【摘 要】為有效培養(yǎng)學(xué)生的道路工程勘測(cè)設(shè)計(jì)能力，借鑒現(xiàn)代認(rèn)知學(xué)習(xí)理論關(guān)于知識(shí)分類、知識(shí)學(xué)習(xí)階段化理論，對(duì)“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)化的改革實(shí)踐。基于知識(shí)分類思想提出了“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群理實(shí)相濟(jì)式教學(xué)模式，基于知識(shí)學(xué)習(xí)階段化理論提出了分層遞進(jìn)、螺旋擴(kuò)張式實(shí)踐教學(xué)體系。實(shí)施效果表明，“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群實(shí)踐教學(xué)改革提高了學(xué)生在解決具體問(wèn)題中的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力，加深了學(xué)生對(duì)道路工程專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，有力地支撐了本專業(yè)適應(yīng)工程教育認(rèn)證的要求。

【關(guān)鍵詞】道路勘測(cè)設(shè)計(jì)； 實(shí)踐教學(xué)； 認(rèn)知心理學(xué)； 理實(shí)相濟(jì)； 分層遞進(jìn)

【中圖分類號(hào)】G642.0【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

0 引言

為了促進(jìn)我國(guó)從工程教育大國(guó)走向工程教育強(qiáng)國(guó)，教育部、工業(yè)和信息化部及中國(guó)工程院于2018 年提出《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科，實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0 的意見》，要求20%以上的工科專業(yè)按照《華盛頓協(xié)議》通過(guò)工程教育認(rèn)證［1］。工程教育專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心”“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”的理念，注重畢業(yè)生的自主創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，讓畢業(yè)生具備解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力［2］。為適應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的新趨勢(shì)，按照工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行專業(yè)建設(shè)是我國(guó)工程教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。

“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”作為道橋?qū)I(yè)核心專業(yè)課之一，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，即在講授道路勘測(cè)與設(shè)計(jì)理論知識(shí)的同時(shí)，更注重學(xué)生勘測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的培養(yǎng)［3-4］。另一方面，其與后續(xù)開設(shè)的“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)、“道路設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用”“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐課程（環(huán)節(jié)）組成 “道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群，形成了培養(yǎng)學(xué)生道路勘測(cè)與設(shè)計(jì)應(yīng)用能力完整的實(shí)踐教學(xué)課程體系。對(duì)道橋?qū)I(yè)學(xué)生而言，道路勘測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)踐技能培養(yǎng)目標(biāo)能否全面實(shí)現(xiàn)，直接影響整個(gè)專業(yè)認(rèn)證的畢業(yè)要求達(dá)成度評(píng)價(jià)。

然而，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)院校在“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中，存在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相分離、實(shí)踐教學(xué)安排欠系統(tǒng)化和科學(xué)化等多方面的問(wèn)題，導(dǎo)致對(duì)學(xué)生工程勘測(cè)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)效果并不理想［5］。為改變這種狀況，本文運(yùn)用現(xiàn)代認(rèn)知學(xué)習(xí)理論相關(guān)原理，對(duì)道路勘測(cè)設(shè)計(jì)課程的實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行重新構(gòu)建，以期科學(xué)、高效地培養(yǎng)學(xué)生的工程勘測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)踐能力。

