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新工科背景下土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)模式研究與實(shí)踐—— 以“建筑給水排水工程”為例

2022-07-28 01:42趙金秀周紅星
關(guān)鍵詞:土木工科專(zhuān)業(yè)課程

趙金秀,周紅星

新工科背景下土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)模式研究與實(shí)踐—— 以“建筑給水排水工程”為例

趙金秀,周紅星

(唐山學(xué)院 土木工程學(xué)院,河北 唐山 063000)

以新工科建設(shè)任務(wù)為引領(lǐng),結(jié)合土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程特點(diǎn)探索了新型的“三三四”教學(xué)模式,即“線上平臺(tái)與線下課堂相結(jié)合、思政教育與專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和實(shí)踐能力相結(jié)合”的三結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)、“課前導(dǎo)學(xué)+課中內(nèi)化+課后提升”的三階段教學(xué)過(guò)程、“課前自測(cè)+課中表現(xiàn)+課后績(jī)效+試卷測(cè)試”的四環(huán)節(jié)考核方式。該教學(xué)模式在土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程建筑給水排水工程中進(jìn)行了實(shí)踐,通過(guò)對(duì)該教學(xué)模式應(yīng)用前后學(xué)生成績(jī)、競(jìng)賽效果、教師成果幾方面對(duì)比分析,驗(yàn)證了“三三四”教學(xué)模式良好的實(shí)際應(yīng)用效果。

新工科;“三三四”教學(xué)模式;教學(xué)設(shè)計(jì);教學(xué)過(guò)程;考核方式

2017年教育部提出并實(shí)施“新工科”計(jì)劃,隨之產(chǎn)生了“復(fù)旦共識(shí)”“北京指南”“天大行動(dòng)”等具有指導(dǎo)意義的文件[1,2]。經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展模式迫切需要新型工科人才的支撐,需要高校面向未來(lái)布局新工科建設(shè),培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和工程實(shí)踐能力的科技人才[3]。土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)重點(diǎn)培養(yǎng)精通土木類(lèi)學(xué)科基礎(chǔ)理論知識(shí)和倫理,在建筑領(lǐng)域中能夠從事工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及管理等工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。因此,探索新工科背景下土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的高效教學(xué)模式,對(duì)推動(dòng)課程高質(zhì)量發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 “三三四”教學(xué)模式研究的總體思路

以新工科建設(shè)任務(wù)為引領(lǐng),結(jié)合土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程特點(diǎn),從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)過(guò)程和考核方式三個(gè)方面進(jìn)行“三三四”教學(xué)模式研究,見(jiàn)圖1。通過(guò)該教學(xué)模式,力求達(dá)到提高土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程課堂教學(xué)效果、提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、增加課程深度廣度、融入思政教育、提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的教學(xué)目標(biāo)。

圖1 “三三四”教學(xué)模式

2 “三”結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)的目的在于激發(fā)學(xué)生的興趣和積極性[4]。新工科背景下,課程教學(xué)要將教師的教和學(xué)生的學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái),并突出“以學(xué)生為中心”的“教書(shū)育人”培養(yǎng)理念。同時(shí)針對(duì)土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程趣味性少、理論計(jì)算多、與建筑工程聯(lián)系密切、工程圖紙抽象難懂、學(xué)生興趣不高等特點(diǎn),課題組提出土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程采用線上平臺(tái)與線下課堂相結(jié)合、思政教育與專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和實(shí)踐能力相結(jié)合的三結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.1 線上平臺(tái)和線下課堂相結(jié)合

針對(duì)目前在線課程教師大多只是單純地加入一段上課視頻,或直接采用視頻上課,課堂變成視頻播放或仍然是教師單純講授的模式,學(xué)生要么看視頻,要么聽(tīng)教師講,線上和線下處于分離狀態(tài),教學(xué)依然沒(méi)有效果,學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用依然脫節(jié)的問(wèn)題現(xiàn)狀,采用線上平臺(tái)和線下課堂相結(jié)合的授課模式。對(duì)于線上線下混合式教學(xué)來(lái)說(shuō),教學(xué)設(shè)計(jì)尤其重要,需要融合線上與線下教學(xué),使教學(xué)內(nèi)容有效填充,激發(fā)學(xué)生興趣,培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和思考的能力[5]。

課前利用線上平臺(tái)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)理論知識(shí)點(diǎn)微課視頻,線下課堂采用問(wèn)題式教學(xué)、案例式教學(xué)、討論式教學(xué)等方式,構(gòu)建具有趣味性、多樣性、交互性的課堂模式,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性;課堂結(jié)束,再利用線上平臺(tái)進(jìn)行知識(shí)拓展訓(xùn)練、結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和師生進(jìn)一步線上探討等,以建筑給水排水工程課程的“建筑消防給水系統(tǒng)”為例,線上平臺(tái)和線下課堂相結(jié)合的教學(xué)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

