新工科背景下城市轨道工程专业的改革探索_张景峰.pdf

57-2023 年 3 月第 11 期Mar.2023No.11教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM新工科背景下城市轨道工程专业的改革探索张景峰，刘 丹，张久鹏（长安大学 公路学院，陕西 西安 710064）摘 要 随着城市轨道交通行业的快速发展，社会对行业人才培养质量有了更高的要求。在新工科背景下，高校对相关专业进行教育改革是顺应时代的发展及社会的需求。城市轨道交通作为交通运输领域内的一个重要分支，应该抓住机遇，建立符合新时代要求的城市轨道工程专业，为社会培养出创新型的专业技术人才，为我国城市轨道交通发展贡献力量。结合城市轨道工程专业特点，从培养目标、课程体系、教学模式改革、考核及持续改进机制等方面探讨了城市轨道工程专业建设的方向。关键词 新工科；OBE；城市轨道工程；专业建设基金项目 2021年度陕西高等教育教学改革研究重点项目“新工科背景下城市轨道工程人才产教融合培养体系构建与实践”（21BZ021）作者简介 张景峰（1989），男，陕西西安人，博士，长安大学公路学院副教授，主要从事城市轨道工程与桥梁工程研究；刘 丹（1988），女，四川蓬安人，博士，长安大学公路学院讲师，主要从事轨道工程研究；张久鹏（1983），男，江苏盐城人，博士，长安大学公路学院教授，主要从事城市轨道工程与道路工程研究。中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1674-9324（2023）11-0057-04 收稿日期 2022-03-28引言随着我国城市化进程的不断加快，城市轨道交通因具有安全、快捷、准时、绿色环保等突出特点，在公共交通中的重要性愈加凸显。截至2020年底，中国内地累计有45个城市开通城轨交通运营，运营线路达到7969.7千米。经过多年发展，我国城市轨道工程的设计、建设与运营技术得到了大幅度提升，一批制约城市轨道交通设计、建设与运营的技术瓶颈取得了重大突破。然而在新形势下，我国要实现从“城轨大国”到“城轨强国”的转化，在城市轨道交通行业深度融合应用智能建造、绿色建造、物联网、大数据等新兴技术，使得城市轨道工程专业方向及其人才需求内涵正在发生重大变化。新工科是为适应新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略，教育部积极推进的工程教育改革新路径及方向，目标是培养出超越现实、面向未来、动态适应的卓越工程科技人才，这使得高校工科专业人才培养有了新的内涵。在此背景下，各种先进教育理念和方法不断被应用于工程教育改革中。其中，成果导向教育OBE（Outcome-basedEducation）因其倡导教学设计和教学实施的目标应以学生在受教育后的最后学习成果来衡量，更侧重于学生能力的培养，因而成为许多高校教育工作者寻求教学改革的主要路径之一。李志义等1在国内较早地引入了OBE概念，并认为基于OBE的高等工程教育改革应着力实现学科导向向目标导向转变、从教师中心向学生中心转变、从质量监控向持续改进转变。胡向东2探索了新工科背景下以OBE为导向的课程持续改进模式，实践证明从课程优质教学资源建设模式、课堂教学模式、学习模式、课程考核激励模式四个维度构建的人才培养质量过程化形成机制效果良好。长安大学城市轨道工程专业方向肇始于2008年，2020年学院优化调整本科专业和教学机构，重组成立城市轨道工程系，本专业方向是长安大学“交通运输工程”世界一流学科及“城市地下空间工程”特色本科专业的重要培养方向。城市轨道工程所培养的人才大部分服务于城市轨道工程规划、设计、施工和管理等诸多方面，人才培养的质量对于我国城市轨道交通的高质量发展和运维至关重要。在城市轨道工程教学改革方面，周顺华等3以同济大学轨道与铁道工程方向本科阶段课58-教育教学论坛2023 年 3 月程设计体系为例，提出了提高课程设计质量与效果的对策和建议；彭辉与魏薇4将CDIO工程教育理念引入城市轨道交通专业核心课程，依据专业人才培养目标构建了课程结构及教学内容，制订并实施了专业核心课程方案。虽然目前开设城市轨道工程专业的相关高校在人才培养、教学改革方面做出了一些积极的尝试，但是由于城市轨道工程是一门综合性和实践性强、新技术应用广泛的专业，现有的培养体系难以适应新形势下对于拔尖创新人才的迫切需求。