PBL模式在橋梁工程設計教學中的應用探討

王敏容

摘要：根據土木工程多目標應用型人才培養的需要，以工程能力培養為目標，將PBL教學引入橋梁工程設計。以項目為載體，將理論教學與課程設計相結合，通過PBL模式實施教學改革，同時分析了PBL模式在教學中應注意的問題。實踐表明，在橋梁工程設計中應用PBL模式能提高教學質量，對培養學生的實踐能力和創新精神有積極作用。

關鍵詞：橋梁工程；課程設計；PBL模式；工程能力

中圖分類號：TU997；G6420文獻標志碼：A文章編號：

10052909（2017）05006204

隨著人才培養模式的不斷深化改革，為培養適應社會需求的具有實踐能力和創新精神的工程人才，五邑大學土木工程專業積極開展人才培養模式改革，提出了以加強學生實踐能力為培養主題的“企業嵌入式多目標應用型（EEME）人才培養模式”，土木工程專業先后成為國家特色專業建設點和國家專業綜合改革試點。專業課的培養計劃更突出實訓環節，將傳統上單列的課程設計環節與理論課合并，理論教學與實訓環節融為一體，實現一體化教學，將理論知識與課程設計的應用結合。如何將課程設計實訓環節更好地融合在理論教學中，培養學生分析問題、解決問題能力和工程實踐能力，并最大限度地調動學生學習積極性，是專業課程教學

的一個極大挑戰，新的教學方法改革勢在必行。而PBL

（Projectbased learning）強調以學生為主體、以問題為起點、以項目工作為重要環節，將知識獲得與知識應用相結合的探究型學習模式正好符合這一改革要求[1]。結合橋梁工程這門重要的核心專業課，將PBL模式應用到橋梁工程教學改革中，深入探討以培養學生工程能力為目標的教學改革方法，為培養適應社會需求的應用型橋梁工程師搭建平臺。

一、橋梁工程設計教學中引入PBL模式的優勢

橋梁工程是土木工程專業（路橋方向）的一門核心專業課，分理論教學和課

程設計兩個教學環節。為加強學生工程能力培養，突出學生的實踐能力，學校在新的人才培養模式下，將原橋梁工程理論教學和課程設計兩門課程整合為集理論與實踐為一體的橋梁工程設計課程。同時在教學改革實施中，改變過去完成理論教學之后集中一周內完成課程設計的辦法，將理論講授學時和課程設計實訓學時融合，理論教學與課程設計同步交叉進行，強調教學過程中以學生為中心，加強對學生工程能力的訓練和培養。

課程設計是培養學生實踐能力的重要環節，在以往的課程設計中，學生集中在學期末單獨完成，學習積極性不高，有部分學生是被動完成教師布置的任務，一般僅根據參考例題修改，不去查閱資料思考相關問題，大多套用例題完成，基本的理論知識沒有完全掌握，在課程設計中學生的收獲不大，也沒有達到課程培養的目的。而且成績評定一般根據出勤和設計成果進行考核，對設計過程中學生分析問題和解決問題的能力、團隊合作能力等都沒有考核，成績不能真實反映學生的學習能力和工程應用能力，也不利于激發學生的學習積極性。

PBL教學又稱為基于項目或基于問題的學習，學生主要圍繞項目設計、執行、完成作品等展開活動，以問題為起點、以項目工作為重要環節，是一種實踐性較強的教學模式[2]。PBL教學中關注學生的自主性學習和學習過程，強調學生的學習能力、實踐能力、創新能力培養。PBL 教學模式旨在改變這種以教師為中心，以課堂為中心，學生被動接受的教學狀態，以一個完整的項目貫穿于課程教學，以學生為中心，以活動為中心，強調小組合作學習[3]。在教學目標上，摒棄傳統的填鴨式教學，強調學生的主動學習、主動參與、積極分析問題、解決問題，培養學生創新思維和實踐能力，從而提高學生綜合素質[4]。在教學過程中，注重師生間的互動交流，培養學生的團隊精神和溝通表達能力。在評價方式上，突出學生的綜合素質，注重學習成效，加強過程考核。

橋梁工程設計中課程設計內容選自實際工程項目，貫穿在整個教學過程中，以項目驅動教學，與PBL模式的特點一致。PBL 強調在項目學習情境中，學生以小組合作的形式完成項目設計與制作，從而學習解決項目所需的理論知識，提高學生分析問題、解決問題的能力以及自主學習能力，符合當前人才培養模式的改革。在橋梁工程設計教學中引入PBL模式有四大優勢：（1）根據工程項目開展理論教學能增加學生的專業感，激發學生的學習興趣，培養學生創新思維和實踐能力。（2）理論教學和課程設計交叉進行，能加深學生對理論知識的掌握和實踐運用，強調教學過程，突出過程評價，提高課程設計質量，為畢業設計打好基礎。（3）小組教學，各成員間分工合作，培養學生團隊合作意識；小組匯報，加強學生的溝通表達能力；小組內各項目對比，加深對理論知識的理解，發掘設計創新之所在。（4）教與學的動態性，教師與學生角色轉換，教師與學生、學生與學生的交流，增加了教學氛圍的情感性，增強了師生之間、學生之間的互動與情感。

