基于OBE理念和線上+線下混合“橋梁工程”課程改革探討

常山 袁玲 連洪燕 梁鑫斌

安徽科技學(xué)院建筑學(xué)院 安徽蚌埠 233030

一、概述

自成果導(dǎo)向教育理念(OBE理念)在20世紀(jì)80年代提出以來，已成為歐美等許多發(fā)達(dá)國(guó)家的主流教育理念，美國(guó)工程教育認(rèn)證協(xié)會(huì)將其作為貫穿工程教育認(rèn)證的始終[1]。我國(guó)在2016年成為《華盛頓協(xié)議》成員國(guó)，加入該協(xié)議不僅可以提升我國(guó)本科教育在國(guó)際上的認(rèn)可度，也可增強(qiáng)本科畢業(yè)生在國(guó)際就業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。為通過以O(shè)BE理念為主導(dǎo)的專業(yè)認(rèn)證體系，國(guó)內(nèi)眾多高校針對(duì)本科專業(yè)的課程設(shè)置和教學(xué)方法等進(jìn)行改革，教學(xué)目的更加注重實(shí)用性和應(yīng)用性[2]。OBE理念中“以學(xué)生為中心，持續(xù)改進(jìn)、成果導(dǎo)向”的教學(xué)方式，與傳統(tǒng)以教為主的教學(xué)模式有本質(zhì)區(qū)別。需對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式不斷改進(jìn)完善，以培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力為目標(biāo)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，融合最新的信息化教學(xué)手段，適應(yīng)新工科發(fā)展要求。

線下教學(xué)作為傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生與教師面對(duì)面交流互動(dòng)，教師可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程起到監(jiān)督和指導(dǎo)作用，學(xué)生有問題可直接與教師溝通，教學(xué)互動(dòng)效果好，教學(xué)反饋及時(shí)，因此線下教學(xué)一直是主要的教學(xué)模式。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)逐漸向信息化教學(xué)的方向發(fā)展，同時(shí)也改變了以往相對(duì)單一化的教學(xué)手段，線上教學(xué)便是在這種情況下孕育而出的新教學(xué)模式。教師可以借助網(wǎng)絡(luò)虛擬會(huì)議室進(jìn)行課程教學(xué)，同時(shí)也可使用大學(xué)生慕課和學(xué)習(xí)通等網(wǎng)絡(luò)課程資源進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)方式更為多樣化，但存在教學(xué)容易受網(wǎng)絡(luò)信號(hào)限制、與學(xué)生互動(dòng)困難、不便于教學(xué)管理和教學(xué)反饋存在不及時(shí)等情況。因此，如何實(shí)現(xiàn)線下+線上混合教學(xué)的合理性，是個(gè)值得深入研究的問題。

“橋梁工程”作為土木工程專業(yè)道橋方向的一門主干課程，為學(xué)生從事與橋梁工程的設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)、管理和養(yǎng)護(hù)等工作打下基礎(chǔ)，課程的重要性不言而喻。該課程涉及較多計(jì)算理論和施工技術(shù)，需要教師和學(xué)生花費(fèi)較多時(shí)間進(jìn)行講解和學(xué)習(xí)。目前，應(yīng)用型高校大多采用寬口徑、厚基礎(chǔ)、重能力的人才培養(yǎng)模式，在總學(xué)時(shí)出現(xiàn)減少的情況下，通識(shí)課程的學(xué)時(shí)所占比例更大，同時(shí)專業(yè)課程出現(xiàn)大幅度調(diào)整，造成很多專業(yè)課學(xué)時(shí)出現(xiàn)縮減[3]。部分應(yīng)用型高校的“橋梁工程”課程學(xué)時(shí)更是不足三十個(gè)，由于橋梁工程涉及的橋梁結(jié)構(gòu)類型較多，每種橋型受力特點(diǎn)、施工方法和計(jì)算理論也有較大區(qū)別[4]。學(xué)生僅依靠課堂教學(xué)很難系統(tǒng)掌握橋梁設(shè)計(jì)理論和相關(guān)的施工技術(shù)要求，需要對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行提煉，以保證學(xué)生能達(dá)到課程的培養(yǎng)目標(biāo)。

二、應(yīng)用型高校“橋梁工程”課程存在的問題

(一)部分學(xué)生興趣不高

應(yīng)用型高校生源質(zhì)量差異較大，有些學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)相對(duì)薄弱，不能理解課程中難度較大的計(jì)算理論部分，進(jìn)而出現(xiàn)失去對(duì)課程的興趣的情況。面對(duì)教學(xué)信息化的潮流，若教師授課期間始終采用傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，學(xué)生不能被課程內(nèi)容吸引，就無(wú)法保持專注度，長(zhǎng)此以往便會(huì)出現(xiàn)學(xué)習(xí)積極性不高的情況[5]。

