《桥梁工程》基于课堂知识传输模型的教学探索

李笑芳　王丽玫　王延仓　宋玉彬

【摘   要】   通过分析课堂教学参与者的特点、课堂组织结构、授课过程及影响因素等，构建了可用于课堂教学的“课堂知识传输模型”。基于“课堂知识传输模型”提出课堂教学实施要点，并以《桥梁工程》为例进行课堂教学，提高课堂的知识传输和转化效率，达到了提升课堂教学质量的目标。

【关键词】   课堂知识传输模型；课堂教学要点；桥梁工程

Teaching Reform and Exploration of Bridge Engineering Course Based on Classroom Knowledge Transfer Model

Li Xiaofang1， Wang Limei1， Wang Yancang 2*， Song Yubin2

（1.Langfang Normal University， Langfang 065000， China;

2.North China Institute of Aerospace Engineering， Langfang 065000， China）

【Abstract】    This article constructs a "classroom knowledge transfer model" that can be used in classroom teaching by analyzing the characteristics of classroom teaching participants， classroom organizational structure， teaching implementation process， and influencing factors. Based on the "classroom knowledge transfer model"， the implementation points of classroom teaching are proposed， and the classroom teaching of the "Bridge Engineering" course is taken as an example to carry out reforms to improve the efficiency of knowledge transfer and transformation in the classroom， achieving the goal of improving the quality of classroom teaching.

【Key words】     classroom knowledge transmission model; points of classroom teachimg; bridge engineering

〔中圖分类号〕 G642.0                   〔文献标识码〕  A              〔文章编号〕 1674 - 3229（2023）02- 0104 - 04

0     引言

近年来，随着我国经济驱动模式由劳动密集型逐步转化为技术密集型，国内经济发展对高级人才的依赖度日趋上升。因此，有效推进高校教育教学改革，提升高校人才培养质量，使高校人才教育质量与国家社会经济发展需求相匹配，具有极为重要的现实价值与理论意义［1］。国内教育工作者针对高等教育开展了大量研究工作，并取得一定研究成果。陶宇斐等通过分析1990-2019年教研文献资料，发现高校教育改革向实践教育及教育环境构建的方向发展［2］。马陆亭探索了新时代高质量教育教学的结构体系，为高等教育教学改革指明了方向［3］。卫星等在钢结构桥梁教学中引入BIM与VR技术，将抽象知识具体化，改善了传统教学模式，为钢结构桥梁教学提供了参考［4］。目前，课堂教学是高校人才培养的重要形式，对高校人才培养质量具有极为重要的影响。然而，当前普通本科院校的高校教师多基于教学经验开展课堂教学，基础理论相对较少，存在对课堂教学本质的认知不足，不能快速、准确掌握课堂教学要点。

为描述课堂教学过程，将课堂教学参量化、模型化，使教师能快速、准确掌握课堂教学要点，并针对课堂教学中存在的问题快速、精准确认影响因素，进而提升课堂教学质量，笔者基于多年高校课堂教学经验，构建了可用于描述课堂教学的“课堂知识传输模型”，并深入分析模型内各变量的作用，以期为高校课堂教学质量的提升提供基础理论。

1     课堂知识传输模型的分析与构建

课堂教学实质是由教师将知识传输至学生的过程，即教师将拥有的专业知识通过课堂教学的形式传授给学生。一般情况下，课堂知识传输的硬件环境基本固定，参与课堂知识传输过程的个体特征具有相对稳定性，影响课堂知识传输的主要因素具有可分析性且可具体化。因此，课堂知识的传输可由课堂教学内的变量描述。在课堂教学场景内，教师是课堂知识传输的输出者，学生是课堂知识传输的接收者，语言是课堂知识传输的主要载体，三者是影响课堂教学的主要因素，如图1所示。

1.1    课堂知识传输输出者与接收者的特点

教师和学生是课堂教学的主体，其中教师是知识传输的源，学生是知识传输的标，二者均对课堂知识的有效传输具有重要影响。然而参与课堂教学的教师与学生个体分别在各自领域内的知识储备、就业期望、大学定位等因素，严重影响课堂知识的有效传输。在知识体系方面，教师在专业知识与非专业知识均有一定储备，尤其是在专业知识方面，而学生在知识体系方面的储备，尤其是在专业知识方面，远低于教师，这既是课堂知识传输的前提，又是影响课堂知识传输的重要因素之一；在就业期望方面，教师对学生的就业期望一般与社会需求相适应，而学生对自身期望则易受自身认知、家庭因素、性格等方面的影响，教师与学生在就业期望方面存在差异，而就业期望是影响学生对课堂知识的定位，进而影响学生主动接收、转化课堂知识的内在动力，而该因素的影响具有持久性；教师、学生对大学在人生作用的认知也存在差异。因此，受课堂知识传输的源与标在知识储备、就业期望、大学定位等方面认知差异的影响，易导致二者在课堂知识定位方面存在差异，充分认清二者的差异并有效削弱其对课堂知识传输的负面影响是保障课堂知识有效传输的前提。