圖2 線上平臺(tái)與線下課堂結(jié)合

采用線上平臺(tái)和線下課堂相結(jié)合,學(xué)生能自主安排利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的時(shí)間和空間,同時(shí)這種模式能夠提升課程的學(xué)習(xí)深度和廣度,提高理論知識(shí)學(xué)以致用的教學(xué)效果,將“教與學(xué)”高效結(jié)合。

2.2 思政教育與專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合

新工科要求秉承“興學(xué)強(qiáng)國(guó)”的責(zé)任和使命,將家國(guó)情懷融入工程人才培養(yǎng)全過(guò)程,培養(yǎng)主動(dòng)服務(wù)社會(huì)、解決關(guān)系國(guó)家發(fā)展和民生疾苦重大問(wèn)題的工程人才,為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)作出貢獻(xiàn)[6]。土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)關(guān)系到國(guó)家建筑工程的質(zhì)量和卓越程度,將專(zhuān)業(yè)知識(shí)與思政教育相結(jié)合,是為祖國(guó)培養(yǎng)愛(ài)國(guó)、愛(ài)崗敬業(yè)、有擔(dān)當(dāng)、有責(zé)任的工程技術(shù)人才的必然需求,尤其在新工科建設(shè)背景下,社會(huì)對(duì)人才的要求也不再僅僅局限于專(zhuān)業(yè)知識(shí),而是更看重學(xué)生的綜合素養(yǎng)和道德品行[7]。所以,在土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中應(yīng)注重專(zhuān)業(yè)知識(shí)和思政教育相結(jié)合。

教師課前對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)思政元素進(jìn)行挖掘和提煉,授課中將思政元素和專(zhuān)業(yè)知識(shí)有效結(jié)合。以建筑給水排水工程課程“建筑消防系統(tǒng)”為例,思政教育與專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合的教學(xué)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3。

圖3 思政教育與專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合

通過(guò)思政元素與專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合的教學(xué)設(shè)計(jì),以“潤(rùn)物無(wú)聲”的方式將思政教育融入課程教學(xué)的過(guò)程中,真正達(dá)到“教書(shū)”和“育人”的培養(yǎng)目標(biāo)。

2.3 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與提高實(shí)踐能力相結(jié)合

在工業(yè)4.0、“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的時(shí)代背景下,創(chuàng)新型人才成為國(guó)家的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一[8]。建設(shè)高等教育強(qiáng)國(guó)要求高等教育必須走內(nèi)涵式發(fā)展道路,而創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育正是實(shí)踐內(nèi)涵式發(fā)展戰(zhàn)略的有效路徑[9]。

提高人才的創(chuàng)新和實(shí)踐能力是新工科建設(shè)的主要任務(wù)之一。隨著社會(huì)發(fā)展,無(wú)論對(duì)于企業(yè)發(fā)展還是大學(xué)生就業(yè),競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,企業(yè)需要通過(guò)創(chuàng)新人才獲得更好的發(fā)展前景,大學(xué)生需要通過(guò)提高自身的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力拓寬就業(yè)。工程實(shí)踐是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的助推劑,理論和實(shí)際相結(jié)合是提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的關(guān)鍵措施。因此在土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中需注重創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力與實(shí)踐能力的培養(yǎng)。可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)對(duì)現(xiàn)代教學(xué)的重大作用[10],如在課堂講授到相關(guān)工程理論知識(shí)時(shí),加入工地現(xiàn)場(chǎng)錄制的工程實(shí)踐視頻給學(xué)生觀看,或直接連線現(xiàn)場(chǎng)工程師視頻講解典型工程案例;通過(guò)BIM建模軟件或工程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)創(chuàng)建工程實(shí)踐環(huán)境和工程實(shí)踐模式等加入課堂教學(xué)中,提高學(xué)生的工程實(shí)踐學(xué)習(xí)能力;要求學(xué)生用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí),進(jìn)行工程實(shí)例設(shè)計(jì),鼓勵(lì)和指導(dǎo)大學(xué)生積極參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽項(xiàng)目、大學(xué)生社會(huì)實(shí)踐項(xiàng)目等,提高他們的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和工程實(shí)踐能力。

3 三階段教學(xué)過(guò)程

新工科背景下,要求工程人才具有自主終身學(xué)習(xí)的能力,教與學(xué)要互動(dòng)、并突出“學(xué)生的學(xué)”為主體。課題組提出“課前導(dǎo)學(xué)+課中內(nèi)化+課后提升”的三階段教學(xué)過(guò)程。

