港口航道與海岸工程專業(yè)課程項(xiàng)目學(xué)習(xí)授課方法的實(shí)踐與探索
——以“畫法幾何及水利工程制圖”課程為例

田正林,吳光林,赫巖莉

(廣東海洋大學(xué) 海洋工程與能源學(xué)院,廣東 湛江 524088)

“畫法幾何及水利工程制圖”作為港口航道與海岸工程專業(yè)的基礎(chǔ)必修課,主要是關(guān)于畫法幾何基礎(chǔ)理論知識(shí)和水利工程制圖的一門課程,其專業(yè)性和實(shí)踐性很強(qiáng)。該課程普遍在大學(xué)一年級(jí)開設(shè),由于課程涉及較多的專業(yè)知識(shí)、專業(yè)名詞及本專業(yè)結(jié)構(gòu)物,理解上存在困難,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能動(dòng)性較差。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,提升教學(xué)效果,本文以廣東海洋大學(xué)港口航道與海岸工程專業(yè)畫法幾何及水利工程制圖課程為例,將著名的項(xiàng)目學(xué)習(xí)方法引入本課程教學(xué)中,探討了項(xiàng)目學(xué)習(xí)教學(xué)實(shí)踐方法,設(shè)計(jì)了相關(guān)案例,獲得了一些經(jīng)驗(yàn),供同類院校和本校類似課程教學(xué)改革參考、借鑒。

一、問題的提出

目前,高?！爱嫹◣缀渭八こ讨茍D”課程教學(xué)仍存在重視理論基礎(chǔ)知識(shí),輕視動(dòng)手繪圖、讀圖實(shí)踐及解決實(shí)際問題等突出能力培養(yǎng)的問題。在工程類專業(yè)課程教學(xué)中,如何在專業(yè)涉及面廣、課時(shí)緊張的條件下將理論知識(shí)與專業(yè)背景、工程背景進(jìn)行有效結(jié)合也是困擾教師的痼疾所在。盡管港口海岸及近海工程專業(yè)課程改革歷時(shí)多年,但學(xué)生仍有較高的課程負(fù)荷和較低的學(xué)習(xí)獲得感,唯有協(xié)調(diào)好專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)踐操作、專業(yè)素養(yǎng)與專業(yè)特性的關(guān)系,才能真正發(fā)揮好高校專業(yè)課程的育人效果。在2020年新版《畫法幾何及水利工程制圖課程教學(xué)大綱》中,明確提出提高學(xué)生解決實(shí)際工程問題能力的教學(xué)目標(biāo)和課程目標(biāo),并培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)問題、社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)與國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的自主學(xué)習(xí)能力,這與適應(yīng)變化世界的項(xiàng)目學(xué)習(xí)在理念上是一致的。[1]將項(xiàng)目學(xué)習(xí)引入專業(yè)課程授課中,并帶有較強(qiáng)的專業(yè)性、工程背景、強(qiáng)烈的社會(huì)關(guān)懷、文化傳承、生態(tài)保護(hù)等重大社會(huì)性、科學(xué)性議題,具有劃時(shí)代意義。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)(Project-Based Learning, PBL)是一種以問題解決和產(chǎn)品導(dǎo)向?yàn)橹饕卣?、?qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的系統(tǒng)教學(xué)方法。[2]與基于問題的學(xué)習(xí)方法和基于任務(wù)的學(xué)習(xí)方法有所不同,項(xiàng)目學(xué)習(xí)具有一個(gè)相對(duì)完整的學(xué)習(xí)周期,包括項(xiàng)目啟動(dòng)(入項(xiàng)活動(dòng)、團(tuán)隊(duì)建設(shè)等)、項(xiàng)目計(jì)劃(明確目標(biāo)、定義產(chǎn)品等)、項(xiàng)目執(zhí)行(搭建框架等)、項(xiàng)目控制(過程性評(píng)價(jià)等)、項(xiàng)目成果展示與評(píng)價(jià)等[3]。一直以來(lái),“畫法幾何及水利工程制圖”課程教學(xué)在建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)下深入發(fā)展,主張學(xué)習(xí)要以學(xué)生為中心,教師要基于學(xué)習(xí)者已有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)水平搭建學(xué)習(xí)構(gòu)架。項(xiàng)目學(xué)習(xí)可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的興趣,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī),培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