1 認(rèn)知心理學(xué)研究中現(xiàn)代認(rèn)知學(xué)習(xí)理論相關(guān)原理

1.1 知識(shí)分類思想

知識(shí)是認(rèn)知心理學(xué)（亦稱信息加工心理學(xué)）研究領(lǐng)域的一個(gè)中心概念，以安德森（J.R.Anderson）為代表的認(rèn)知心理學(xué)家認(rèn)為，通過(guò)信息加工，個(gè)體可獲得兩類知識(shí)——陳述性知識(shí)（declarative knowledge）和程序性知識(shí)（procedural knowledge）［6-7］。陳述性知識(shí)是關(guān)于事物及其關(guān)系的知識(shí)，或者說(shuō)是關(guān)于“是什么、為什么”的知識(shí)，主要用來(lái)描述一個(gè)事實(shí)或陳述一種觀點(diǎn)。程序性知識(shí)則主要反映活動(dòng)的具體過(guò)程和操作步驟，是說(shuō)明“如何做”的知識(shí)，是一種實(shí)踐性知識(shí)，主要用于指導(dǎo)實(shí)踐操作。從二者的概念不難看出，陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)的獲取過(guò)程實(shí)質(zhì)上互為前提、互相融合。一方面，程序性知識(shí)的獲得需要以陳述性知識(shí)為基礎(chǔ)，即只有清楚了“是什么和為什么”才能掌握“如何做”。另一方面，陳述性知識(shí)的獲得也需要程序性知識(shí)的保證，因?yàn)殛愂鲂灾R(shí)的獲得離不開對(duì)已有知識(shí)的分析運(yùn)用，而分析運(yùn)用的過(guò)程中就要依靠程序性知識(shí)［8］。

1.2 知識(shí)學(xué)習(xí)的階段化理論

認(rèn)知心理學(xué)相關(guān)研究表明，任何學(xué)習(xí)都必須在一定量的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備條件下進(jìn)行，這種先期的準(zhǔn)備可有效保證后期學(xué)習(xí)的成功，并使得學(xué)習(xí)效率提高。這就是說(shuō)，人在早期已掌握的低級(jí)知識(shí)、智力與技能是后期高級(jí)知識(shí)、智力與技能學(xué)習(xí)重要的前提條件，即人的認(rèn)知學(xué)習(xí)呈現(xiàn)出明顯的等級(jí)型和累積型規(guī)律。

本文主要研究實(shí)踐教學(xué)改革問(wèn)題，這里主要介紹程序性知識(shí)學(xué)習(xí)階段的相關(guān)理論?；谌说膶W(xué)習(xí)發(fā)展的次序性與階段性規(guī)律，現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)家認(rèn)為程序性知識(shí)的學(xué)習(xí)一般分為三個(gè)階段。其中第一階段是針對(duì)待完成任務(wù)相關(guān)規(guī)則的學(xué)習(xí)，即第一階段是陳述性知識(shí)的學(xué)習(xí)，這與上述中關(guān)于程序性知識(shí)與陳述性知識(shí)相關(guān)關(guān)系的論述是一致的。第二階段為轉(zhuǎn)化階段，即通過(guò)應(yīng)用規(guī)則的變式練習(xí)，使規(guī)則的陳述性形式向程序性形式轉(zhuǎn)化。此時(shí)相應(yīng)的規(guī)則已經(jīng)開始支配學(xué)生的行為，規(guī)則開始向完成任務(wù)的技能轉(zhuǎn)化。第三階段為自動(dòng)化階段，是程序性知識(shí)發(fā)展的最高階段，規(guī)則完全支配人的行為，技能達(dá)到相對(duì)自動(dòng)化的程度［9］。

2 現(xiàn)代認(rèn)知學(xué)習(xí)理論視角的“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群實(shí)踐教學(xué)改革

2.1 基于知識(shí)分類思想的“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群理實(shí)相濟(jì)式教學(xué)模式研究

根據(jù)知識(shí)分類思想，個(gè)體可獲得的知識(shí)為陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)兩類。對(duì)于工程類專業(yè)的核心專業(yè)課程，一般需要傳授的主要知識(shí)也大致可歸類為陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)兩種類型。表1中對(duì)“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程各主要模塊需要講授的主要內(nèi)容按知識(shí)分類思想進(jìn)行了細(xì)分，其中陳述性知識(shí)主要是該模塊需要講授的基本概念、規(guī)范規(guī)定的基本指標(biāo)以及設(shè)計(jì)相關(guān)的基本原則和規(guī)定；程序性知識(shí)主要是該模塊需要講授的道路設(shè)計(jì)流程和方法、設(shè)計(jì)指標(biāo)選用的思路以及設(shè)計(jì)方案合理性判斷的思路。表1中還列出了各模塊需要學(xué)生掌握的實(shí)踐技能，比如平面設(shè)計(jì)模塊，在學(xué)習(xí)道路平面設(shè)計(jì)基本方法和設(shè)計(jì)流程后，學(xué)生需要學(xué)習(xí)運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件，進(jìn)行道路平面設(shè)計(jì)實(shí)際操作的技能。