課前導(dǎo)學(xué)采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)和沖關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)式激勵(lì)課前知識(shí)自學(xué);課中可采用問(wèn)題啟發(fā)、互動(dòng)討論等方式激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)知識(shí)消化吸收;課后采用知識(shí)拓展練習(xí)或項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)式以鞏固知識(shí)和提升創(chuàng)新實(shí)踐能力。以建筑給水排水工程的“消防給水系統(tǒng)”為例,三階段教學(xué)過(guò)程見(jiàn)圖4。

通過(guò)“課前導(dǎo)學(xué)+課中內(nèi)化+課后提升”的三階段教學(xué)過(guò)程,將課程的課前、課中和課后緊密聯(lián)系在一起,形成封閉的教學(xué)環(huán)節(jié),不但提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、分析解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力,實(shí)現(xiàn)“教和學(xué)”的有效結(jié)合,更達(dá)到了體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的高質(zhì)量教學(xué)目標(biāo)。

圖4 三階段教學(xué)過(guò)程

4 四環(huán)節(jié)考核方式

教學(xué)模式的開(kāi)展,在豐富教學(xué)內(nèi)容和手段的同時(shí),也應(yīng)該將教學(xué)評(píng)價(jià)內(nèi)容進(jìn)行同步更新,因此課題組制定了“課前自測(cè)+課中表現(xiàn)+課后績(jī)效+試卷測(cè)試”四環(huán)節(jié)考核方式,圖5是課程四環(huán)節(jié)考核方式各環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)內(nèi)容和百分比。其中課前自測(cè)環(huán)節(jié)、課中表現(xiàn)環(huán)節(jié)、課后績(jī)效環(huán)節(jié)及試卷測(cè)試環(huán)節(jié)中的階段測(cè)試都屬于過(guò)程性考核,占比70%。課前自測(cè)包括任務(wù)完成度、自學(xué)測(cè)試等環(huán)節(jié)。課中表現(xiàn)包括出勤、課堂討論、問(wèn)題回答、調(diào)查報(bào)告等環(huán)節(jié)測(cè)評(píng)。課后績(jī)效包括拓展知識(shí)練習(xí)、工程案例問(wèn)題分析和解決、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、成果創(chuàng)新等環(huán)節(jié)測(cè)評(píng)。過(guò)程性考核有利于激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性,也便于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題,隨時(shí)進(jìn)行改進(jìn),提高教學(xué)質(zhì)量。試卷測(cè)試環(huán)節(jié)的期末測(cè)試占比30%。試卷測(cè)試環(huán)節(jié)是檢驗(yàn)課程學(xué)習(xí)效果的一個(gè)重要手段?!罢n前自測(cè)+課中表現(xiàn)+課后績(jī)效+試卷測(cè)試”四環(huán)節(jié)考核方式,消除了一卷定成績(jī)的期末考核主導(dǎo)方式的弊端,更加注重學(xué)生的學(xué)習(xí)參與過(guò)程。通過(guò)四環(huán)節(jié)考核方式,教師及時(shí)總結(jié)反思,能夠真正提高教學(xué)效果和達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

圖5 四環(huán)節(jié)考核模式構(gòu)成比例圖

5 教學(xué)模式運(yùn)行效果

對(duì)土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)“建筑給水排水工程”“空調(diào)工程”“土力學(xué)及基礎(chǔ)工程”三門(mén)專(zhuān)業(yè)課程采用了該教學(xué)模式?,F(xiàn)以“建筑給水排水工程”為例,分析應(yīng)用效果。

教學(xué)模式應(yīng)用前后,學(xué)生課程成績(jī)分布情況,見(jiàn)圖6和圖7。從圖6可以看出,近兩年學(xué)生成績(jī)穩(wěn)步提升,低于60分的人數(shù)比例明顯下降,良好率從20%提高到30%多,優(yōu)秀率從無(wú)變有。圖7表明,平均成績(jī)從60多分上升到接近70多分,整體提高近10分。這充分說(shuō)明了學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的整體掌握水平和教學(xué)效果的提升。

圖6 教學(xué)模式應(yīng)用前后成績(jī)分布情況對(duì)比

圖7 教學(xué)模式應(yīng)用前后平均成績(jī)和最低最高成績(jī)對(duì)比

教學(xué)模式應(yīng)用前后,學(xué)生參加創(chuàng)新競(jìng)賽申報(bào)和獲獎(jiǎng)情況,見(jiàn)圖8和圖9。

從圖8可以看出,2018年教學(xué)模式應(yīng)用前,參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)+的學(xué)生人數(shù)占班級(jí)總?cè)藬?shù)比例為8.6%,教學(xué)模式應(yīng)用后的2019年,這個(gè)數(shù)字提升到15.3%,2020年達(dá)到26.4%,參加學(xué)科競(jìng)賽的人數(shù)也顯著增加。

