橋梁工程課程交互式教學(xué)模式研究

張于曄　范進

摘要：為改進當(dāng)前高等學(xué)校橋梁工程課程的教學(xué)方式，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高土木工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)質(zhì)量，針對橋梁工程課程教學(xué)存在的主要問題，提出橋梁工程課程的新型交互式教學(xué)模式。從提高學(xué)生主觀能動性，理論知識形象化，教學(xué)與學(xué)科競賽的結(jié)合和學(xué)生實時評教等方面闡述了橋梁工程課程交互式教學(xué)模式的具體實施措施，以期增加課程的師生互動性，加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解程度，提升橋梁工程課程的教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：交互式教學(xué)；橋梁工程；實施方案；師生互動

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）05-0109-04

橋梁工程課程是高等學(xué)校土木工程專業(yè)一門重要的專業(yè)主干課程。作為一門實踐性較強的專業(yè)課程，需將理論知識與不斷發(fā)展的工程實踐很好地融合，為我國橋梁工程建設(shè)培養(yǎng)合格的人才，以適應(yīng)現(xiàn)代橋梁工程科技與實踐持續(xù)發(fā)展的需要?；诖?，國內(nèi)外高等學(xué)校的相關(guān)教師和學(xué)者[1-3]在總結(jié)自身教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，給出了許多有參考價值的教學(xué)改革措施及建議，為新時代改進橋梁工程課程教學(xué)方法提供了重要思路。

為了增強學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升教學(xué)活動的預(yù)期效果，美國教育心理學(xué)者Brown和Palincsar提出交互式教學(xué)的新型教學(xué)模式[4]。交互式教學(xué)是在宏觀教學(xué)情景下，基于多元化的教學(xué)平臺，師生圍繞某一個問題或課題進行平等交流和自主互動的一種教學(xué)方法[4-5]。交互式教學(xué)的特點在于培養(yǎng)學(xué)生特定的用以促進理解的策略。

文章結(jié)合南京理工大學(xué)橋梁工程課程的教學(xué)實踐，對交互式教學(xué)模式與橋梁工程課程的結(jié)合展開研究，以增加學(xué)生的教學(xué)參與度，提高橋梁工程的課堂教學(xué)效率，使學(xué)生在較少的學(xué)時內(nèi)獲得相對更多的專業(yè)知識和應(yīng)用技能。同時，交互式教學(xué)模式在橋梁工程課程的應(yīng)用探索也可為土木工程專業(yè)其他課程的教學(xué)改革提供參考與借鑒。

一、當(dāng)前橋梁工程課程教學(xué)存在的主要問題

（一）教學(xué)過程師生互動不足

目前，國內(nèi)高等學(xué)校橋梁工程課程主要采用 “教師為主體”的傳統(tǒng)單向信息灌輸式教學(xué)方式，而較少采用“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的新型教學(xué)方式[6]。

“教師為主體”的橋梁工程課程教學(xué)方式以教師課堂教學(xué)為主，學(xué)生通常較為被動地接收專業(yè)知識。這種方式雖然能較好地保證課程教學(xué)工作的進度及完整性，但是由于學(xué)生的參與度不夠，師生間缺少課內(nèi)交流互動，使學(xué)生逐漸喪失主動學(xué)習(xí)的積極性，課程教學(xué)往往轉(zhuǎn)向“教師口若懸河，學(xué)生埋頭苦記”的局面，從而影響實際的教學(xué)效果[7-8]。

（二）課時較少與內(nèi)容較多的矛盾

土木工程本科專業(yè)一般按“大土木”方式培養(yǎng)，分配到橋梁工程課程的課時相對較少[6]。但是，橋梁工程課程所涵蓋的內(nèi)容相對較多（包括橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)原理、組成材料、設(shè)計以及施工等多個方面），以往教師講解教材+學(xué)生記筆記的教學(xué)方式已很難滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的要求。因此，如何調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，使其在較短的學(xué)時內(nèi)理解掌握相對較多的內(nèi)容，以及采用怎樣的方式將部分專業(yè)知識的課堂學(xué)習(xí)延伸到課外學(xué)習(xí)，都是本課程教學(xué)需要探討的問題。

