郭咏梅 黄铁成 沈新元
[摘 要]工程教育专业认证是教育改革和教学质量提升的重点方向,其目的是培养出具有工程能力和创新能力的毕业生。文章在工程教育专业认证的背景下,基于学生工程能力培养的教学宗旨,结合路基路面工程课程的教学现状,从优化授课内容、丰富教学方法、提升教师的工程实践能力、改革考核评价方式和坚持持续改进等方面入手,探索工程能力培养目标下的课程教学新模式,为高校本科教学改革提供参考。
[关键词]工程教育专业认证;工程能力培养;课程教学改革;教学模式;人才培养
[中图分类号] G643 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2021)03-0020-03
引言
自2016年6月我国成为《华盛顿协议》的正式成员以来,高等院校已经将工程教育专业认证作为教育改革和教学质量提升的重点方向,并以此为契机深刻融入工程认证理念,积极推动各工程专业开展教育认证[1]。工程教育专业认证的主要目的是有效规范和引导认证专业的教学内容和教学目标,建立以学生为中心、以成果为导向、持续改进的教学体系,将理论教学与实践教学有机融合,强调提升学生的工程素养、创新意识和工程能力,要求其具备解决相关领域复杂工程问题的能力,以培养满足社会发展需求的应用型工程技术人才[2-3]。
路基路面工程是土木工程专业交通土建工程方向学生的一门重点主干课程,主要介绍公路及城市道路路基路面工程的合理结构、设计原理、设计方法、施工技术等内容,涉及道路设计、施工、养护和管理等多个建设环节,因此,该课程的理论性、实践性和综合性都很强。学生在熟练掌握课程基本理论的前提下, 学习合理选用路基填料和路面结构各层材料,正确进行路基边坡稳定性分析、挡土墙设计及路面结构设计等内容,以提高自身的工程素养以及综合分析、解决实际问题的能力,有助于实现培养学生创新意识和工程能力的教学目标。此外,该课程涵盖材料科学、岩土工程、工程力学和管理科学等多门学科,概念众多且内容庞杂,但授课学时却十分有限,这给教师教学和学生学习带来了不小的困难。
基于提升学生工程能力的教学目标,并结合路基路面工程课程教学现状,本文拟从优化授课内容、丰富教学方法、提升教师的工程实践能力、改革考核评价方式和坚持持续改进等方面入手进行教改探索,在保证学生熟悉掌握专业理论知识的基础上,强调对学生创新意识和工程能力的培养。
一、工程能力培养要求
工程教育专业认证考核的重点是“教育成果”,即关注学生通过学习能够具备哪些能力,是否满足社会发展需要。因此,工程教育专业认证除了要求毕业生掌握扎实的理论知识、培养良好的工程素养、拥有基本的通用能力以外,还必须具备适应职业发展的工程能力[4]。
工程能力主要包括两个方面,即工程实践能力和工程创新能力。工程实践能力即把数学、自然科学和工程科学的基本原理应用于实际工程,并能运用现代工具解决复杂工程问题的能力。对于交通土建工程方向的学生而言,工程实践能力主要是指满足路桥工程管理、设计、施工、监理等岗位要求的工作能力。工程创新能力则是在实践活动中灵活运用所学知识和技能,通过发现和分析问题,提出解决问题的新思路,获得创新性成果的能力。交通土建类专业人才通过工程创新能力的培养,可以实现新技术、新方法、新工艺的发展。工程能力的这两个方面是循序渐进的关系,只有掌握了扎实的专业理论知识和工程实践能力,才有可能发挥出创新能力[5-6]。因此,工程教育专业认证首先要求学生具备的是工程实践能力,在此基础上强调对学生创新意识和创新思维的培养,使其能在后续的职业生涯中通过自主学习和实践活动的深入逐渐提升工程创新能力。
对照以上要求,学生通过对路基路面工程课程的学习和考核应该具备以下工程能力:(1)在全面掌握该领域基本理论和基础知识的前提下,具备较好的路基路面工程设计、识读图纸、施工组织等实践操作的能力。(2)能够运用路基路面工程的基本原理和方法對该领域复杂的工程问题进行分析,并通过信息综合得到合理的结论。
二、路基路面工程课程教学现状分析
以工程能力培养为导向的课程教学在要求学生掌握理论知识的前提下重视对其工程素养、创新意识和工程能力的培养,但是路基路面工程课程传统的授课模式并未充分重视这一问题。
