张 航,王小敏,王 红,李月光,梁家明

(武汉理工大学 交通与物流工程学院,湖北 武汉 430063)

2019年10月,教育部发布了《关于一流本科课程建设的实施意见》(教高 [2019]8号,以下简称“意见”),指出课程是人才培养的核心要素,课程质量直接决定人才培养质量[1]。在“新工科”人才培养背景下,为适应“金课”建设新标准,国内部分高校在专业课程建设方面取得了丰硕成果,尤其在教材编写和教学内容设置方面。长安大学、东南大学课程团队先后5次修订、审核和出版“道路勘测设计”课程教材;重庆交通大学建立了开放的典型道路线形模型,如公路三维线形模型、公路超高模型、立交桥模型等,以满足课堂教学和自主学习实践[2-3]。本文结合武汉理工大学交通与物流工程学院的教学实际,从课程高阶性建设实践方面对“道路勘测设计”课程教学改革模式及教学质量评价进行探讨,以期促进一流工程学科“金课”课程建设。

1 高阶性建设内涵

“金课”具有高阶性、创新性和挑战度的特征,其中高阶性是提升课程质量的基础,创新性和挑战度是提升课程质量的重点。“意见”从课程目标和课程内容的角度阐述了如何提升课程的高阶性,即课程目标坚持知识、能力、素质的有机融合,培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维;课程内容强调广度和深度,突破习惯性认知模式,培养学生深度分析、大胆质疑、敢于创新的能力[4]。

2 课程高阶性建设途径

课程高阶性建设主要包括课程改革目标和课程内容设计两个方面[5-6]。

2.1 课程改革目标

“道路勘测设计”课程是道路桥梁与渡河工程、交通工程专业的主干课程。为培养具有国际化视野的拔尖创新创业人才,建成国际知名、国内领先、独具特色的一流课程,在“双一流”建设发展规划下,“道路勘测设计”课程预期实现高阶性、创新性、挑战度、国际化,并达成以下4个方面的课程目标。

1)创新教学理念。建立高校和企业联合培养模式是“新工科”教育背景下的一种创新机制,目的是使教学与社会接轨,培养学生的工程实践和工程创新能力,满足企业人才需求。目前,“道路勘测设计”课程采用聘请讲座教授、企业专家进课堂讲授的机制,校企之间、教师和技术人员之间互访交流,建立校企“产-学-研”长效合作联盟。

2)提升培养人才能力。专业办学立足人才培养,激发学生的科学探索精神,培养学生创新创业能力,拓宽学生的知识面和国际视野,为社会培养基础理论扎实、动手能力强、善于解决工程技术问题的专业人才和引领公路行业的卓越工程技术人才。

3)推广教改模式。基于“道路勘测设计”课程改革探索,形成可推广经验,尤其是“项目驱动式”“竞赛导向式”教改模式能起到示范作用,为其它专业课程改革提供参考。

4)建设教学队伍。高质量的人才培养要求组建一支年龄和职称结构合理、分工明确、结构优良的师资队伍。“道路勘测设计”课程以武汉理工大学青年教师国际化工程为依托,每年选派具有海外访学经历的教师到涉外企业生产一线学习交流。通过课程改革,组建了一支以海外经历丰富、具备国际化视野的中青年教师为骨干的“金课”教学团队。

2.2 课程内容设计

2.2.1教材建设

1)教材章节结构合理、内容连贯。针对现有“道路勘测设计”课程教材内容存在的不足,课程组通过调研公路行业勘察设计研究院所,一致认为“道路勘测设计”课程的重点内容在路线平、纵、横断面设计。教材对路线设计基础理论应阐述清楚,做到“一线一例”,即讲述平面线形、纵面线形及平面组合线形时分别举例,先分述后总述,循序渐进。

2)理论联系实际。教材应结合工程实际,将典型的案例及新技术、新理念等编入教材,注重理论在实际中的应用;对新技术、新方法、新产品、新工艺以及科研取得的新研究成果,以电子教材和专题讲义等形式进行补充。

3)行业规范及标准融入教材。随着公路建设的发展,各项勘察、设计、施工、养护等新技术、新工艺不断出现,作为指导性的规范和标准理应不断修订。因此,课程组将一些主要技术指标编入教材,对规范学生职业素质、培养学生严谨务实的精神有积极作用。

