體驗式教學(xué)在“橋梁工程”課程中的應(yīng)用探究

喬宏 龍佩恒 王毅娟 王少欽

[摘 要] 在新工科的大背景下，基于北京建筑大學(xué)“橋梁工程”課程的教學(xué)現(xiàn)狀和特點(diǎn)，針對傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在的學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高、理論聯(lián)系實際能力不強(qiáng)等問題，提出了基于Kolb體驗式學(xué)習(xí)理論的“橋梁工程”課程教學(xué)模式，在教學(xué)的過程中靈活運(yùn)用校內(nèi)橋梁模型體驗、校外真實橋梁體驗、網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真體驗等多種體驗式學(xué)習(xí)方式，并進(jìn)行了教學(xué)實踐。結(jié)果表明，基于體驗式教學(xué)的“橋梁工程”課程教學(xué)模式可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效果。

[關(guān)鍵詞] 體驗式教學(xué);“橋梁工程”課程;教學(xué)改革;教學(xué)方案

[基金項目] 2020年度北京建筑大學(xué)教育科學(xué)研究項目“基于Kolb體驗式學(xué)習(xí)的橋梁專業(yè)‘一化三型人才培養(yǎng)模式研究”（Y2028）;2020年度北京建筑大學(xué)教育科學(xué)研究項目“互聯(lián)網(wǎng)+背景下工程制圖雙語課程建設(shè)”（Y2043）;2019年度中國建設(shè)教育協(xié)會教研項目“依托學(xué)科競賽的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式研究與實踐”（2019007）

[作者簡介] 喬 宏（1989—），女，河北唐山人，博士，北京建筑大學(xué)土木與交通工程學(xué)院講師，主要從事橋梁工程研究;龍佩恒（1964—），男，北京人，博士，北京建筑大學(xué)土木與交通工程學(xué)院教授，主要從事橋梁工程研究;王毅娟（1963—），女，北京人，碩士，北京建筑大學(xué)土木與交通工程學(xué)院副教授，主要從事橋梁工程研究。

[中圖分類號] U442? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）42-0121-04? ?[收稿日期] 2021-04-26

隨著高等教育發(fā)展理念的不斷深入和高等教育發(fā)展速度、水平的不斷提升，我國的高等教育已經(jīng)進(jìn)入了內(nèi)涵式發(fā)展時期。高等工程教育在我國高等教育中占有重要的地位。為構(gòu)筑以技術(shù)創(chuàng)新和顛覆為核心的國際競爭新優(yōu)勢并服務(wù)于“中國制造2025”和“一帶一路”等國家需求，我國提出了工程教育改革的“中國方案”——新工科，著重培養(yǎng)工科人才的工程創(chuàng)新能力、適應(yīng)變化能力和跨界整合能力，打造多元化、創(chuàng)新型工程人才[1，2]。

“橋梁工程”是土木工程專業(yè)橋梁工程方向的專業(yè)必修課程，具有理論性與實踐性并重的特點(diǎn)。學(xué)生在校期間進(jìn)行理論學(xué)習(xí)的最終目的是要應(yīng)用于工程實踐。在建設(shè)新工科的大背景下，如何培養(yǎng)卓越化、創(chuàng)新型、實踐型和復(fù)合型的“一化三型”橋梁專業(yè)人才，是進(jìn)行“橋梁工程”課程教學(xué)改革面臨的挑戰(zhàn)之一。

為此，本文結(jié)合北京建筑大學(xué)“橋梁工程”課程的教學(xué)現(xiàn)狀，在總結(jié)現(xiàn)階段課程教學(xué)中存在的若干問題的基礎(chǔ)上，引入Kolb體驗式學(xué)習(xí)理論并將其融入課程教學(xué)過程之中，進(jìn)行了有針對性的教學(xué)改革實踐，希望為后續(xù)相關(guān)教學(xué)研究提供參考。

