交通工程专业设计类课程高质量教材建设刍议

梁国华 陈亦新 王宝杰 刘志亮 唐晓辉 王宝蓉

(1.长安大学 运输工程学院,西安 710064;2.3M中国有限公司,上海 200336;3.西安市政设计研究院有限公司,西安 710068;4.陕西交通控股集团有限公司西安外环分公司,西安 710065 )

2017年教育部提出旨在持续深化工程教育改革的新工科建设,新工科建设将从理论上创新,从政策上完善,在实践中推进和落实[1]。交通工程教学指导分委员会在新工科建设背景下,进一步优化了交通工程专业的核心课程,交通设计是其中一门,其内容涵盖范围广,包含道路交通设计、公共交通设计、枢纽交通设计、停车场(库)设计、交通安全设施设计等,不同方向的教学内容、教学方法及教学侧重均不相同,给交通工程设计类课程的教学带来了诸多挑战[2]。设计类课程既有理论知识又有工程实践,如果这类课程缺乏理论知识与交通设计实践的紧密结合,会导致学生认知度下降,分析、解决实际问题的能力难以得到提升,学生毕业时的专业能力难以达到用人单位的需求。同时,本科生的相关基础知识储备缺乏,学生既需要掌握相关课程的理论基础知识,又必须有较强的动手能力,如专业绘图能力、专业仿真软件的使用等,在开设交通工程设计类课程前,须对设计类课程体系进行梳理和完善[3-8]。教材是学生获得系统知识学习的主要材料,是完成教学活动的重要工具和师生互动的载体。在交通设计类课程中,适用的教材是学生掌握基本专业能力的基础和提高学生综合能力和创新应用能力的重要途径之一,是从激发学生潜力角度出发,克服以上设计类课程的主要矛盾的有效途径。

一、设计类课程教材建设面临的挑战

(一)层级目标的设定

交通工程专业面广,学生对设计能力需求存在差异,因此需要编制具有不同层级培养目标的教材,满足不同能力层次学生的学习需求,引导学生循序渐进地完成各阶段学习目标,具体来说交通工程专业设计课程体系能力培养应遵循专业基础设计能力—专业课程设计技能—交通设计综合技能—拓展设计技能—创新设计技能的层级目标体系。

(二)教材内容与标准规范的联系

设计类教材内容体系与行业标准、规范、指南之间的界限相对模糊,在设计类课程教材建设中,为帮助学生有针对性地丰富专业理论知识学习与设计实践应用,应划分并明确教材内容与行业设计标准、规范、指南在体系的关联与区别。应根据学生的知识水平及本课程的培养目标,将行业规范、典型图纸案例、设计方法等纳入教材编制内容,以培养具备专业实战能力的设计类人才,匹配用人单位需求。

(三)知识表达形式

教学过程需要遵循一定的流程,设计类课程培养的主要应该是学生的动手和创新实践能力,实际的设计案例具有多样与不确定性,如何基于设计规范的标准化,确保教学过程与教材多元知识化表达方式的统一是一个挑战,需要在教材编写过程中创新知识表达形式,注重多元化资源共享。

(四)教材的修编再版

教学的目标是为了让学生理解、消化教学内容,完成专业积累与提升,教材需要与时俱进并适时更新,特别是设计类课程涉及众多的标准和规范,而标准和规范在一定时间内有可能更新,教材中过时的设计标准和规范无法适用于实际工程设计,对学生的设计理念、设计思路以及设计操作会产生不良的影响,而目前对于设计类教材在教学目标下,如何适应社会的需求,确定教材的修编再版的条件,这是设计类课程教材亟需解决的问题。

二、设计类课程教材建设目标

针对交通工程设计类课程教材目标清晰度不足、内容深度与广度难以协调和专业实战能力培养落后于实际用人单位需求等问题,应考虑交通工程专业特征、个体本科生素养与资质差异和用人单位实际需求,分层级确定课程设计的培养目标,明确不同设计目标前提下的模块化设计单元,建立面向实战操作的教材内容体系架构,以实战为导向统一并规范核心技术要点的词汇表达方式,确定教材用语,找到反映实际案例的设计类教材知识多样化表现手法,最终实现基于“层级目标、专业实战、多元资源”为特色的交通工程专业设计类课程高质量教材建设,为本科生更好更快地接受、学习和提升专业设计能力,以适应用人单位对专业设计人才的需求,更好地发挥交通工程专业对社会发展的促进作用。

三、设计类课程教材建设的技术路径

图1 设计类课程教材建设技术路径

在教材的建设上要强化诸如OBE、CDIO等先进工程教育理念的引领,在教材内容上要强化与工程实际、现代信息技术以及经济社会和产业发展新成果的深度融合,在教材结构上要尽力满足案例学习、模块化学习等不同学习方式的要求[9]。按照“交通工程专业人才设计能力需求分析—本科生交通设计能力解析及层级式课程培养目标确定—实战为导向的设计类课程内容模块分解—设计类教材核心词汇语言表达方式—设计类教材知识多样化表现手法研究—教材‘编写—修订—再版’全过程动态监测评估”这样一条建设技术路径开展教材建设工作(见图1)。