2.2.2教学内容改革

教学内容要达到课程主旨,使学生掌握扎实的路线设计理论知识。“道路勘测设计”课程教学内容主要包括道路线形设计理论基础、道路路线平纵横断面设计、道路交叉设计3部分。其中,道路线形设计理论基础涉及到汽车动力学知识,具有较多受力分析与数学公式推导的内容,学生学习起来感觉难度较大。因此在讲授该部分内容时,适当补充汽车行驶理论知识点,分别从横向、纵向行驶状态讨论车-路耦合关系;然后基于汽车稳定行驶,从平面设计、纵断面设计、横断面设计展开教学,讨论线形指标的设计要求。针对平纵线形组合衔接、超高完成过程等难点,通过仿真技术、BIM技术、制作透视图、观看视频等配合多媒体课件教学,使学生较好地理解和掌握道路的组成、选线,以及道路平纵线形的配合设计。

2.2.3课程网络教学改革

“道路勘测设计”课程虽是校级一流课程,平台资源深受学生好评,但使用过程中存在以下不足:一是课前未发布导学信息引导学生线上预习;二是学生线上提出的疑难问题得不到及时答复。鉴于此,课程组对课前预习发布课程通知,在聊天区提出预习任务,在课堂结束后增加疑难回馈环节,落实知识点。对疑难解答,一方面要求学生将问题同时多渠道推送,如网络平台上的答疑讨论区域、教师邮箱、课程QQ群或微信群;另一方面要求教师不区分班组,对收到的疑难问题立即答复,不能及时给出回复的向学生解释原因,随后补答,同时鼓励和倡导学生之间相互解答。对于学生重复提问一些典型问题和重要的知识点,老师讲解后可上传教案至课程平台。这样,做到了先预习再讲授、学生疑难不累积,增强了学生的学习信心,其课程参与度也得到提高。

3 课程高阶性教学实践

课程围绕“理论+实践+研究”的理念,合理选择教学方法。改革主要体现在教学方法研究、授课方式、教学评价3个方面[7]。

3.1 教学方法研究

3.1.1启发性教学

针对课程内容,采用多媒体教学、施工技术模拟动画教学、现场施工视频教学讲解重难点知识,并辅助现场认知等实践环节,使学生较好地理解和掌握道路的组成、线形连接、施工方法。通过精心设计各知识点导读、参与式互动环节、答疑等,活跃教学氛围,调动学生的学习兴趣。如“平纵组合设计”“视距保证”等一直是学生难以理解的关键知识点,课堂教学中,首先播放精心制作的“汽车在平纵组合路段行驶”视频资源,在播放过程中提出问题,使学生熟知车辆弯道行驶状态。

3.1.2实践性教学

路线设计理论比较抽象,学生普遍反映难度较大。对于平纵线形的配合、土石方调配、选线等章节,一方面通过制作透视图与动画演示、图片,同时辅以板书等传统教学手段;另一方面结合软件包括CAD、纬地、以及BIM技术等让学生动手操作,实现“理论+实践+软件(仿真)”三者结合,达到在实践中理解理论、在辅助教学中消化知识的目的。

3.1.3研究性教学

研究性教学主要体现在两个方面:一是将路线设计技术和方法的最新研究动态引入课堂,教师分解知识点让学生以小组形式进行分析和探讨,充分开展“课堂翻转”,激发学生对课程的热爱和对科研的浓厚兴趣;二是采用问题驱动教学法,鼓励学生利用图书馆和网络资源等进行文献调研并给出文献综述,培养学生的研究性思维。引导学生参加“大学生交科大赛创新项目”,进入老师的科研团队,鼓励学生在本科阶段发表高水平论文。

3.2 授课方式

3.2.1翻转课堂

翻转课堂鼓励学生上讲台,是课程高阶性教学要求的重要方面,目的是激发学生的自学及创新能力。课后教师发布教学通知,布置学习任务与活动,包括公式推导、难点解析、过程模拟和文献综述等,课上学生代表上台讲授与分享。任课教师、课程助教和其他学生从内容设计、逻辑表达、教学效果等方面现场评分,并按比例计入平时成绩。这样既丰富了考核方式,又增强了学生的课程参与度。

