以解決復(fù)雜工程問題能力為導(dǎo)向的實(shí)踐類課程教學(xué)改革研究

胡 嫚 吳 飛 鮑安紅

（[1]西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 重慶 400715；[2]重慶大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院 重慶 400044）

0 前言

我國高等教育（工程教育）發(fā)展經(jīng)歷了從“外延式發(fā)展”到“內(nèi)涵式發(fā)展”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，“內(nèi)涵式發(fā)展”在于堅(jiān)持以提升質(zhì)量為核心。工程教育專業(yè)認(rèn)證制度是提髙工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證，是我國高等工程教育參與國際競爭的重要基礎(chǔ)，這已成為教育界和工程界的共識(shí)。

工程教育專業(yè)認(rèn)證下至關(guān)重要的一環(huán)——培養(yǎng)學(xué)生“解決復(fù)雜工程問題的能力”中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)關(guān)于工程專業(yè)認(rèn)證的《通用標(biāo)準(zhǔn)》中，更是把培養(yǎng)學(xué)生“解決復(fù)雜工程問題的能力”放在重中之重。12條畢業(yè)要求中，“復(fù)雜工程問題”在其中8條中出現(xiàn)了9次。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，國家已將學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”能力的培養(yǎng)提高到了一個(gè)新的高度。

所謂“復(fù)雜工程問題”，是指必須運(yùn)用深入的工程原理，并經(jīng)過分析才可能得到解決的問題。如《華盛頓協(xié)議》中“復(fù)雜工程問題”特征包括：必須運(yùn)用深入的工程原理經(jīng)過分析才可能解決，需求涉及多方面的技術(shù)、工程和其他因素，并可能相互有一定沖突；問題相關(guān)各方利益不完全一致等等。對(duì)于土木工程專業(yè)的學(xué)生而言，學(xué)生不能僅僅會(huì)做三層框架簡單房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還需要會(huì)設(shè)計(jì)高層建筑，對(duì)房屋從建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工階段等等過程都要了解，以及過程中各方的角色及利益會(huì)進(jìn)行取舍與綜合。

與傳統(tǒng)式的理論課程教學(xué)有別，實(shí)踐課程教學(xué)綜合充分體現(xiàn)了理論課程知識(shí)的運(yùn)用與轉(zhuǎn)化，通過深入的工程原理分析，得到解決問題的對(duì)策。因而，工程教育中實(shí)踐課程是培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”能力的重要組成部分。在教育體制改革的浪潮當(dāng)中，土木工程專業(yè)致力于培養(yǎng)面向生產(chǎn)第一線與管理第一線的高級(jí)工程應(yīng)用人才，從事土木工程相關(guān)設(shè)計(jì)、建造、測(cè)試等技術(shù)和管理工作，其中工程意識(shí)和實(shí)踐能力是學(xué)生必須具備的。“巖土工程設(shè)計(jì)”是土木工程專業(yè)的專業(yè)選修課程，選課人數(shù)每年在100人左右，課程內(nèi)容涉及土力學(xué)、巖石力學(xué)、基礎(chǔ)工程、混凝土結(jié)構(gòu)、邊坡工程等專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，是一門典型的專業(yè)綜合課程，具有較強(qiáng)的綜合性與實(shí)踐性。本文針對(duì)該課程的優(yōu)化改革，探討如何圍繞課程內(nèi)容與教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，具有一定的借鑒意義。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題

1.1 教學(xué)大綱不能反映工程教育的內(nèi)涵

教學(xué)大綱是學(xué)生畢業(yè)要求具體落到課程教學(xué)中的支撐，是課程目標(biāo)、教學(xué)活動(dòng)、考核評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)開展的依據(jù)，由于“巖土工程設(shè)計(jì)”課程前期缺乏對(duì)于工程教育中“復(fù)雜工程問題”的實(shí)質(zhì)理解和分解，深入探討如何將教學(xué)環(huán)節(jié)與提升學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”的能力關(guān)聯(lián)起來，缺乏剖析如何運(yùn)用項(xiàng)目式、案例式教學(xué)如何將能力目標(biāo)分解、實(shí)現(xiàn)在教學(xué)環(huán)節(jié)中，因此，教學(xué)大綱的重新修訂是課程改革的重中之重，應(yīng)當(dāng)反映出工程教育的內(nèi)涵，形成“畢業(yè)要求—課程目標(biāo)—教學(xué)內(nèi)容—教學(xué)環(huán)節(jié)—教學(xué)方式—考核反饋”的一系列指導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”的能力。