1.2   课堂知识传输模型的构建

基于学生、教师、语言在课堂教学中的角色与特点，本文分析教学方法、知识背景、师生关系、声音参量对知识传输的重要影响。结合教育家鲍里奇的相关理论［5］，构建了可用于描述课堂教学知识传输机理的“课堂知识传输模型”，如式（1）所示。该模型充分考虑了课堂知识输出、接收、载体三者的作用及影响因素，能有效体现课堂知识传输的各实施要点。

KR= （TM+BT）*KT*VT*（BS+PS）*（ET+ES）  （1）

式中：KR为单位学时内学生掌握的知识量；KT为单位学时内教师输出的知识量；TM为教师采用的教学方法，变化区间为［0，0.5］；BT为教师的知识背景，包括课程知识在课程体系中的地位、应用场景，所授课程知识的熟练程度，对所授知识的理解深度，对学生储备知识、心理状态等的掌握程度等，变化区间为［0，0.5］；VT为教师课堂的语言参量，包括音量、语速、音色、表达方式等，变化区间为［0，1.0］；[BS]为学生储备知识中与课堂讲授内容相关联的部分知识，变化区间为［0，0.5］；PS为学生在就业期望、大学定位、性格特征等方面的自身特性，变化区间为［0，0.5］；ET为课堂教学参与的教师对待学生的态度与感情，变化区间为［0，0.5］；ES为课堂教学参与的学生对待教师的态度与感情，变化区间为［0，0.5］。

2     课堂教学实施要点

教师、学生同时出现在线上或线下课堂是实现课堂知识传输的前提。从课堂知识模型可知，教师课堂的语言参量VT是课堂知识师-生传递的主要载体，教师的语言表达方式是影响知识有效输出的主要因子。单位学时内教师输出的知识量KT主要受到教师、学生、载体等因素的影响，其中教师的知识背景BT与采用的教学方法TM对教师的知识有效输出量KT及其转化产生重要影响，这是由于教师的知识背景对课堂教学的组织形式、授课角度与方法等产生重要影响，而采用的教学方法则对课堂知识的转化产生重要影响，二者是教师自身影响课堂知识的有效传输与转化的重要因素。学生的知识储备BS与PS是影响学生接收、转化课堂知识的重要影响因素，其中BS影响学生的转化、吸收，PS会严重影响学生学习的内在主动性，进而影响学生转化吸收，二者是影响学生接收、转化、吸收课堂知识的重要因素。教师与学生彼此的认同ET+ES也是影响课堂知识传输的重要因素，如果教师与学生彼此认同度较高，则知识传输较为顺畅，反则阻碍课堂知识的传输。基于课堂知识传输模型内各参量的作用，本文提出如下课堂教学实施要点。

（1）教师知识储备（BT）：教师应当储备课程知识及其应用场景、课程知识在专业理论体系中的作用，从而为高效课堂知识传输提供基础。

（2）出勤管理：课堂知识传输模型僅适用于参与课堂学习的教师、学生。因此，教师与学生同时参加课堂学习是应用“课堂知识传输模型”优化课堂学习的前提，故必须保证学生的出勤。建议在实践中采用提高出勤在课堂成绩考核中的占比，且每次上课前统计一次。

（3）课堂语言参量（VT）：语言是课堂知识传输的主要载体，语言组织、音量、语速等均对学生接收、转化的知识量具有极为重要的影响。音量的大小直接关系到学生能否接收，是课堂知识完成师生传递的关键，因此，音量务必洪亮。语速是影响学生有效接收与转化知识的重要因素。学生对新知识点的理解具有一定难度，需要一定时间，语速过快会影响学生对新知识的转化、吸收，语速过慢则会影响课堂知识传输量。因此，语速适中对于课堂知识的有效传输具有重要影响。以可容纳90人的课堂教学空间为例，音量为70-80分贝，语速90-110字/分为最佳。

（4）新、旧知识的合理配置（BS）：课堂新知识对于学生是陌生的，如忽视学生储备知识与新知识的联系，仅将课堂教学局限在新知识内，则易影响学生对新知识的转化、吸收，延迟学生对专业理论体系的构建。通过适度强化新、旧知识的联系，可增强学生对新知识的转化、吸收，更有助于将新知识纳入学生的知识体系。建议课堂教学新、旧知识占比分别为85%、15%。

（5）课堂讨论（TM、PS）：针对某一知识点留2分钟用于思考，采用随机抽样的方式让学生发表观点。针对讨论内容课堂不设置正确答案，调动学生主动思考，提出个人观点，从而充分调动学生学习的积极性，进而提升学生的内在主动性，提高课堂知识传输率。建议课堂讨论时间为6分钟左右，在一个完整教学单元（100分钟）内至少进行一次讨论。

（6）知识点+应用场景（PS）：在课程知识授课中应坚守“学以致用”理念，将课程知识与应用相结合，强化学生对课程知识在专业知识体系中作用的理解，提升学生对知识点应用场景的认知，提高学生学习的主动性，促进课堂知识的传输。

（7）良好师生关系的构建（ES、ET）：教师应坚持“以人为本”理念开展课堂教学，在严格坚持课堂教学原则的前提下，注重培养学生与教师间的师生友谊，降低学生的厌学情绪，提高学生主动学习的内在驱动力，减少知识传输阻率。

