以解決復雜工程問題能力為導向的實踐類課程教學改革研究

胡 嫚 吳 飛 鮑安紅

（[1]西南大學工程技術學院 重慶 400715；[2]重慶大學機械與運載工程學院 重慶 400044）

0 前言

我國高等教育（工程教育）發展經歷了從“外延式發展”到“內涵式發展”的戰略轉型，“內涵式發展”在于堅持以提升質量為核心。工程教育專業認證制度是提髙工程人才培養質量的重要保證，是我國高等工程教育參與國際競爭的重要基礎，這已成為教育界和工程界的共識。

工程教育專業認證下至關重要的一環——培養學生“解決復雜工程問題的能力”中國工程教育專業認證協會關于工程專業認證的《通用標準》中，更是把培養學生“解決復雜工程問題的能力”放在重中之重。12條畢業要求中，“復雜工程問題”在其中8條中出現了9次。在工程教育專業認證背景下，國家已將學生解決“復雜工程問題”能力的培養提高到了一個新的高度。

所謂“復雜工程問題”，是指必須運用深入的工程原理，并經過分析才可能得到解決的問題。如《華盛頓協議》中“復雜工程問題”特征包括：必須運用深入的工程原理經過分析才可能解決，需求涉及多方面的技術、工程和其他因素，并可能相互有一定沖突；問題相關各方利益不完全一致等等。對于土木工程專業的學生而言，學生不能僅僅會做三層框架簡單房屋的結構設計，還需要會設計高層建筑，對房屋從建筑設計、結構設計、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進行取舍與綜合。

與傳統式的理論課程教學有別，實踐課程教學綜合充分體現了理論課程知識的運用與轉化，通過深入的工程原理分析，得到解決問題的對策。因而，工程教育中實踐課程是培養學生解決“復雜工程問題”能力的重要組成部分。在教育體制改革的浪潮當中，土木工程專業致力于培養面向生產第一線與管理第一線的高級工程應用人才，從事土木工程相關設計、建造、測試等技術和管理工作，其中工程意識和實踐能力是學生必須具備的。“巖土工程設計”是土木工程專業的專業選修課程，選課人數每年在100人左右，課程內容涉及土力學、巖石力學、基礎工程、混凝土結構、邊坡工程等專業的基礎知識，是一門典型的專業綜合課程，具有較強的綜合性與實踐性。本文針對該課程的優化改革，探討如何圍繞課程內容與教學方式培養學生解決復雜工程問題的能力，具有一定的借鑒意義。

1 課程教學現狀與存在的問題

1.1 教學大綱不能反映工程教育的內涵

教學大綱是學生畢業要求具體落到課程教學中的支撐，是課程目標、教學活動、考核評價等環節開展的依據，由于“巖土工程設計”課程前期缺乏對于工程教育中“復雜工程問題”的實質理解和分解，深入探討如何將教學環節與提升學生解決“復雜工程問題”的能力關聯起來，缺乏剖析如何運用項目式、案例式教學如何將能力目標分解、實現在教學環節中，因此，教學大綱的重新修訂是課程改革的重中之重，應當反映出工程教育的內涵，形成“畢業要求—課程目標—教學內容—教學環節—教學方式—考核反饋”的一系列指導,培養學生解決“復雜工程問題”的能力。

1.2 教學內容詮釋有效性不足

“巖土工程設計”課程的教學內容主要包括巖土工程勘察設計基本知識、邊坡穩定性分析、支擋結構設計等方面。巖土工程勘察設計基本知識部分涉及的專業名詞、理論知識及公式推導較多，支擋結構設計部分力學分析和規范學習較多，課程內容較為理論，容易產生厭學情緒。在課程學習中，學生很容易誤將“仿照參考案例做出一樣的設計”作為學習目標，導致教學內容的理論部分遭到忽視和削弱，在真正面對“復雜工程問題時”，缺乏有理論支撐的、深入、有效的思考分析。作為一門實踐類課程，在基礎知識的講解中，輔以大量的現場圖片、項目案例、實踐經驗作為支撐仍不夠，如何將教學內容有針對性的提煉、分類、分級，并充分利用教學資源完成對教學內容的詮釋，引導學生進行有理論支撐的、深入、有效的思考分析是需要解決的問題。

1.3 案例缺乏精心設計

作為一門實踐類課程，并且是一門課程設計，精心設計的項目庫、案例庫是教學資源的重要部分。雖然“巖土工程設計”課程設置了多個案例講解與案例練習，但這些案例都在問題、求解過程等方面屬于可“臨摹”式的，每個案例的設計流程和步驟都可在教材、參考書、指導書等教參中找到詳細的解釋和說明，學生在完成過程中需要深入思考和分析的部分很少，沒有體現出復雜工程問題的特征，故通過案例式、項目式教學與練習來培養學生解決復雜工程問題能力的目標并未達成。

