新工科視域下工程案例課程教學(xué)模式的研究★

王貴祿，陳燕菲，于麗穎

(1.貴陽(yáng)信息科技學(xué)院土木工程系,貴州 貴陽(yáng) 550025; 2.貴陽(yáng)市花溪區(qū)英語(yǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)校,貴州 貴陽(yáng) 550025)

0 引言

教學(xué)模式是從教學(xué)的整體出發(fā),根據(jù)教學(xué)的規(guī)律原則提煉出的教學(xué)活動(dòng)的基本程序或框架,具有典型性、穩(wěn)定性特征[1-2]?？萍籍a(chǎn)業(yè)革命使得教育面臨新的挑戰(zhàn),促使教育工作者采用新的教學(xué)思想和理論,培養(yǎng)支撐行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的專(zhuān)業(yè)人才。創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)快速推動(dòng)建筑企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)實(shí)質(zhì)上是人才驅(qū)動(dòng),土木工程“新工科”面向新型建筑工業(yè)化、智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展培養(yǎng)人才,教學(xué)改革的重要方向是增強(qiáng)學(xué)生的工程素養(yǎng)與職業(yè)核心能力。隨著土木建筑新材料、新技術(shù)、新工藝不斷推陳出新,教材與教學(xué)模式受時(shí)間、空間等條件局限問(wèn)題凸顯,為此高校需加強(qiáng)和當(dāng)?shù)刈》颗c城鄉(xiāng)建設(shè)廳、土木工程學(xué)會(huì)、建筑力學(xué)學(xué)會(huì)、工程造價(jià)協(xié)會(huì)、房地產(chǎn)協(xié)會(huì)等政府及學(xué)術(shù)團(tuán)體聯(lián)系,應(yīng)聚焦政府、企業(yè)等多主體教學(xué)資源。尤其是要加大產(chǎn)教深層次融合,專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)從“學(xué)科導(dǎo)向”轉(zhuǎn)為“以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向”,按照行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)人才業(yè)務(wù)規(guī)格培養(yǎng)新工科人才[3]。

1 土木工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)背景

當(dāng)前,中國(guó)建筑業(yè)進(jìn)入了存量競(jìng)爭(zhēng)的新常態(tài),建筑產(chǎn)業(yè)對(duì)土木工程畢業(yè)生從以前的單純技術(shù)型逐漸轉(zhuǎn)向技術(shù)、經(jīng)營(yíng)、管理復(fù)合型;本科人才的業(yè)務(wù)規(guī)格更加注重工程素養(yǎng)和職業(yè)核心能力。為此,現(xiàn)行《高等學(xué)校土木工程本科專(zhuān)業(yè)指南》強(qiáng)調(diào)了在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中要努力嘗試“基于問(wèn)題、基于項(xiàng)目、基于案例”的研究型學(xué)習(xí)方式[4]。大學(xué)生從踏入校園的入學(xué)教育直至完成畢業(yè)設(shè)計(jì),學(xué)生工程素養(yǎng)和實(shí)踐能力形成迭代呈現(xiàn)四個(gè)層次:第一層次是工程項(xiàng)目認(rèn)知與專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)能力形成階段。學(xué)生通過(guò)入學(xué)教育、土木工程概論、土木工程制圖、土木工程材料、理論力學(xué)、材料力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、工程地質(zhì)、測(cè)量學(xué)、房屋建筑學(xué)等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí);金工實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、測(cè)量實(shí)習(xí)、土木工程材料實(shí)驗(yàn)、房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐等對(duì)工程項(xiàng)目具備了基本認(rèn)知和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)能力。第二層次是工程項(xiàng)目熟悉與專(zhuān)業(yè)能力形成階段。學(xué)生學(xué)習(xí)了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)工程、土木工程施工與組織、工程計(jì)量與計(jì)價(jià)、建筑設(shè)備、項(xiàng)目管理等專(zhuān)業(yè)課程,在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)工程課程設(shè)計(jì)、工程計(jì)量與計(jì)價(jià)課程設(shè)計(jì);完成了工程地質(zhì)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),專(zhuān)業(yè)知識(shí)框架已基本搭建,專(zhuān)業(yè)能力已初步具備。第三層次是工程實(shí)踐創(chuàng)新能力形成階段。學(xué)生根據(jù)自己的愛(ài)好進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,進(jìn)入校級(jí)、省級(jí)與國(guó)家級(jí)科研平臺(tái)、進(jìn)入大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐基地與產(chǎn)學(xué)研協(xié)作實(shí)踐教學(xué)基地,完成綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),完成大學(xué)生科研項(xiàng)目,或主動(dòng)爭(zhēng)取參加教師的科研項(xiàng)目研究,或參與職業(yè)技能考證,強(qiáng)化職業(yè)資格。第四層次是工程應(yīng)用能力形成階段。學(xué)生最后一年或半年深入相關(guān)企業(yè)進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì),獨(dú)立完成一個(gè)完整工程項(xiàng)目的建筑、結(jié)構(gòu)與預(yù)算內(nèi)容[4]。

