“项目导入任务驱动”教学法在桥梁电算教学中的应用

王超 　李昂

[摘 要]文章通过分析桥梁电算课程在教学过程中存在的问题，比较各种教学方法的优缺点，介绍“项目导入任务驱动”教学方法的优势，从项目导入、任务驱动、项目考核、教学应用等几个方面探讨“项目导入任务驱动”教学方法在桥梁电算教学中的应用。实践证明，该方法有效锻炼了学生的实际动手操作能力、团队协作与沟通能力，提高了学生分析解决实际工程问题的能力。

[关键词]项目导入;任务驱动;桥梁电算;教学方法

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2021）09-0072-03

随着经济的高速发展，市场对高等应用型人才的要求日益提高，高校急需对教学方法进行改革，重视对学生职业素质能力的培养。桥梁电算是一门实践性很强的课程，课程内容和知识体系比较零散，传统教育模式以“知识本位”为教学核心，着重教师灌输，学生被动接受，缺乏积极、主动的学习态度，教学效果并不理想，学生通常只掌握了理论知识，缺乏良好的自主实践动手能力。如何将零散的知识点形成有机的整体，使学生能融会贯通，灵活应用于桥梁结构的建模、分析与设计，是这门课程的教学目标。不少教师对教学方法进行了探索，如案例教学法、项目教学法、任务驱动教学法等，这些探索取得了一定的成效，但也存在一定的不足，如任务驱动法单个任务功能简单，任务与任务之间相对独立无连贯性，这会使得学生觉得学习内容缺乏系统性。因此，本文介绍了“ 项目导入任务驱动”教学方法的基本概念，分析比较了各种教学方法的优缺点，从项目导入，任务驱动、项目考核等几个方面探讨了“ 项目导入任务驱动”教学法在桥梁电算课程教学中的应用，采用实际的工程项目来导入有关教学内容的知识点，并实现相应的教学目标，用一系列的任务驱动来主导学生的实践操作，并用项目任务来考核和评价学生的学习效果。

一、 “项目导入任务驱动”教学法简介

“项目导入任务驱动”教学法是将项目教学法与任务驱动法相结合，以构建主义学习理论为基础的教学方法，是师生通过实施一个完整项目而进行的教学活动[1]。王银银[2]研究指出，该教学方法中学生是实施项目的主体，项目的设计、详细分析和研究均由学生负责实施，教师是项目教学实施的组织者、协调者和指导者，学生了解任务后开始学习相关知识，熟悉项目的要求以及实施过程的重点和难点，过程中充分展现学生解决问题的能力。赵海冰[3]等研究了该方法的实施机制，教学目标被教师融入任务中，引导学生对任务进行分析、讨论、总结，让学生在任务的驱动下，发现问题、解决问题，建立 “自我成就感”，加强学习的动机，从而形成主动学习、主动建构的良性循环。

在这种教学方法中，教师、学生和项目是主体，教师首先以学生的自主学习为前提制订教学计划，尽可能地将全部知识在实践的基础上进行教授，帮助学生按照教学计划更好地学习和提高自己的技能[4]。在实行计划时，考虑不同学生的特点制订出适合每个学生的教学计划，使学生能灵活地运用所学知识，促进学生知识学习和技能的提高。这不光要求教师对知识有全面深刻的了解，还要求教师具有较好的规划技能、教学能力及现场反应能力。

学生需要按照教师的要求和目标，根据相关项目来全面学习知识，在合作实践中完成解决碰到的各种问题，从而提升自身的综合能力。这要求学生积极主动学习，同时具备沟通交流、与人合作的能力。

项目的制订需要考虑不同学生的能力，为了满足不同水平学生的学习，项目可以细分为多个子项目，然后将子项目再分为若干个较易完成的子任务，通过自下而上地完成一个个子任务和相应的子项目，从而完成制订的教学任务和计划。

任务驱动的教学过程主要为：首先，教师根据项目任务的难易程度和学生的差异化进行合理设计;然后根据学生当前的学习情况，创设具体的实践情境或者实际工程项目任务，将专业知识点引入，解决既定的任务;最后，学生通过小组协作交流完成对应的子任务，并实行分工和轮岗，提高对项目任务的整体认识，在实践中学习和巩固知识点。

教学的考核不仅要对学生专业知识及相关技能进行考核，也要对学生的项目完成过程和方法进行考核，以突出对能力的考核。

二、“项目导入任务驱动”教学法与其他方法的比较

（一）传统教学法

传统教学法主要以课堂为主，以教材为中心，教师对学生进行“填鸭式”教育，学生被动接受知识，缺乏主动性，动手能力较差，无法灵活运用所学知识来解决实际问题。对桥梁电算这类实践性很强的课程来说，采用传统教学方法，很难提高学生综合应用所学知识解决工程问题的能力，学习效果很不好。

