探索性學習項目在橋梁工程課程教學中的應用實踐

鄭玉國

(湖南科技大學　土木工程學院，湖南　湘潭　411201)

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探索性學習項目在橋梁工程課程教學中的應用實踐

鄭玉國

(湖南科技大學土木工程學院，湖南湘潭411201)

摘要：在分析當前橋梁工程課程教學面臨的困境和討論探索性學習重要性的基礎(chǔ)上，提出采用探索性學習項目來推進探索性學習的教育模式，在提出探索性學習項目設計基本原理的基礎(chǔ)上，采用學生自主申報和授課教師設計兩種探索性學習項目的設計模式，精心設計出一系列立足橋梁工程、放眼整個土木工程的探索性學習項目，并在橋梁工程課程的教學實踐中進行推廣和試驗。在對授課班級開展問卷調(diào)查和師生互評的基礎(chǔ)上，對探索性學習項目的效果進行初步評價。研究結(jié)果表明，探索性學習項目獲得授課班級學生的廣泛認可，效果良好，可供當前橋梁工程課程教學改革和土木工程教學改革參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；探索性學習；探索性學習項目；教學改革；教學評價

橋梁工程課程是當前大學本科土木工程專業(yè)的必修專業(yè)課，在結(jié)構(gòu)力學、結(jié)構(gòu)設計原理等先修課程學習的基礎(chǔ)上，土木工程專業(yè)本科生通過橋梁工程課程的學習，應了解和掌握各類橋梁的基本特點、構(gòu)造和設計原理、計算理論和分析方法、以及各種橋梁的施工和建造方法等[1]。按照橋梁型式的不同，橋梁工程課程的主要教學內(nèi)容包括鋼筋混凝土與預應力簡支梁橋、懸臂與連續(xù)體系梁橋、混凝土拱橋、纜索承重體系橋梁等，以上各部分又分別從上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)兩個角度，從構(gòu)造、分析、設計、施工等各方面來進行展開。

可以看出，橋梁工程課程的教學內(nèi)容異常豐富，而且大多都是土木工程專業(yè)的本科生在以后的工程實踐中會接觸到或者會運用到的，以用于解決實際的工程實踐問題。在橋梁工程課程的教學中，也只有上述內(nèi)容都涉及到，而且針對不同的內(nèi)容學生均有不同程度的掌握，這樣的橋梁工程教學才符合當前土木工程專業(yè)寬口徑、復合型人才的培養(yǎng)要求[2]。

一、橋梁工程課程教學的困境

近些年來，在橋梁工程課程的教學中，出現(xiàn)了一些新的變化和問題。

一是橋梁工程課程的教學內(nèi)容非常豐富，教學容量非常大；但是現(xiàn)實的情況是在土木工程專業(yè)的整個課程體系中，專業(yè)課程的教學學時壓縮嚴重[3]，能夠分配給橋梁工程課程的教學學時非常有限，通常不會超過64或者72學時，這相對于橋梁工程龐大的教學內(nèi)容而言顯然是矛盾的。

二是橋梁工程課程本身具有一些固有的特性，其關(guān)于理論分析與計算、設計原理與驗算等方面的內(nèi)容非常抽象和深奧，學生需要花費大量時間進行理論推導、解題訓練和深刻領(lǐng)悟，并通過長時間的積累才能達到真正掌握和熟練運用的程度。而關(guān)于構(gòu)造設計、建造施工等方面的內(nèi)容又非常感性、直觀，與橋梁工程建造實踐密切相連，這些內(nèi)容往往只可意會不可言傳，課堂講授的效果很難令人滿意，除非在各具有針對性的橋梁工程建造現(xiàn)場開展工程實踐，否則不可能取得最好的認知效果。另一方面，當前土木工程專業(yè)本科生在外部大環(huán)境的影響下，各種其他因素嚴重分散了其學習精力，其學習興趣和學習投入、學習自主性、學習耐性與韌性呈下降趨勢。而受到各種客觀因素的制約，高等學校對學生能夠有針對性地參加各類橋梁工程實踐投入不足，不可能主動促使或者最大程度上促進學生在本科學習階段去大量從事橋梁工程施工建造實踐，雖然有認識實習、生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習等各類實踐環(huán)節(jié) ，但是學生在這些實習課程中真正投入工程實踐的廣度和強度遠遠不足。所有這些，都與橋梁工程課程的固有特點形成了鮮明的對照。

