创新实践导向的交通土建类专业课程教学改革

李 锐，沈 扬，郑长江，刘 云

(河海大学 土木与交通学院，江苏 南京 210024)

党的十九大报告明确提出“优先发展教育事业”，发出了建设教育强国的号召，充分体现了以习近平同志为核心的党中央对教育事业发展的高度重视，为我国教育事业发展指明了方向。教育部也于2018年在全国高等学校本科教育工作会议提出“培养一流人才，建设一流本科教育”的联合宣言。人才作为国家科技发展与创新的第一源泉，是国家建设科技强国的关键，迫切要建设一支规模宏大、结构合理、素质优良的创新人才队伍[1]。创新实践能力作为现代高层次专业人才的必备素质，已成为高校专业人才培养的主要目标。

中国目前拥有世界上最大规模的工程教育[2]，作为高等教育的重要基础专业，交通土建类专业为我国“一带一路”战略的工程建设培养了一大批工程类专业技术人才。复杂工程问题仅靠某一方面的知识难以解决复杂问题，越来越需要多学科知识整合，进一步重构课程体系[3]。基于创新教育理念改革和建设专业课程，将创新教育课程与专业课程整合，有助于进一步充实和健全创新教育课程体系[4]。针对交通土建类专业，将在专业培养方案基础上，结合专业课程教学大纲，进一步推进工程教育专业培养目标导向的交通土建类专业课程教学改革。通过对标工程教育专业认证的12条毕业要求，结合专业课程特点，逐一梳理并确定专业课程所支撑的毕业要求，并以此作为课程教学改革的建设目标。在此目标的指导下，从教学授课方法完善、专业人才技能培养、产教合作模式构建等方面进行改革，在课程建设中有机融入新工科、课程思政等理念，培养具有国际视野、专业素养高、实践能力强的创新实践型交通工程专业人才。

1 创新引领的专业课程教学方法改革

借助翻转课堂研讨教学、虚拟仿真实验教学等形式多样的现代化教学授课手段，对交通土建类专业课程教学授课方法进行完善，从而创新引领交通土建类专业高等教育教学课程改革。在教学授课过程中，借助多种教学方法，激发学生的主动性和积极性，唤醒学生自身求知与探索潜能，让学习变成一个主动探索的过程，从而提高教学效果[5]。

1.1 翻转课堂研讨教学

翻转课堂作为一种新的教学模式，通过改变教师教、学生学的知识传授模式，有效调动学生的主动性而提高课堂教学效果与教学质量，从而备受推崇[6-7]。翻转课堂可赋予学生更多的自主性课程管理，有效改善传统“一言堂”“满堂灌”等过度以教师为中心的教学授课方式，能够更好引导学生深度学习，把传统课堂中简单易懂的环节移至课外，培养学生们的自学能力。此外，还能够更好地为授课教师借助课堂开展师生互动、生生互动的研讨式教学，在课程翻转实践中进一步完善“课前预习(在线)+课堂研习(教学研讨结合)+课后复习(在线)”的授课模式，并更加有效地帮助学生解决复杂交通问题，进一步提高授课效果。

在课前预习阶段，将提前为学生准备在线学习视频、PPT及相关材料，明确学习内容与方案、并为学生制定明确的学习内容考核与评价方案。教师在授课过程中，将采用“现场抽查提问”的方式检查学生课前预习效果，并对学生未完全掌握的重难点内容有针对性的讲解。在课堂研习阶段，主要包括教师讲解与师生研讨两部分内容。教师在授课过程中，将从生活中常见的交通现象入手，借助启发式教学方法激发学生的求知欲，引导学生利用交通知识来解释日常生活中遇到的交通问题，并图文并茂地给学生们讲述道路交通专业课程中晦涩的概念，使学生更加深刻的体会与理解课程相关知识。同时，从贴近学生日常生活的交通现象选题，开展课堂研讨，进一步提高学生的课堂参与程度。在课后复习阶段，通过在线课程系统，帮助学生梳理课程重难点内容，并通过设置课后作业并对复习效果进行检验。对于作业完成效果不理想的学生，通过多种途径进行交流辅导，从而更早发现问题并及时解决。

1.2 虚拟仿真实验教学

交通土建类课程会涉及到很多有关交通设施的规划、设计、施工、养护等方面的内容，简单通过课程讲授很难给学生们留下直观印象，又无法频繁到交通设施现场进行参观，学生更不能全程、实地、多次反复开展现场操作。虚拟仿真教学具有高效率、低成本、内容丰富、性能有效和安全等优势，将虚拟仿真教学与现实教学相结合有助于提高实践教学效果，可使学生突破场地与设备的限制，掌握更多实践技能，对于提高相关专业学生实践能力具有重要作用[8]。因此，迫切需要通过搭建虚拟仿真实验平台，借助虚拟仿真实验教学手段为学生直观介绍交通土建类工程规划、设计、施工、养护等工程相关步骤与流程，并将动态展示实验成效，进一步加深学生对知识点的理解与记忆，让学生能够将所学课堂知识充分进行实践。使学生更加深刻的体会与理解课程相关知识点，并真正做到学以致用，进一步激发学生们的求知欲。