綜上,項(xiàng)目學(xué)習(xí)作為一種創(chuàng)新的專業(yè)課程學(xué)習(xí)方法,已逐步引入我國(guó)大學(xué)各類課程教學(xué)中并取得了一定的教學(xué)效果。本研究對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)進(jìn)行探討,意在進(jìn)一步深化基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的畫法幾何及水利工程制圖專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)研究。

二、案例設(shè)計(jì)實(shí)踐與探索

根據(jù)當(dāng)前畫法幾何及水利工程制圖課程的教學(xué)現(xiàn)狀,以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和提升學(xué)生自身專業(yè)知識(shí)水平進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo),針對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)方法中的課程內(nèi)容、課程思路、思政教育等方面進(jìn)行改革與實(shí)踐探索。

(一)教學(xué)內(nèi)容

畫法幾何及水利工程制圖課程涉及畫法幾何知識(shí)和水利工程制圖內(nèi)容,主要學(xué)習(xí)投影原理進(jìn)行三維空間形體表達(dá)和圖示方法,分析、解決結(jié)構(gòu)或構(gòu)件空間幾何關(guān)系及水利工程建筑物的繪圖、讀圖等問題。授課內(nèi)容盡量從簡(jiǎn)到繁、從淺到深、循序漸進(jìn)、力求簡(jiǎn)練、條理清晰。項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例中需要涉及課程所有的知識(shí)點(diǎn),并且注重知識(shí)點(diǎn)的難易程度和專業(yè)知識(shí)面的廣度。對(duì)于空間想象力要求較高的內(nèi)容,配合一定的實(shí)體或視頻進(jìn)行,并適當(dāng)融入項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例中。項(xiàng)目學(xué)習(xí)中要多涉及水利類專業(yè)的基本制圖常識(shí)、常見的專業(yè)建筑物圖樣、水工建筑物中的曲面、標(biāo)高投影、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)圖,等等,讓學(xué)生逐步接觸本專業(yè)的相關(guān)知識(shí),為后續(xù)專業(yè)課程打下良好基礎(chǔ)。

(二)教學(xué)思路

“畫法幾何及水利工程制圖”課程項(xiàng)目學(xué)習(xí)的每一個(gè)案例都要有明確的目標(biāo),每一個(gè)目標(biāo)都要涉及不同的知識(shí)點(diǎn)、專業(yè)術(shù)語(yǔ)、課本內(nèi)容、專業(yè)背景、專業(yè)問題、問題分析和問題解決,每一部分都應(yīng)對(duì)學(xué)生的某一方面能力進(jìn)行提升。項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例應(yīng)有項(xiàng)目啟動(dòng)計(jì)劃、目標(biāo)、輸出產(chǎn)品或結(jié)果、項(xiàng)目框架、過程性評(píng)價(jià)、成果展示與評(píng)價(jià),每個(gè)環(huán)節(jié)所涉及知識(shí)都要層次分明,由基礎(chǔ)到高級(jí),由簡(jiǎn)單到繁瑣。要注重實(shí)際工程或?qū)W生畢業(yè)以后在工作中可能遇到的項(xiàng)目,還要兼顧專業(yè)知識(shí)的深度和廣度。

(三)課程思政

畫法幾何及水利工程制圖課程專業(yè)性強(qiáng),課堂知識(shí)枯燥難懂,且因課時(shí)所限,課程對(duì)學(xué)生人生觀、價(jià)值觀、家國(guó)情懷的培養(yǎng)欠缺,忽略了學(xué)生的思政教育。2017年12月,中共教育部黨組印發(fā)《高校思想政治工作質(zhì)量提升工程實(shí)施綱要》之后,各高校都進(jìn)行了“課程思政”課堂教學(xué)改革,將專業(yè)課程所蘊(yùn)含的思想政治教育元素和其所承載的思想政治教育融入課堂教學(xué)各環(huán)節(jié)。但項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例中融入思政教育需要精心設(shè)計(jì),思政內(nèi)容融入過程中要注意適宜性,不能太突兀。因此,項(xiàng)目學(xué)習(xí)中課程思政元素應(yīng)與專業(yè)課程相關(guān),并且能夠反映我國(guó)大國(guó)重器級(jí)的工程項(xiàng)目。

(四)課程教學(xué)目標(biāo)