三是橋梁工程本身作為交通咽喉和交通線路的關(guān)鍵節(jié)點，其交通功能和社會功能被顯著放大，一旦橋梁工程出現(xiàn)事故，其造成的直接和間接經(jīng)濟損失將非常巨大。因此，一直以來在橋梁工程課程的教學中，尤其強調(diào)橋梁工程的安全性，非常注重與橋梁設計規(guī)范和橋梁施工規(guī)范等交通行業(yè)標準和規(guī)范的協(xié)調(diào)，而或多或少忽視了諸如橋梁美學、橋梁概念設計、橋梁工程環(huán)保等方面的教學，對橋梁工程相關(guān)的新理念、新進展、新問題和新熱點等方面的介紹和講授就更少。很顯然，橋梁工程課程教學的這種現(xiàn)狀，將學生束縛于經(jīng)典橋梁工程的小圈子之中，一定程度上囿限了土木工程專業(yè)本科生的創(chuàng)新思維，壓抑了學生的創(chuàng)新火花而不是去主動點燃，因此非常不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，更不切合當前普遍提倡的萬眾創(chuàng)新、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的新思路和新戰(zhàn)略[4]。

二、探索性學習的重要性

當前，創(chuàng)新已經(jīng)上升為一種國家戰(zhàn)略，在土木工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)和橋梁工程課程的教學中如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，成為一個亟待解決的重要問題。針對上述橋梁工程課程教學中的新問題、新變化和新矛盾，為了培養(yǎng)新時代的土木工程專業(yè)創(chuàng)新型人才，在橋梁工程課程的教學中必須做出改變和改革。

探索性學習的理念或者思想，并不是最近才出現(xiàn)的新事物，在歷史的不同時期，關(guān)于探索性學習有過不同的表述[5]。1991年March在關(guān)于組織學習的研究中明確提出探索性學習的概念，所謂探索性學習指的是為了組織的生存和發(fā)展而拋開原有的技術(shù)軌跡和范式，對新技術(shù)思想和新設計方案進行探索、嘗試、發(fā)現(xiàn)、承擔風險和試驗，從而擺脫對原有技術(shù)和范式的路徑依賴[6]。

賀超等認為，相對于傳統(tǒng)的知識傳授型學習，探索性學習更注重學生的主體地位，由學生自身采取各種方法去獲取目標知識，因此更能發(fā)揮學生的積極性和主動性，使學生不僅能掌握知識本身，更重要的是獲得自主學習的能力[7]。瞿群臻等認為，探索性學習的根本是使學生學習的過程與科學家的研究過程本質(zhì)一致，教育者的作用是激勵和引導學生像“科學家”一樣，去主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，并在這樣的“探究”過程中獲取知識、訓練技能、培養(yǎng)能力[5]。

可以看出，首先，從認知的角度來看，通過探索性學習，不論學生探索的結(jié)果是成功還是失敗，學生親自開展探索的過程所留下的印象是深刻的，這種切身的體驗是傳統(tǒng)課堂講授教學所無法比擬的，其或多或少對所學知識的理解、運用和融會貫通所達到的效果是傳統(tǒng)教學方法所難以實現(xiàn)的。其次，探索性學習本質(zhì)上是以學生為主體，在探索性學習的過程中，學生的主動性、能動性和創(chuàng)造性會在無形中逐漸培養(yǎng)起來，這對現(xiàn)代教學中培養(yǎng)學生的主體地位是大有裨益的。再次，探索性學習以培養(yǎng)創(chuàng)造性人才為宗旨，能最大程度上培養(yǎng)和激發(fā)學生的興趣和好奇心、點燃學生創(chuàng)新思維的火花，這在當今中國的教育大環(huán)境下是非常難能可貴的。

因此，在橋梁工程課程的教學中推進探索性學習，不僅有助于學生對橋梁工程課程本身相關(guān)內(nèi)容的吸收、掌握、應用和融會貫通，最根本的是為了培養(yǎng)土木工程專業(yè)本科學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

三、探索性學習項目設計

考慮到當前土木工程專業(yè)整個課程的設置，要從根本上改變不合理的課程體系和根深蒂固的以課堂講授為主的傳統(tǒng)教學模式，大力推廣、全面推進探索性學習，全面顛覆當前的大學課堂，在當前的教育大環(huán)境下還是不太現(xiàn)實的。然而，整個社會對創(chuàng)新性人才的需求卻非常緊迫，創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)也無法等待。因此，為了在橋梁工程課程教學中推進學生創(chuàng)新思維的訓練和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為了推進學生主動開展探索性學習，在尊重當前教育體制的基礎(chǔ)上，結(jié)合土木工程的前沿進展、結(jié)合橋梁工程的最新發(fā)展，在橋梁工程課程的教學中精心設計一系列的優(yōu)質(zhì)探索性學習項目，通過項目的形式來推進探索性學習，而并不完全打破現(xiàn)有的教學模式和教學體制，將會是一種很好的方法和模式。

