基于OBE理念和线上+线下混合“桥梁工程”课程改革探讨

2023-01-24常山袁玲连洪燕梁鑫斌

科技风 2022年36期

常山袁玲连洪燕梁鑫斌

安徽科技学院建筑学院安徽蚌埠 233030

一、概述

自成果导向教育理念(OBE理念)在20世纪80年代提出以来，已成为欧美等许多发达国家的主流教育理念，美国工程教育认证协会将其作为贯穿工程教育认证的始终[1]。我国在2016年成为《华盛顿协议》成员国，加入该协议不仅可以提升我国本科教育在国际上的认可度，也可增强本科毕业生在国际就业市场的竞争力。为通过以OBE理念为主导的专业认证体系，国内众多高校针对本科专业的课程设置和教学方法等进行改革，教学目的更加注重实用性和应用性[2]。OBE理念中“以学生为中心，持续改进、成果导向”的教学方式，与传统以教为主的教学模式有本质区别。需对传统的教学方式不断改进完善，以培养学生的专业能力为目标，精心设计教学环节，掌握学生的学习情况，融合最新的信息化教学手段，适应新工科发展要求。

线下教学作为传统的教学模式，学生与教师面对面交流互动，教师可以对学生的学习过程起到监督和指导作用，学生有问题可直接与教师沟通，教学互动效果好，教学反馈及时，因此线下教学一直是主要的教学模式。伴随着计算机技术飞速发展，传统的教学方式已经逐渐向信息化教学的方向发展，同时也改变了以往相对单一化的教学手段，线上教学便是在这种情况下孕育而出的新教学模式。教师可以借助网络虚拟会议室进行课程教学，同时也可使用大学生慕课和学习通等网络课程资源进行教学，教学方式更为多样化，但存在教学容易受网络信号限制、与学生互动困难、不便于教学管理和教学反馈存在不及时等情况。因此，如何实现线下+线上混合教学的合理性，是个值得深入研究的问题。

“桥梁工程”作为土木工程专业道桥方向的一门主干课程，为学生从事与桥梁工程的设计、施工、检测、管理和养护等工作打下基础，课程的重要性不言而喻。该课程涉及较多计算理论和施工技术，需要教师和学生花费较多时间进行讲解和学习。目前，应用型高校大多采用宽口径、厚基础、重能力的人才培养模式，在总学时出现减少的情况下，通识课程的学时所占比例更大，同时专业课程出现大幅度调整，造成很多专业课学时出现缩减[3]。部分应用型高校的“桥梁工程”课程学时更是不足三十个，由于桥梁工程涉及的桥梁结构类型较多，每种桥型受力特点、施工方法和计算理论也有较大区别[4]。学生仅依靠课堂教学很难系统掌握桥梁设计理论和相关的施工技术要求，需要对课程教学内容进行提炼，以保证学生能达到课程的培养目标。

二、应用型高校“桥梁工程”课程存在的问题

(一)部分学生兴趣不高

应用型高校生源质量差异较大，有些学生的基础知识相对薄弱，不能理解课程中难度较大的计算理论部分，进而出现失去对课程的兴趣的情况。面对教学信息化的潮流，若教师授课期间始终采用传统的线下教学模式，学生不能被课程内容吸引，就无法保持专注度，长此以往便会出现学习积极性不高的情况[5]。

(二)课程学时不足

应用型高校的人才培养目标更强调培养学生的实践操作能力和分析问题能力，因此在专业课程的学时设置中，都要求设置有不低于该门课程总学时30%的实验学时。以安徽科技学院为例，该校“桥梁工程”课程总学时24个，其中理论学时16个，实验学时8个，导致理论教学时间十分紧迫。面对“桥梁工程”五六百页的教材，16个理论学时很难满足课程设置对学生能力培养的要求。

(三)实验教学目标不明确

与偏于实验研究的学科不同，土木工程专业是典型的应用型工科，相关设计理论和施工技术发展已较为成熟。针对“桥梁工程”开设的实验课程定位不甚明确，实验课程的内容是偏于验证性实验教学，还是偏于桥梁设计理论教学，主要是由任课教师把握，最终呈现出的教学效果存在差异。