“畫法幾何與水利工程制圖”課程在教學(xué)過程中要注重幾何分析、求解能力、空間立體感、解決問題的培養(yǎng),項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例中要關(guān)注教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。目前,即使學(xué)生能夠很好地掌握這些能力,但對(duì)于復(fù)雜的工程問題,學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力欠缺,也不能將所學(xué)知識(shí)和培養(yǎng)出來(lái)的能力很好地應(yīng)用于實(shí)際。廣東海洋大學(xué)海洋工程與能源學(xué)院旨在培養(yǎng)應(yīng)用型人才,要求學(xué)生具備相應(yīng)的工程實(shí)踐能力,項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例要支持課程教學(xué)目標(biāo)。在項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例中設(shè)計(jì)一些相關(guān)問題,比如適當(dāng)引入實(shí)際工程問題供學(xué)生獨(dú)立完成、適當(dāng)引入實(shí)際工程項(xiàng)目供學(xué)生設(shè)計(jì),等等,類似內(nèi)容可有效支撐課程教學(xué)目標(biāo),發(fā)揮出色的教學(xué)效果。

三、項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例設(shè)計(jì)

“畫法幾何及水利工程制圖”課程的項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例需要依據(jù)課程內(nèi)容和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于課時(shí)所限,課程學(xué)習(xí)案例不宜過多,投影知識(shí),點(diǎn)、直線、平面,立體及立體表面相交四部分設(shè)計(jì)為一個(gè)案例,組合體、軸測(cè)圖和工程形體的表達(dá)三部分設(shè)計(jì)為一個(gè)案例,水工建筑物中的常見曲面、標(biāo)高投影、水利工程圖三部分設(shè)計(jì)為一個(gè)案例,鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)為一個(gè)案例,總共4個(gè)案例。案例設(shè)計(jì)要對(duì)每個(gè)具體內(nèi)容進(jìn)行考核,并賦予一定的分?jǐn)?shù)。項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例設(shè)計(jì)考核的內(nèi)容及評(píng)價(jià)見表1。

可以根據(jù)學(xué)習(xí)案例的考核內(nèi)容對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià),并且評(píng)價(jià)過程中要注重各個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià),對(duì)學(xué)生的綜合能力給出一個(gè)客觀的成績(jī)。

(一)統(tǒng)計(jì)考核項(xiàng)目和得分

依據(jù)課程內(nèi)容的考核項(xiàng)目,將學(xué)習(xí)案例中各項(xiàng)目不同考核內(nèi)容的得分進(jìn)行統(tǒng)計(jì),根據(jù)年級(jí)和班級(jí)同學(xué)每個(gè)項(xiàng)目得分,評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。學(xué)生的得分為學(xué)習(xí)案例各個(gè)環(huán)節(jié)的綜合得分,包括提前預(yù)習(xí)情況、回答問題情況、結(jié)果產(chǎn)品展示,等等,綜合得分要客觀、真實(shí)。

(二)數(shù)據(jù)重組

將獲得的學(xué)習(xí)案例項(xiàng)目考核得分及項(xiàng)目進(jìn)行重組,組成新的數(shù)據(jù)集,有因變量和結(jié)果,通過不同年級(jí)和班級(jí)的成績(jī),分析因變量的變化對(duì)教學(xué)效果的影響。通過改變因變量,也就是改變案例考核內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果的變化,總結(jié)規(guī)律和教訓(xùn),不斷地提高教學(xué)效果。

(三)結(jié)果分析

可以通過先進(jìn)的數(shù)學(xué)工具及計(jì)算機(jī)工具對(duì)學(xué)生的綜合表現(xiàn)進(jìn)行分析,通過多年的數(shù)據(jù),可以分析不同因變量的變化對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響。通過分析工具可以對(duì)項(xiàng)目案例內(nèi)容的效應(yīng)、主效應(yīng)、調(diào)節(jié)效應(yīng)、敏感性等進(jìn)行計(jì)算和分析。結(jié)果分析中可以采用哈里斯[4]使用的元分析方法對(duì)案例中的每項(xiàng)研究的因變量變化去分析整體結(jié)果的效應(yīng)量。通過結(jié)果分析可以明確因變量中起突出貢獻(xiàn)的變量,并確定哪些部分對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有重要影響,從而在教學(xué)中給予重點(diǎn)關(guān)注。

四、項(xiàng)目學(xué)習(xí)改進(jìn)建議

項(xiàng)目學(xué)習(xí)對(duì)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性及學(xué)習(xí)成效具有積極影響,但是,項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例要合理才能達(dá)到預(yù)期效果。案例設(shè)計(jì)需要注意如下幾個(gè)方面:

