本科道路工程材料課教學創(chuàng)新實踐
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摘要：為了提升應用型本科道路工程材料課的知識性與趣味性，提高學生的理論理解與實踐操作能力，將精細化課程細節(jié)融入到教學創(chuàng)新與實踐之中。采用虛擬仿真手段推動學生實踐的方法，清晰化教學體系。實踐結果表明：虛擬仿真手段推動學生創(chuàng)新實踐落到了實處，保證了課程教學創(chuàng)新與實踐的最優(yōu)效果。
關鍵詞：實踐操作；虛擬仿真；教學體系；工程項目
在國家經(jīng)濟快速發(fā)展的大背景下，對交通工程專業(yè)的人才需求量與日俱增，高校對技術人才的培養(yǎng)質量要求提升，傾向于復合型創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)[1]。對于應用型本科高校而言，以“基礎、特色、應用以及技術”為重點，培養(yǎng)高等人才的宗旨不斷更新，專業(yè)課程傾向于Transcad（交通宏觀仿真）、VISSIM（交通微觀仿真）、Synchro（信號配時優(yōu)化）與Mapinfo（地理信息系統(tǒng)基礎）相結合教學[2]，以培養(yǎng)符合社會發(fā)展要求的創(chuàng)新性人才。道路工程材料是交通工程領域的專業(yè)課程之一。課程涉及不同的交通功能材料，其中包含交通防水材料、交通防火材料、交通保溫隔熱材料、有機結合料、無機結合料以及交通安全設施材料[3]。道路工程材料課具備理論性與邏輯性強的特性[4]，學生對實驗操作部分提不起興趣，理論知識枯燥乏味，文中圖解缺乏生動性。眾多高校教師在課程教學創(chuàng)新方面取得了一定的成效，彭寧等[5]對高校大學化學的教學方法進行了創(chuàng)新，從課堂形式、方法和內(nèi)容三方面展開，初有成效。朱曉萍[6]將互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)大整合融入到了高校英語教學的創(chuàng)新研究中，初步保障了高等院校的人才培養(yǎng)質量。陳雪[7]搭建了課程教學創(chuàng)新體系，為大學生搭建了良好的學習平臺。劉秀麗等[8]分析了社會環(huán)境對創(chuàng)新教學的內(nèi)在影響，為高校大學生提供了一份有價值的課程創(chuàng)新改革。為了提高交通工程專業(yè)學生上課的自主性以及積極主動性，將CAD三維模型演示、工程項目實踐和一體化道路工程材料實驗操作融為一體，“化整為零”精細化教學內(nèi)容，并將人文精神滲透其中，深入地進行課程教學創(chuàng)新探索，為培養(yǎng)出復合型創(chuàng)新性人才做充足的前期準備。
一、道路工程材料課程特性
（一）理論知識點繁瑣道路工程材料課程理論性極強，課程實驗環(huán)節(jié)尤為復雜。課程內(nèi)容主要講述有機結合料與無機結合料，實際生活中學生對交通功能材料的特性了解較少，課程內(nèi)容與實際結合不緊密，課本對巖石與瀝青的介紹瑣碎，知識點繁多，并無直觀的道路施工圖片、材料三維圖片或者三視圖，學生理解起來困難，對于記憶力差的學生而言，學習過程相當枯燥乏味。
（二）缺乏實際案例支撐課本理論，教學難度大道路工程材料這門課程的理論知識與實踐聯(lián)系十分緊密，各種道路工程材料在后期的工程實踐中應用廣泛。但在實際教學過程中，交通工程專業(yè)的學生集體反映“課本中的理論知識”缺乏實際案例的支撐，理解起來相對困難。例如，在學習交通保溫隔熱材料的隔熱原理時，課本中并沒有工程實例驗證交通保溫隔熱材料的實際運用。石棉是低溫絕熱材料，而交通工程實驗室并未采購石棉，學生在學習石棉的性能特點時，學生記憶難度加大。課本中并未實際說明各種功能材料在交通工程領域中的具體實踐與運用，學生難以理解與掌握。學生借助CAD繪圖軟件只能繪制出平面交叉路口圖，因無實際案例支撐課本理論，無法將瀝青路面以及道路周圍環(huán)境繪制出來，道路平面如圖1所示。
（三）實驗難度大，缺乏實踐教學教師嚴重依賴PPT講解，過程枯燥乏味，學生上課的專注性與積極性大幅降低。實驗室缺乏實驗材料與實驗儀器，不具備實驗條件。教師一味地講解理論知識，缺乏工程實踐運用，這與“應用型”本科院校的培養(yǎng)方案背道而馳。