针对“桥梁工程”设置的实践教学模块，传统的教学方式为课程设计，即在给定相关设计数据的基础上，学生自行查阅教材和相关设计规范，在此基础上补充完善其他计算参数。“桥梁工程”课程设计的内容为简支T梁桥的设计计算。具体设计包括桥面板计算、主梁内力计算、横隔梁内力计算和支座计算等部分。设计内容主要是针对荷载效应的计算，不涉及抗力计算，因此不需要进行预应力钢筋和受力钢筋的计算。学生不能有效建立课程之间的联系，不利于学生综合实践能力的培养。

(四)与其他相关课程结合不紧密

桥梁作为道路跨越障碍的工程结构物，本身是道路工程的组成部分之一，在设计方案选取中需要考虑道路线形、设计高度等影响因素，而桥梁工程授课主要以设计理论和施工方法等为主，很少涉及道路工程的影响，使学生对桥梁与道路的关系不能有清晰认识。

三、线上+线下混合“桥梁工程”教学方式

面对应用型高校“桥梁工程”课程存在的问题，可采取以下解决方案：

(一)激活学生兴趣

我国作为世界桥梁大国，自新中国成立和改革开放以来，在桥梁工程的建造和施工等领域取得了举世瞩目的成就，也出现了以茅以升、李国豪等为代表的一大批桥梁大师。教师在教学时，应结合工程实例和优秀桥梁工作者的事迹，在潜移默化中对学生进行课程思政教育，提高学生的爱国情怀和学习兴趣。例如，在进行桥梁发展动态的介绍时，可结合图片、新闻视频和表格等多种形式，让学生更加直观、生动地理解各种桥型的受力特点和组成部分。而在进行支座的计算时，可结合最近事例向学生们介绍支座的受力特点，以及常用的支座类型和适用情形。通过与工程实例相结合的案例式教学，不仅可以让学生树立正确的职业道德和职业操守，也让学生对自己的职业持有敬重感，让学生树立正确的价值观。

(二)融合信息化教学方式，精心设计教学内容

面对应用型高校总学分压缩的大环境，对“桥梁工程”课程知识点需要精简，准确把握教学的重点和难点，对重点内容进行详细讲解，对难点内容进行解决思路的阐述。例如，梁式桥中的简支梁桥作为重点内容必须进行详细讲解，这部分内容是课程的基础部分。因此，线下教学时，对简支梁桥的受力特点、内力计算和构造要求等都需要熟练掌握。而对于连续体系梁桥计算这部分难点内容，重点介绍问题的发现、试验方法和计算原理等，不要求学生掌握理论推导过程。

课堂教学过程中，可借助学习通软件随堂发布1～2道练习题，既可以了解学生对知识点的掌握程度，也可以提高学生课堂参与的积极性。例如，在进行桥梁上的作用这部分内容教学时，可设置一道选择题，让学生选出桥梁上的作用类型。之后，通过学习通对学生的回答进行分析，对学生回答错误较多的选项进行重点讲述。此外，在课堂教学过程中，也可以引入Bonus Question的互动形式，让学生积极作答，鼓励学生通过参与课堂互动提高平时成绩。

对于简支梁桥的施工方面相关要求，可采用线上教学，通过学习通发布学习任务，让学生在课余时间学习上传的相关施工视频，并总结施工要点，在下次课堂教学时将相关学习成果提交，作为平时成绩的一个组成部分。例如，对于混凝土梁桥的施工，不涉及理解困难的理论知识，可以让学生通过自学的方式完成这部分内容。

总的来说，在对教学内容的选择上，需要合理选择线上模式或线下模式。在线下模式教学时，重点需要调动学生的课堂参与度、听课时的专注度，建议采用案例式教学的方式，课堂教学期间穿插使用学习通软件发布随堂练习题或结合Bonus Question形式。在线上模式教学时，重点是需要掌握学生自学效果，需要让学生提交相关的学习成果，也可利用课上几分钟，采取翻转课堂的方式，让学生介绍自己的学习内容。