（三）課程考核不能有效激勵學(xué)生參與教學(xué)過程

橋梁工程課程考核主要包括學(xué)生平時學(xué)習(xí)情況和期末考試成績兩大方面。學(xué)生平時學(xué)習(xí)表現(xiàn)主要包括考勤和作業(yè)練習(xí)，考勤只表明學(xué)生走進了課堂，無法體現(xiàn)其參與課堂教學(xué)的積極性，而平時作業(yè)在課后完成，可能會存在抄襲現(xiàn)象，這增大了教師把握學(xué)生學(xué)習(xí)效果的難度。期末考試成績主要強調(diào)理論知識的考查，學(xué)生在考試前進行短時間的“突擊”復(fù)習(xí)也可能獲得較好的卷面成績，但不能激勵學(xué)生積極參與整個教學(xué)過程，導(dǎo)致學(xué)生將課程學(xué)習(xí)的主要目的等同于獲得學(xué)分。因此，如何改進橋梁工程課程考核方式，使其真實反映學(xué)生在教學(xué)過程中的參與度，并提升學(xué)生主動參與討論或?qū)嵺`環(huán)節(jié)的積極性，還有待深入探討。

（四）學(xué)生評教缺乏客觀性和實時性

現(xiàn)行的學(xué)生評教通常采用課程結(jié)束后學(xué)生網(wǎng)上評教的模式，學(xué)生根據(jù)設(shè)定好的問題選擇不同評價等級。這種評價模式雖然簡單易行，操作方便，但存在兩方面的缺陷：一是缺乏客觀性，有些學(xué)生在網(wǎng)上評教時隨意勾選選項，可能導(dǎo)致最后的評價結(jié)果沒有針對性；二是缺乏實時性，課程結(jié)束后學(xué)生再評教，教師雖然可根據(jù)學(xué)生的評價在下一屆教學(xué)中進行改進，但針對該屆學(xué)生的教學(xué)不能進行有效調(diào)整，而且每屆學(xué)生的整體需求不同，這可能影響課程教學(xué)改進的效果。

二、橋梁工程交互式教學(xué)模式的構(gòu)建

針對當(dāng)前橋梁工程課程教學(xué)存在的主要問題，對在校土木工程專業(yè)學(xué)生和畢業(yè)生就業(yè)單位的需求進行調(diào)研，獲得來自不同方面的反饋資料，進而初步形成全方位考慮學(xué)生及用人單位需求的橋梁工程教學(xué)計劃與方案。

結(jié)合多元化教學(xué)方法，如：結(jié)合學(xué)科競賽、將理論知識形象化、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)互動平臺等，實施以學(xué)生為中心的橋梁工程交互式教學(xué)工作。在試驗性教學(xué)工作開展過程中及結(jié)束后，基于網(wǎng)絡(luò)平臺反饋學(xué)生對教學(xué)的評價。若評價結(jié)果不好，則調(diào)整或重新制定教學(xué)方案，再進行課程教學(xué)；若獲得好評，則綜合總結(jié)前期成果，形成橋梁工程課程交互式教學(xué)模式。三、橋梁工程交互式教學(xué)模式的具體措施

（一）引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)

基于《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》[4]（以下簡稱《規(guī)范》），對橋梁工程課程知識體系進行梳理。在滿足《規(guī)范》基本要求的前提下，為提高學(xué)生參與度，提高橋梁工程課程效果，引入啟發(fā)式、互動式的教學(xué)方法。教師在授課過程中，從實際橋梁工程的相關(guān)問題出發(fā)，以提問的形式引導(dǎo)學(xué)生主動思考橋梁工程理論問題，基于學(xué)生之間相互討論及反饋，教師可掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和薄弱環(huán)節(jié)，有針對性地進行重點講解。