首先,从授课内容来看,教师通常都是以教材为基础开展教学,而现有教材的内容大都以理论知识为主,工程案例较少,特别缺乏针对实际工程复杂问题进行综合分析的教学案例,有时还存在内容陈旧、与最新规范不匹配的情况。因此仅仅依据教材进行授课,肯定不利于学生工程实践能力的培养和提升。另外,路基路面工程课程具有理论性和综合性强的特点,内容多且涉及面广,还有不少复杂的理论公式推导过程。在这种情况下,教师授课时如果对所有涉及内容面面俱到、均匀发力,学时可能会不够用,也无法达到培养学生创新意识和工程能力的教学目的。
其次,该课程的课堂教学还是采用传统的教学模式,即以教师为主体单方面进行讲授,学生通常只能被动地接受,师生间的沟通和交流较少,缺乏驱动式、启发式等的有效教学方法,以相对呆板的“PPT+板书”教学手段为主,教学效果不太理想,学生的学习兴趣不浓,不利于学生创新意识与工程能力的培养。
再次,目前扬州大学路基路面工程课程教学团队共有教师7人,其中教授2人,副教授2人,讲师3人,除1人是硕士毕业外其他均拥有博士学历。虽然教师的学历层次较高,但是部分教师没有在施工单位工作的经历,特别是近几年入职的新教师,基本上都是从高校毕业便直接从事教学工作,其工程实践能力较为欠缺。
最后,该课程主要采用传统的闭卷考试方式对学生学习情况进行考核,其评价形式较为单一。课程的概念性内容比较多,且考题也大都是有标准答案的客观题,许多学生虽然还没有完全理解这些理论知识,但是为了应付考试临时抱佛脚,一番死记硬背之后有时也能取得不错的成绩。这种评价方式显然不能真实反映学生对课程内容的掌握情况,更不利于培养和提升学生的工程能力。
三、工程能力培养目标下的路基路面工程课程教改措施
从路基路面工程课程的教学现状来看,其教学环节尚有不少不利于学生工程能力培养的地方。另外,交通土建工程专业方向学生对该课程的学习情况在其从事路桥工程管理、设计、施工、监理等相关工作时通常起着至关重要的作用。因此,有必要对相关的教学环节进行改革,使学生能更好地掌握相关专业知识并培养学生解决复杂工程问题的能力。
笔者在对与本课程相关的教改资料进行收集整理的基础上,结合扬州大学建筑科学与工程学院所做的毕业生与用人单位反馈信息的总结分析制定了以下教改措施。
(一)优化授课内容
考虑到目前大多数教材在适应新的教学要求方面都存在一些不足,教师在开展教学时必须对授课内容进行优化。由于工程能力的培养与学生对工程实践的参与密不可分,因此授课内容应以理论知识与工程应用充分结合为重点,针对实际工程中所需解决复杂问题的情况,可以将其设计成典型教学案例供学生参考和分析,以锻炼他们的综合分析能力。
授课内容还应及时反映近年来本领域专业发展的最新成果,特别是一些在实际工程中应用效果良好的新技术、新材料;而对于实用性不强的内容则应做适当删减,只将其作为学有余力学生的自主学习资料。例如,可将沥青混合料的力学模型、温克勒地基板的应力分析等内容进行适当弱化。另外,本课程的教学重点在于路基路面设计理论在工程实践中的应用,不仅要使学生在课堂上能够学习到基本的理论知识,更为重要的是使其专业工程能力得到培养。因此,教师授课时对于路面力学分析中的一些计算公式的复杂推导过程可以只进行简单解释,而把重点放在让学生学会如何应用理论知识解决复杂工程问题上。例如,在讲授水泥混凝土路面应力分析时,应重点介绍弹性地基板理论在水泥混凝土路面应力分析中的应用方法和步骤,而省略其计算方程的烦琐推导过程。
(二)丰富教学方法
为了有效克服本课程传统教学存在的弊端,笔者根据工程教育专业认证理念,采用驱动式、案例式和启发式等的新型教学方法,充分调动学生的学习积极性,突出学生学习主体地位,营造激发学生创造性的课堂氛围,从而促进学生个性的发展和工程能力的培养。
驱动式教学法即任务驱动教学法,其教学过程大概是这样的:教师首先围绕某一任务或问题设定应用场景并提供必要的信息,之后学生在教师指导下进行分析和研究,在此基础上提出解决方案,最终完成任务。例如,在讲授路基的干湿类型时,可以从季冻区路基病害入手,创设“春融翻浆如何形成和防治”的工程问题,引发学生的好奇心和求知欲。学生针对提出的问题,通过思考利用已经学到的路基水温状况等相关知识给予解答,可以使其综合运用所学知识解决实际工程问题的能力得到锻炼。驱动式教学法也可以配合课程的研究性教学环节在课余时间分组展开,每组3~5名学生,合作开展资料查阅、整理、分析以及方案设计、PPT制作等工作,教师利用网络教学系统与学生保持联系,适时做指导,最后在课堂上就解决方案进行交流和讨论。
