn)“理論+實(shí)踐+軟件(仿真)”三者結(jié)合,達(dá)到在實(shí)踐中理解理論、在輔助教學(xué)中消化知識(shí)的目的。

3.1.3研究性教學(xué)

研究性教學(xué)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是將路線設(shè)計(jì)技術(shù)和方法的最新研究動(dòng)態(tài)引入課堂,教師分解知識(shí)點(diǎn)讓學(xué)生以小組形式進(jìn)行分析和探討,充分開展“課堂翻轉(zhuǎn)”,激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的熱愛和對(duì)科研的濃厚興趣;二是采用問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法,鼓勵(lì)學(xué)生利用圖書館和網(wǎng)絡(luò)資源等進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研并給出文獻(xiàn)綜述,培養(yǎng)學(xué)生的研究性思維。引導(dǎo)學(xué)生參加“大學(xué)生交科大賽創(chuàng)新項(xiàng)目”,進(jìn)入老師的科研團(tuán)隊(duì),鼓勵(lì)學(xué)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(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂鼓勵(lì)學(xué)生上講臺(tái),是課程高階性教學(xué)要求的重要方面,目的是激發(fā)學(xué)生的自學(xué)及創(chuàng)新能力。課后教師發(fā)布教學(xué)通知,布置學(xué)習(xí)任務(wù)與活動(dòng),包括公式推導(dǎo)、難點(diǎn)解析、過程模擬和文獻(xiàn)綜述等,課上學(xué)生代表上臺(tái)講授與分享。任課教師、課程助教和其他學(xué)生從內(nèi)容設(shè)計(jì)、邏輯表達(dá)、教學(xué)效果等方面現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分,并按比例計(jì)入平時(shí)成績(jī)。這樣既豐富了考核方式,又增強(qiáng)了學(xué)生的課程參與度。

3.2.2“微課堂”教學(xué)

“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程內(nèi)容多,且前后知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)性強(qiáng),為做到“一點(diǎn)一通”,課程組按道路路線設(shè)計(jì)理論模塊講授課程,進(jìn)行“多微”素材的探索,并按照各知識(shí)點(diǎn)特點(diǎn)及難易程度,分別設(shè)置適合的“微課堂”。例如,對(duì)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(jì)算”的循環(huán)路徑中讓學(xué)生懂得道路路線設(shè)計(jì)在道路工程中的引領(lǐng)作用,培養(yǎng)學(xué)生工程思維和解決實(shí)際復(fù)雜問題的能力;對(duì)于某些特殊路段(如超高路段等),自制簡(jiǎn)單模型,讓學(xué)生在 “微實(shí)踐”中進(jìn)一步理解超高路段車輛行駛狀態(tài)及路面排水特點(diǎn),領(lǐng)會(huì)“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的支撐作用;對(duì)于“道路平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)”等章節(jié),應(yīng)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(chǎng)景下的路線各單項(xiàng)“微設(shè)計(jì)”,再總體判斷組合設(shè)計(jì)的合理性,使設(shè)計(jì)過程具有現(xiàn)場(chǎng)地形地貌的真實(shí)感,讓學(xué)生更清楚路線設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)?！拔⒄n堂”教學(xué)形式安排見表1。

表1 “微課堂”教學(xué)形式安排

3.2.3國(guó)際化教學(xué)

武漢理工大學(xué)交通與物流工程學(xué)院道路橋梁與渡河工程專業(yè)正探索國(guó)內(nèi)高校、國(guó)際知名大學(xué)、涉外企業(yè)“三聯(lián)合”的國(guó)際化人才培養(yǎng)模式,以學(xué)生為本,以學(xué)生學(xué)習(xí)需要為導(dǎo)向,以企業(yè)國(guó)際化人才需求為目標(biāo),由學(xué)校和企業(yè)共同制定人才培養(yǎng)方案、構(gòu)建課程體系、確定課程內(nèi)容和建設(shè)實(shí)踐基地。交通運(yùn)輸專業(yè)開設(shè)了卓越工程師班,與中交集團(tuán)第一公路工程局聯(lián)合培養(yǎng)“一帶一路國(guó)際英才班”。為提升道路路線設(shè)計(jì)視野,要求課程組老師參與國(guó)際英才班的學(xué)習(xí)與教學(xué),跟班走進(jìn)海外教師課堂,學(xué)習(xí)世界先進(jìn)的道路設(shè)計(jì)理念及知名專家的教學(xué)手段和教學(xué)方法。同時(shí),在講授課程中,鼓勵(lì)主講教師推進(jìn)中英雙語(yǔ)教學(xué),既有利于提高學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)水平,也符合“金課”國(guó)際化建設(shè)的客觀要求。

