摘要
土木工程是一门理论与实践相结合的学科。面向产业升级和技术进步的需求,通过校企协同强化培养学生的工程实践能力,是产教融合背景下土木工程人才培养的必然选择。以沥青与沥青混合料课程为例,从课程大纲修订、教学内容优化、教学方法设计、评价方式革新等方面,探索了产教融合型课程的改革措施。在教学内容方面,通过课程内容与行业发展同步更新、实践内容与专业知识紧密融合、产学研项目与工程案例有效转化等方式,构建了产学研创的专业课程内容;在教学方法方面,建立了“学做创”一体化教学创新模式,从知识学习、技能训练、双创能力三方面,提升了学生分析解决复杂问题的能力和素养;在课程考核方面,建立了“三级”实践能力的考核体系,强化了对实践过程和能力的评价。相关成果可为其他课程改革提供参考。
土木工程是理论与实践紧密结合的学科,每年毕业生人数众
本文以扬州大学土木工程专业的沥青与沥青混合料课程为例,从课程大纲、教学内容、教学方法和评价体系四个方面介绍产教融合型课程改革的举措,以期为同类课程改革提供借鉴,为土木工程行业发展培养专业素养高、科研能力强、实践技能过硬、行业特色明显的人才奠定基础。
随着我国高速公路的飞速发展,对沥青道路工程的人才需求不断增
章节/单元 | 主要教学内容 | 课堂学时 | 实践学时 | 线上学时 | 主要教学方法 | 任课 教师 |
---|---|---|---|---|---|---|
绪论 | 沥青路面的特点和应用 沥青路面的材料组成★ 沥青与沥青混合料的研究对象、研究内容和研究方法 从事土木工程专业工程师的能力和素质要求★ | 4 | 情景教学 | 校企 结合 | ||
砂石材料 | 岩石、集料 | 2 | 讲授法、任务教学法 | 学校 | ||
矿质混合料的组成设计:(1)设计方法;(2)设计案例★ | 1 | 2 | 案例教学法 |
校企 结合 | ||
沥青材料 | 沥青基础知识 | 2 | 讲授法、观摩法 | 学校 | ||
石油沥青的技术性质 | 2 | 1 | 演示法、慕课 | 学校 | ||
改性沥青、乳化沥青 | 2 | 讲授法 | 学校 | |||
沥青混合料 | 沥青混合料类型与组成结构 | 2 | 讲授法 | 学校 | ||
沥青混合料的技术性质 | 2 | 1 |
虚拟仿真教学、 演示法、微课 | 学校 | ||
沥青混合料组成设计★ | 1 | 4 | 1 | 讲授法、项目驱动教学、虚拟仿真教学 |
校企 结合 | |
其他类型沥青混合料 | 2 | 讲授法、微课 | 学校 | |||
工程案例和创新创业教育 |
沥青路面常见病害及解决措施 技术创新和新材料、新工艺等使用案例★ | 2 | 1 | 虚拟仿真教学、案例教学法、PBL教学(问题导向) |
校企 结合 | |
合计 | 12 | 16 | 4 |
注: ★内容为行业内容。
课程基于深化产教融合改革的需求,依托扬州大学建筑科学与工程学院、扬州大学碳中和技术研究院等,与沥青道路行业的生产、施工企业合作,构建了校企双主体课程教学团队,共计10人,其中高校教师6人,校外专家4人。在课程设置方面,课程共计32学时,其中课堂教学12学时,实践教学16学时(占50%),线上学习4学时。沥青道路施工通常集中在9月份之前,因此课程安排在每学年的秋季学期,以减少对企业正常生产的影响。在课程内容方面,校内教师与江苏瑞沃集团(生产单位)、润扬路面工程有限公司(施工单位)的总工程师或技术负责人,通过研讨会共同制定了课程大纲和教学内容,将典型工程案例、产学研合作项目、行业标准、培训经验等内容融入课程,同时定期更新讲义、活页教材等,有效实现教学资源的共建、共享、共用。在课程实施方面,75%的理论教学内容在校内完成,其余25%在企业完成。实践教学则以企业真实项目和生产经验为主要内容,且均在企业完成。例如:在江苏瑞沃集团完成石油沥青的技术性质、沥青混合料组成设计等内容的讲解;在润扬路面公司完成沥青路面常见病害及解决措施等内容的讲解。基于企业真实场景的实践,学生可以零距离接触行业场景,有效增强了学生的学习兴趣和主动
课程结合课程教学目标和育人目标,梳理和分解教学内容,以课程知识点为载体,围绕重难点知识内容和实践环节进行思政元素的挖掘与融入,坚持将理想信念教育融入工程教育,深挖工程发展史中的红色根脉资源,厚植家国情怀,培育有思想、有灵魂的卓越工程师。一是通过企业实践活动,将劳动思想教育、劳动技能培育和劳动实践锻炼三大任务融入专业教
