基于新工科人才创新能力培养的教学研究

来源:用户上传      作者:朱永强 张平霞 李敏 潘福全 杨勇

　　摘 要：当前课程培养模式难以适应新工科人才创新能力培养的新需求，并且存在学生学习积极性不高、实践动手与创新能力，尤其是解决实际问题的能力不强的问题。基于此，本文提出基于新工科创新能力培养的教学目标，对“运输系统规划与设计”课程教学模式和考核模式进行改革研究，搭建基于虚拟现实技术的虚拟设计+漫游平台，实现理论学习与实际应用的衔接。在此基础上，采用项目教学充分利用课内外时间，做好互动和拓展训练，满足新工科创新人才培养的需要。然后结合教师的动态技术跟进和指导尺度的把握，做好科学素质和创造性思维的同步培养。最终实现基于能力的成绩测评，重视创造过程的开展，推动学生主动地学好该课程。
　　关键词：运输系统规划与设计;虚拟现实技术;新工科;创新能力培养
　　中图分类号：G645 文献标识码：A
　　教育部于2016年提出“新工科”这一概念，新工科更强调学科的实用性、交叉性与综合性。这要求高校打造适应未来发展并满足新经济需求的专业，重点培养具备创新思维和国际竞争力的新工科人才;并要求学生在掌握某一专业技能的基础上，能创造性地交叉融合多门学科知识[1-2]。
　　大学生作为建设创新型国家的重要未来力量，其创新意识和创新能力，是保持我国核心竞争力的关键，而高校是培养高素质创新型人才的摇篮，因此加强大学生创新能力的培养是教育改革的核心目标，也是提高人才质量的关键[3-4]。
　　目前随着我国城市进程的加快，以及汽车保有量的增加，交通拥堵问题越来越严重，而交通运输规划则可以很好地解决这一问题，但由于城市规模的增大，以及全球经济一体化的影响，单一城市很难脱离整个世界经济的影响，导致现在的交通规划需要考虑更多的影响因素，现代的交通规划已是一门跨领域、涵盖多个学科的新兴交叉学科。这种发展趋势要求新的交通运输专业规划人员必须对交通规划的专业知识有更深入的了解和学习，能进行多层次多维度的规划设计及方案评估，而这也是新工科对创新人才的要求。基于此，本文对“运输系统规划与设计”教学手段开展研究，实现具备创新能力的新工科人才的培养[5]。
　　一、目前培养中存在的问题
　　（一）传统教学模式对创新人才培养的制约
　　传统教学模式，由教师进行知识的灌输和普及，学生处于被动学习状态中，学生的自由想象、自由研究、发表独到见解的空间很少，不利于启迪学生的创造性思维。同时传统的规划设计多采用图纸―积木拼接展示的形式，这样也会导致成本的增加及展示的困难度，并且展示效果比较有限。
　　（二）科学素质和创造性思维培养的非同步性
　　创造力的基础是科学素质，创造力的核心是创造性思维，而科学素质的提高和创造性思维的培养，主要是通过教学过程来实现。大学生的大多数时间是在教与学的过程中度过的，并通过该过程实现知识的传授、思维的训练和方法的学习。活动的开展必须与教学过程相结合，开展几次活动是容易的，要在教学过程中贯穿创造性教育则十分困难。
　　（三）创造过程的忽略
　　近年来，在科学教育活动及其他各种创造发明活动中，普遍重视的是创造结果，而没有针对创造过程开展有效的创新教育。同时学生在创造发明活动中，也会遇到许多困难。创新教育就是要利用这个过程，培养他们要有坚定的信念，要有恒心，有不怕困难、不屈不挠的精神。
　　二、教学改革
　　（一）基于虚拟现实―虚拟设计―虚拟漫游创新展示平台的搭建，解Q理论学习与实际应用的衔接问题
　　通过虚拟设计―虚拟漫游与项目教学相结合，实现学生随时可以根据项目和课程进展的需要，开展运输设施设计，进行方案设计和理论验证，这样在学习课程内容时，就可以有针对性地、带着问题进行深度知识点学习，提高掌握知识的效率。
　　目前SketchUP软件具有直接面向方案创作的特点[6]：设计者可以直接在电脑上进行方案构思，方案呈现直观的三维立体状态，改变传统平面设计，设计图与效果图分离的缺点，便于团队合作时的即时交流。
　　采用该软件，进行相关运输系统设施，例如立体交通、车站枢纽的设计，然后利用虚拟现实技术再进行场景的虚拟漫游，让老师带领同学进入虚拟设计场地进行实际点评，同时结合课程内容，讲解规划设计的知识要点和注意事项，实现理论到实践的转移。而学生在该平台中亲眼看到自己设计的优点和不足，则必将大大促进相关软件和各种知识的主动学习。
　　（二）“运输系统规划与设计”课程内容与项目式教学的良好衔接，制定符合创新人才培养要求的项目教学题目，满足新工科创新人才培养要求
　　项目教学可以充分利用课内外时间，做好互动和拓展训练，但考虑到学生水平、精力以及课程本身课时、内容所限，以及新工科创新人才培养的需要，因此在选择题目时，指导教师必须做好题目难易度――创新能力培养的权衡工作。
　　通过项目式教学，实现知识学习和项目推进的同步进行，学生就会感受到新知识的价值，以及问题成功解决的喜悦和成就感，则必将激发学生的积极性，实现被动到主动学习的转化，同时项目研究无标准答案限制，大大激发同学的创新动力。
　　同时学生在项目研究和课程学习中，是一个不断认识、逐渐完善相关知识的过程，对项目方案进行调整，需要教师进行动态的跟进和指导，使学生不能偏离本来的课程学习重点。
　　另外在课程授课――项目实施过程中，要注意“度”的问题，即注意培养学生自学能力、钻研精神，实现科学素质和创造性思维的同步进行，避免对教师的过度依赖。
　　（三）OBE考核模式的探索
　　学生的课程成绩既是对所学课程的一种评价，同时也是今后评价其他活动的参考，因此学生在有能力的情况下，都会主动努力追求好的成绩。因此OBE考核模式就会从成绩的角度来实现和保证：推动学生学以致用，真正掌握好该课程，并积极运用所学知识解决实际问题。同时还可以指导学生结合项目教学及创新性，进行科研论文撰写，加强学生的科研意识培养，激发学生参加科研的热情。

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