在新工科背景下，结合城市轨道工程专业特点，以OBE教育理念为向导，持续改进培养方案，进行城市轨道工程专业核心课程的教学方案改革，对我国轨道交通行业培养创新型人才具有重要的现实意义。一、基于OBE的专业建设举措1.人才需求分析及培养目标确定。一般来说，制定专业人才培养目标主要考虑以下三个方面的因素：专业能力要求、学校人才培养定位和社会需求。因此，在制定城市轨道交通专业人才培养目标时，首先，要考虑专业的人才培养目标定位，城市轨道工程专业主要培养城市轨道工程急需的规划、设计、施工、运行管理等方面的科学研究和工程建设高级人才。其次，城市轨道工程专业涵盖面较广，包括轨道线路安全运营组织、轨道线路路网规划、轨道结构安全性等，而不同企业对相关就业人员有不同要求，因此，需针对不同学生的兴趣爱好和就业深造需求，在培养方向的基础上制定个性化、符合社会需求的培养目标。长安大学作为我国交通运输行业领域的高层次人才培养、科学研究和社会服务基地，交通运输是学校的立校之本和发展引擎，因此，城市轨道工程专业的人才培养目标与学校的人才培养定位是深度契合的。2.专业课程体系建立与革新。将城市轨道工程专业课程体系主要分为通识教育课程、专业教育课程和个性培养课程三大方面分别建立。对通识教育部分，除了传统的数理基础、科学素养及思想政治教育等，还应包括铁路文化、历史发展和社会作用，通过专业通识教育课程的增加可以使学生更为全面完整地了解铁路知识发展脉络。专业教育课程主要包括五个模块：（1）以铁路和轨道工程相关各专业基础知识为主的学科基础课程，使学生掌握城市轨道工程设计和建造基础理论，充分了解行业的构成及发展。（2）以“交通工程”“城市轨道线网规划”等课程为主的专业拓展课程，使学生具有城市轨道交通运营管理和规划方面的基础能力。（3）以智慧轨道、城市轨道BIM工程、未来轨道交通形式等课程为主的专业选修课程，积极掌握行业动态，使学生对城市轨道交通当前及未来的发展方向有一定的了解，培养面向未来的城市轨道交通专业人才。（4）充分考虑长安大学在公路交通中的行业优势，建立以综合交通系统发展、多式联运、城市综合规划等课程为主的学校特色课程，使学生的知识面从单纯的城市轨道交通拓展至整个交通运输行业。（5）实践创新课程主要包括两部分：一部分为单门专业核心课程的相关实践内容；另一部分则是由多门核心课程共同构建的以项目形式存在的实践内容，将科研项目引入实践内容，在项目的构思设计实施运作过程中需要运用多门专业核心课程的相关内容。在实践过程中，不仅巩固了基础知识，而且提高了工程应用技能。个性培养课程主要包括专业学术类、交叉复合类、就业创业类三个小模块。学生可基于自身兴趣及未来就业规划选择其中一组或者多组进行修读。专业学术类课程主要针对城市轨道中的运营管理、施工组织及养护维修三个大方向展开，以大学生相关竞赛为依托，学生自行组成研究团队。交叉复合类个性化课程结合长安大学特色，综合两个或以上相关专业特色，学生自发合作逐渐形成项目雏形，并向学院申请，联合相关教师进行个性化指导。对于就业创业类个性化课程，在原有就业创业类课程的基础上，增加以专业教师担任主讲的就业指导课程，从专业角度对本专业的就业方向及不同就业方向的主要工作内容进行分析介绍，并通过现场参观及短期实习的方式，了解不同工作岗位的工作特性，解决学生就业困惑，拓宽学生就业思路。本课程体系中所有课程不是独立的个体，课程之间相互联系，由浅入深，让学生逐渐融入城市轨道工程专业中去。通识课程增加学生的文化及科学素养，专业课程提高学生的专业能力。从专业基础课到专业核心课，让学生对城市轨道工程有了全面的认识。在此基础上引入专业选修课，59-第 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期使学生紧跟时代脚步，对专业的发展方向及先进理念有一定了解。与此同时引入学校特色课程，结合长安大学公路交通的优势，使学生对轨道交通基础设施工程有一定的认识，扩宽学生的知识面，最后通过实践创新课程巩固知识，提高动手能力。3.教学模式改革。基于OBE的教学方法是一个闭环且不断优化改进的过程，不同于传统既定的教学模式。首先，基于学校定位、社会及企业对人才的需求，从学生的知识、技能、管理能力等方面确定相应的学习成果。其次，基于已确定的学习成果，制定以学生为主体的阶梯式教学模式。一方面，由易到难选取教学内容，使学生循序渐进地掌握相关专业基础知识；另一方面，对学情进行分析，依据学生的情况进行分层教学。