橋梁工程課程交互式教學模式研究

張于曄　范進

摘要：為改進當前高等學校橋梁工程課程的教學方式，增強學生的學習主動性，提高土木工程專業本科生的培養質量，針對橋梁工程課程教學存在的主要問題，提出橋梁工程課程的新型交互式教學模式。從提高學生主觀能動性，理論知識形象化，教學與學科競賽的結合和學生實時評教等方面闡述了橋梁工程課程交互式教學模式的具體實施措施，以期增加課程的師生互動性，加深學生對專業知識的理解程度，提升橋梁工程課程的教學質量。

關鍵詞：交互式教學；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校土木工程專業一門重要的專業主干課程。作為一門實踐性較強的專業課程，需將理論知識與不斷發展的工程實踐很好地融合，為我國橋梁工程建設培養合格的人才，以適應現代橋梁工程科技與實踐持續發展的需要。基于此，國內外高等學校的相關教師和學者[1-3]在總結自身教學實踐的基礎上，給出了許多有參考價值的教學改革措施及建議，為新時代改進橋梁工程課程教學方法提供了重要思路。

為了增強學生的學習積極性，提升教學活動的預期效果，美國教育心理學者Brown和Palincsar提出交互式教學的新型教學模式[4]。交互式教學是在宏觀教學情景下，基于多元化的教學平臺，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方法[4-5]。交互式教學的特點在于培養學生特定的用以促進理解的策略。

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

一、當前橋梁工程課程教學存在的主要問題

（一）教學過程師生互動不足

目前，國內高等學校橋梁工程課程主要采用 “教師為主體”的傳統單向信息灌輸式教學方式，而較少采用“學生為主體，教師為主導”的新型教學方式[6]。

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

（二）課時較少與內容較多的矛盾

土木工程本科專業一般按“大土木”方式培養，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容相對較多（包括橋梁結構的力學原理、組成材料、設計以及施工等多個方面），以往教師講解教材+學生記筆記的教學方式已很難滿足學生學習的要求。因此，如何調動學生學習的積極主動性，使其在較短的學時內理解掌握相對較多的內容，以及采用怎樣的方式將部分專業知識的課堂學習延伸到課外學習，都是本課程教學需要探討的問題。

（三）課程考核不能有效激勵學生參與教學過程

橋梁工程課程考核主要包括學生平時學習情況和期末考試成績兩大方面。學生平時學習表現主要包括考勤和作業練習，考勤只表明學生走進了課堂，無法體現其參與課堂教學的積極性，而平時作業在課后完成，可能會存在抄襲現象，這增大了教師把握學生學習效果的難度。期末考試成績主要強調理論知識的考查，學生在考試前進行短時間的“突擊”復習也可能獲得較好的卷面成績，但不能激勵學生積極參與整個教學過程，導致學生將課程學習的主要目的等同于獲得學分。因此，如何改進橋梁工程課程考核方式，使其真實反映學生在教學過程中的參與度，并提升學生主動參與討論或實踐環節的積極性，還有待深入探討。

（四）學生評教缺乏客觀性和實時性

現行的學生評教通常采用課程結束后學生網上評教的模式，學生根據設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，有些學生在網上評教時隨意勾選選項，可能導致最后的評價結果沒有針對性；二是缺乏實時性，課程結束后學生再評教，教師雖然可根據學生的評價在下一屆教學中進行改進，但針對該屆學生的教學不能進行有效調整，而且每屆學生的整體需求不同，這可能影響課程教學改進的效果。

二、橋梁工程交互式教學模式的構建

針對當前橋梁工程課程教學存在的主要問題，對在校土木工程專業學生和畢業生就業單位的需求進行調研，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生及用人單位需求的橋梁工程教學計劃與方案。

結合多元化教學方法，如：結合學科競賽、將理論知識形象化、構建網絡互動平臺等，實施以學生為中心的橋梁工程交互式教學工作。在試驗性教學工作開展過程中及結束后，基于網絡平臺反饋學生對教學的評價。若評價結果不好，則調整或重新制定教學方案，再進行課程教學；若獲得好評，則綜合總結前期成果，形成橋梁工程課程交互式教學模式。三、橋梁工程交互式教學模式的具體措施

（一）引導學生主動學習

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

例如，在講解梁式橋結構設計時，可引入橋梁實例：“2012年8月，哈爾濱陽明灘大橋引橋發生事故，距陽明灘大橋3.5公里的上橋分離式匝道側翻。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？是主梁或橋墩設計不合理導致，還是超載車輛使結構偏心受力過大導致？”引導學生基于課程知識自主思考，并相互討論激發學習積極性。

（二）課程知識的形象化

橋梁工程實踐性較強的部分內容，采用傳統的書本教學方式講解，對于初學者來說，不僅比較難以理解和接受，而且會使學習枯燥乏味，不利于教學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）專業名詞，采用常規的語言文字描述來講解不易理解。在這種情況下，可結合多媒體技術（制作相應的施工方法教學動畫視頻，或者收集國內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，這不僅使學生更易于掌握相應知識點，還可提升學習興趣，大幅度提高課堂知識傳授效率，緩解少課時與多內容的矛盾。

對于橋梁工程部分理論性較強的章節，如荷載橫向分布計算，可增設學生建模實踐環節。利用計算機有限元結構分析軟件，在教師的指導下，學生自主建立感興趣的橋梁結構形式，并進行結構模型計算和結果分析。通過立體的橋梁結構受力分析，使學生在計算機有限元模型中掌握橋梁結構基本力學原理、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生橋梁結構建模比賽，增加學習樂趣。

（三）教學結合學科競賽

橋梁工程作為一門實踐性較強的工程學科，在教學過程中需強化學生的實踐能力。以南京理工大學為例，我校每年均舉辦“南京理工大學橋梁結構設計競賽”，并將此類橋梁結構設計競賽與橋梁工程課程緊密結合（競賽作為橋梁工程課程考核的一項指標）。學生將學到的理論結構轉化為實物模型，產生對橋梁工程課程的學習興趣，從而提高動手實踐能力。

圖2所示為學生橋梁結構設計競賽中進行加載測試。在競賽中，學生分組自主設計制作感興趣的小比例橋梁結構模型（如圖2所示的桁架式梁橋、拱橋等），然后施加荷載至結構破壞，加載過程中測量結構變形（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，引導學生分析自己設計橋梁的內在力學原理。通過橋梁結構制作、加載和互動討論，學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，以及每種橋型的優勢和缺陷。由于此類活動采用競賽激勵的方式，每組學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習，從而達到激發學生學習興趣的目的。

（四）基于網絡平臺的師生互動及學生在線實時評教

如前所述，目前國內高校橋梁工程課程的課時數相對較少。若僅局限于課堂教學，學生則無法扎實掌握本課程的豐富知識。為了應對此問題，可建立課程網絡共享平臺（如基于校園網的在線課程），及時更新所涉及課程的延伸文獻和資料，供學生課外在線學習，擴展其知識面。學生也可將橋梁工程相關的優秀網站、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，可根據需要建設網絡交流平臺（如微信平臺），作為該課程師生交流互動的重要平臺，使學生靈感或疑問得到高效表達，并及時反饋課堂教學效果。通過網絡能更自由、客觀評價教學效果，站在學生的角度提出課程教學的不足之處，幫助教師提高教學水平，從而真正實現“教學相長”。

四、結語

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

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