在此，以河海大学开发的“新工科导向的道路建设全过程虚拟仿真实验”(如图1所示)为例，阐述虚拟仿真实验内涵及效果。该虚拟仿真实验以河海大学参建的南京市江北新区金穗路建设工程为背景，开发了包括地基处理、路面工程、道路交通设施设计与施工在内的道路建设全过程的虚拟教学内容，包括14个实验操作步骤，可保证5 000人在线进行虚拟实验，为交通工程、土木工程等专业学生开展道路建设全过程实践学习和创新活动提供虚拟的教学环境。本虚拟实验将自动记录学生实验过程的每一个环节，根据学生的操作评价学生对各类知识点的掌握情况，分别给出三个施工环节的成绩档次和本实验最终成绩。同时，还设置学生在线讨论模块，供学生以设计者、科研工作者及施工方等不同角色进行研讨。通过本虚拟实验，可使学生们更加深刻地体会与理解道路规划、设计、施工等全过程相关知识，并真正做到学以致用，极大地激发了学生的求知欲。

图1 道路建设全过程虚拟仿真实验界面

2 多元融合的创新实践专业技能培养

在新工科建设要求指导下，结合创新实践专业人才的培养目标，通过课程思政教学、学科交叉融合、案例实践教学、双语互动研讨等方式，进一步提升交通土建类专业人才培养实践动手能力、综合专业素养和国际化水平，从而引领高等教育创新变革[9]。

2.1 课程思政教学的人才培养

通过“课程思政”示范课程建设，将进一步提高学生的家国情怀，促进学生努力学习并掌握专业技能，培养学生吃苦耐劳的精神与踏实肯干的作风，从而进一步提高就业单位对学生的认可程度。课程思政建设的基础应在“课程”，没有优质的课程，课程思政功能就会成为无源之水、无本之木[10]。通过在交通土建类专业课程中融入思政元素，引领专业学生的思政方向、提升学生的综合素养，使学生深入理解国家大政方针和发展规划，明确课程学习总体定位，将个人培养与国家发展需要联系起来，树立正确的大局观；使学生充分了解交通土建相关工程建设的重要意义，充分了解行业发展水平，指引学生服务地区经济发展需要，树立正确的发展观；使学生进一步增强专业知识背景，提高学生对交通土建行业的认可度，自我实现与行业需求紧密配合，树立正确的价值观。

以“道路交通安全”课程为例，将“交通强国”战略导向的运输安全发展框架体系与“以人为本”的交通安全防控技术融入课堂教学中，培养学生对道路交通安全的深层次理解，为从交通安全角度更好践行“交通强国”战略贡献力量。在教学过程中，通过解读习总书记在十九大报告中提出的“加强应用基础研究，拓展实施国家重大科技项目，突出关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新，为建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字中国、智慧社会提供有力支撑”，进一步介绍“珠港澳跨海大桥”“中国高铁”“C919大飞机”等支撑“交通强国”战略的交通超级工程，增强交通工程专业学生的使命感与自豪感。同时，结合世界卫生组织的研究报告数据，阐述我国在道路交通安全方面存在的差距，激励学生们通过学习交通安全相关知识来降低交通事故、提高我国道路交通安全水平，并在道路交通安全体系构建方面进一步践行“交通强国”战略。约85%的道路交通事故主要由人诱发，故需要重点研究人的相关特征，这也充分体现出遇事需抓主要矛盾、解决主要问题的方法论。因此，需要重点从人的角度开展道路交通安全方面的课程教学：研究人的交通安全特征、分析相关规律、研究相关预防措施、评价安全改善效果，从而全方位提升交通参与者的安全素质，并更加系统完善的构建“以人为本”的交通安全防控技术。

2.2 学科交叉融合的人才培养

交通土建类专业涵盖了社会的政治、经济、文化等方面，充分体现出各类知识的跨界融合。在交通土建类专业人才培养教学授课过程中，充分借助新工科的教学授课方法与人才培养思路，引入大数据、物联网等创新科技，进而推动交通土建类专业与其他专业、交通专业内部各课程之间的跨界融合。在教学过程中，将系统阐述交通土建类专业与车辆工程、自动化、测绘工程、信息控制工程之间的关联，进一步拓宽学生的视野；同时，从交通土建类专业培养目标出发，系统整合专业主干课程，梳理交通土建类专业内部各主干课程之间的关联，从而为培养跨界融合的交通土建类专业人才提供保障。