邀请沥青道路行业的管理部门、生产企业、施工企业等单位的专家,与学校教学团队共商共议,将职业岗位所需的素质和能力要求、典型工程案例融入课程。以提高学生职业能力为主要目标,构建“专业知识理论+实践能力+创新能力+综合素质”的课程内容体系。除教材内容外,课程内容还包括企业所提供的行业标准、行业培训经验、材料等。此外,围绕沥青道路行业技术发展与应用前沿,将“四新”技术、实践应用新经验、社会需求新变化等内容融入课程教学,每年保持一定比例的内容更新。例如,2019年以来,结合国家“双碳”目标,相继引入了玄武岩纤维沥青混合料、热再生沥青混合料、沥青路面抗滑性能提升关键技术等内容,着重培养学生解决实际问题的实践能力和高阶思维。
课程梳理了抽象、难懂的知识点,将专业知识和实践环节紧密结合,有效促进了学生对知识的理解和应用。例如,沥青混合料的组成设计内容分为目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段,利用高校自身平台,可开展第一阶段的综合实践;联合生产单位,可及时将第二和第三阶段的实践内容融入课程,拓展实践的深度和广度,提升课程的高阶性。课程还会对沥青路面的未来设计趋势进行剖析,结合生态路面、智能路面等内容适当增加挑战度。
依托“校企合作、产教融合”的模式,教师以企业实际需求为创新实践的切入点,强化产学研合作,并在合作过程中寻求具有代表性、前沿性的项目,将其转化为课程教学的典型案例,从而为学生理论分析、专题探索、创新实践提供丰富的素材。课程团队成员2020—2024年开展了20余项产学研项目,形成了以橡胶沥青路面、生态沥青路面、排水沥青路面、再生沥青路面、重载长寿命沥青路面等内容为代表的案例库。课程内容构建如

图1 产教融合专业课程内容构建
教学团队共同开发了“学做创”一体化教学创新模式,如

图2 “学做创”一体化教学创新模式
根据不同教学场景,灵活采用教学方法,并充分利用虚拟仿真、微课等数字化资源开展翻转课堂教学,激发学生学习的积极性,提高其工程实践能力。
(1)情景教学:在企业实践基地开展原材料性能检测、沥青混合料拌和工艺等实践教学,让学生直接在沥青拌和厂的生产车间中认知、理解有关知识。
(2)研究性教学:围绕“高品质道路工程建设关键技术”“‘双碳’目标下沥青路面的实施途径”“智能沥青路面及其特点”等主题,组织学生开展专题研究,探究沥青混合料的有关原理、性能评价方法和优缺点等。
(3)项目驱动教学:要求学生按合同完成企业委托的配合比设计,并提交相关报告,以培养学生的职业素养和运用专业知识解决实际工程问题的能力。
(4)PBL教学(问题导向):以严重病害路段为案例,引导学生运用专业知识分析复杂环境下沥青路面的病害成因,并结合新材料、新工艺、新技术提出解决方案,提高其工程实践能
(5)翻转课堂教学:依托虚拟仿真教学、微课、慕课等在线资源,实现知识传授由线下向线上、课内向课外的转移。课堂上教师开展有针对性的答疑解惑、深化拓展、应用创新和反思评价,引导学生在解决实际问题中巩固学习内容,着重培养学生的思维能
首先,教学团队借助多项教育部产学合作协同育人项目,与企业联合研发了“虚实结合”课程资源。其中,沥青路面抗高温性能虚拟仿真实验入选江苏省一流本科课程,并通过校级和省级虚拟仿真平台对外开放,截至2024年10月,已服务本校师生2 356人次,外校人员1 236人次。其次,建立了微课、视频、互动平台等数字化教学资源,形成了适用于产教融合的“立体”式数字化资源库。其中,沥青路面的高温性能、排水沥青路面等微课分别荣获扬州大学微课大赛二、三等奖。最后,依托扬州大学教学平台EOL、课程QQ群等信息化网络平台,实现了教学过程的实时交流与互动,促进了教学目标的有效达成。学生可线上提交作业和报告,与教师在线交流等;校内教师可在平台布置作业、发布数字资源,以及对学生的成果进行评价等;企业教师可通过平台,异地参与互动研讨,形成异地同课和异课同构的教学模式。
“三级”实践能力的考核体系,强化了实践过程和成果的考核占比,由浅入深地评价了学生实践能力的形成过程。最终考核形式由实践过程考核(70%)和期末考核(30%)两部分组成,其中实践过程考核包括基础认知实践(10%)、综合应用实践(35%)、研究创新实践(25%);期末考核题型为论述题(100%),如

图3 沥青与沥青混合料课程考核评价
(1)基础认知实践能力考核:要求学生在企业真实场景下学习集料、沥青等原材料的性能,完成性能检测并提交报告,重点考核学生基础知识的掌握程度和性能检测实践操作的准确性。
(2)综合应用实践能力考核:要求学生以企业委托的课题为实践项目,结合虚拟仿真实验,对道路某一病害进行成因分析,提出解决方案,并完成配合比设计报告,重点考核学生运用知识解决复杂工程问题的能力。