2 課程工程案例理論模型建構(gòu)

2.1 工程案例貫穿課程體系

為培養(yǎng)學(xué)生大工程觀(guān),增強(qiáng)學(xué)生工程素養(yǎng)與實(shí)踐能力,教學(xué)實(shí)施中可將工程建設(shè)工程項(xiàng)目全壽命周期(如圖1所示)案例全套設(shè)計(jì)文件(項(xiàng)目前期可行性研究報(bào)告、建筑工種圖形、結(jié)構(gòu)工種計(jì)算書(shū)與圖形、設(shè)備工種圖形、施工組織設(shè)計(jì)文件)引入到土木工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程、專(zhuān)業(yè)核心課程、專(zhuān)業(yè)方向課程、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)課程體系教學(xué)中。

2.2 《房屋建筑學(xué)》課程工程案例教學(xué)模式

房屋建筑學(xué)課程涵蓋建筑空間組合與建筑構(gòu)造兩大板塊,主要闡述了民用與工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的基本原理和方法,房屋構(gòu)造組成、構(gòu)造原理和構(gòu)造設(shè)計(jì)方法,體現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)從總體到細(xì)部,從平面到空間的全過(guò)程。基于增強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)原理與構(gòu)造的有機(jī)聯(lián)系,加深學(xué)生對(duì)完整工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)全過(guò)程的熟悉,課程教學(xué)中,以區(qū)域優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目圖形文件案例作為教學(xué)輔助主線(xiàn),創(chuàng)新構(gòu)建課程工程案例教學(xué)模式(如圖2所示),以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng),為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的“工程場(chǎng)景”教學(xué)環(huán)境。

3 課程教學(xué)實(shí)施

3.1 《房屋建筑學(xué)》課程教學(xué)改革理念

房屋建筑學(xué)課程在教學(xué)改革實(shí)踐中秉承OBE教育理念,明確提出課程教學(xué)能力高階目標(biāo)(如表1所示),將工程思維與設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)深度嵌入課程體系,以工程案例圖形語(yǔ)言為載體,授課模式實(shí)現(xiàn)了以教師為中心的單向灌輸模式向以學(xué)生為中心的互動(dòng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變,促進(jìn)了學(xué)生以學(xué)習(xí)知識(shí)為本向解決實(shí)際工程問(wèn)題能力為本的轉(zhuǎn)變。

表1 房屋建筑學(xué)課程能力目標(biāo)

3.2 工程案例引入課堂與課外實(shí)踐

3.2.1 《房屋建筑學(xué)》課程教學(xué)過(guò)程

課前:教師將“中天未來(lái)方舟”“黔源大廈”“茅臺(tái)國(guó)際商務(wù)中心”等貴州省區(qū)域優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目全套圖形文件上傳至“超星學(xué)習(xí)通”。學(xué)生在線(xiàn)學(xué)習(xí)微課或閱讀教師推薦的文獻(xiàn)資料。課中:教師講解“核心”內(nèi)容,以項(xiàng)目為載體,師生共同完成疑點(diǎn)、重難點(diǎn)解析,協(xié)作探究,教師引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展討論,討論內(nèi)容為某項(xiàng)目設(shè)計(jì)理念與立面造型創(chuàng)意或平面空間組合或構(gòu)造組成、構(gòu)造原理、構(gòu)造設(shè)計(jì)等真實(shí)的工程“問(wèn)題”。課后:學(xué)生閱讀教師推薦的文獻(xiàn)圖形資料或開(kāi)展“第二課堂”。案例輔助教學(xué)將課程理論教學(xué)與實(shí)踐由課內(nèi)延伸至課外,延伸項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)。 教學(xué)實(shí)施中采用“以學(xué)生為中心”的互動(dòng)教學(xué)模式,教師將課程知識(shí)、能力與素質(zhì)目標(biāo)落到實(shí)處。