以交通工程专业为例，专业的发展涉及道路设计施工、交通信息控制与交通管理决策等多学科专业门类，在交叉融合方面具有先天的优势和迫切的需求。通过融合人工智能、自动化控制等新兴发展方向，从而更好支撑现代交通工程专业的信息化、智能化、智慧化发展，并更好助力交通工程人才培养的多学科交叉融合。借助虚拟现实技术，实现对各类交通工程规划、设计、施工流程与步骤的可视化操作，对交通工程设施效果进行沉浸式体验；借助大数据分析技术，分析出行者各类出行行为特征与交通系统运行特征之间的关系，为区域交通规划设计提供参照；借助智能交通控制技术，分析交通系统运行效果，优化交通系统控制方案。作为交通工程专业的主干课程，“道路交通安全”与其他主干课程也存在系统的内在关联。通过梳理道路交通安全课程与交通规划、交通设计、交通管理与控制、智能交通系统等专业课程的系统关联关系，明确课程之间交叉融合的相关重难点内容，进而强化交通工程专业课程体系内部课程间逻辑关系(如图2所示)，并通过将自动驾驶、移动互联等智能交通技术引入道路交通安全课程教学，让学生们能够显著感受到道路交通安全在智能化、智慧化等方面的特征，从而激发学生们的学习兴趣、并培养学生们的学习习惯。

图2 道路交通安全与其他专业课程内在关联

2.3 案例实践导向的人才培养

案例教学是涉及认识人才与培养人才的全面而深入的系统变革[11]。通过在课堂教学过程中融入工程实践案例，进一步提高学生对相关理论知识的掌握程度。案例编写将紧扣课程教学内容，结合授课团队教师主持的工程实践项目，将课程理论教学与工程实践项目相结合，使学生能够从理性和感性两个方面学习课程相关知识点，从而加深大家对交通土建类专业课程知识点的认识与理解。同时，授课教师还将根据课程需要，提前发布研讨课题，请学生们提前准备研讨PPT及相关材料，并在课堂上现场研讨。

以“交通设计”课程为例，结合课程授课教学大纲，选取相应的工程实践案例(如表1所示)，并通过课堂讲授、课堂交流、课后作业等形式开展专业课程的案例实践教学改革。

表1 交通设计课程案例教学实例

2.4 双语互动研讨的人才培养

在授课过程中，结合交通土建类课程教学内容，选取部分课程、章节内容开展“中英文相结合”的双语教学，并结合学生专业培养目标，通过课堂分组专题讨论、课程论文等形式，提升交通土建类专业学生的英文交流能力、研究能力与写作能力，从而进一步提升学生的学术能力。在课堂英文研讨方面，依托课程重要知识点、结合交通工程领域新技术发展，设置双语互通教学研讨题目，供学生之间进行研讨。

3 优势互补的全方位多层面产教合作

充分发挥企业与高校各自优势，在人才培养、成果转化、应用示范等方面开展全方位多层次的产教合作，从而实现优势互补。

3.1 企业促进高校人才培养

借助企业在产业化技术应用、工程项目实践等方面的优势[12]，为高校提供形式多样的现代化教学授课手段与第一手的实际工程应用案例，从而提升课程教学效果。通过与相关企业共建学生实践基地，借助企业的相关平台资源，为学生提供生产实践及创新创业示范基地，并通过课外实践进一步强化学生分析问题和解决问题的能力[13]。交通工程、土木工程专业已建成包括“江苏未来网联交通研究院”“江苏省交通节能减排工程技术研究中心”“江苏省中设设计集团”“苏交科集团股份有限公司”等19家学生实践创新基地，并聘任了85名校外导师。每年定期通过“土木与交通大讲堂”“非常近距离”“工程师之夜”等形式邀请实践创新基地代表、校外导师等校外专家为学生开设讲座、并开展交流。

3.2 高校助力企业跨越发展

作为推进产教融合的主体之一，高校将通过促进专业与产业间的创新要素流动和优化配置，创新人才培养机制，培养产业发展急需人才[14]。借助高校在人才培育方面的优势，为企业提供多层次、定制化的人才资源[15]。河海大学是一所拥有百年办学历史，以水利为特色，工科为主，多学科协调发展的教育部直属全国重点大学，是实施国家“211工程”重点建设、国家优势学科创新平台建设、一流学科建设以及设立研究生院的高校，可为企业提供全方位的人力资源支持。借助高校在创新研发方面的优势，可进一步助力企业产品研发，协同孵化创新创业项目。河海大学完备的学科体系，在水利、土木、交通等工科学科方面优势明显、具有较好的行业基础，可为相关企业产品研发、工程难题攻关提供强有力的技术支撑。

4 结束语

创新实践能力作为现代高层次交通土建类专业人才的必备素质，已成为高校相关专业人才培养的主要目标。借助翻转课堂研讨教学、虚拟仿真实验教学等形式多样的现代化教学授课手段，对交通土建类专业课程教学授课方法进行完善；通过课程思政教学、学科交叉融合、案例实践教学、双语互动研讨等方式，深度融合创新实践专业技能；充分发挥企业与高校各自优势，开展全方位多层次的产教合作，形成企业与高校之间的产教良性互动。通过开展创新实践型人才培养导向的交通土建类专业课程教学改革，将有效构建创新引领的全方位多层次人才培养机制，培养专业技能扎实、知识体系完备、具有国际化视野的创新实践型交通土建类专业人才，并为现代化强国战略提供强有力保障。