体验式教学在“桥梁工程”课程中的应用探究

乔宏 龙佩恒 王毅娟 王少钦

[摘 要] 在新工科的大背景下，基于北京建筑大学“桥梁工程”课程的教学现状和特点，针对传统教学过程中存在的学生学习热情不高、理论联系实际能力不强等问题，提出了基于Kolb体验式学习理论的“桥梁工程”课程教学模式，在教学的过程中灵活运用校内桥梁模型体验、校外真实桥梁体验、网络虚拟仿真体验等多种体验式学习方式，并进行了教学实践。结果表明，基于体验式教学的“桥梁工程”课程教学模式可以有效地激发学生的学习兴趣，提升学习效果。

[关键词] 体验式教学;“桥梁工程”课程;教学改革;教学方案

[基金项目] 2020年度北京建筑大學教育科学研究项目“基于Kolb体验式学习的桥梁专业‘一化三型人才培养模式研究”（Y2028）;2020年度北京建筑大学教育科学研究项目“互联网+背景下工程制图双语课程建设”（Y2043）;2019年度中国建设教育协会教研项目“依托学科竞赛的大学生创新创业教育模式研究与实践”（2019007）

[作者简介] 乔 宏（1989—），女，河北唐山人，博士，北京建筑大学土木与交通工程学院讲师，主要从事桥梁工程研究;龙佩恒（1964—），男，北京人，博士，北京建筑大学土木与交通工程学院教授，主要从事桥梁工程研究;王毅娟（1963—），女，北京人，硕士，北京建筑大学土木与交通工程学院副教授，主要从事桥梁工程研究。

[中图分类号] U442   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）42-0121-04   [收稿日期] 2021-04-26

随着高等教育发展理念的不断深入和高等教育发展速度、水平的不断提升，我国的高等教育已经进入了内涵式发展时期。高等工程教育在我国高等教育中占有重要的地位。为构筑以技术创新和颠覆为核心的国际竞争新优势并服务于“中国制造2025”和“一带一路”等国家需求，我国提出了工程教育改革的“中国方案”——新工科，着重培养工科人才的工程创新能力、适应变化能力和跨界整合能力，打造多元化、创新型工程人才[1，2]。

“桥梁工程”是土木工程专业桥梁工程方向的专业必修课程，具有理论性与实践性并重的特点。学生在校期间进行理论学习的最终目的是要应用于工程实践。在建设新工科的大背景下，如何培养卓越化、创新型、实践型和复合型的“一化三型”桥梁专业人才，是进行“桥梁工程”课程教学改革面临的挑战之一。

为此，本文结合北京建筑大学“桥梁工程”课程的教学现状，在总结现阶段课程教学中存在的若干问题的基础上，引入Kolb体验式学习理论并将其融入课程教学过程之中，进行了有针对性的教学改革实践，希望为后续相关教学研究提供参考。

一、传统“桥梁工程”课程教学中的问题

传统的“桥梁工程”课程以帮助学生掌握桥梁的几种特定构造及相应算法为主要目标，即通过教师的知识传授和严格、扎实的课内外训练，学生最终可以参照规范，对常规桥型进行设计、计算[3]。然而，随着经济的发展与时代的进步，当代大学生在学习和生活中逐渐呈现出新的特征，如：好奇心强、接受新生事物能力强、敢于质疑、获取信息能力强、十分依赖电子产品等[4];同时，大数据、人工智能等新兴产业的蓬勃发展也进一步导致了社会对人才需求的改变和人才市场竞争的加剧，具有复合交叉和实践创新能力的工科人才正在越来越多地受到用人单位青睐。以上因素的存在使得传统的桥梁工程教学模式呈现出越来越多的问题。

（一）学生学习热情不高

国内主流的几本《桥梁工程》教材存在内容陈旧、新理论与新技术更新滞后等诸多问题[5]，教材设计不足以激发学生的学习兴趣。另一方面，随着互联网的普及，学生可以轻松接触到各种网络学习资源，如果教师在课堂中的教学模式、内容与网络教学无异，就会失去对学生的吸引力，从而导致学生的学习热情下降。