一、傳統(tǒng)“橋梁工程”課程教學(xué)中的問題

傳統(tǒng)的“橋梁工程”課程以幫助學(xué)生掌握橋梁的幾種特定構(gòu)造及相應(yīng)算法為主要目標(biāo)，即通過教師的知識傳授和嚴(yán)格、扎實的課內(nèi)外訓(xùn)練，學(xué)生最終可以參照規(guī)范，對常規(guī)橋型進(jìn)行設(shè)計、計算[3]。然而，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與時代的進(jìn)步，當(dāng)代大學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中逐漸呈現(xiàn)出新的特征，如：好奇心強(qiáng)、接受新生事物能力強(qiáng)、敢于質(zhì)疑、獲取信息能力強(qiáng)、十分依賴電子產(chǎn)品等[4];同時，大數(shù)據(jù)、人工智能等新興產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展也進(jìn)一步導(dǎo)致了社會對人才需求的改變和人才市場競爭的加劇，具有復(fù)合交叉和實踐創(chuàng)新能力的工科人才正在越來越多地受到用人單位青睞。以上因素的存在使得傳統(tǒng)的橋梁工程教學(xué)模式呈現(xiàn)出越來越多的問題。

（一）學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高

國內(nèi)主流的幾本《橋梁工程》教材存在內(nèi)容陳舊、新理論與新技術(shù)更新滯后等諸多問題[5]，教材設(shè)計不足以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，學(xué)生可以輕松接觸到各種網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，如果教師在課堂中的教學(xué)模式、內(nèi)容與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)無異，就會失去對學(xué)生的吸引力，從而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情下降。

（二）理論聯(lián)系實際能力不強(qiáng)

橋梁工程是一類理論與實踐并重的專業(yè)，橋梁工程師要跳出書本，將理論應(yīng)用于實踐。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)模式還是以教師課堂講授為主，學(xué)生缺少必要的實踐經(jīng)驗，只能紙上談兵。以“橋梁工程”課程中最重要的計算內(nèi)容之一——行車道板內(nèi)力計算為例，通過課堂上的講授以及課后的練習(xí)，大部分學(xué)生可以熟練掌握行車道板的內(nèi)力計算的步驟、思路，并在考試中取得令人滿意的成績。但若涉及實際橋梁，仍存在很大一部分同學(xué)無法將課本上的內(nèi)力計算模型與實際橋梁對應(yīng)起來，導(dǎo)致課堂學(xué)習(xí)與工程實踐的脫節(jié)。

針對當(dāng)代學(xué)生的特征及傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，不難發(fā)現(xiàn)，若要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)新工科背景下具有專業(yè)能力和創(chuàng)造性思維能力的橋梁專業(yè)人才，改革傳統(tǒng)的“橋梁工程”課程教學(xué)模式十分必要。

二、Kolb體驗式學(xué)習(xí)理論

Kolb體驗式學(xué)習(xí)理論由美國教育家David Kolb提出。體驗式學(xué)習(xí)需要經(jīng)歷四個階段：具體體驗、反思觀察、抽象概括和主動實踐[6]。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著國內(nèi)外教育教學(xué)改革工作的不斷推進(jìn)，作為體驗式學(xué)習(xí)理論的經(jīng)典代表，Kolb學(xué)習(xí)循環(huán)理論已不再局限于理論研究階段，而是被越來越多的學(xué)者應(yīng)用到實際的教育教學(xué)之中。Chan依托汶川地震后在某小學(xué)開展的社區(qū)服務(wù)項目，訪談了參與電力項目、太陽能項目等服務(wù)的香港大學(xué)學(xué)生，發(fā)現(xiàn)參與實際的項目可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)效果更好[7]。Greene采用體驗式學(xué)習(xí)方式，通過將Kolb的學(xué)習(xí)周期融合到教學(xué)活動中，向新生講授市場營銷的基本理論和對商業(yè)的一般理解，發(fā)現(xiàn)體驗式學(xué)習(xí)能夠幫助學(xué)生實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)[8]。Abdulwahed等將選修拉夫堡大學(xué)實驗室課程的學(xué)生分為實驗組和控制組，對實驗組的學(xué)生采用Kolb學(xué)習(xí)循環(huán)理論指導(dǎo)下的教學(xué)模式，對控制組的學(xué)生采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，結(jié)果表明：實驗組的學(xué)生整體學(xué)習(xí)效果優(yōu)于控制組的學(xué)生[9]。張執(zhí)南等以上海交通大學(xué)“創(chuàng)新思維與現(xiàn)代設(shè)計”課程為案例，將Kolb體驗式學(xué)習(xí)循環(huán)理論融入教學(xué)設(shè)計中，并根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、項目設(shè)計成果展示以及學(xué)生的反饋發(fā)現(xiàn)，課程取得了良好的教學(xué)成效，培養(yǎng)了工科學(xué)生的綜合能力[ 10 ]。