1.2 教學(xué)內(nèi)容詮釋有效性不足

“巖土工程設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括巖土工程勘察設(shè)計(jì)基本知識(shí)、邊坡穩(wěn)定性分析、支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面。巖土工程勘察設(shè)計(jì)基本知識(shí)部分涉及的專業(yè)名詞、理論知識(shí)及公式推導(dǎo)較多，支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分力學(xué)分析和規(guī)范學(xué)習(xí)較多，課程內(nèi)容較為理論，容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。在課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生很容易誤將“仿照參考案例做出一樣的設(shè)計(jì)”作為學(xué)習(xí)目標(biāo)，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容的理論部分遭到忽視和削弱，在真正面對(duì)“復(fù)雜工程問題時(shí)”，缺乏有理論支撐的、深入、有效的思考分析。作為一門實(shí)踐類課程，在基礎(chǔ)知識(shí)的講解中，輔以大量的現(xiàn)場(chǎng)圖片、項(xiàng)目案例、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作為支撐仍不夠，如何將教學(xué)內(nèi)容有針對(duì)性的提煉、分類、分級(jí)，并充分利用教學(xué)資源完成對(duì)教學(xué)內(nèi)容的詮釋，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有理論支撐的、深入、有效的思考分析是需要解決的問題。

1.3 案例缺乏精心設(shè)計(jì)

作為一門實(shí)踐類課程，并且是一門課程設(shè)計(jì)，精心設(shè)計(jì)的項(xiàng)目庫、案例庫是教學(xué)資源的重要部分。雖然“巖土工程設(shè)計(jì)”課程設(shè)置了多個(gè)案例講解與案例練習(xí)，但這些案例都在問題、求解過程等方面屬于可“臨摹”式的，每個(gè)案例的設(shè)計(jì)流程和步驟都可在教材、參考書、指導(dǎo)書等教參中找到詳細(xì)的解釋和說明，學(xué)生在完成過程中需要深入思考和分析的部分很少，沒有體現(xiàn)出復(fù)雜工程問題的特征，故通過案例式、項(xiàng)目式教學(xué)與練習(xí)來培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的目標(biāo)并未達(dá)成。

1.4 考核方式單一

“巖土工程設(shè)計(jì)”課程的考核方式較為單一，將設(shè)計(jì)大作業(yè)作為考核學(xué)生課程成績的主要內(nèi)容，占比高達(dá)總成績的80%，而反映學(xué)習(xí)過程的平時(shí)成績僅占20%，而且設(shè)計(jì)大作業(yè)僅由教材上經(jīng)典案例改編，學(xué)生參考已有步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)求解，機(jī)械掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)即可獲得較高成績，解決復(fù)雜工程問題的能力沒有得到鍛煉。而平時(shí)成績主要由課堂考勤和課堂表現(xiàn)評(píng)定，難以反映出復(fù)雜工程問題的特征。因而，現(xiàn)有的考核方式較為單一，不能體現(xiàn)工程教育背景下的課程目標(biāo)，難以衡量學(xué)生分解問題、分析問題，解決問題的綜合能力。

2 教學(xué)改革措施

2.1 教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容的優(yōu)化

在工程教育專業(yè)認(rèn)證的基礎(chǔ)上，按照工程教育認(rèn)證的綱領(lǐng)，專業(yè)學(xué)生畢業(yè)要求中的各項(xiàng)指標(biāo)點(diǎn)須有明確的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容支撐，在課程中教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容又由教學(xué)活動(dòng)支撐，按照畢業(yè)要求進(jìn)行指標(biāo)點(diǎn)分解，設(shè)計(jì)相關(guān)教學(xué)活動(dòng)，明確了教學(xué)體系中所有教學(xué)活動(dòng)（講授、小組討論，上機(jī)、實(shí)踐等環(huán)節(jié)）服務(wù)于何種能力培養(yǎng)要求，在課程教學(xué)大綱中明確教學(xué)目標(biāo)、“復(fù)雜工程問題”的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與要求。通過著重于對(duì)學(xué)生處理復(fù)雜工程問題時(shí)的發(fā)現(xiàn)能力、分析能力、計(jì)劃能力、評(píng)估能力、協(xié)作能力、執(zhí)行能力、檢查能力等方面的訓(xùn)練，通過更多的討論學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、多資源補(bǔ)充學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生獲得能力提升。

2.2 課程資源庫

建設(shè)有針對(duì)性的、具有特色的、開放性和共享型的專業(yè)課程教學(xué)資源庫，并在使用的過程中不斷完善，不斷嘗新，不斷反饋，不斷進(jìn)步，是對(duì)課程教學(xué)的一個(gè)重大依托。“巖土工程設(shè)計(jì)”課程資源庫以項(xiàng)目資源類型為主體，輔以知識(shí)點(diǎn)題庫、課外知識(shí)拓展、行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，打造一系列面向工程需求和經(jīng)典問題的工程案例資源庫、綜合信息庫，案例庫中的案例往往來源于校企合作課題、教師科研項(xiàng)目、行業(yè)經(jīng)典案例、企業(yè)常規(guī)項(xiàng)目、技術(shù)發(fā)明項(xiàng)目、具有爭議項(xiàng)目等等，形成針對(duì)性強(qiáng)、極具“復(fù)雜工程問題”特征、來源廣泛、綜合交錯(cuò)的課程資源庫，極大地鍛煉學(xué)生的批判性思維能力，“復(fù)雜工程問題”處理能力。此外，課程資源庫緊貼教學(xué)、科研、競賽、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)，與學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)與實(shí)踐環(huán)節(jié)深度融合。