(一)設計原理

很顯然，探索性項目的設計是一件非常重要的工作，因為創(chuàng)新性的探索工作都要圍繞項目來進行展開，年輕的大學生正站在科學殿堂的門口張望，一個精心設計的探索性學習項目將引領(lǐng)他走進輝煌科學研究的殿堂，并受益終身。

首先，探索性學習項目的設計不能偏離橋梁工程課程本身，應立足本課程并放眼大土木，不能完全背離為課程教學服務這一重要目的。但應注意的是，探索性學習項目的開展根本上是為了在此基礎(chǔ)上開拓學生的眼界、培養(yǎng)學生的興趣和好奇心、點燃學生創(chuàng)新思維的火花，無形中推動學生自主探索，在自主探索中潛移默化地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

其次，考慮到土木工程專業(yè)本科學生還沒有開展研究工作的實際經(jīng)驗，而且探索性學習項目也不是一種強制性的任務，因此設計的探索性項目不宜太難，但是必須具有比較強烈的吸引力、新穎性或者現(xiàn)實針對性，能夠最大程度上激發(fā)學生的探索興趣或者最大程度上解決現(xiàn)實的迫切問題。在當前橋梁工程課程的教學實踐中，探索性學習項目采取學生自主申報和授課教師設計兩種模式，當然師生要進行廣泛的探討和交流，學生自主申報的項目需要獲得授課教師的認可，授課教師設計的項目也要充分獲得學生的認同。

因此，在探索性學習項目設計的過程中，橋梁工程方面的新問題、新熱點、新動向、新發(fā)展和最新前沿必須給予最大關(guān)注，至少不應偏離當前土木工程最新進展的大方向。

(二)精選項目一覽

在土木工程專業(yè)橋梁工程課程的教學實踐過程中，在充分了解橋梁工程方面的新問題、新熱點、新動向、新發(fā)展和最新前沿的條件下，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，近年來曾經(jīng)開展且效果良好的若干探索性學習項目如表1所示。

表1　探索性學習項目一覽表

四、探索性學習項目開展和評價

(一)探索性學習項目開展

為了最大程度上進行開拓和創(chuàng)新，在探索性學習項目開展的過程中，一些基本的原則必須遵守。

一是探索性學習項目不能作為強制任務，必須在師生廣泛探討、充分交流的基礎(chǔ)上進行開展，而且只能獎勵不能懲罰，必須充分尊重學生的自由，因為沒有自由就沒有創(chuàng)新，只有這樣，才能最大程度上調(diào)動學生開展探索性學習項目的積極性。

二是為了尊重個性人才，同時也為了培育集體創(chuàng)新，探索性學習項目的選擇可以一人一題、也可以具有相同研究興趣或研究志向的幾人一題。

三是探索性學習項目的開展必須容忍失敗，良好的探索結(jié)果固然可喜，失敗的探索結(jié)果但科學嚴謹?shù)奶剿鬟^程、探索過程中的意外分支或者分岔更是一種別樣的成功。

探索性學習要求學生在獨立、主動的探索、思考和實踐過程中，在研究性學習的過程中，能夠吸收知識、應用知識然后探索未知，同時注重學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。毫無疑問，探索性學習項目的開展也對授課教師提出了更高的要求，授課教師承擔著組織者、指導者、幫助者、激勵者和促進者的角色，要對學生進行合適、正確的指導、幫助、激勵和促進，但絕不是干涉，必須給予學生充分的自由思考的空間、獨立學習的機會和自主探索的舞臺，必須給予創(chuàng)新性人才培養(yǎng)以最豐富的土壤和最寬松的環(huán)境。

在遵循上述原則的基礎(chǔ)上，在橋梁工程課程的教學中，探索性學習項目的開展一般遵循“項目設計→項目選擇→開展探索→成果匯報”的流程。當然，考慮到項目的開展均是學生在課余時間完成，因此探索性學習項目開始得越早越好，通常在橋梁工程課程正式開始之前授課教師就必須設計好相關(guān)探索性學習項目，在課程進行的兩周之內(nèi)最好能夠完成項目選擇的工作，在課程進行的最后一周進行成果匯報和總結(jié)。

(二)探索性學習項目評價

通過探索性學習項目的開展，與以往的橋梁工程課程教學相比，授課教師發(fā)現(xiàn)最明顯的變化在于學生的學習興趣顯著提高，師生交流獲得顯著加強，交流的內(nèi)容不僅僅在于課堂教學的內(nèi)容及其深化，還在于項目開展過程中科學研究的方法、人格精神的培養(yǎng)、創(chuàng)新的源泉等等非常正面的和積極向上的內(nèi)容，師生互信感明顯增強。