案例式教学法通过采用与授课内容相关的典型案例,将理论知识与工程实例进行有机结合,帮助学生更好地理解所学知识。例如,本课程以某实际道路工程沥青路面的拌和、摊铺与碾压过程为案例介绍沥青路面的施工要求,把枯燥的原则及要求具体化,使学生更容易理解。教师授课时可合理引入典型案例,组织学生开展讨论,调动他们的学习积极性,在案例分析与讨论过程中使学生解决复杂工程问题的能力得到锻炼。另外,也可以与专业实践基地合作开展案例教学,比如,结合课程内容,以合作单位在建项目为案例,组织学生到施工工地参观和实习,以加深其对所学知识的掌握程度。
启发式教学法是以启发诱导方法引导学生进行有意识的思维探索活动,从而开展课程教学。例如,路基路面工程课程内容庞杂,相关设计理论理解难度较大,特别是还存在一些理论和实践结合困难的情况,倘若仍然采用以教师为主体“满堂灌”的传统教学方法,学生的学习积极性会严重受挫,极大地影响教学效果。启发式教学以学生为主体,引导学生在教师启发下变被动接受知识为主动参与教学活动,充分激发学生的学习兴趣,鼓励学生进行深入思考,进而培养其主动发现、分析和解决问题的意识和能力。
以上教学方法在扬州大学路基路面工程课程的教学改革中已开始应用,并在进一步完善中,这为学生工程能力的培养和教学质量的提高奠定了基础。
(三)提升教师的工程实践能力
教师队伍建设历来是课程建设的一个重要环节。对学生传授知识、培养学生工程能力的过程,离不开教师的悉心指导。如果教师自身工程实践能力欠缺,学生工程能力的培养通常也无法达到预期目标,因此,教师工程实践能力的强弱将对学生工程能力的培养质量具有决定性的影响。由于道路工程技术更新较快,若要跟上时代发展的步伐,培养出符合社会需求的应用复合型高级人才,就需要教师不断提升自己的专业水平和工程实践能力。
为了解决这一问题,扬州大学路基路面工程课程的任课教师大都利用课余时间,通过产学研合作等方式,亲身参与到设计、施工和管理单位的工程实践中锻炼学习,从而深化了自身的专业理论知识,丰富了自身的工程实践经验,并且在参与工程实践的过程中进一步了解了行业新动态,掌握了行业新技术。随着自身工程实践能力的提升,教师可以将实际工程项目案例引入教学中,丰富授课内容,拓宽学生视野,从而更好地为培养学生的工程能力和工程素养服务。
(四)改革考核评价方式
路基路面工程课程教学改革基于工程教育专业认证理念,以培养学生工程能力为目标,还需要对课程考核评价方式进行改革。只有构建与工程能力培养相配套的考核评价体系,才能不断激发学生的学习动力,以达到激励学生长期保持学习兴趣的目的。
路基路面工程课程强调采用过程化、多元化的考核评价方式,对学生学习过程和学习结果进行全方位的考核。采用过程性考核方式的目的在于督促学生主动学习,重视学生在整个学习过程中的成长与进步,可以通过作业、小测验、课堂提问、研究性报告等形式进行,不断激发学生的学习动力,从而有效提高教学质量。对于学习结果的考核不应局限于闭卷考试,还可以以开放式的开卷考试、口试等多种方式来进行;不仅考查学生对理论知识的掌握情况,还对其创新意识、工程能力、团队合作及协调能力等方面进行考核。
(五)坚持持续改进
对前一轮教学改革成果进行整理和总结,同时参考在校学生的评教结果以及毕业生、用人单位的跟踪反馈意见,逐步建立路基路面工程课程的持续改进机制,为后续教改活动的深入开展打下基础。
四、结语
本文在工程教育专业认证的背景下,围绕学生工程能力培养的内涵和要求,结合路基路面工程课程的教学现状,从优化授课内容、丰富教学方法、提升教师的工程实践能力、改革考核评价方式和坚持持续改进等方面入手,对该课程的相关教学环节进行改革探索,有助于培养学生的工程素养、创新意识、综合分析解决复杂工程问题的能力,从而实现提升学生工程能力和创新能力的培养目标。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 周应国,孙小梅.高等工程教育人才培养质量评价体系构建:国际专业认证背景下的思考[J].大学教育,2019(5):144-147.
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[责任编辑:庞丹丹]