(一)設(shè)計(jì)適用于不同章節(jié)內(nèi)容的項(xiàng)目主題

教師在設(shè)計(jì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例時(shí)需要兼顧課程內(nèi)容、專業(yè)知識(shí)、考試要求、學(xué)生能力與素質(zhì)培養(yǎng)等[5],項(xiàng)目主題盡量以教材章節(jié)單元作為基本單元,圍繞課程培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行。項(xiàng)目學(xué)習(xí)主題常見形式有:1)問答型項(xiàng)目。該類項(xiàng)目鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者與老師或?qū)＜疫M(jìn)行口頭闡述,回答項(xiàng)目中遇到的各種問題,通常會(huì)涉及較多的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí);2)實(shí)例型項(xiàng)目。該種類型項(xiàng)目主要借助于不同形態(tài)的媒介(新聞、時(shí)事、視頻等)引導(dǎo)學(xué)生開展學(xué)術(shù)討論;3)調(diào)查型項(xiàng)目。利用網(wǎng)絡(luò)資源查找、問卷調(diào)查、訪談等方法開展項(xiàng)目,幫助解決實(shí)踐場(chǎng)景中的真實(shí)問題;4)分析型項(xiàng)目。鼓勵(lì)學(xué)生通過對(duì)實(shí)際工程案例的分析,掌握所學(xué)知識(shí),更好地理解本專業(yè)課程。

(二)合理運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)輔助學(xué)習(xí)和展示產(chǎn)品

以往項(xiàng)目學(xué)習(xí)中存在忽略學(xué)生運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)和信息技術(shù)解決實(shí)際工程問題的現(xiàn)象,主要是數(shù)字化媒體和計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用[6]。而項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中會(huì)經(jīng)常使用現(xiàn)代化技術(shù),比如CAD計(jì)算機(jī)繪圖、文字處理工具、PPT設(shè)計(jì)、PDF處理工具等,這些工具的使用會(huì)直接影響項(xiàng)目學(xué)習(xí)的授課效果。因此,在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中通過學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)可以使學(xué)生切身感受到項(xiàng)目學(xué)習(xí)的價(jià)值,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主研究,幫助學(xué)生更真實(shí)、形象地展示成果。作為一種新的專業(yè)課教學(xué)方法,項(xiàng)目學(xué)習(xí)與其他教學(xué)方法應(yīng)相向而行,多模態(tài)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),如混合式學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)等教學(xué)形式,同樣可以融入項(xiàng)目學(xué)習(xí)中作為重要的學(xué)習(xí)框架,促進(jìn)項(xiàng)目的完成。

(三)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)要完整

完整的項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程要有提前學(xué)習(xí)、問題分析、方案分析、問題解決和問題反饋等階段,學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中要經(jīng)歷完整、連貫、流暢的思維過程的磨練[7]。高水平的項(xiàng)目學(xué)習(xí)需要將項(xiàng)目貫穿于整個(gè)課程教學(xué)中,完整的項(xiàng)目學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)有利于教師更好地“以學(xué)生為中心”,提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)與能力。此外,需要關(guān)注在高校專業(yè)課程中開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)現(xiàn)實(shí)條件,要考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)荷載,盡量避免時(shí)間集中在期末考試階段,以保障項(xiàng)目完成的質(zhì)量。學(xué)生進(jìn)行完項(xiàng)目學(xué)習(xí),要進(jìn)行項(xiàng)目成果展示和評(píng)價(jià),發(fā)揮過程性評(píng)價(jià)的功能。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)“畫法幾何及水利工程制圖”的課程性質(zhì),將項(xiàng)目學(xué)習(xí)方法引入專業(yè)課程教學(xué)中,給出了項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例的設(shè)計(jì)思路,并對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了項(xiàng)目學(xué)習(xí)在港口航道與海岸工程專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用案例,對(duì)項(xiàng)目學(xué)習(xí)在專業(yè)課程教學(xué)中的效果進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)中課程設(shè)計(jì)的規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),項(xiàng)目學(xué)習(xí)有利于提高學(xué)生的理論知識(shí)綜合應(yīng)用能力,體現(xiàn)在基礎(chǔ)知識(shí)掌握、專業(yè)知識(shí)掌握、解決實(shí)際問題等多個(gè)方面。研究成果為優(yōu)化專業(yè)課程項(xiàng)目教學(xué)提供參考,但學(xué)習(xí)案例設(shè)計(jì)中仍存在不足,項(xiàng)目設(shè)計(jì)中未能充分控制各部分之間比例關(guān)系,可能導(dǎo)致項(xiàng)目學(xué)習(xí)側(cè)重某一方面。