(3)研究创新实践能力考核:鼓励学生以团队形式参与教师和企业合作的产学研课题、各类创新创业竞赛等,要求学生提交科创项目申请书或创新创业大赛商业计划书,着重考核学生的团队协作和实践创新能力。
通过产教融合改革沥青与沥青混合料课程,将企业真实案例和科研成果转化为实践教学资源,引导学生关注沥青行业前沿知识,突出培养学生思考、掌握、运用知识的实践能力,具体成效如下。
(1)课程评教优。学生对课程的评分约为95分,课程各培养目标的达成度约为80%。
(2)学生参与广。每学年学生完成配合比设计报告30余份,报告广泛应用于扬州市普通国省干线公路养护工程。学生参与中国“互联网+”大学生创新大赛、“挑战杯+”中国大学生创业计划竞赛、全国大学生交通大赛、大学生节能减排大赛等比赛,获得与沥青道路相关的学科竞赛奖项15项,获批大学生科创项目12项,其中国省级重点项目3项,申请专利10余项。
(3)创新氛围浓。与江苏瑞沃集团、江苏润扬路面工程有限公司、江苏交通控股集团等单位合作,开展横向课题10余项,获批国家自然科学基金、江苏省产学研合作项目等相关科研课题20余项,为学生参与项目研究提供了良好的平台。多名学生在实践单位就业,并从事相关工作。此外,在相关行业企业工作的学生反馈,沥青与沥青混合料实践课程对他们的工作帮助较大,充分表明课程改革促进了人才培养目标的达成,满足了地方经济社会发展对高质量创新型人才的需求。
深化产教融合体制机制改革与创新,提高土木工程专业大学生的实践创新能力,是土木行业转型升级和高质量发展的必然需求。以沥青与沥青混合料课程为例,通过重构课程大纲、革新实践教学方法、建设课程考核多元评价体系等,探索了产教融合型专业课程的改革方案。首先,提出了“夯实专业基础,做实产教融合”实践教学理念,教学团队共同制定了课程目标、培养标准、教学计划,促进了产业链和教育链的深度融合,实现了校企双主体共同建设、共同使用课程,满足了企业对应用创新型人才的需求;其次,建立了“学做创”一体化教学模式,创立了“多方协同,多导师主导”的课堂形式,强化了课程的高阶性与挑战度,有效推动了“产业+专业+创业”的高素质实践创新人才培养体系;最后,构建了“三级”实践能力的考核体系,从基础认知实践、综合应用实践、研究创新实践三个方面,由浅入深地对学生实践能力的形成过程进行了定量评价。然而,目前如何调动企业的积极性、提升企业导师教学能力、增强校内年轻老师工程实践能力,还需要进一步探索。同时,也需积极借鉴世界各国工程人才培养的成功经验,加强校际交流与合作,共同推动土木工程行业人才的培养。
参考文献
门进杰,史庆轩,钟炜辉,等.土木工程专业改革与建设实践[J].高等建筑教育,2018,27(5):31-35. [百度学术]
郑华,应子怡,陈辉.新工科背景下应用型绿色建筑智造人才培养探索与实践[J].高教学刊,2024,10(21):180-183,188. [百度学术]
曾永庆,刘晓红,童小龙,等.新工科产教融合背景下土木类专业人才培养模式研究[J].创新创业理论研究与实践,2022,5(20):196-198. [百度学术]
颜怡.产教融合政策背景下本科职业教育人才培养机制优化研究——以J学院为例[D].南昌:南昌大学,2022. [百度学术]
单丽岩,谭忆秋,田霜.研究生沥青与沥青混合料课程建设探讨[J].高教学刊,2023,9(19):44-47. [百度学术]
黄维蓉,熊出华.沥青与沥青混合料[M].北京:人民交通出版社,2020. [百度学术]
刘凯华,朱江,郭永昌,等.产教融合视域下土木工程专业实践教学改革探索——以混凝土结构课程设计课为例[J].高教学刊,2022,8(31):131-134. [百度学术]
华臻,王昕,魏广芬.电子信息类一流专业产教融合协同育人机制探索[J].教育教学论坛,2021(47):108-111. [百度学术]
张铁坚,张立勇,乔孟涛,等.给排水科学与工程专业大学生劳动教育路径探索[J].高等建筑教育,2024,33(4):147-152. [百度学术]
李波,康爱红,吴正光,等.土木工程专业虚实结合实验教学虚拟教研室建设探索[J].砖瓦,2023(12):157-159,162. [百度学术]
占玉林,卢思吉,邓开来,等.基于OBE理念的桥梁工程专业教学设计PBL方法创新与尝试[J].高等建筑教育,2021,30(3):150-157. [百度学术]
韩筠.在线课程平台推动在线教育十年发展的研究与展望[J].中国高等教育,2023(2):21-26 [百度学术]