3.2.2 工程案例教學(xué)示例

特色的超級(jí)城市綜合體項(xiàng)目“中天未來(lái)方舟”(如圖3所示)是全國(guó)生態(tài)智能建筑試點(diǎn)樓盤(pán),全國(guó)首個(gè)清潔能源低碳節(jié)能示范居住區(qū),總建筑面積720萬(wàn)m2。墻體構(gòu)造章節(jié)教師課前介紹:建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)原理,上傳未來(lái)方舟某組團(tuán)總平面圖、建筑設(shè)計(jì)總說(shuō)明、平面圖、立面與剖面圖、部分構(gòu)造細(xì)部大樣圖,提出墻體構(gòu)造章節(jié)學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)高階問(wèn)題之一:中國(guó)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)氣候分為嚴(yán)寒地區(qū)A區(qū)、嚴(yán)寒地區(qū)B區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)與夏熱冬暖地區(qū),針對(duì)夏熱冬冷的“貴陽(yáng)”地區(qū),墻體構(gòu)造設(shè)計(jì)是優(yōu)選抹灰型外保溫(如圖4所示),還是龍骨內(nèi)填型外墻內(nèi)保溫(如圖5所示)。課中教師引導(dǎo)學(xué)生掌握建筑單體節(jié)能設(shè)計(jì)與構(gòu)造難點(diǎn),熟悉現(xiàn)行的墻體保溫節(jié)能的國(guó)家與地方規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。高階問(wèn)題之二:門(mén)廳應(yīng)結(jié)合功能和立面造型綜合設(shè)計(jì),教師給出某梯間式住宅單元設(shè)計(jì)基本素材,請(qǐng)學(xué)生選擇圖6(a)或圖6(b),闡述理由。

4 結(jié)語(yǔ)

2023年7月,高等學(xué)校土木工程專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)分委會(huì)推出了TML-TMGC-081001—2023高等學(xué)校土木工程本科專(zhuān)業(yè)指南,旨在全面推動(dòng)土木工程專(zhuān)業(yè)內(nèi)涵式發(fā)展,突出專(zhuān)業(yè)的時(shí)代特征,面向新型城鎮(zhèn)化、智慧城市、“雙碳”目標(biāo)等國(guó)家戰(zhàn)略,適應(yīng)土木工程行業(yè)新工科人才培養(yǎng)需求,聚焦國(guó)家一流專(zhuān)業(yè)、一流課程建設(shè),落實(shí)專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和銜接工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的質(zhì)量保障標(biāo)準(zhǔn)[5]。區(qū)域優(yōu)秀的工程項(xiàng)目具有創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念、先進(jìn)的施工工藝與工法,專(zhuān)業(yè)教學(xué)中優(yōu)選高校所在區(qū)域典型混合結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)成套圖形設(shè)計(jì)文件,將典型案例作為教學(xué)輔助主線(xiàn),工程案例嵌入課程課堂教學(xué)與課外實(shí)踐,通過(guò)工程項(xiàng)目將課程體系有機(jī)銜接起來(lái)。教學(xué)實(shí)施中,教師課前提出課程的高階知識(shí)能力目標(biāo),同時(shí)將精心準(zhǔn)備的工程案例輔助教學(xué)資料放在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上,學(xué)生可先行預(yù)習(xí),熟悉圖形文件,思考知識(shí)點(diǎn)與教學(xué)內(nèi)容;課堂教學(xué)中教師針對(duì)性引導(dǎo)學(xué)生完成高階性知識(shí)點(diǎn)突破[6-7];課后可到案例現(xiàn)場(chǎng)延伸學(xué)習(xí)。課程教學(xué)中采用基于案例的討論式學(xué)習(xí)和基于項(xiàng)目的探究式與研究性學(xué)習(xí)的方式。達(dá)到最終在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì),培養(yǎng)了學(xué)生工程思維、工程素養(yǎng)與實(shí)踐創(chuàng)新能力、初步的設(shè)計(jì)思維與能力。案例式教學(xué)模式創(chuàng)新體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念,將培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)與職業(yè)核心能力的目標(biāo)落到實(shí)處。