例如，在講解梁式橋結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可引入橋梁實例：“2012年8月，哈爾濱陽明灘大橋引橋發(fā)生事故，距陽明灘大橋3.5公里的上橋分離式匝道側(cè)翻。坍塌主梁（鋼混疊合梁）長約130 m，屬于整體垮塌”[5]。然后提出問題：“哈爾濱陽明灘大橋引橋為何垮塌？是主梁或橋墩設(shè)計不合理導(dǎo)致，還是超載車輛使結(jié)構(gòu)偏心受力過大導(dǎo)致？”引導(dǎo)學(xué)生基于課程知識自主思考，并相互討論激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。

（二）課程知識的形象化

橋梁工程實踐性較強的部分內(nèi)容，采用傳統(tǒng)的書本教學(xué)方式講解，對于初學(xué)者來說，不僅比較難以理解和接受，而且會使學(xué)習(xí)枯燥乏味，不利于教學(xué)過程中的師生交流互動。例如，橋梁施工方法部分，對于一些施工方法（如平衡懸臂施工法、逐跨頂推施工法）專業(yè)名詞，采用常規(guī)的語言文字描述來講解不易理解。在這種情況下，可結(jié)合多媒體技術(shù)（制作相應(yīng)的施工方法教學(xué)動畫視頻，或者收集國內(nèi)外實際橋梁建造過程動畫視頻）來講解，使理論知識更加形象、立體，這不僅使學(xué)生更易于掌握相應(yīng)知識點，還可提升學(xué)習(xí)興趣，大幅度提高課堂知識傳授效率，緩解少課時與多內(nèi)容的矛盾。

對于橋梁工程部分理論性較強的章節(jié)，如荷載橫向分布計算，可增設(shè)學(xué)生建模實踐環(huán)節(jié)。利用計算機有限元結(jié)構(gòu)分析軟件，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生自主建立感興趣的橋梁結(jié)構(gòu)形式，并進行結(jié)構(gòu)模型計算和結(jié)果分析。通過立體的橋梁結(jié)構(gòu)受力分析，使學(xué)生在計算機有限元模型中掌握橋梁結(jié)構(gòu)基本力學(xué)原理、理解橋梁荷載的傳力路徑等重要理論難點，在有條件的情況下還可以開展學(xué)生橋梁結(jié)構(gòu)建模比賽，增加學(xué)習(xí)樂趣。

（三）教學(xué)結(jié)合學(xué)科競賽

橋梁工程作為一門實踐性較強的工程學(xué)科，在教學(xué)過程中需強化學(xué)生的實踐能力。以南京理工大學(xué)為例，我校每年均舉辦“南京理工大學(xué)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽”，并將此類橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽與橋梁工程課程緊密結(jié)合（競賽作為橋梁工程課程考核的一項指標）。學(xué)生將學(xué)到的理論結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為實物模型，產(chǎn)生對橋梁工程課程的學(xué)習(xí)興趣，從而提高動手實踐能力。

圖2所示為學(xué)生橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽中進行加載測試。在競賽中，學(xué)生分組自主設(shè)計制作感興趣的小比例橋梁結(jié)構(gòu)模型（如圖2所示的桁架式梁橋、拱橋等），然后施加荷載至結(jié)構(gòu)破壞，加載過程中測量結(jié)構(gòu)變形（剛度評價）和最終承載力（強度評價）。橋梁工程課程任課教師對不同的橋梁模型進行點評，引導(dǎo)學(xué)生分析自己設(shè)計橋梁的內(nèi)在力學(xué)原理。通過橋梁結(jié)構(gòu)制作、加載和互動討論，學(xué)生切實感受到不同橋型的傳力途徑和失效模式，強度和剛度特征，以及每種橋型的優(yōu)勢和缺陷。由于此類活動采用競賽激勵的方式，每組學(xué)生會努力提高本組的橋梁承載能力，使其自主加強橋梁工程課程學(xué)習(xí)，從而達到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。