最后，采取合理的教学评价体系检验学习效果，通过相关核心课程的重点内容、学生相关能力完成情况等进行达成度分析，分析既定学习成果的完成度，对教学设计进行相应改进。同时通过对毕业学生进行调查，分析现有教学设计与岗位需求之间的差距，进一步优化教学设计。在教学过程中逐步改进，由传统的课堂讲授式教学向多元化教学模式改进，授课过程遵循讲授、提问、独立解答与点评，融合启发式、互动式、讨论式课堂教学，调动学生学习的主动性与独立思考性，注重学生学业能力的提升。在教学过程中，不断对课程学习效果进行评估，针对存在的问题，持续改进课程内容及教学方法，注重学生能力的培养。基于城市轨道工程课程体系，研究在“互联网+”环境下多元互动混合式教学模式的教学内容、教学方法、教学过程的组织和设计方法，建立城市轨道工程网络教学平台、网络交流平台、科技创新交流展示平台，构建多元互动混合式教学的教学评价和管理体系，提出可用于工程类人才培养的多元互动混合式教学模式。在教学过程中，充分利用现代计算机网络技术和计算机媒体的多样性呈现知识内容，使用视频和动画演示加强学生对教学内容的理解和记忆。通过网络教学平台建立教学互动，利用媒体的交互性进行自测练习和答疑解惑；通过网络交流平台建立学生与教师、行业专家和学者的交流探讨，构建以学生为中心的多元互动混合式教学模式。4.多元化考核机制建立。“评估学习产出”是以OBE理论建立的教育模式中的重要环节，强调“如何了解学生已完成指定学习成果的获得”，以检验学生是否达到了该专业应具备的毕业要求。城市轨道工程专业实践教学主要包括勘测实习、城市轨道交通工程施工组织设计与概预算课程设计、线路选线设计等。传统的考核评价主要注重实践结果，基于OBE理念的教学模式考核不再注重结果，实践过程成了考核重点。建立实践全过程跟踪，关键节点实时评估考核，在此过程中反馈教学，促进教学的改进与完善。通过整个过程的监督和评价，将多元化考核机制贯穿整个实践的过程，使学生意识到实践过程的重要性，充分发挥学生的主观能动性，激发学习兴趣，巩固所学知识，提高学生的创新及动手能力。课程紧密结合以科研项目为载体、基于工作过程的课程实施过程和工程中的施工过程，根据课程性质，在学习的各个环节，从技能、知识、成果、协作、纪律、态度、操作、沟通等方面，对学生进行全方位的考核。根据学生的实习总结、课程设计的学习效果、遵守学校制度的情况等，以专业知识点的考核为重点，对学生的综合素质和技能进行全面考核，由专家、用人单位和学生多方评价。二、存在的问题与持续改进机制基于上述改革举措的长安大学城市轨道工程人才培养模式近年来运行良好，得到了学生和用人单位的认可，然而在新形势下，基于OBE的人才培养仍面临以下三方面问题。1.人工智能、“双碳”战略等技术和政策因素不断重塑轨道交通行业发展方向，因此，相应的人才能力需求也在快速动态发生变化。然而目前的人才培养计划在学生入校后即已固定，而学生面对的就业市场需求却是在四年之后，人才培养计划的改革相对于人才需求往往具有一定的滞后性，这是基于OBE的人才培养中所面临的突出问题。2.随着高等教育的不断普及和大学生就业形势的变化，本科人才培养的出口逐渐呈现两极分化，即一部分毕业生选择进入就业市场，而另外一部分学生将继续深造。直接就业学生的知识需求更倾向于专业能力培养，而继续深造的学生可能张景峰，等 新工科背景下城市轨道工程专业的改革探索60-教育教学论坛2023 年 3 月更希望侧重于基础理论的学习。如何在满足人才培养基本目标的前提下，实现就业学生专业能力教育需求和继续深造学生基础通识教育的平衡，目前仍未有较为满意的解决方案。3.随着国内诸多城市修建城市轨道工程，为了适应社会对本专业的人才需求，城市轨道工程专业招生人数一直呈上升趋势。因此，对于设计城市轨道交通，特别是轨道工程方向的师资需求巨大。然而目前国内外与轨道工程相关专业方向的高水平人才培养机构相对较少，且大量相关专业博士毕业后选择去企业工作，城市轨道工程方面的高水平师资队伍亟待扩充。针对以上问题，拟建立培养计划的动态变更模式，通过设置专业选修课灵活学分，在学生本科培养期间动态地调整培养内容，尽可能与人才需求保持同频一致。通过对各教学环节的质量要求进行周期性评价，对毕业生进行制度性的跟踪和反馈，建立“评价改进再评价”的闭环，形成持续改进机制。建立以专业负责人为主的师资建设团队，通过引育结合、实践锻炼等方式，充实城市轨道工程专业师资队伍，提高师资综合水平。