從模塊化課程視角比較中美高校土木工程本科教育模式

汪洋，楊林威，錢莉，胡曉語

（1.合肥學院城市建設與交通學院，安徽 合肥 230061 ；2.康奈爾大學商學院，伊薩卡 美國NY 14853）

1 引言

本校所實施的模塊化課程改革，強調對學生實際應用能力的培養，體現在土木工程材料這門課程上，則需要著重培養學生的工程素質。

模塊化教改本質上也是為了提高教學質量，從這點來說，我們也應該積極借鑒發達國家先進的高等工程教育經驗，更好地提高模塊化教學效果。通過在美國北亞利桑那大學（NAU）一個學期的進修和生活，筆者開闊了眼界，了解了美國大學的高等教育發展情況，從多方面了解考察了NAU 具體的教學特色，對比之下，發現和我們的模塊化教學有頗多相似之處，有了更多的思考和啟發。

2 教學模式對比

2.1 理論教學

土木工程材料傳統教學模式有一定的弊端，在模塊課程教學進程中，理論教學重點關注兩個方面，一是課堂上保持開放性思維，緊密聯系工程實際。二是課堂上注重知識點的對比、類比和綜合。

與模塊化課程相類比，NAU 土木類專業課程課堂教學具有以下特點。

①課堂呈現的信息量大。每一節課，學生需要課前準備，以利于跟上教師的節奏。教師教學風格自由，在專業課階段（level4- 5）的小班教學，班級人數三十人左右，學生在課堂上允許思路活躍跳脫，在授課進程中，可以在不影響教學節奏的適當時機，提出自己的見解意見。例如，本人在NAU 被安排對接指導的導師（mentor）之一S 老師，當講課講到興處，眉飛色舞，美式幽默金句層出不窮，引起陣陣哄笑，有一次，S 老師自己的錢包和鑰匙都作為了道具，扔給學生互動，具有較強的感染力，讓人印象深刻。

課堂不僅是教師講課的場所，也成了學生表現的舞臺。NAU 專業課小班教學絕大部分教室，學生的桌椅都是可以隨意移動的，教室里除了講臺一側（或兩側）懸掛幻燈片設備，其它的墻壁均是白板，方便用記號筆書寫或粘貼紙條海報等，這樣的配置是為了使學生能夠快速自由地組成小組進行討論，教師這時候不是站在講臺上，而是走到學生中參與討論和答疑總結，課堂氣氛十分熱烈（圖1）。其中還有專門的小組討論課，學生間的合作也始終貫穿整個教學過程，家庭作業亦常以小組為單位來完成。

②課程網絡建設比較成熟。現代多媒體教學在國內外都已相當普及，但感覺 NAU 應 用 的 更 加 充 分。 以Blackboard Learn 作為平臺載體（圖2）,每個學生用自已的帳號登錄NAU 的網站，網站里每個學生有一個Blackboard Learn，每一學期選的所有課都會在my Blackboard Learn 中出現，在平臺上，每一位老師的第一節課，都會發布一個教學大綱（syllabus），內容包括：課程描述(Course Description)、課程目標(Course Objectives)、教學方法(Content Pedagogy)、教學策略(Instructional Strategies)、課程期望與要求(Course Expectations and Requirements)，等等。再細化到教學方法和策略的具體內容又包括Discussion(large and small group)，Microteaching，Modeling of strategies，Presentation/Lesson sharing，Critical participation，等等。

為便于學生課后學習和復習，學生課堂來不及記的筆記、課堂沒有消化融會貫通的內容，教師會在課后將課程全程錄像、筆記內容、課外閱讀材料、上課討論內容等放在平臺上，供學生自由閱讀。平臺上公布的內容，還有各課時授課內容計劃、學期測試時間、大作業時間等，以便學生自習參考。

圖1 S 老師開放式課堂

圖2 Blackboard Learn 主界面

S 老師2015-2017 三年間主持和參與的項目學生深度參與（資料來源：S 老師提供）

Blackboard Learn 中教師可以和學生互動，課前需要預習的資料或者課后作業可以通過這個系統提交，教師講的內容基本上都能在這里體現。

2.2 實驗教學環節

土木工程材料傳統的實驗教學，大都只能夠開展水泥、混凝土等主要材料的基礎實驗，僅僅起到一個增強動手能力和鞏固課堂所學基礎知識的作用。

而模塊化實驗教學的基本思路是要確立以學生為中心，由“本實驗課需要做哪些基本實驗操作”轉變為“本實驗操作能使學生得到哪些工程應用能力的鍛煉”。

NAU 對學生實操應用能力培養更加重視。采取工程實習相結合的方式開展，學生在校期間有數次參與一線的工程實踐機會，每次時間長短不等，長周期的可達4 個月。國內中外合作辦學院校如昆山杜克、上海紐約大學以及重慶大學的UC 聯合學院等都沿用這種模式，受到內地學生的重視和歡迎。