從圖9可以看出,參加項(xiàng)目和競(jìng)賽的未獲獎(jiǎng)學(xué)生的比例顯著下降,獲獎(jiǎng)層次和省級(jí)以上獲獎(jiǎng)的比例明顯增加。以上說(shuō)明,通過(guò)該教學(xué)模式的應(yīng)用,學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力都有了顯著的提升。

課程教學(xué)模式應(yīng)用后,不僅課程教學(xué)效果提高,學(xué)生的各項(xiàng)能力提高,同時(shí)也豐富了課程組教師的教學(xué)成果。以“建筑給水排水工程”課程組為例,課題組1人參加全國(guó)建環(huán)專(zhuān)業(yè)教師講課大賽榮獲一等獎(jiǎng),4人參加學(xué)校專(zhuān)任教師講課大賽獲得一等獎(jiǎng);1人被評(píng)為省級(jí)教學(xué)名師;課題組所在的市政工程教學(xué)團(tuán)隊(duì)被評(píng)為省級(jí)優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì);“建筑給水排水工程”課程被評(píng)定為河北省高校精品在線開(kāi)放課程,不僅為本校1 000多名學(xué)生實(shí)現(xiàn)了線上開(kāi)放學(xué)習(xí),同時(shí)面向全國(guó)高校開(kāi)放。新冠肺炎疫情以來(lái),為有該課程安排的5所高校在課程網(wǎng)站上開(kāi)設(shè)了專(zhuān)班,被校外90多所院校的學(xué)生選作網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源。運(yùn)行期間,校外申請(qǐng)?jiān)诰€學(xué)習(xí)學(xué)生累積達(dá)850多人,截止目前線上累計(jì)選課人數(shù)達(dá)到2 300多人,課程累計(jì)瀏覽量達(dá)到120多萬(wàn)次。

圖8 教學(xué)模式應(yīng)用前后學(xué)生參加項(xiàng)目競(jìng)賽人數(shù)比例對(duì)比

圖9 教學(xué)模式應(yīng)用前后學(xué)生參加項(xiàng)目競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況對(duì)比

6 結(jié)語(yǔ)

新工科背景下,提出了新型的“三三四”教學(xué)模式,該模式在唐山學(xué)院土木工程學(xué)院三門(mén)土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的應(yīng)用已經(jīng)試行。通過(guò)建筑給水排水課程教學(xué)模式應(yīng)用前后的對(duì)比分析,表明該教學(xué)模式通過(guò)完整的教學(xué)設(shè)計(jì)、各階段的過(guò)程控制和全過(guò)程的考核方式,提高了課程學(xué)習(xí)效果和學(xué)生課程成績(jī),使學(xué)生掌握了豐富的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)、提高了自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和工程實(shí)踐能力,達(dá)到了培養(yǎng)既具有扎實(shí)理論知識(shí)、又具有良好的職業(yè)素養(yǎng)和顯著的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力的土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)高級(jí)工程技術(shù)人才的目標(biāo)。同時(shí),該教學(xué)模式的實(shí)施提升了教師的教學(xué)能力和教學(xué)水平,使教師取得了較多的教學(xué)成果,因此該模式具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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The Study and Practice of Teaching Model for Civil Engineering Professional Courses under the Background of New Engineering by Taking "Building Water Supply and Drainage Engineering" as an Example

ZHAO Jin-xiu, ZHOU Hong-xing

(School of Civil Engineering, Tangshan University, Tangshan 063000, China)

Guided by the task of building new engineering, combined with the characteristics of civil engineering courses, the new “three-three-four” teaching mode is explored. “Three-three-four” teaching mode refers to three-combination instructional design (online and offline integration, combination of professional knowledge and ideological and political education, combination of innovation and entrepreneurship with practical capabilities), three-stage teaching process (pre-class guidance + in-class internalization + after-class improvement) and four stages of assessment method (before class self-assessment + during class performance + after class performance + test paper test). This teaching model has been practiced in the civil engineering course for building water supply and drainage engineering. Through the comparative analysis of student performance, competition effect, teaching achievement after the practice of the teaching model, it is confirmed that the “three-three-four” teaching model has good practical effects.

new engineering; “three- three-four” teaching mode; instructional design; teaching process; evaluation mechanism

G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-9115(2022)03-0112-06 DOI:10.3969/j.issn.1009-9115.2022.03.027

河北省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目(2020GJJG407),教育部高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)教育教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目(GPSJZW2020-34)

2021-12-13

2022-03-04

趙金秀(1980-),女,河北滄州人,碩士,副教授,研究方向?yàn)橥聊绢?lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)工作和研究。

(責(zé)任編輯、校對(duì):吳樹(shù)新)

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