二、CAD三維模型演示結合案例教學法
為了培養(yǎng)學生的主觀能動性與自主積極性，CAD三維模型演示結合案例教學法尤為重要。多媒體課堂繪制三維現(xiàn)場施工實景圖，以道路工程防水材料——瀝青路面為例，精細化課程教學細節(jié)，三維模擬立體圖顯示瀝青路面的三層結構，即表面層、中面層以及下面層。案例分析法建立教學情境，搭建多媒體實踐場地展示三維模擬立體圖，直觀地向學生展示教學與科研中的重難點，教學與科研相結合，科研項目推動教學創(chuàng)新，并及時更新老舊的知識點，將科研間接地引入教學，而實際教學過程中滲透著科研，教學與科研形成動態(tài)循環(huán)機制，讓學生更容易掌握理論繁瑣點，以取得更好的教學效果。
三、課程教學創(chuàng)新探索
（一）學用一致，充分準備教學資源學院方面應適時適量地采購道路工程類施工材料以及材料的三維結構實物模型，教師結合實物給學生授課，提高學生的學習興趣與深度探索知識的積極性；謹慎采購課本，純文字性的教學教材不宜采購；教師在授課之前，大量收集資料以及教學實物圖，通過多媒體向學生展現(xiàn)與課本相對應的交通類施工材料，用CAD繪制道路工程材料的三維場景圖，運用虛擬仿真軟件VISSIM繪制道路實景圖，向學生展現(xiàn)道路的周圍環(huán)境、車輛運行情況和瀝青路面的現(xiàn)狀，以提高學生的實際理解能力。
（二）列舉案例以點帶面，精簡教學注重工程實例與理論的有機結合。列舉交通工程實際案例，驗證課本理論知識，道路工程材料在后期的工程實踐中尤為重要，因此，在實際教學過程中，“課本中的理論知識”應當與實際工程案例緊密結合。就瀝青路面而言，大量收集其實物場景圖，用交通工程CAD繪制出其內(nèi)部三維結構圖，在VISSIM微觀仿真軟件中演示路面效果，輸入道路交叉口的交通量，在交叉路口加入交通信號燈等仿真元素，演示車輛的動態(tài)視頻，視頻與實物圖相結合，充分地展示給學生，并有效地引導學生列舉出瀝青路面的優(yōu)缺點，與水泥路面作對比，在excel表格中總結出兩者之間的區(qū)別與聯(lián)系，深入說明瀝青在交通工程領域的實際運用情況，為后期的課程設計和項目參與做充分的準備，提高學生的主觀能動性與學習積極性。學生借助VISSIM交通微觀仿真軟件對平面交叉路口進行三維場景仿真，以提升學生的直觀感受，道路三維場景仿真如圖2所示。
（三）創(chuàng)新課程教學，優(yōu)化授課思路啟發(fā)學生自主思考，培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力，精細化課程細節(jié)，充分利用多媒體、虛擬仿真平臺、PPT與板書相結合的方法進行授課，分組討論作為輔助措施；做材料實驗時，鼓勵學生勤動手操作，多動腦思考，有效地引導學生積極主動地繪制專業(yè)探索圖，使學生熟練掌握office辦公軟件，熟練使用CAD專業(yè)繪圖軟件，掌握VISSIM交通微觀仿真軟件；創(chuàng)新課程教學，優(yōu)化授課思路，引導學生總結知識點之間的關聯(lián)性，提高交通工程材料這門課的知識性與趣味性。
（四）教學效果分析為了滿足不同學生之間的差異性和適應范圍，培養(yǎng)學生工程項目的參與意識，充分演示道路工程材料的三維模型，通過道路工程材料的實物，引導學生掌握以巖石為主的無機結合料和以瀝青為主的有機結合料的特性，并掌握各類造巖礦物的物理特性與化學特性。就工程項目實踐與材料實驗而言，兩者之間關聯(lián)性大，通過分析道路工程材料的專題與專項實驗，總結不同實驗數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，畫出實驗前后的數(shù)據(jù)對比分析圖，以完成最終的項目實踐。
參考文獻：
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[8]劉秀麗,陳銳.關于高校計算機教學創(chuàng)新的研究[J].現(xiàn)代信息科技,2019,3(24).
作者：鞏舜妹 馮松寶 丁點點 單位：宿州學院資源與土木工程學院