3.2.2“微课堂”教学

“道路勘测设计”课程内容多,且前后知识点关联性强,为做到“一点一通”,课程组按道路路线设计理论模块讲授课程,进行“多微”素材的探索,并按照各知识点特点及难易程度,分别设置适合的“微课堂”。例如,对于道路三维组成模型抽象的示意图、原理图,采用“微视频”形式展现,在“理论→模型→工程→模型→理论→计算”的循环路径中让学生懂得道路路线设计在道路工程中的引领作用,培养学生工程思维和解决实际复杂问题的能力;对于某些特殊路段(如超高路段等),自制简单模型,让学生在 “微实践”中进一步理解超高路段车辆行驶状态及路面排水特点,领会“道路勘测设计”对后续专业课程的支撑作用;对于“道路平、纵、横断面设计”等章节,应用专业路线软件数模模块,先完成三维数字地面模型场景下的路线各单项“微设计”,再总体判断组合设计的合理性,使设计过程具有现场地形地貌的真实感,让学生更清楚路线设计的重点和难点。“微课堂”教学形式安排见表1。

表1 “微课堂”教学形式安排

3.2.3国际化教学

武汉理工大学交通与物流工程学院道路桥梁与渡河工程专业正探索国内高校、国际知名大学、涉外企业“三联合”的国际化人才培养模式,以学生为本,以学生学习需要为导向,以企业国际化人才需求为目标,由学校和企业共同制定人才培养方案、构建课程体系、确定课程内容和建设实践基地。交通运输专业开设了卓越工程师班,与中交集团第一公路工程局联合培养“一带一路国际英才班”。为提升道路路线设计视野,要求课程组老师参与国际英才班的学习与教学,跟班走进海外教师课堂,学习世界先进的道路设计理念及知名专家的教学手段和教学方法。同时,在讲授课程中,鼓励主讲教师推进中英双语教学,既有利于提高学生的专业英语水平,也符合“金课”国际化建设的客观要求。

3.3 教学评价改革

现有教学评价体系多以学生评教为主,评价主体较单一、片面。面向高阶性、挑战度和创新性的建设目标,完整的课程考核评价机制需要综合考虑教学自身规律、教学目标及评价主体的多元化[8]。

3.3.1考核学生

学生考核指标主要由理论课(期末考试占65%,网络测试占5%,作业占10%,答题讨论占20%)和实践课(实习准备占10%,实习过程占60%,提交成果资料占30%)两部分构成。理论课突出学习过程和课堂教学,不以期末考试为最终考核指标,更注重学生对疑难知识点的网上“发帖”讨论。学生借助网络资源平台上的分章试题(卷)库夯实平时所学知识点,做到一章一测试、相近知识点测试。期末考试由课程组老师统一命题,突出重点,避免网络抽题出卷的随机性。实践课(实习、课程设计)反映学生综合运用所学知识解决问题的能力,突出实习过程。预习考核在每次实习(设计)前进行,以提问方式考察学生对基本理论和设计思路的掌握情况;实习过程主要考察学生的选线及设计方案是否合理,定线指标计算是否正确,实习(设计)后学生的图表资料、计算成果及实习报告是否齐全和规范等。

3.3.2考核教师

教师考核主要从学生评教、教师自评、督导评教、同行互评4个方面开展,评价指标充分体现了教学态度、教学内容设计、教学方法及教学成效。教学态度主要从备课、讲课、责任心、敬业等方面细化指标;教学设计主要从合理性、前沿性、实践性等方面细化;教学方法主要从灵活性、启迪性、探究性等方面考虑;教学成效主要从学生知识掌握、学习能力、实践及创新等方面考核。考核教师教学质量的指标体系见表2。

表2 考核教师教学质量的指标体系

4 结束语

课程的高阶性建设不仅能提升教师的教学能力和水平,提高课程授课质量,而且激发学生的创新能力,提高人才培养质量。为达到课程高阶性实践目标,“道路勘测设计”课程依托交通运输专业“双一流”学科群,构建了“课程内容设计-教学方法与授课方式设计-教学质量评价” 教学模式,开展了“微课堂”教学探索,将知识点化整为零,提高了教学质量,激发了学生学习热情与参与度,体现了高阶性、创新性、挑战性、国际化的课程改革路径。“道路勘测设计”课程将以现有研究成果为基础,进一步建设“国家精品在线开放课程”和“线上线下混合式一流课程”,为打造一流工程学科的“金课”、促进一流学科人才培养提供有效参考。