（二）理论联系实际能力不强

桥梁工程是一类理论与实践并重的专业，桥梁工程师要跳出书本，将理论应用于实践。然而，传统的教学模式还是以教师课堂讲授为主，学生缺少必要的实践经验，只能纸上谈兵。以“桥梁工程”课程中最重要的计算内容之一——行车道板内力计算为例，通过课堂上的讲授以及课后的练习，大部分学生可以熟练掌握行车道板的内力计算的步骤、思路，并在考试中取得令人满意的成绩。但若涉及实际桥梁，仍存在很大一部分同学无法将课本上的内力计算模型与实际桥梁对应起来，导致课堂学习与工程实践的脱节。

针对当代学生的特征及传统教学模式中存在的问题，不难发现，若要提高学生的学习兴趣，培养新工科背景下具有专业能力和创造性思维能力的桥梁专业人才，改革传统的“桥梁工程”课程教学模式十分必要。

二、Kolb体验式学习理论

Kolb体验式学习理论由美国教育家David Kolb提出。体验式学习需要经历四个阶段：具体体验、反思观察、抽象概括和主动实践[6]。

进入21世纪以来，随着国内外教育教学改革工作的不断推进，作为体验式学习理论的经典代表，Kolb学习循环理论已不再局限于理论研究阶段，而是被越来越多的学者应用到实际的教育教学之中。Chan依托汶川地震后在某小学开展的社区服务项目，访谈了参与电力项目、太阳能项目等服务的香港大学学生，发现参与实际的项目可以使学生的学习效果更好[7]。Greene采用体验式学习方式，通过将Kolb的学习周期融合到教学活动中，向新生讲授市场营销的基本理论和对商业的一般理解，发现体验式学习能够帮助学生实现学习目标[8]。Abdulwahed等将选修拉夫堡大学实验室课程的学生分为实验组和控制组，对实验组的学生采用Kolb学习循环理论指导下的教学模式，对控制组的学生采用传统的教学模式，结果表明：实验组的学生整体学习效果优于控制组的学生[9]。张执南等以上海交通大学“创新思维与现代设计”课程为案例，将Kolb体验式学习循环理论融入教学设计中，并根据学生的课堂表现、项目设计成果展示以及学生的反馈发现，课程取得了良好的教学成效，培养了工科学生的综合能力[ 10 ]。

以上教学实践及研究均表明：基于Kolb体验式学习理论进行教学设计是可行的，有助于夯实理论知识，提高学生的创新能力、团队协作能力、实践能力以及发现问题、解决问题的能力，是进行传统“桥梁工程”课程改革，以培养“一化三型”，即卓越化、创新型、实践型和复合型桥梁专业人才的有效途径之一。

三、“桥梁工程”的体验教学实践

基于Kolb体验式学习理论，结合本校学生的特点及人才培养要求，以培养卓越化、创新型、实践型和复合型的“一化三型”桥梁专业人才为目标，北京建筑大学“桥梁工程”课程团队进行了一系列教学实践，希望可以变抽象、枯燥的理论知识为生动、有趣的感官刺激，激发学生的学习兴趣和探索精神，如图1所示。

（一）校内——桥梁模型体验

北京建筑大学桥梁模型实验室配备了多种桥梁模型（见图2），可以帮助学生直观感受各种不同的桥梁类型以及桥梁细部构造。课本中枯燥繁杂的工程图纸变为看得见、摸得着的立体模型，有效地帮助学生理解和掌握晦涩难懂的桥梁构造相关知识。

（二）校外——真实桥梁体验

学生在初步接触桥梁总体设计、桥梁结构组成时，很难通过课本中的描述构建起完整的桥梁结构框架。桥跨结构中行车道板、主梁、横隔梁的布置形式，支座的布置及构造特点等，都是授课过程中所发现的难点。为了解决这一问题，通过桥梁现场实地考察（见图3），可快速建立桥梁各组成部分的意象及彼此间的联系，起到事半功倍的效果。