(二)課程學(xué)時(shí)不足

應(yīng)用型高校的人才培養(yǎng)目標(biāo)更強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和分析問題能力，因此在專業(yè)課程的學(xué)時(shí)設(shè)置中，都要求設(shè)置有不低于該門課程總學(xué)時(shí)30%的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。以安徽科技學(xué)院為例，該?！皹蛄汗こ獭闭n程總學(xué)時(shí)24個(gè)，其中理論學(xué)時(shí)16個(gè)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)8個(gè)，導(dǎo)致理論教學(xué)時(shí)間十分緊迫。面對(duì)“橋梁工程”五六百頁(yè)的教材，16個(gè)理論學(xué)時(shí)很難滿足課程設(shè)置對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的要求。

(三)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)不明確

與偏于實(shí)驗(yàn)研究的學(xué)科不同，土木工程專業(yè)是典型的應(yīng)用型工科，相關(guān)設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)發(fā)展已較為成熟。針對(duì)“橋梁工程”開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程定位不甚明確，實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容是偏于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，還是偏于橋梁設(shè)計(jì)理論教學(xué)，主要是由任課教師把握，最終呈現(xiàn)出的教學(xué)效果存在差異。

針對(duì)“橋梁工程”設(shè)置的實(shí)踐教學(xué)模塊，傳統(tǒng)的教學(xué)方式為課程設(shè)計(jì)，即在給定相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，學(xué)生自行查閱教材和相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，在此基礎(chǔ)上補(bǔ)充完善其他計(jì)算參數(shù)?！皹蛄汗こ獭闭n程設(shè)計(jì)的內(nèi)容為簡(jiǎn)支T梁橋的設(shè)計(jì)計(jì)算。具體設(shè)計(jì)包括橋面板計(jì)算、主梁內(nèi)力計(jì)算、橫隔梁內(nèi)力計(jì)算和支座計(jì)算等部分。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是針對(duì)荷載效應(yīng)的計(jì)算，不涉及抗力計(jì)算，因此不需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋和受力鋼筋的計(jì)算。學(xué)生不能有效建立課程之間的聯(lián)系，不利于學(xué)生綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

(四)與其他相關(guān)課程結(jié)合不緊密

橋梁作為道路跨越障礙的工程結(jié)構(gòu)物，本身是道路工程的組成部分之一，在設(shè)計(jì)方案選取中需要考慮道路線形、設(shè)計(jì)高度等影響因素，而橋梁工程授課主要以設(shè)計(jì)理論和施工方法等為主，很少涉及道路工程的影響，使學(xué)生對(duì)橋梁與道路的關(guān)系不能有清晰認(rèn)識(shí)。

三、線上+線下混合“橋梁工程”教學(xué)方式

面對(duì)應(yīng)用型高?！皹蛄汗こ獭闭n程存在的問題，可采取以下解決方案：

(一)激活學(xué)生興趣

我國(guó)作為世界橋梁大國(guó)，自新中國(guó)成立和改革開放以來，在橋梁工程的建造和施工等領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就，也出現(xiàn)了以茅以升、李國(guó)豪等為代表的一大批橋梁大師。教師在教學(xué)時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)例和優(yōu)秀橋梁工作者的事跡，在潛移默化中對(duì)學(xué)生進(jìn)行課程思政教育，提高學(xué)生的愛國(guó)情懷和學(xué)習(xí)興趣。例如，在進(jìn)行橋梁發(fā)展動(dòng)態(tài)的介紹時(shí)，可結(jié)合圖片、新聞視頻和表格等多種形式，讓學(xué)生更加直觀、生動(dòng)地理解各種橋型的受力特點(diǎn)和組成部分。而在進(jìn)行支座的計(jì)算時(shí)，可結(jié)合最近事例向?qū)W生們介紹支座的受力特點(diǎn)，以及常用的支座類型和適用情形。通過與工程實(shí)例相結(jié)合的案例式教學(xué)，不僅可以讓學(xué)生樹立正確的職業(yè)道德和職業(yè)操守，也讓學(xué)生對(duì)自己的職業(yè)持有敬重感，讓學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀。

(二)融合信息化教學(xué)方式，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容

面對(duì)應(yīng)用型高?？倢W(xué)分壓縮的大環(huán)境，對(duì)“橋梁工程”課程知識(shí)點(diǎn)需要精簡(jiǎn)，準(zhǔn)確把握教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解，對(duì)難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行解決思路的闡述。例如，梁式橋中的簡(jiǎn)支梁橋作為重點(diǎn)內(nèi)容必須進(jìn)行詳細(xì)講解，這部分內(nèi)容是課程的基礎(chǔ)部分。因此，線下教學(xué)時(shí)，對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的受力特點(diǎn)、內(nèi)力計(jì)算和構(gòu)造要求等都需要熟練掌握。而對(duì)于連續(xù)體系梁橋計(jì)算這部分難點(diǎn)內(nèi)容，重點(diǎn)介紹問題的發(fā)現(xiàn)、試驗(yàn)方法和計(jì)算原理等，不要求學(xué)生掌握理論推導(dǎo)過程。