知識(shí)分類思想表明，陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)的獲取過(guò)程互為前提、互相融合。借鑒這一思想，教學(xué)改革過(guò)程中，積極探索理論知識(shí)講授和技能實(shí)踐訓(xùn)練相輔相濟(jì)，即理論指導(dǎo)實(shí)踐操作、實(shí)踐反哺理論知識(shí)的教學(xué)模式，讓學(xué)生既能更深刻地掌握專業(yè)理論知識(shí)，同時(shí)也能具備國(guó)際工程師標(biāo)準(zhǔn)所要求的工程實(shí)踐與開發(fā)能力。

“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群理實(shí)相濟(jì)式教學(xué)模式設(shè)計(jì)如圖1所示，其總體思路包含幾個(gè)方面：

（1）理論課程講授中穿插安排實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練。如在“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”理論課程講授完道路平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)部分基本知識(shí)后，隨即講授運(yùn)用EICAD軟件設(shè)計(jì)道路平面、縱斷面和橫斷面的基本方法，并設(shè)置簡(jiǎn)單的道路設(shè)計(jì)項(xiàng)目安排學(xué)生實(shí)踐。

（2）實(shí)踐環(huán)節(jié)中安排相關(guān)理論知識(shí)的講解。如在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，都會(huì)講解一些道路設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意的要點(diǎn)，講解道路設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮的環(huán)境、社會(huì)、健康、安全、法律以及文化等方面的因素，講解道路工程制圖、出圖方面的知識(shí)，在軟件應(yīng)用課中，會(huì)補(bǔ)充講解道路設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)原理和運(yùn)行機(jī)制，講解工程與環(huán)境、工程職業(yè)規(guī)范方面的知識(shí)等。

（3）注重理論和實(shí)踐之間的相輔相濟(jì)。一方面，注重道路設(shè)計(jì)理論對(duì)道路設(shè)計(jì)實(shí)踐操作的指導(dǎo)，即在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要時(shí)刻回顧設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)指標(biāo)的運(yùn)用等理論知識(shí)；另一方面，注重實(shí)踐對(duì)理論的反哺作用。即通過(guò)實(shí)踐，加深對(duì)道路設(shè)計(jì)理論的理解。比如在設(shè)計(jì)“S”型曲線的時(shí)候，通過(guò)實(shí)踐操作，能進(jìn)一步理解“S”型曲線的特點(diǎn)和技術(shù)要點(diǎn)。

2.2 基于知識(shí)學(xué)習(xí)階段化理論的分層遞進(jìn)、螺旋擴(kuò)張式實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)

根據(jù)知識(shí)學(xué)習(xí)的階段化理論，程序性知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐技能的培養(yǎng)一般都要經(jīng)歷三個(gè)循序漸進(jìn)的階段。在“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群教學(xué)設(shè)計(jì)中，將學(xué)生道路工程勘測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的培養(yǎng)也劃分成三個(gè)階段：

（1）第一階段：陳述性知識(shí)學(xué)習(xí)階段（認(rèn)知階段）。該階段安排的課程是“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”理論課教學(xué)，主要講授公路與城市道路設(shè)計(jì)的基本概念、基本原理和基本原則，這部分陳述性知識(shí)的學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生道路勘測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)踐技能的基礎(chǔ)。這一階段也是道路工程勘測(cè)設(shè)計(jì)技能培養(yǎng)的起始階段，學(xué)生通過(guò)觀察教師示范道路平面、縱斷面和橫斷面設(shè)計(jì)的操作過(guò)程，形成一個(gè)內(nèi)部的操作印象，以作為實(shí)際執(zhí)行設(shè)計(jì)操作時(shí)的參照。