以上教學(xué)實踐及研究均表明：基于Kolb體驗式學(xué)習(xí)理論進(jìn)行教學(xué)設(shè)計是可行的，有助于夯實理論知識，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、實踐能力以及發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，是進(jìn)行傳統(tǒng)“橋梁工程”課程改革，以培養(yǎng)“一化三型”，即卓越化、創(chuàng)新型、實踐型和復(fù)合型橋梁專業(yè)人才的有效途徑之一。

三、“橋梁工程”的體驗教學(xué)實踐

基于Kolb體驗式學(xué)習(xí)理論，結(jié)合本校學(xué)生的特點(diǎn)及人才培養(yǎng)要求，以培養(yǎng)卓越化、創(chuàng)新型、實踐型和復(fù)合型的“一化三型”橋梁專業(yè)人才為目標(biāo)，北京建筑大學(xué)“橋梁工程”課程團(tuán)隊進(jìn)行了一系列教學(xué)實踐，希望可以變抽象、枯燥的理論知識為生動、有趣的感官刺激，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索精神，如圖1所示。

（一）校內(nèi)——橋梁模型體驗

北京建筑大學(xué)橋梁模型實驗室配備了多種橋梁模型（見圖2），可以幫助學(xué)生直觀感受各種不同的橋梁類型以及橋梁細(xì)部構(gòu)造。課本中枯燥繁雜的工程圖紙變?yōu)榭吹靡?、摸得著的立體模型，有效地幫助學(xué)生理解和掌握晦澀難懂的橋梁構(gòu)造相關(guān)知識。

（二）校外——真實橋梁體驗

學(xué)生在初步接觸橋梁總體設(shè)計、橋梁結(jié)構(gòu)組成時，很難通過課本中的描述構(gòu)建起完整的橋梁結(jié)構(gòu)框架。橋跨結(jié)構(gòu)中行車道板、主梁、橫隔梁的布置形式，支座的布置及構(gòu)造特點(diǎn)等，都是授課過程中所發(fā)現(xiàn)的難點(diǎn)。為了解決這一問題，通過橋梁現(xiàn)場實地考察（見圖3），可快速建立橋梁各組成部分的意象及彼此間的聯(lián)系，起到事半功倍的效果。

（三）網(wǎng)絡(luò)——虛擬仿真體驗

如果說真實橋梁體驗可以幫助學(xué)生迅速理解橋梁結(jié)構(gòu)的組成及構(gòu)造特點(diǎn)的話，借助互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)大的功能，構(gòu)建虛擬仿真空間及網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，則可以進(jìn)一步地幫助學(xué)生了解橋梁設(shè)計的全過程及橋梁施工中的重點(diǎn)和關(guān)鍵。

實踐證明，基于體驗式學(xué)習(xí)理論的橋梁工程課程教學(xué)模式可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效果。除了保質(zhì)保量地完成了課程的學(xué)習(xí)任務(wù)之外，學(xué)生還利用課余時間，對其直接體驗進(jìn)行思考反思、抽象概括，形成了多種多樣的學(xué)習(xí)成果，如基于課堂所學(xué)知識進(jìn)行筷子搭橋試驗（見圖4）、搜集整理資料對自己感興趣的橋梁進(jìn)行PPT展示、靈活運(yùn)用理論知識參加橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽等?？梢哉f，基于Kolb體驗式學(xué)習(xí)理論的橋梁工程課程教學(xué)模式在一定程度上改善了現(xiàn)階段傳統(tǒng)課程教學(xué)中存在的主要問題，為培養(yǎng)新工科背景下具有專業(yè)能力和創(chuàng)造性思維能力的橋梁專業(yè)人才提供了思路。

四、結(jié)語

在新工科背景下，基于北京建筑大學(xué)橋梁工程課程教學(xué)現(xiàn)狀和特點(diǎn)，針對傳統(tǒng)教學(xué)過程中存在的學(xué)生學(xué)習(xí)熱情不高、理論聯(lián)系實際能力不強(qiáng)等問題，提出了基于Kolb體驗式學(xué)習(xí)理論的橋梁工程課程教學(xué)模式。實踐經(jīng)驗表明，該模式可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效果。

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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