課堂教學(xué)過程中，可借助學(xué)習(xí)通軟件隨堂發(fā)布1～2道練習(xí)題，既可以了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，也可以提高學(xué)生課堂參與的積極性。例如，在進(jìn)行橋梁上的作用這部分內(nèi)容教學(xué)時(shí)，可設(shè)置一道選擇題，讓學(xué)生選出橋梁上的作用類型。之后，通過學(xué)習(xí)通對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行分析，對(duì)學(xué)生回答錯(cuò)誤較多的選項(xiàng)進(jìn)行重點(diǎn)講述。此外，在課堂教學(xué)過程中，也可以引入Bonus Question的互動(dòng)形式，讓學(xué)生積極作答，鼓勵(lì)學(xué)生通過參與課堂互動(dòng)提高平時(shí)成績(jī)。

對(duì)于簡(jiǎn)支梁橋的施工方面相關(guān)要求，可采用線上教學(xué)，通過學(xué)習(xí)通發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在課余時(shí)間學(xué)習(xí)上傳的相關(guān)施工視頻，并總結(jié)施工要點(diǎn)，在下次課堂教學(xué)時(shí)將相關(guān)學(xué)習(xí)成果提交，作為平時(shí)成績(jī)的一個(gè)組成部分。例如，對(duì)于混凝土梁橋的施工，不涉及理解困難的理論知識(shí)，可以讓學(xué)生通過自學(xué)的方式完成這部分內(nèi)容。

總的來說，在對(duì)教學(xué)內(nèi)容的選擇上，需要合理選擇線上模式或線下模式。在線下模式教學(xué)時(shí)，重點(diǎn)需要調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂參與度、聽課時(shí)的專注度，建議采用案例式教學(xué)的方式，課堂教學(xué)期間穿插使用學(xué)習(xí)通軟件發(fā)布隨堂練習(xí)題或結(jié)合Bonus Question形式。在線上模式教學(xué)時(shí)，重點(diǎn)是需要掌握學(xué)生自學(xué)效果，需要讓學(xué)生提交相關(guān)的學(xué)習(xí)成果，也可利用課上幾分鐘，采取翻轉(zhuǎn)課堂的方式，讓學(xué)生介紹自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

(三)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容突出理論性和實(shí)踐性

“橋梁工程”的實(shí)驗(yàn)課作為對(duì)理論教學(xué)的重要補(bǔ)充，需要充分合理利用。實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容應(yīng)選擇具有典型性、重要性和必要性的知識(shí)點(diǎn)或案例。例如，將簡(jiǎn)支T梁橋設(shè)計(jì)作為實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，讓學(xué)生在熟悉設(shè)計(jì)基本資料的前提下，自行擬定計(jì)算所需要的其他參數(shù)并進(jìn)行簡(jiǎn)支T梁橋內(nèi)力計(jì)算。手算的方式有利于學(xué)生掌握采用杠桿原理法和修正偏心壓力法進(jìn)行支座位置和跨中位置的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算，同時(shí)也會(huì)加深學(xué)生對(duì)橋面板內(nèi)力計(jì)算模型的相關(guān)使用要求、橫隔板內(nèi)力計(jì)算等內(nèi)容的理解。

由于實(shí)際的橋梁工程大多為超靜定結(jié)構(gòu)，若采用傳統(tǒng)的手算方式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，不僅計(jì)算分析過程十分煩瑣，并且計(jì)算理論本身具有一定的局限性并存在一定的誤差。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，近些年也出現(xiàn)了多種橋梁設(shè)計(jì)類軟件，這些軟件也在高校、設(shè)計(jì)院等單位得到了普遍使用，其中比較有代表性的便是橋梁博士和MIDAS CIVIL。在以后的學(xué)習(xí)和工作中，無(wú)論學(xué)生是在工作單位還是繼續(xù)深造，都會(huì)要求他們具有設(shè)計(jì)類軟件的應(yīng)用和操作技能。鑒于這種情況，國(guó)內(nèi)有許多高校針對(duì)這兩種軟件開設(shè)了專門課程，學(xué)生在后期的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)均可使用相關(guān)軟件完成。因此，在實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容設(shè)置上也可給學(xué)生介紹并演示軟件的操作使用，重點(diǎn)介紹軟件使用過程中可能會(huì)遇到的問題，同時(shí)還需注意向?qū)W生介紹有限元理論的相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生能理解有限元軟件的求解思路。

