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我刊入选第二批学术期刊名单
期刊类别:纯教育、G4
国际标准刊号 ISSN 2095-3089
国内统一刊号 CN15-1362/G4
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出版日期:每月25日

我刊投稿论文
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作者:陶山山 董胜 张日 于通顺
  【摘要】复杂工程问题承担着专业认证工作中毕业生能力层次培养的任务,基于复杂工程问题的研究导向型教学能够充分激发学生自主学习的热情。以《可靠性与风险分析》课程为例,展示了这一教学模式,并通过案例分析和调查问卷对教学效果进行了评价。结果表明学生非常享受以问题为导向的学习过程,并且通过分组和PPT讲解等教学环节获得了很多知识以外的能力。
  【关键词】复杂工程问题 研究导向 分组教学 能力培养
  【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)22-0246-01
  引言
  随着2020年新高考制度的实行,高考录取即将采用专业平行志愿或院校专业组平行志愿进行招生,各高校对专业和学科的全国排名越来越重视在专业特别是工科专业方面,近十余年来的工程教育专业认证工作引领了工科专业的人才培养方向[1]。
  在工程教育专业认证体系中,复杂工程问题承担着毕业生能力层次培养的任务[2]。若不考虑复杂工程问题,认证中培养目标、毕业要求、课程体系对毕业生深度的要求就是空谈[3]。复杂性是现代工程的本质,需要考虑并协调各种非工程因素[4]。在课程教学中,需要改进的是教学方法,而不是单纯增加“解决复杂工程问题的教学内容”[2]。
  研究导向型教学模式由西交利物浦大学提出,在应用中取得了可喜的成果[5,6]。通过教师针对课程知识的理论引导,激发学生兴趣,让他们自主提出问题,并且通过查阅资料、动手实践、综合分析,最终给出结论报告。它以人的健康成长为目标,能够帮助学生提高自主学习的能力,培养发现、分析并且创造性地解决问题的能力,很大程度上增强了学生的组织和领导能力。
  针对海洋工程系课程《可靠性与风险分析》,开展“基于复杂工程问题的研究导向型教学研究”,对于学生自主学习能力的提高有很大帮助。基于可靠性的风险分析是保证结构安全,开展科学、合理的工程设计工作的基础科学。海岸工程安全性要求较高,该类工程的可靠性与风险分析值得深入学习和研究。该课程的学习能够帮助同学们熟悉相应规范、拓展研究视野。
  一、基于复杂工程问题的研究导向型教学模式
  教学理应以学生学到什么为考核标准,教师讲得再好,如果学生无法消化吸收也是枉然。研究导向型教学的关键在于学生改变其学习行为、老师改变其教学方式、学校构筑资源环境和支撑体系。这种教学方式通过现象性的问题为导向,引导学生通过研究自主学习[6],因此非常有利于学生创造力的培养。
  以《可靠性与风险分析》课程为例,介绍基于复杂工程问题的研究导向型教学模式。教学方法采用启发式和互动式相结合,简单案例和复杂案例相结合。另外,通过分组进行头脑风暴,并推进团队协作。课程中有两次分组,第一次为自愿组合,第二次为教师分配。通过两种方式的分组可以培养学生适应不同环境和群体的能力。课程从社会现象和生活中最常见的事物出发,提出现实问题,逐步激发学生对“风险”的兴趣。而后引入海岸工程和海洋灾害的实例,鼓励同学们通过手机等电子手段查询资料,提出自己的问题或观点,进而在小组内进行课上及课下的讨论,形成报告并进行PPT汇报。通过讨论引出风险分析和结构可靠性的基本原理,并将可靠度的各种计算方法分给各个小组,通过研讨科研论文,掌握原理,并且学会应用。最后请同学们针对自己的专业特色,对防波堤、船舶或海洋平台等进行构件、系统或全生命周期等可靠度的计算或设计。
  通过以上教学内容和教学方法的改进,帮助同学们“将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决海岸工程中的复杂工程问题”,且相关问题具有綜合性、涉及各种工程变量,并且能够利用不同方法、通过建立合适的数学模型加以解决。
  二、课程案例分析
  下面以某学期《可靠性与风险分析》课程的一个具体问题为例,对基于复杂工程问题的研究导向型教学模式进行说明。课程通过引导并且与同学们交流,提出了一些具体的工程案例。其中关于“胶州湾大桥和海底隧道建设必要性”的讨论引起了同学们的极大兴趣。
  第二次课程结束之前,以我国的超级工程——港珠澳大桥建设项目为引子,激发同学们的思考,联想到杭州湾大桥、胶州湾大桥,以至胶州湾海底隧道。教师引导“为什么在这么狭小的胶州湾内同时建设这两个项目呢?”之后同学们开始讨论,提出问题,比如“胶州湾大桥有必要建吗?为什么?”,“大桥与海底隧道可以二选一吗?”,“大桥对胶州湾有什么影响?”等等。将问题留在课下,请大家分组研讨,解答问题,并给出理由,甚至自己设计方案。
  第四次课上,请各小组汇报自己的研究报告。课堂气氛极为活跃,同学们对问题研究的深度令人振奋。有一个小组对胶州湾大桥建设的必要性提出了8点理由,论证充分。他们关于胶州湾大桥建成后对市内交通压力缓解的过程说明令人印象深刻。有的小组对于胶州湾建成后导致房价的变动也进行了深入的研讨和分析。还有小组开展了隧道和大桥对胶州湾生态影响的研究,思路十分开阔。通过这一小问题,引发了同学们这么深入的研究,实在是教学模式的改变带来的。以学生为中心,看学生学到了什么,才应该是教学最应当关心的事情。
  结论
  本文提出了基于复杂工程问题的研究导向型教学模式,可以充分激发学生的创造力,开展自我导向学习,实现了专业认证要求的以学生为中心、产出为导向的教学目标。课程中复杂工程问题的选取和简化非常重要,是教师需要精心预备的。以现象性问题为引导,并创造合适的学习情景和研究环境,将课堂教授转变为学生自主学习是未来教学的重要方向。
  参考文献:
  [1]华尔天,计伟荣,吴向明.中国加入《华盛顿协议》背景下工程创新人才培养的探索与实践[J].中国高教研究,2017,(1):82-85.
  [2]李志义.对我国工程教育专业认证十年的回顾与反思之二:我们应该防止和摒弃什么[J].中国大学教学,2017,(1):8-14.
  [3]蒋宗礼.本科工程教育:聚焦学生解决复杂工程问题能力的培养[J].中国大学教育,2016,(11):27-30,84.
  [4]林健.如何理解和解决复杂工程问题——基于《华盛顿协议》的界定和要求[J].高等工程教育研究,2015,(5):17-26,38.
  [5]席酉民.研究型教学:并非在传统教学中加点研究佐料[J].中国高等教育,2016,(21):42-44.
  [6]张晓军,李圭泉,李鹏飞,张琳.以学生为中心的育人体系——西交利物浦大学人才培养模式案例分析[J].世界教育信息,2014,(22):54-57.

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