NAU 很多老師都在自建專屬的實驗室里開展專業實驗，類似于我們非常看重的“真題真做”，老師橫向縱向項目多，科研經費充足，S 老師的研究方向是traffic signal,vehicle detection,&safety，2010 年擔任assistant professor，2014年晉升associate professor，2018 年獲得professor 終身教職，科研促教學做得充分（表1）也是他升遷較快的原因之一。

2.3 學生自主學習

土木工程材料模塊課程中，專門設置了專題訓練環節，例如“紅外熱像儀檢測外墻外保溫熱工缺陷”小組，先熟悉理論內容，了解節能墻體，再就地取材，選取上課所在教學樓為研究對象，通過現場實測、數據處理、結果分析等，編寫實驗報告，提出修繕的建設性意見。這樣頗具現實意義的過程，體現了理論、實驗、實踐的無縫結合。

NAU 強調根據實際需要運用不同的教學方法，不追求知識體系的完整呈現，也不需要面面俱到，把重點放在如何更好地啟發學生、引發思考上，這在實踐效果上起到了強制性培養學生自主學習能力的作用。

除上課外，來自世界各地的學生有機會參加實踐活動。學校擁有超過145個學生俱樂部和組織以供學生參加。學校鼓勵大學生們勇于探索，獻身研究事業，盡可能地撰寫優秀的學術論文，參加實踐，去海外學習，參加各種不同的領域的志愿者工作。

以上絕大部分自主學習活動均算學分，保證了自主學習和素質鍛煉的開展。

3 評價體系與過程考核

如果學習成績衡量僅憑期末的一紙試卷，量化指標顯得過于直接單一。對土木工程類專業課來說，思維僵化的學習方式對應期末機械刻板的試題測評，十分不符合實際工程的靈活處理要求，即便考試取得高分，也很難說獲得了好的效果。而模塊化課程教學則強調要把目標控制轉變為過程控制，期末考試成績占比40%或50%，其余是平時的過程考核成績。

那么再來看一下NAU 的成績考核標準。

NAU 老師設定的評分標準每門課有所差異，但基本思想也都是期末考試加過程考核，雖然最終成績評定是五分制（ABCDF），但老師們中間計分基本都是按100 分或1000 分計算，成績評定也是十分的細致嚴謹且公平；學生的過程成績在my Blackboard Learn 中從學期開始到結束同步顯示，每個學生隨時能夠看到進度分數，以便能夠及時補缺補差。

以H 老師為例，他上GIS APPLICATIONS FOR ENGINEERING AND CONSTRUCTION 課程，一學期下來，總共測驗近20 次，其中大約10 次是在課堂上完成，另一半在課下完成，每次15 分，1000 分的量化分值里占比30% ，在NAU 土木工程、建筑管理與環境工程學部（Civil Engineering,Construction Management, and Environmental Engineering）里，其他老師大都有大致相同的做法思路。H 老師過程考核中的作業環節，控制也比較嚴格，上GEOTECHNICAL ENGINEERING II，僅僅一幅CAD 制圖涉嫌抄襲，取證后即取消了該學生本課程的學分資格。

4 老師評價與任務

專業素養是一個長期累積的過程，模塊化教學強調過程控制，需要師生的共同努力。

在本模塊化的實踐過程中，經過對模塊課程持續不斷的打磨和精雕細琢，使教師對授課內容理解更加清晰和深入，和學生共同參與工程實踐和科研項目，從理論和實踐兩方面提高了教師自身的綜合業務能力。

相比較而言，NAU 老師更加勤勉。NAU 實行全球招聘，且推行“非升即走”的聘任原則，跟大多數美國大學類似，NAU 有各種年度評估，包含教學水平與教學效果評估、科研水平及成果評估、行政服務以及社會服務評估等。

評估的具體操作方式有自我鑒定、系主任約談和學生打分：每位教師均需自評，詳述全年工作回顧和來年工作規劃；老師均需要有與系主任（院長）的面談；關于學生評估，筆者詳細閱讀了其專業課學生的“Online teaching evaluation”，與我們的網上評教系統相似，但NAU 所設計的問題更加深入具體，學生的參與積極性更高，學生留言中有更多的評價、感悟、建議等等。

NAU 老師盡心盡力做三大任務即教學（Teaching）、科研（Research）和服務（Services）。

H 老師上課任務繁重，他2018 秋季課程有MECHANICS OF MATERIALS等 四 門 ， 2019 春 季 課 程 有GEOTECHNICAL ENGINEERING II 等四門，每門專業課都在30 學時以上；我查閱了 S 老師的個人主頁，他2015- 2017 三年間發表論文共11 篇；Services 方面同樣包含很多任務，比如在每年暑假6 月至8 月的夏季課程(Summer School，有額外報酬)，每周還有教師與學生面談時間(office hour)。

5 結語

土木工程類專業學生強調工程素質和工程倫理的培養，我國教育部推行的“卓越工程師教育培養計劃”，其目標之一是達到ABET（Accreditation Board for Engineering and Technology） 的認證標準。無論是應用型本科教育的模塊化教改，還是國外相對應的教育模式，其最終目標殊途同歸，都是要踐行“回歸工程、服務社會”的工程教育理念與使命。