3.3 教學(xué)評(píng)價(jià)改革

現(xiàn)有教學(xué)評(píng)價(jià)體系多以學(xué)生評(píng)教為主,評(píng)價(jià)主體較單一、片面。面向高階性、挑戰(zhàn)度和創(chuàng)新性的建設(shè)目標(biāo),完整的課程考核評(píng)價(jià)機(jī)制需要綜合考慮教學(xué)自身規(guī)律、教學(xué)目標(biāo)及評(píng)價(jià)主體的多元化[8]。

3.3.1考核學(xué)生

學(xué)生考核指標(biāo)主要由理論課(期末考試占65%,網(wǎng)絡(luò)測(cè)試占5%,作業(yè)占10%,答題討論占20%)和實(shí)踐課(實(shí)習(xí)準(zhǔn)備占10%,實(shí)習(xí)過程占60%,提交成果資料占30%)兩部分構(gòu)成。理論課突出學(xué)習(xí)過程和課堂教學(xué),不以期末考試為最終考核指標(biāo),更注重學(xué)生對(duì)疑難知識(shí)點(diǎn)的網(wǎng)上“發(fā)帖”討論。學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)上的分章試題(卷)庫(kù)夯實(shí)平時(shí)所學(xué)知識(shí)點(diǎn),做到一章一測(cè)試、相近知識(shí)點(diǎn)測(cè)試。期末考試由課程組老師統(tǒng)一命題,突出重點(diǎn),避免網(wǎng)絡(luò)抽題出卷的隨機(jī)性。實(shí)踐課(實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì))反映學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力,突出實(shí)習(xí)過程。預(yù)習(xí)考核在每次實(shí)習(xí)(設(shè)計(jì))前進(jìn)行,以提問方式考察學(xué)生對(duì)基本理論和設(shè)計(jì)思路的掌握情況;實(shí)習(xí)過程主要考察學(xué)生的選線及設(shè)計(jì)方案是否合理,定線指標(biāo)計(jì)算是否正確,實(shí)習(xí)(設(shè)計(jì))后學(xué)生的圖表資料、計(jì)算成果及實(shí)習(xí)報(bào)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(xué)生評(píng)教、教師自評(píng)、督導(dǎo)評(píng)教、同行互評(píng)4個(gè)方面開展,評(píng)價(jià)指標(biāo)充分體現(xiàn)了教學(xué)態(tài)度、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法及教學(xué)成效。教學(xué)態(tài)度主要從備課、講課、責(zé)任心、敬業(yè)等方面細(xì)化指標(biāo);教學(xué)設(shè)計(jì)主要從合理性、前沿性、實(shí)踐性等方面細(xì)化;教學(xué)方法主要從靈活性、啟迪性、探究性等方面考慮;教學(xué)成效主要從學(xué)生知識(shí)掌握、學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐及創(chuàng)新等方面考核。考核教師教學(xué)質(zhì)量的指標(biāo)體系見表2。

表2 考核教師教學(xué)質(zhì)量的指標(biāo)體系

4 結(jié)束語(yǔ)

課程的高階性建設(shè)不僅能提升教師的教學(xué)能力和水平,提高課程授課質(zhì)量,而且激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。為達(dá)到課程高階性實(shí)踐目標(biāo),“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程依托交通運(yùn)輸專業(yè)“雙一流”學(xué)科群,構(gòu)建了“課程內(nèi)容設(shè)計(jì)-教學(xué)方法與授課方式設(shè)計(jì)-教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)” 教學(xué)模式,開展了“微課堂”教學(xué)探索,將知識(shí)點(diǎn)化整為零,提高了教學(xué)質(zhì)量,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與參與度,體現(xiàn)了高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性、國(guó)際化的課程改革路徑?！暗缆房睖y(cè)設(shè)計(jì)”課程將以現(xiàn)有研究成果為基礎(chǔ),進(jìn)一步建設(shè)“國(guó)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(xué)科的“金課”、促進(jìn)一流學(xué)科人才培養(yǎng)提供有效參考。