(四)實(shí)踐課程內(nèi)容以就業(yè)為導(dǎo)向

基于應(yīng)用型高校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，“橋梁工程”實(shí)踐課程應(yīng)以橋梁工程施工技術(shù)為主，同時(shí)應(yīng)結(jié)合橋梁相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范，對(duì)橋梁建設(shè)的相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容進(jìn)行介紹。具體進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)時(shí)，應(yīng)該充分利用校企合作的平臺(tái)，選擇實(shí)力較強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)的橋梁施工單位作為實(shí)踐基地。由于應(yīng)用型本科高校畢業(yè)生的就業(yè)單位大多為施工企業(yè)，學(xué)生的工作也大多是在生產(chǎn)建設(shè)第一線，對(duì)于工程建設(shè)質(zhì)量把控的認(rèn)識(shí)還不深刻。因此需要通過實(shí)踐課程，讓學(xué)生深入施工現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)地了解目前橋梁工程常用的施工技術(shù)和方法。

橋梁工程中施工部分的知識(shí)比較繁雜，對(duì)于沒去過工地的學(xué)生來說，橋梁施工過程比較抽象，需要花費(fèi)很多時(shí)間和精力去理解，很容易出現(xiàn)應(yīng)付考試，而在課程學(xué)習(xí)結(jié)束之后，對(duì)所學(xué)的知識(shí)全部忘掉的情況。施工動(dòng)畫和施工視頻雖然能幫助學(xué)生理解施工方法，但是終究不如在工地現(xiàn)場(chǎng)更加直觀。

企業(yè)技術(shù)人員結(jié)合自身施工經(jīng)驗(yàn)向?qū)W生介紹橋梁施工常見問題，并與學(xué)生互動(dòng)提出合理的解決方案，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，向?qū)W生們介紹施工過程中容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題，產(chǎn)生這些質(zhì)量問題的原因，如何避免出現(xiàn)這些質(zhì)量問題，若出現(xiàn)這些問題如何采取補(bǔ)救措施；不同質(zhì)量問題對(duì)橋梁的安全性和耐久性會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響；橋梁在運(yùn)營(yíng)過程中，如何進(jìn)行保養(yǎng)，橋梁檢查的項(xiàng)目包括哪些內(nèi)容等。通過與一線技術(shù)人員的交流，學(xué)生不僅會(huì)對(duì)課本上的相關(guān)知識(shí)有更深刻的理解，更會(huì)對(duì)自己將來所從事的行業(yè)有更深刻的認(rèn)識(shí)。

(五)注意梳理與其他課程的關(guān)系

為了增強(qiáng)學(xué)生對(duì)道路與橋梁兩者關(guān)系的認(rèn)知，在學(xué)生學(xué)習(xí)CAD課程時(shí)，可以一套完整的道路工程施工圖為例，該圖紙需要涵蓋橋梁、涵洞等結(jié)構(gòu)物。在向?qū)W生介紹圖紙內(nèi)容時(shí)，要與“道路勘測(cè)設(shè)計(jì)”“路基路面工程”和“橋梁工程”等課程內(nèi)容相結(jié)合，使學(xué)生能理解道路與橋梁兩者之間的聯(lián)系，建立兩者設(shè)計(jì)的全局觀。例如，在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，要分析沿線地理和地質(zhì)等勘察資料，選擇合理的道路線形，并對(duì)不良地質(zhì)路段采取以橋代路還是換土筑路等進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)合理性分析。

四、結(jié)論

基于OBE理念的專業(yè)認(rèn)證需求和應(yīng)用型高校對(duì)人才培養(yǎng)的要求，“橋梁工程”課程需進(jìn)行改革：

(1)針對(duì)“橋梁工程”課程學(xué)時(shí)的大幅度壓縮，需對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)需要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

(2)實(shí)踐教學(xué)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用型高校對(duì)人才培養(yǎng)要求，讓學(xué)生深入企業(yè)，切身實(shí)地了解目前橋梁工程使用的施工技術(shù)，熟悉橋梁工程的施工方法和施工機(jī)械。

(3)基于OBE理念，為保證學(xué)生自主學(xué)習(xí)內(nèi)容的效果，可采取多種方式進(jìn)行檢查。如借助學(xué)習(xí)通軟件進(jìn)行隨堂測(cè)驗(yàn)、讓學(xué)生上傳學(xué)習(xí)報(bào)告、采用翻轉(zhuǎn)課堂等方式。

(4)對(duì)線下教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)講解學(xué)生理解困難但十分重要的課程內(nèi)容。為提高學(xué)生的專注度和參與度，可借助學(xué)習(xí)通軟件進(jìn)行隨堂練習(xí)。充分利用線上教學(xué)資源，補(bǔ)充由于學(xué)時(shí)不足造成的不利影響。