（二）案例教学法

教师根据相关的教育目标，运用相关案例作为讲课题材，与学生一起进行分析、讨论、总结，用这样的方法来传授相应的知识点，使学生在具体真实情境中学习新的知识，能提高学生的思维能力和实际操作能力，充分发挥学生学习的主动性和实践性，使学习者真正掌握所學知识和专业技能，全面提高学生的综合能力[5]。在桥梁电算课程中，学生可以模仿具体工程项目案例分析过程，学习桥梁有限元建模与分析理论与方法，将理论与实践相结合。当然，这种方法也有一定缺陷：首先，教师要花费大量的时间和精力来准备案例;其次，这种方法在实践教学中投入较大，效益不是很好。

（三） 项目教学法

项目教学法是以项目为导向，以学生为主体，教师为辅，根据实际要求，共同制订一个完整的项目，相互协作解决各种问题，完成项目任务，不断提升学生的协作能力和解决实际工程问题的技能[6]。该教学方法的关键是项目设计，教师需要选择和设计项目，引入教学知识点，学生需要参与信息的收集、项目的设计、完成、最终评价全过程，学生从被动的知识接收者变成自主参与、自主学习的教学主体，更容易掌握如何将有关的知识点应用到具体的工程实践当中的方法。这种教学方法见效快，可以将理论与实践紧密结合。当然，项目的选择及设计绝非易事，同时项目的实施要求学生具备一定的专业知识和实践技能，基础较差的学生很难参与进来，无法领会教学方法的根本和关键。

（四）任务驱动式教学法

任务驱动式教学法是指教师在教学过程中以案例为主体，对教学内容进行相关的规划设计，使其成为多个具体的任务，学生根据具体的任务，在教师的指导下，自主学习和探索，并用相互交流合作的方式来完成相应的任务[7]。它能促进学生的自主学习并有益于学生对相关知识的理解。这种方法的核心是要确定任务，如果教师对问题和任务的理解把握不准，又或者将问题与任务混为一谈，则无法激发学生的自主学习心理，学生也无法相互合作来掌握相关技能，更无法理论联系实际去吸收消化这些知识，自然也不能提高学生发现问题、解决问题的能力。

针对以上一些教学方法的优缺点，“项目导入任务驱动”教学法吸取了它们的精髓，弥补了它们的不足，具有其自身优势。

三、“项目导入任务驱动”教学法在课程桥梁电算中的实施

（一）项目导入

针对杆、梁、板、体等不同单元类型的有限元电算分析理论，设计多种桥型不同材料的实际工程仿真分析项目，每个项目包含桥梁电算课程的多个知识点，所有的项目将形成完整的项目库并覆盖课程的所有或绝大部分的知识点。如斜拉桥仿真分析项目，主梁、主塔、桥墩可以采用梁单元进行模拟，拉索采用杆单元模拟，桩基与土间的连接采用弹簧单元模拟，主塔、桥墩涉及混凝土材料特性的设置，而主梁和拉索涉及钢材特性的设置，全桥进行静力、动力分别对应桥梁电算的多个知识点，施工过程分析、索力的优化也涉及大量的理论和实践知识。混凝土连续刚构桥仿真分析项目，可以采用板单元模拟主梁，杆单元模拟预应力钢筋，而零号块局部应力的分析可以采用实体单元模拟，这些都包含结构建模技术、网格划分技术、结构计算和结构提取分析以及程序化编程语言APDL的应用等大量知识点。另外也可以进行构件拱桥和悬索桥等不同桥型的有限元模拟分析，项目可能涉及结构稳定性分析及几何非线性、材料非线性及状态非线性等各种理论知识点。在教学过程中，可以将具体项目分解成多个小目标项目，针对教学内容所涉及的知识点引入对应的小目标，通过对小目标实习过程的讲解来导入知识点，或者通过讲解如何将相关知识点应用到小项目中，增强学生对知识点的理解，也让学生更容易将理论知识与实践项目相结合，活学活用。因此，每个小项目应涵盖多个章节的知识点，当所有相关章节教学都完成后，整个大项目就可以完成了。在不同的项目实施过程中，可能涉及的各种知识点会有交叉和重叠，对于重要的知识点可以在教学的前几个项目中进行精讲，其他项目中根据实际情况可以省略。当所有项目都实现完成后，整个课程设计的全部或大部分知识点就都讲解完成了，整个桥梁电算的分析过程就清晰了，学生对整个课程的理论和应用也就掌握了。这种教育方法让教师和学生之间的交流变得充分，使学生在真实的工程实践应用环境中学习和应用理论知识，效果较好。