结语随着城市轨道交通行业的快速发展，社会对行业人才培养质量有了更高的要求。在新工科背景下，高校对相关专业进行教育改革是顺应时代及社会发展的需求。城市轨道工程作为交通基础设施的重要组成部分，应该抓住当前机遇，建立符合新时代要求的城市轨道工程专业，为社会培养出创新型的专业技术人才，为我国城市轨道交通发展贡献力量。本文结合城市轨道工程专业特点，从培养目标、课程体系、教学模式改革、考核及持续改进机制等方面探讨了城市轨道交通专业建设的方向。目前部分改革内容已经完成，成效显著。参考文献1李志义,朱泓,刘志军,等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革 J.高等工程教育研究,2014(2):29-34+70.2 胡向东.新工科背景下以OBE为导向的课程持续改进模式探索 J.教育教学论坛,2018(29):134-137.3 周顺华,梅祯,王炳龙.城市轨道交通工程专业课程设计改进探究 J.高等理科教育,2015(6):112-115+111.4 彭辉,魏薇.基于CDIO教育理念的城市轨道交通工程专业人才培养模式改革与实践研究 J.教育教学论坛,2015(24):129-130.Reform and Exploration of Urban Railway Engineering Specialty under the Background of“Emerging Engineering Education”ZHAGN Jing-feng,LIU Dan,ZHANG Jiu-peng(School of Highway,Changan University,Xian,Shaanxi 710064,China)Abstract:With the rapid development of urban railway transit industry,higher requirements are put forward for improving the quality of talent training.Under the background of“3E”,the educational reform of related majors in colleges and universities conforms to the development of the times and the needs of the society.As an important branch in the field of transportation,urban railway engineering should seize the current opportunity to establish new type of rail engineering major to meet the requirements of the new era.This innovative reform can cultivate innovative professional and technical talents for the society,and make contribution to the development of urban railway transit in China.Based on the characteristics of urban railway engineering specialty,this paper discusses the direction of urban rail engineering specialty construction from the aspects of training objectives,the curriculum system,the teaching mode reform,the teaching assessment and the continuous improvement mechanism.Keywords:“emerging engineering education”;OBE;urban railway engineering;specialty construction