(三)实验教学内容突出理论性和实践性

“桥梁工程”的实验课作为对理论教学的重要补充，需要充分合理利用。实验课程内容应选择具有典型性、重要性和必要性的知识点或案例。例如，将简支T梁桥设计作为实验课内容，让学生在熟悉设计基本资料的前提下，自行拟定计算所需要的其他参数并进行简支T梁桥内力计算。手算的方式有利于学生掌握采用杠杆原理法和修正偏心压力法进行支座位置和跨中位置的荷载横向分布系数计算，同时也会加深学生对桥面板内力计算模型的相关使用要求、横隔板内力计算等内容的理解。

由于实际的桥梁工程大多为超静定结构，若采用传统的手算方式进行设计计算，不仅计算分析过程十分烦琐，并且计算理论本身具有一定的局限性并存在一定的误差。随着计算机技术的飞速发展，近些年也出现了多种桥梁设计类软件，这些软件也在高校、设计院等单位得到了普遍使用，其中比较有代表性的便是桥梁博士和MIDAS CIVIL。在以后的学习和工作中，无论学生是在工作单位还是继续深造，都会要求他们具有设计类软件的应用和操作技能。鉴于这种情况，国内有许多高校针对这两种软件开设了专门课程，学生在后期的课程设计和毕业设计均可使用相关软件完成。因此，在实验课的内容设置上也可给学生介绍并演示软件的操作使用，重点介绍软件使用过程中可能会遇到的问题，同时还需注意向学生介绍有限元理论的相关知识，使学生能理解有限元软件的求解思路。

(四)实践课程内容以就业为导向

基于应用型高校的人才培养目标，“桥梁工程”实践课程应以桥梁工程施工技术为主，同时应结合桥梁相关的设计规范和施工规范，对桥梁建设的相关质量标准、验收标准等内容进行介绍。具体进行实践教学时，应该充分利用校企合作的平台，选择实力较强、技术先进的桥梁施工单位作为实践基地。由于应用型本科高校毕业生的就业单位大多为施工企业，学生的工作也大多是在生产建设第一线，对于工程建设质量把控的认识还不深刻。因此需要通过实践课程，让学生深入施工现场，实地了解目前桥梁工程常用的施工技术和方法。

桥梁工程中施工部分的知识比较繁杂，对于没去过工地的学生来说，桥梁施工过程比较抽象，需要花费很多时间和精力去理解，很容易出现应付考试，而在课程学习结束之后，对所学的知识全部忘掉的情况。施工动画和施工视频虽然能帮助学生理解施工方法，但是终究不如在工地现场更加直观。

企业技术人员结合自身施工经验向学生介绍桥梁施工常见问题，并与学生互动提出合理的解决方案，激发学生的学习兴趣。例如，向学生们介绍施工过程中容易出现的质量问题，产生这些质量问题的原因，如何避免出现这些质量问题，若出现这些问题如何采取补救措施；不同质量问题对桥梁的安全性和耐久性会产生怎样的影响；桥梁在运营过程中，如何进行保养，桥梁检查的项目包括哪些内容等。通过与一线技术人员的交流，学生不仅会对课本上的相关知识有更深刻的理解，更会对自己将来所从事的行业有更深刻的认识。

(五)注意梳理与其他课程的关系

为了增强学生对道路与桥梁两者关系的认知，在学生学习CAD课程时，可以一套完整的道路工程施工图为例，该图纸需要涵盖桥梁、涵洞等结构物。在向学生介绍图纸内容时，要与“道路勘测设计”“路基路面工程”和“桥梁工程”等课程内容相结合，使学生能理解道路与桥梁两者之间的联系，建立两者设计的全局观。例如，在进行方案设计时，要分析沿线地理和地质等勘察资料，选择合理的道路线形，并对不良地质路段采取以桥代路还是换土筑路等进行详细的技术条件和经济合理性分析。