（二）任务驱动

桥梁电算是实践性很强的课程，只听教师讲授，不动手练习很难达到提高学生实践能力的目标，必须通过实际上机操作练习来消化吸收课堂教学内容。上机时必须给学生布置具体任务，让学生通过自己动手操作完成目标任务，掌握相应的知识点。因此，需要根据教学进程设计项目任务，如讲到梁单元有限元分析，可以設计一个简支梁模型分析任务，要求学生自己动手建立简支梁有限元模型，包括截面特性设定、材料参数赋值、网格划分、静力分析、结构变形、支反力及内力（轴力、剪力、弯矩）的提取等。任务紧扣相关知识点，学生根据课题教学知识来模拟完成相关任务，同一组的学生自己选出项目的负责人，负责人根据每个人的情况分配相应的任务，大家协同完成整个项目任务。学生之间可以交流探讨，教师也可以进行适当的指导和错误的纠正。通过这些具体的任务驱动来主导学生的动手实践，提高学生的动手实践能力，让学生可以灵活应用所学知识。任务完成后教师对完成情况进行点评，学生之间也相互交流学习，对任务完成过程中的不足进行总结和研讨，分享各自的相关经验和教训，共同提高自身的综合能力。

（三）项目考核

传统的考核方式单一，考核依旧采用笔试的方式，内容多数源自教材，这种考核过于简单规范化，主要是考核学生对理论知识掌握的情况，学生只关注考试分数不注重学习过程。桥梁电算是一门实践性很强的课程，机械的笔试很难了解学生应用有限元软件分析问题、解决实际工程问题的能力，必须增加上机考试来考核学生的实际操作能力，同时要对学生整个学习过程进行考核，如参与项目任务完成质量、自主学习的能力、团队协作与沟通的能力等。因此，需要构建用于考核学生实际操作能力的考核项目任务，让每个学生独立完成上机。教师根据学生的项目任务完成情况，确定学生的考核结果，将平时学习过程考核和最终笔试和上机考核结果相结合，按一定比例进行总评，以实现对学生学习情况全方位的考评。

（四）教学应用

项目组将该教学方法应用到我院土木专业桥梁电算课程的教学实践中。由于是初次应用，在实施过程中碰到了一些问题，通过不断地摸索、总结和修正，总算顺利实施。从实际教学成果来看，学生学习效果不错，基本能够掌握桥梁电算的基本理论，并能自己动手对实际桥梁结构进行有限元建模和仿真分析，部分学生还通过电算软件完成了毕业设计。接下来将进一步进行总结改进，争取取得更好的效果。

四、总结

本文研究比较了各种教学方法的优缺点，通过将“项目导入任务驱动”教学法引进桥梁电算课程教学中，激发了学生的自主学习动力，有效锻炼了学生的实际动手操作能力、团队协作与沟通能力，让学生学完课程后能打下坚实的专业基础，提高了学生分析解决实际工程问题的能力，使其具备较高的综合素养。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 艾斯木比提·阿布力特甫.“项目导入任务驱动”教学法在《C 语言程序设计》教学中的应用[D].乌鲁木齐：新疆师范大学，2016.

[2] 王银银.基于“项目导向、任务驱动”教学法的《物流成本管理》课程改革与实践[J].物流科技，2013（11）：50-57.

[3] 赵海冰，李瑛，邢翠芳.浅谈项目教学与任务驱动在“C程序设计”教学中的应用[J].计算机工程与科学，2014（A2）：319-321.

[4] 孙秋莲.项目导入任务.驱动教学法在互联网营销与管理专业教学中的应用[D].贵阳：贵州师范大学，2014.

[5] 陈守余，赵江南，睢瑜.案例教学法在“矿产综合勘查技术”课程教学中的应用[J].中国地质教育，2020（1）：81-85.

[6] 项四通，洪松，房芳，等.以项目为导向的教学法及其在“机器人”课程中的改革实践[J].当代教育理论与实践，2020（2）：50-54.

[7] 潘尧坤，崔红卫，冯锐，等.基于任务驱动与案例库建设相融合的专业学位研究生课程教学方法探索：以《金属热处理原理》为例[J].教育现代化，2019（103）：133-138.

[责任编辑：刘凤华]