3     《桥梁工程》课程课堂教学过程与成效

3.1   《桥梁工程》课程课堂教学过程

《桥梁工程》课程是桥梁结构与力学知识的融合，其中力学理论是桥梁结构的指导思想，桥梁构造的设置必须与受力保持一致。主梁内力计算是《桥梁工程》课程的核心知识点，是课程的重要内容。下面以课堂知识传输模型为基础，以横向分布系数教学为例，在一个完整的教学单元中，表述课堂教学开展前的准备工作和教学过程。

（1）课前准备：教师（BT）应深入研究教学大纲，掌握横向分布系数在专业课程中的地位、应用的场景并尽量与桥梁发展的新材料、新工艺相融合。通过询问相关任课教师，了解学生的知识储备（BS），即关于材料力学、结构力学和工程材料知识的掌握情况。

（2）考勤：师生同时在课堂内是知识传输完成的前提条件，因而在正式上课前2分钟，完成1次学生考勤。

（3）利用讨论法（TM）：首先抛出“如何将空间桥梁转换成已知二维结构模型”，针对该问题进行5分钟的讨论，调动学生对于知识的好奇心（PS），进而调动学生内在主动性，并基于此引出横向分布系数在主梁计算中的重要作用，引起学生对横向分布系数相关知识的重视。

（4）基于学生储备知识和个人特性（BS、PS）进行教学是提升课堂知识传输、转化效率的重要因素，因而可课前帮助学生复习结构力学中影响线的知识，结合学生的个人特点（PS），即不同学生对知识点认知接收能力的差异，利用25分钟讲解横向分布影响线和横向分布系数的概念。课程中声音（VT）必须清晰、洪亮、抑扬顿挫，并在讲完每个知识点后留2-3秒的时间使学生能吸收、转化。

（5）案例教学（TM）：知识点的应用场景能强化学生的内在主动性，提升知识吸收、转化的效率。利用35分钟讲解不同横向连接刚度下，荷载在各主梁上的传递与分配，进而引导出5种横向分布系数计算理论，注重培养学生对知识点-应用场景的思维惯性。利用剩余30分钟进行课堂案例教学。强化学生对已讲知识内容的认知与灵活应用。其中5分鐘用于学生自主思考，5分钟用于师生互动交流，20分钟用于案例讲解。在课堂结束前3分钟再次进行课堂考勤，以避免部分学生早退。

（6）课后师生沟通（ET、ES）：按序号顺序每次课后选择5名学生，鼓励学生指出授课过程中存在的问题并及时纠正，强化师生认同、建立友好的师生关系。

3.2   课程教学成效

本研究以课堂知识传输模型为基础，结合2020级土木工程（道桥方向）专业学生的整体情况，明确影响《桥梁工程》课堂教学的因素并进行完善，提升了课堂教学的质量。

（1）依据课堂知识传输模型，将学生储备知识和影响学生知识接收、转化效率的因素作为课堂教学组织的重要支撑，并着重提升学生参与度，进一步明确学生课堂学习的主体地位，有效提升了学生学习的积极性与主动性。

（2）将知识点-应用场景相结合，有效解决了知识点的“从哪里来，到哪里去？”的问题，使学生对新知识点有了更全面的认识，强化学生对知识点的掌握，有效提升了《桥梁工程》课程的课堂教学质量。

（3）学生期末考试平均成绩提升了21.19个百分点，这也表明课程教学质量得到了有效提升。

4     结语

本文提出的“课堂知识传输模型”是有效的，能用于分析课堂教学的影响因素，有助于快速把握课堂教学关键，及时发现教学问题并进行调整，能够提升课堂教学质量，具有较强的实用性。

［参考文献］

［1］ 蔺亚琼，刘雨心，谭晓晖，等.高等工程教育领域教学改革的特征、趋势与反思——对近五届国家级教学成果奖的描述性研究［J］.高等工程教育研究，2021（11）：1-7.

［2］ 陶宇斐，关增建.我国高等工程教育实践教学发展研究（1990—2019）［J］.上海交通大学学报（哲学社会科学版），2021，141（5）：156-166.

［3］ 马陆亭.新时代高等教育的结构体系［J］.中国高教研究，2021，337（9）：18-24.

［4］ 卫星，巨云华.基于BIM+VR技术的钢结构桥梁教学实践改革研究［J］.图学学报，2018，39（6）：1231-1238.

［5］ 熊华军.有效教学：面向具体的学习者—读鲍里奇的《有效教学方法》有感［J］.高教发展与评估，2010，26（3）：78-84.

[收稿日期]   2022-12-07

[基金项目]   河北省教育厅项目（QN2019213、QN2020429、ZC2023089）；廊坊师范学院教改课题（K2021-27）；北华航天工业学院教研课题（JY202147）

[作者简介]   李笑芳（1988- ），女，硕士，廊坊师范学院建筑工程学院讲师，研究方向：土木工程结构及材料。

[通讯作者]   王延仓（1986- ），男，硕士，北华航天工业学院副教授，研究方向：遥感信息的处理与分析。