(一)建立交通工程专业本科生设计能力解析及层级式课程培养目标

通过分析交通工程专业认证培养目标和毕业要求中有关设计能力培养的内容,针对交通设计类用人单位(交通设计院、交通咨询公司、交通研究院、城市规划设计院等),开设设计类课程的教师(安全方向、控制方向、交通设计方向等)、毕业生(在职人员和博士研究生等)以及在校生,从交通工程人才需求、设计能力要求、设计类课程教学模式、教学方法、设计类课程考核机制等不同角度,设计相应的调查问卷,并统计分析问卷调查结果。通过调查掌握用人单位对于设计人员的需求类型和综合能力要求(制图能力、综合分析能力、专业思维能力、方案制定能力、创新能力和团队合作能力)和创新能力需求;通过调查了解研究生创新设计能力培养的基本过程,结合用人单位的人才需求、设计能力要求、教师以及学生对已有设计课程教学体系的反馈意见,制定交通工程专业人才所应具有的专业、综合和创新设计能力结构图,通过解析学生的设计能力的培养过程,结合专业认证对于学生毕业要求的新标准,考虑学生个体资质差异、专业设计能力基础及专业能力提升,细化创新设计能力培养的分阶段和分模块实施目标,从专业基础设计能力—专业课程设计能力—交通设计综合能力—专业拓展设计能力—创新设计能力等角度,针对不同内容、不同学习阶段,建立明确的分层级的设计类课程专业能力培养目标。

(二)以实战为导向分解内容模块

要考虑设计标准规范、设计方案流程及设计的实施操作,基于不同层级培养目标对专业知识面深度与广度的侧重,根据实际工程设计案例的复杂程度,在教材的编写过程中邀请工程设计类工作人员全程参与,对教材内容进行从基础设计能力到创新设计能力的层级模块化编排;同时进行设计类课程的核心问题解读,明确不同设计目标前提下的“问题分析—设计基本原理—设计方法—设计依据—技术流程—设计应用软件”的模块化设计单元,建立面向实战操作的教材内容体系架构。

(三)研究核心词汇语言的表达方式

通过分析不同交通设计工程项目的设计内容,结合交通工程专业设计类课程所需专业知识、规范要求,确定设计内容质量要求的底线边界,制定交通工程专业设计类教材的质量标准,汇总设计类课程的专业术语核心词汇、措施需满足程度标准(严格程度)的核心词汇及专业含义相近词汇的语言表达,进行专业规范性、生动准确性、前后统一性及逻辑顺畅性的统一、同一确定,探索交通工程设计类教材核心词汇语言表达方式。

(四)研究知识多样化的表现手法

以基础设计能力模块、综合设计能力模块及拓展设计能力培养为目标,从纵向上构建从单元—模块—平台的模块化设计类课程教学模式;从横向上提出课堂教学—网络教学—师生互动—课外实践—专家讲座—企业参与等多元化教学模式,确定不同阶段、模块与设计能力培养目标之间的支撑关系;深入理解微课、慕课、“互联网+”以及翻转课堂、案例教学、课题主导等教学手段和方法,针对设计类课程各个教学阶段和模块,分析其在交通设计类课程教学中的适用性和优缺点,坚持以学生为中心,教师为导引的教学方向,充分考虑设计类课程教学的不同阶段和不同模块采取不同的教学方法,以此为基础,确定适合不同层级目标的多样化教材知识表达手法;考虑文字阐述、视频案例、图纸设计、应用互动等,确定教学不同设计内容模块的合适表现手法,注重多元化资源共享[10],教材应包括二维码、flash动画、视频资料、工程设计图纸等链接,增加设计类教材知识表现手法及丰富教材的针对性可读性。

(五)教材“编写—修订—再版”全过程动态监测评估

考虑用人单位需求、专业发展及教材使用者特征,在教材编写过程中,应确定工程实践人员、工程管理者、教师及学生的参与节点,分析教材设计内容变化、工程规范变化、表达方式更改、新型设计方法及软件的出现和专业需求变化等对教材要求的变化程度,建议通过调研国内外高校设计类教材、查阅国内外以设计能力为导向的教育教学改革模式,制定教材设计知识框架系统性、教材内容专业性前沿性、教材知识表达形式多样性等多个维度的设计类教材的评价指标,研究教材修编的时间节点、修编条件、再版节点及再版条件标准,确保教材在使用时具有较高的质量标准。

四、结语

充分考虑交通工程专业特征、个体本科生素养与资质差异和用人单位实际需求,提出通过层级化培养目标的制定及模块化内容分解,既可满足对学生基本能力培养的要求,又可达到对学生综合设计能力的提升,同时兼顾对专业拓展设计、创新设计能力的培育;针对通工程设计类课程内容,提出了进行模块分解的思路,在确定教材目录大纲的基础上,对标行业规范、设计流程及设计案例需求,建议通过邀请工程设计类人员全成参与教材建设,以适应用人单位对专业设计人才的需求,能够满足培养学生符合社会需求的要求;提出通过统一并规范核心技术要点的词汇表达方式,确定教材用语,可让本科生更好地接受、学习和提升专业设计能力,同时又保障标准及行业对设计方案的质量要求;提出通过实际案例的设计类教材知识多样化表现手法,最终实现基于“层级目标、专业实战、多元资源”为特色的交通工程专业设计类课程高质量教材建设路径。所提出的高质量教材建设路径有助于本科生接受、学习和提升专业设计能力,促进高质量教材的建设,以更好地发挥交通工程专业服务经济社会领域的推动作用。