（2）第二階段：轉(zhuǎn)化階段（聯(lián)系形成階段）。該階段安排的課程是“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)和“道路設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用”實(shí)踐課程，在學(xué)生熟悉道路工程設(shè)計(jì)基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，講授公路和城市道路設(shè)計(jì)的主要流程、主要方法，并安排學(xué)生進(jìn)行常規(guī)公路和城市道路工程設(shè)計(jì)的實(shí)操訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)道路勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)則開始向完成任務(wù)的勘測(cè)設(shè)計(jì)技能轉(zhuǎn)化。作為技能培養(yǎng)的關(guān)鍵階段，學(xué)生在對(duì)道路勘測(cè)設(shè)計(jì)方法初步認(rèn)知的基礎(chǔ)上，在此階段逐漸轉(zhuǎn)向勘測(cè)設(shè)計(jì)操作方面，并通過(guò)練習(xí)逐漸形成整體的協(xié)調(diào)操作。

（3）第三階段：自動(dòng)化階段。該階段安排的課程是“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)一般的公路和城市道路工程項(xiàng)目的勘測(cè)設(shè)計(jì)過(guò)程已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)熟練的程度，因此該階段主要安排學(xué)生進(jìn)行大型公路或城市道路設(shè)計(jì)項(xiàng)目的綜合訓(xùn)練，達(dá)到進(jìn)一步鞏固提升的目的。

3 實(shí)施效果分析

本文所述教改方案在2014～2018級(jí)道橋?qū)I(yè)“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群實(shí)踐教學(xué)中得到了應(yīng)用和驗(yàn)證。五屆接近400 多名道橋?qū)I(yè)學(xué)生均能在系列課程結(jié)束后掌握了道路工程設(shè)計(jì)的基本方法，并能動(dòng)手自主完成較為復(fù)雜的公路或城市道路項(xiàng)目的設(shè)計(jì)任務(wù)。從學(xué)生的反饋信息來(lái)看，“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群實(shí)踐教學(xué)改革使學(xué)生獲得了堅(jiān)實(shí)和廣泛的知識(shí)面，提高了學(xué)生在解決具體問(wèn)題中的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力，加深了學(xué)生對(duì)道路工程專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，為將來(lái)的工作奠定了良好的專業(yè)基礎(chǔ)。從對(duì)“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群所支撐的畢業(yè)要求的達(dá)成情況進(jìn)行分析可知，五屆學(xué)生達(dá)成度評(píng)價(jià)結(jié)果均高于0.85，反映出課程群實(shí)踐教學(xué)改革提高了學(xué)生的基本工程素質(zhì)能力， 有力地支撐了本專業(yè)工程教育認(rèn)證。

4 結(jié)束語(yǔ)

在工程教育認(rèn)證背景下，客觀要求工程教育改革更注重畢業(yè)生的自主創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。本文借鑒現(xiàn)代認(rèn)知學(xué)習(xí)理論相關(guān)思想，對(duì)道橋?qū)I(yè)“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)化的改革探索，基于知識(shí)分類思想提出了“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群理實(shí)相濟(jì)式教學(xué)模式，基于知識(shí)學(xué)習(xí)階段化理論提出了分層遞進(jìn)、螺旋擴(kuò)張式實(shí)踐教學(xué)體系。實(shí)施效果表明，“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”課程群實(shí)踐教學(xué)改革提高了學(xué)生在解決具體問(wèn)題中的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力，加深了學(xué)生對(duì)道路工程專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，有力地提升了本專業(yè)學(xué)生適應(yīng)工程教育認(rèn)證的水平。

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［基金項(xiàng)目］2021年度貴州省高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2021043）；2022年度貴州省高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2022048）；教育部第二批新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：E-XTYR20200662）

［作者簡(jiǎn)介］涂圣文（1975—），男，博士，教授，研究方向?yàn)榈罉蚬こ?；趙振華（1981—），男，碩士，副教授，研究方向?yàn)閹r土工程；裴偉（1986—），男，碩士，講師，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)工程；洪倪（1984—），女，碩士，講師，研究方向?yàn)閹r土工程。