1.4 考核方式單一

“巖土工程設計”課程的考核方式較為單一，將設計大作業作為考核學生課程成績的主要內容，占比高達總成績的80%，而反映學習過程的平時成績僅占20%，而且設計大作業僅由教材上經典案例改編，學生參考已有步驟進行設計求解，機械掌握相關知識點即可獲得較高成績，解決復雜工程問題的能力沒有得到鍛煉。而平時成績主要由課堂考勤和課堂表現評定，難以反映出復雜工程問題的特征。因而，現有的考核方式較為單一，不能體現工程教育背景下的課程目標，難以衡量學生分解問題、分析問題，解決問題的綜合能力。

2 教學改革措施

2.1 教學目標與內容的優化

在工程教育專業認證的基礎上，按照工程教育認證的綱領，專業學生畢業要求中的各項指標點須有明確的教學目標和內容支撐，在課程中教學目標和內容又由教學活動支撐，按照畢業要求進行指標點分解，設計相關教學活動，明確了教學體系中所有教學活動（講授、小組討論，上機、實踐等環節）服務于何種能力培養要求，在課程教學大綱中明確教學目標、“復雜工程問題”的教學內容、教學方法與要求。通過著重于對學生處理復雜工程問題時的發現能力、分析能力、計劃能力、評估能力、協作能力、執行能力、檢查能力等方面的訓練，通過更多的討論學習、項目式學習、多資源補充學習，幫助學生獲得能力提升。

2.2 課程資源庫

建設有針對性的、具有特色的、開放性和共享型的專業課程教學資源庫，并在使用的過程中不斷完善，不斷嘗新，不斷反饋，不斷進步，是對課程教學的一個重大依托。“巖土工程設計”課程資源庫以項目資源類型為主體，輔以知識點題庫、課外知識拓展、行業發展動態，打造一系列面向工程需求和經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、教師科研項目、行業經典案例、企業常規項目、技術發明項目、具有爭議項目等等，形成針對性強、極具“復雜工程問題”特征、來源廣泛、綜合交錯的課程資源庫，極大地鍛煉學生的批判性思維能力，“復雜工程問題”處理能力。此外，課程資源庫緊貼教學、科研、競賽、創新、創業，與學生培養目標與實踐環節深度融合。

2.3 項目式教學與實踐

“巖土工程設計”課程屬于實踐類課程，實踐類課程是工程教育專業認證要求的學生部分應具備能力的充分支撐。項目式教學通過項目的方式學促使生運用已有知識、技能自主完成項目，強調學習的整體連貫性與學習的產出，是鍛煉學生上述能力的有利手段。在課程的教學中，主要在三個方面貫穿了項目式教學的理念：一是在教師講解中依據精心設計的案例庫挑選案例進行完整的講解，串聯課程中重要的知識點，讓學生了解知識點在實際項目中是如何呈現的，在實際項目中各種因素是如何考慮的，如何抓住關鍵點進行判斷等等，充分講解案例、剖析案例；二是在學生學習中，通過多元化的方式參與到工程項目的解決當中，去分析解決復雜工程問題，鍛煉學生完成工程項目的能力，包括組織學生到產學研實習實訓基地觀摩學習，邀請企業專家進課堂講解企業工程案例，從第一視角呈現工程問題的解決方案，鼓勵學生參加到校企合作項目或教師科研項目，在教師的指導下切實地參與到工程問題的解決過程當中，了解和分析復雜工程問題；三是在練習、作業與測驗中，拋出的問題總是或大或小的實際工程案例，讓學生在項目背景信息中找到關鍵的部分，進而分析、求解、設計，而非單純、抽象的、脫離了運用背景的知識點問答。

2.4 綜合性考核方式

工程教育和專業認證鼓勵多元化、綜合化的考核方式。考核可以涵蓋多種形式，包括小組討論、上機練習、綜合作業、學術論文、競賽、參與科研項目等。學生發表與課程內容相關的學術論文，參加相關的學科競賽，參與相關科研項目并取得一定成果等，經教師認定后，均可以轉換為“巖土工程設計”課程的成績。結合小組討論、上機練習、綜合作業等學習中、學習后的測試反饋，形成了綜合性的考核方式。在小組討論、上機練習、綜合作業等環節中，問題全部是背景、分析、設計、計算、決策類綜合題目，全面考核學生分析解決復雜工程問題的能力，如閱讀能力、分析能力、自學能力、判斷能力、創新能力、計算機能力與比較決策能力等，題目均來源于精心構造的課程資源庫，旨在既綜合又具針對性地考核學生，考核其分析解決復雜工程問題的綜合能力。相比傳統的“一錘定音”的考核方式，綜合性考核方式釋放了學生的創造力，由于考核貫穿整個學習過程，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。學生收益于多元的考核方式，更能充分發揮自己的優勢，比如發表學術論文、參與學科 競賽、參與科研項目等，鼓勵引導學生提升自己的 學術能力、創新意識、工程思維、科研素質等，培養學生分析解決復雜工程問題的能力。

3 結語

本文探討了以解決為導向的實踐類課程教學改革方法，以“巖土工程設計”課程為例，討論分析了目前課程教學中存在的主要問題，如教學目標不能反映工程教育的內涵、考核方式單一等，在此之上從教學目標與內容、資源庫的建立、教學內容優化調整、項目式教學與實踐、綜合性考核方式等方面進行思考與改革，落實具體的舉措，以達到在此類課程中提升學生解決復雜工程問題能力的目的。