2.3 項(xiàng)目式教學(xué)與實(shí)踐

“巖土工程設(shè)計(jì)”課程屬于實(shí)踐類課程，實(shí)踐類課程是工程教育專業(yè)認(rèn)證要求的學(xué)生部分應(yīng)具備能力的充分支撐。項(xiàng)目式教學(xué)通過項(xiàng)目的方式學(xué)促使生運(yùn)用已有知識(shí)、技能自主完成項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的整體連貫性與學(xué)習(xí)的產(chǎn)出，是鍛煉學(xué)生上述能力的有利手段。在課程的教學(xué)中，主要在三個(gè)方面貫穿了項(xiàng)目式教學(xué)的理念：一是在教師講解中依據(jù)精心設(shè)計(jì)的案例庫挑選案例進(jìn)行完整的講解，串聯(lián)課程中重要的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生了解知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際項(xiàng)目中是如何呈現(xiàn)的，在實(shí)際項(xiàng)目中各種因素是如何考慮的，如何抓住關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行判斷等等，充分講解案例、剖析案例；二是在學(xué)生學(xué)習(xí)中，通過多元化的方式參與到工程項(xiàng)目的解決當(dāng)中，去分析解決復(fù)雜工程問題，鍛煉學(xué)生完成工程項(xiàng)目的能力，包括組織學(xué)生到產(chǎn)學(xué)研實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地觀摩學(xué)習(xí)，邀請(qǐng)企業(yè)專家進(jìn)課堂講解企業(yè)工程案例，從第一視角呈現(xiàn)工程問題的解決方案，鼓勵(lì)學(xué)生參加到校企合作項(xiàng)目或教師科研項(xiàng)目，在教師的指導(dǎo)下切實(shí)地參與到工程問題的解決過程當(dāng)中，了解和分析復(fù)雜工程問題；三是在練習(xí)、作業(yè)與測(cè)驗(yàn)中，拋出的問題總是或大或小的實(shí)際工程案例，讓學(xué)生在項(xiàng)目背景信息中找到關(guān)鍵的部分，進(jìn)而分析、求解、設(shè)計(jì)，而非單純、抽象的、脫離了運(yùn)用背景的知識(shí)點(diǎn)問答。

2.4 綜合性考核方式

工程教育和專業(yè)認(rèn)證鼓勵(lì)多元化、綜合化的考核方式。考核可以涵蓋多種形式，包括小組討論、上機(jī)練習(xí)、綜合作業(yè)、學(xué)術(shù)論文、競賽、參與科研項(xiàng)目等。學(xué)生發(fā)表與課程內(nèi)容相關(guān)的學(xué)術(shù)論文，參加相關(guān)的學(xué)科競賽，參與相關(guān)科研項(xiàng)目并取得一定成果等，經(jīng)教師認(rèn)定后，均可以轉(zhuǎn)換為“巖土工程設(shè)計(jì)”課程的成績。結(jié)合小組討論、上機(jī)練習(xí)、綜合作業(yè)等學(xué)習(xí)中、學(xué)習(xí)后的測(cè)試反饋，形成了綜合性的考核方式。在小組討論、上機(jī)練習(xí)、綜合作業(yè)等環(huán)節(jié)中，問題全部是背景、分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、決策類綜合題目，全面考核學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的能力，如閱讀能力、分析能力、自學(xué)能力、判斷能力、創(chuàng)新能力、計(jì)算機(jī)能力與比較決策能力等，題目均來源于精心構(gòu)造的課程資源庫，旨在既綜合又具針對(duì)性地考核學(xué)生，考核其分析解決復(fù)雜工程問題的綜合能力。相比傳統(tǒng)的“一錘定音”的考核方式，綜合性考核方式釋放了學(xué)生的創(chuàng)造力，由于考核貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過程，且多元豐富，“考試突擊”“考題局限”等弊端得到了一定程度的避免。學(xué)生收益于多元的考核方式，更能充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，比如發(fā)表學(xué)術(shù)論文、參與學(xué)科 競賽、參與科研項(xiàng)目等，鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生提升自己的 學(xué)術(shù)能力、創(chuàng)新意識(shí)、工程思維、科研素質(zhì)等，培養(yǎng)學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的能力。

3 結(jié)語

本文探討了以解決為導(dǎo)向的實(shí)踐類課程教學(xué)改革方法，以“巖土工程設(shè)計(jì)”課程為例，討論分析了目前課程教學(xué)中存在的主要問題，如教學(xué)目標(biāo)不能反映工程教育的內(nèi)涵、考核方式單一等，在此之上從教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容、資源庫的建立、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化調(diào)整、項(xiàng)目式教學(xué)與實(shí)踐、綜合性考核方式等方面進(jìn)行思考與改革，落實(shí)具體的舉措，以達(dá)到在此類課程中提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的目的。