（三）网络——虚拟仿真体验

如果说真实桥梁体验可以帮助学生迅速理解桥梁结构的组成及构造特点的话，借助互联网强大的功能，构建虚拟仿真空间及网络学习平台，则可以进一步地帮助学生了解桥梁设计的全过程及桥梁施工中的重点和关键。

实践证明，基于体验式学习理论的桥梁工程课程教学模式可以有效地激发学生的学习兴趣，提升学习效果。除了保质保量地完成了课程的学习任务之外，学生还利用课余时间，对其直接体验进行思考反思、抽象概括，形成了多种多样的学习成果，如基于课堂所学知识进行筷子搭桥试验（见图4）、搜集整理资料对自己感兴趣的桥梁进行PPT展示、灵活运用理论知识参加桥梁结构设计竞赛等。可以说，基于Kolb体验式学习理论的桥梁工程课程教学模式在一定程度上改善了现阶段传统课程教学中存在的主要问题，为培养新工科背景下具有专业能力和创造性思维能力的桥梁专业人才提供了思路。

四、结语

在新工科背景下，基于北京建筑大学桥梁工程课程教学现状和特点，针对传统教学过程中存在的学生学习热情不高、理论联系实际能力不强等问题，提出了基于Kolb体验式学习理論的桥梁工程课程教学模式。实践经验表明，该模式可以有效地激发学生的学习兴趣，提升学习效果。

参考文献

[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：7-12.

[2]吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科主动适应和引领新科技[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[3]石雪飞，马海英.新工科理念下桥梁工程教学方法研究[J].教育教学论坛，2019（49）：122-125.

[4]王少钦，杨谆，刘晓然.基于当代大学生特点的图学教学资源建设研究[J].图学学报，2018，39（6）：1225-1230.

[5]臧华，卓为顶，陈冬华，等.应用型本科桥梁工程课程教学改革措施——以南京工程学院为例[J].教育教学论坛， 2019（52）：114-115.

[6]Kolb DA. Experimental Learning： Experience as the Source of Learning and Development[M].Prentice-Hall，Englewood Cliffs，1984，21-27.

[7]Chan CKY. Exploring an Experimental Learning Project Through Kolbs Learning Theory Using A qualitative Research Method[J].European Journal of Engineering Education，2012，37（4）：405-415.

[8]Greene H. Freshmen Marketing： A first-year Experience with Experimental Learning[J].Marketing Education Review，2011，21（1）：79-88.

[9]Abdulwahed M， Nagy ZK. Applying Kolbs Experiential Learning Cycle for Laboratory Education[J].Journal of Engineering Education，2009，98（3）：283-294.

[10]张执南，张国洋，朱佳斌，等.基于Kolb体验式学习循环的创新设计能力培养[J].高等工程教育研究，2020（1）：

74-78+136.

Application of Experimental Teaching in Bridge Engineering Course： A case study of Beijing University of Civil Engineering and Architecture

QIAO Honga， LONG Pei-henga， WANG Yi-juana， WANG Shao-qinb

（a. School of Civil and Transportation Engineering; b. School of Science， Beijing University of Civil Engineering and Architecture， Beijing 102616， China）

Abstract： Under the background of emerging engineering education， based on the current situation as well as characteristics of Bridge Engineering course teaching in Beijing University of Civil Engineering and Architecture， and aiming at the problems existing in the traditional teaching process， such as students low learning enthusiasm and weak ability of integrating theory with practice， this paper proposes the teaching model of the Bridge Engineering course based on Kolb experiential learning theory. Experiential learning methods， such as experiencing bridge models on campus， experiencing real bridge off campus， experiencing network virtual simulation and so on are used in the teaching. Practice results show that the proposed teaching model based on experiential teaching can effectively stimulate students interest in learning and improve the learning effect.

Key words： experiential teaching; Bridge Engineering course; teaching reform; teaching plan