（四）基于網(wǎng)絡(luò)平臺的師生互動及學(xué)生在線實時評教

如前所述，目前國內(nèi)高校橋梁工程課程的課時數(shù)相對較少。若僅局限于課堂教學(xué)，學(xué)生則無法扎實掌握本課程的豐富知識。為了應(yīng)對此問題，可建立課程網(wǎng)絡(luò)共享平臺（如基于校園網(wǎng)的在線課程），及時更新所涉及課程的延伸文獻和資料，供學(xué)生課外在線學(xué)習(xí)，擴展其知識面。學(xué)生也可將橋梁工程相關(guān)的優(yōu)秀網(wǎng)站、實際橋梁工程施工動畫等資料上傳共享，并相互交流探討。

此外，可根據(jù)需要建設(shè)網(wǎng)絡(luò)交流平臺（如微信平臺），作為該課程師生交流互動的重要平臺，使學(xué)生靈感或疑問得到高效表達，并及時反饋課堂教學(xué)效果。通過網(wǎng)絡(luò)能更自由、客觀評價教學(xué)效果，站在學(xué)生的角度提出課程教學(xué)的不足之處，幫助教師提高教學(xué)水平，從而真正實現(xiàn)“教學(xué)相長”。

四、結(jié)語

我國橋梁工程建設(shè)水平不斷提高，正在由橋梁工程大國向橋梁工程強國邁進，這要求高校培養(yǎng)具有主觀能動性且全面發(fā)展的高級工程技術(shù)人才。為適應(yīng)這種需要，改進、完善橋梁工程課程的教學(xué)模式顯得尤為必要?；诖?，文章首先論述了當(dāng)前橋梁工程課程教學(xué)存在的主要問題，然后針對這些問題，提出了橋梁工程交互式教學(xué)模式及其實施方案，并從提高學(xué)生主觀能動性、理論知識形象化、教學(xué)與學(xué)科競賽的結(jié)合和學(xué)生實時評教等方面闡述了該課程交互式教學(xué)模式的具體措施。交互式教學(xué)模式在橋梁工程課程中的運用有望改變傳統(tǒng)的單向信息灌輸式教學(xué)模式，提升學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的學(xué)生實效和工程實用技能，為橋梁工程建設(shè)輸送合格的工程技術(shù)人才。

參考文獻：

[1]曾勇，譚紅梅. 橋梁工程教學(xué)中若干能力培養(yǎng)的探索[J]. 高等建筑教育， 2014， 23（2）： 66-69.

[2]Cheryl J D， Karlson C H. Surveying the state of higher education in energy efficiency， in Australian engineering curriculum [J]. Journal of Cleaner Production， 2010， 18（7）： 652-658.

[3]Tomas U J， Abdulaziz S A. Cultural learning environment in structural engineering courses of architecture and civil engineering students in Qassim University[C]∥ 6th International Forum on Engineering Education 2012， Procedia - Social and Behavioral Sciences， 2013： 300-310.

[4]劉珍芳. 從教學(xué)媒體的變化看課堂交互式教學(xué)的發(fā)展[J]. 電化教育研究， 2009（7）： 103-105.

[5]郝懷芳.語文交互式教學(xué)的理論及應(yīng)用[D]. 濟南：山東師范大學(xué)，2007.

[6]張新軍，彭衛(wèi)兵. 橋梁工程課程教學(xué)改革的探討與實踐[J]. 高等建筑教育， 2008， 17（6）： 72-75.

[7] Fatin A P， Khairiyah M Y. Taking the “guess-work” out of engineering education： establishing the virtuous cycle of research [C]∥ 6th International Forum on Engineering Education 2012， Procedia - Social and Behavioral Sciences， 2013： 212 - 220.

[8]高燕梅，劉東. 橋梁工程課程討論式教學(xué)實踐方法研究[J]. 高等建筑教育， 2015， 24（2）：86-88.

[9]高等學(xué)校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會. 高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[10]京華時報. 專家質(zhì)疑哈爾濱塌橋事故調(diào)查：大橋設(shè)計存缺陷[EB/OL]. http：//news.sina.com.cn/c/2012-09-20/035925211687.shtml， 2012-9-20/2015-11-06.