一方面，在橋梁工程課程教學和探索性學習項目結(jié)束之后，開展問卷調(diào)查工作，調(diào)查問卷的設計如表2所示。通過對最近三屆授課班級337名土木工程專業(yè)本科生的問卷調(diào)查，學生對探索性學習項目的評價結(jié)果匯總?cè)绫?所示。另一方面，授課教師根據(jù)學生探索性學習項目開展的情況及探索的成果，對學生的探索性項目進行最終等級評價，對近年來曾經(jīng)開展過的若干探索性學習項目的評價以及相關(guān)的后續(xù)進展如表3所示。

表2　關(guān)于“探索性學習項目”的調(diào)查問卷及匯總

表3　探索性學習項目教師評價及后續(xù)進展

從表2和表3可以看出，探索性學習項目獲得授課班級學生的廣泛認可，效果良好。通過在橋梁工程課程教學中開展探索性學習項目，為學生創(chuàng)造了豐富的創(chuàng)新土壤，最大程度上激發(fā)了土木工程專業(yè)本科生的創(chuàng)新潛力。從本科生的角度來看，在相關(guān)的后續(xù)進展中也取得了一些比較顯著的成果。這些都說明在橋梁工程課程教學中開展探索性學習項目是一件非常有意義的工作。

五、結(jié)語

在分析當前橋梁工程課程教學面臨的困境和討論探索性學習重要性的基礎(chǔ)上，提出采用探索性學習項目來推進探索性學習的教育模式，在提出探索性學習項目設計基本原理的基礎(chǔ)上，采用學生自主申報和授課教師設計兩種探索性學習項目的設計模式，精心設計出一系列立足橋梁工程、放眼整個土木工程的探索性學習項目，并在橋梁工程課程的教學實踐中進行推廣和試驗。在對授課班級開展問卷調(diào)查和師生互評的基礎(chǔ)上，對探索性學習項目的效果進行初步評價。結(jié)果表明，探索性學習項目獲得授課班級學生的廣泛認可，效果良好，可供當前橋梁工程課程教學改革和土木工程教學改革參考。

當代中國大學生從小學、初中、高中一路走來，一直在教師講授、學生被動接受、學生被動應試的傳統(tǒng)教育模式下成長起來，毫無疑問傳統(tǒng)教育模式的影響根深蒂固，探索性學習和探索性學習項目在土木工程專業(yè)、在橋梁工程課程教學中的推廣應用還任重道遠，不能一蹴而就。

此外，探索性學習項目的設計還需要進一步大力開拓，考慮到土木工程專業(yè)、橋梁工程學科等發(fā)展迅速，各類新技術(shù)、新材料、新工藝等層出不窮，日新月異，僅憑授課教師一己之力來進行探索性項目的設計，很顯然是不可能完成的任務。因此，如何整合各方面的力量，設計出最切合學生實際又最具探索前景的項目，從而使得通過探索性學習項目的開展，最大程度上培養(yǎng)橋梁工程專業(yè)本科生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，將是一個值得進一步研究的問題。

(責任編輯：王金明)

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Application Practice of Exploratory Learning Program in Teaching of Bridge Engineering

ZHENG Yu-guo

(School of Civil Engineering，Hunan University of Science and Technology，Xiangtan 411201，China)

Abstract：Based on the analysis of the current difficulties in teaching of bridge engineering and the discussions of the importance of exploratory learning，the education mode was proposed，which advanced the exploratory learning through the exploratory learning program. On the basis of the proposed basic design principles of the exploratory learning program，a series of exploratory learning programs were designed from the instructor design pattern and the student self declaration design pattern，which were based on the bridge engineering and looked at the entire civil engineering. And these programs were promoted and experimented in the teaching practice of bridge engineering. The effects of the exploratory learning programs were preliminarily evaluated based on the questionnaire survey of the taught classes and the mutual evaluation between teachers and students. The results show that the exploratory learning programs are widely recognized by students and the effects are good，which can be referred for the current bridge engineering teaching reform and the civil engineering teaching reform.

Key Words：bridge engineering；exploratory learning；exploratory learning program；teaching reform；teaching evaluation

基金項目：國家級地方高校土木工程專業(yè)高素質(zhì)應用人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)項目；湖南省土木工程專業(yè)校企合作人才培養(yǎng)示范基地項目(145811)。

收稿日期：2015-12-20修稿日期：2016-01-10

作者簡介：鄭玉國(1978-)，男，湖北宜城人，副教授，博士，碩士生導師，研究方向為橋梁工程教學。

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9719(2016)2-0039-05