二、PBL教學模式在橋梁工程課程設計實踐環節中的應用

依托工程項目結合理論知識進行課程設計，采用 “邊學邊做，邊做邊學”的模式，培養學生分析問題、解決問題的能力和創新能力。選定實際工程項目作為課程設計內容，貫穿在整個教學過程中，由傳統的理論講授為主、課程設計為輔的模式轉換為以課程設計為主、理論講授為輔的新模式[5]。PBL模式下的課程設計實施分為設計教學項目、活動探究、課程設計實施、課程設計答辯和教學評價等5個基本環節。學生在教師的指導下進行完整的教學活動，每個環節教師和學生都要深入探討與交流。

（一）設計教學項目

開學第1周，學生自愿組成小組，一般4人一組，最多不超過5人，每組選定一名組長，任務分工并協調各成員工作。教師根據課程的主要內容，結合工程實際，設計教學項目——簡支梁橋設計。以實際工程中常用的簡支梁橋提供3大類設計題目：鋼筋混凝土簡支T梁、預應力混凝土簡支空心板、預應力混凝土簡支T梁。三類題目分別為難、中、易三個層次，得分也分別在三個分數區，預應力混凝土簡支T梁滿分為50分，預應力混凝土空心板滿分為45分，鋼筋混凝土簡支T梁滿分為40分。在不同的荷載等級、跨徑和橋面凈寬條件下，學生根據自己的學習基礎和興趣自選題目，要求各組內成員的題目具有可對比性，每班一人一題，不得重復。endprint

（二）活動探究

該階段主要是對資料的搜集和整理，為課程設計的開展作準備。教師提供設計指導書和一套紙版的預應力混凝土簡支空心板和T梁標準圖給學生，明確各類設計題目的設計內容和應提交的設計圖紙以及繪圖的標準和要求，并要求該階段學生會看懂圖。學生通過自主學習和團隊合作的方式，共同完成與設計題目類似的橋梁標準圖搜集和整理，熟悉設計資料，梳理設計思路。

（三）課程設計實施

學生根據搜集到的橋梁通用圖，看懂構造設計，根據理論授課知識和規范要求自己設計構造，小組討論分析形成初步的構造設計方案，經教師修改后定稿構造設計方案。結合課堂的簡支梁計算知識點完成主梁的內力計算，復習混凝土結構設計原理課程完成主梁的配筋及驗算，參考通用圖的繪圖標準完成圖紙的繪制。教師在課程設計過程中給予學生指導，并檢查學生的學習過程。隨機抽查學生的進度和完成質量，在自愿原則上，要求學生講解設計中遇到的問題、解決方法和收獲，對主動性比較差的學生，教師和同組學生多關注、多監督、多指導，讓他們調整學習態度，跟上設計進度，認真完成設計。

（四）課程設計答辯

此階段主要是各小組項目的成果交流與檢驗，各小組之間互評，師生要對其項目成果進行總結與反思。答辯之前，教師對學生的課程設計先進行評審，通過之后才可以參加課程設計答辯，并根據學生的完成情況和平時表現，選出7位答辯委員。教師擔任答辯組長，答辯成績由70%的學生評委互評分和30%的教師評分組成。答辯順序按照設計項目難易程度進行，設計項目相對比較容易的小組先答辯，任務量相對較重的小組后答辯。答辯過程中派一名代表匯報本組的課程設計內容，匯報的重點是本組學生的設計相同點和差異性，從理論知識上深層次分析設計差別的原因，以及設計中解決問題的方法和收獲。學生評委檢查答辯組學生的課程設計，逐一提出設計中存在的問題，教師根據學生的課程設計完成情況分層次提問。小組匯報占答辯成績的30%，個人答辯占成績的70%。答辯完成之后，各小組總結課程設計成果與經驗，形成課程設計總結報告，教師對課程過程中出現問題以及有效的經驗進行總結與反思，為下一屆課程教學作準備。

（五）教學評價

課程設計成績占試卷成績的50%，綜合考察學生對本課程核心知識點的掌握情況以及自主學習性、團隊合作意識、溝通交流能力、分析問題和解決問題能力、創新能力等。成績包含教師評分和學生互評分，由三部分組成：設計說明書和設計圖紙的完成質量，占總分的 60%；答辯過程表現，包括課程設計內容的介紹、回答問題的準確度、理論知識的掌握程度、設計總結等，占總分的 30%；設計過程中的表現，如學習態度、設計進度、團隊合作等，占總分的 10%。

三、PBL教學模式在橋梁工程理論知識點教學中的應用

在理論教學中，以課程設計項目為驅動，以問題為導向，輔以典型工程案例，在課堂上堅持“教師是主導，學生是主體”的教學原則，充分調動學生的主動性，激發學生的學習積極性，培養學生的自主學習能力和創新能力。

授課內容不拘泥于教材的章節編排，以項目為核心設計教學內容。本課程要求學生掌握的主要橋型是簡支梁橋，課程設計內容也是簡支梁橋的上部結構，授課中提供給學生一套橋梁圖紙，包括常用各種截面形式的上部構造圖和下部結構圖，始終以橋梁圖紙為主線，講解橋梁的規劃設計、簡支梁橋的上部結構和下部結構等理論知識點。課后要求學生加強看圖和識圖能力，結合課程設計提高繪圖能力，鍛煉學生的工程應用能力。理論知識教學中，PBL模式以問題為中心，以學習者為主體，具體作法如下所述。

（一）提出問題

授課方式上，將知識點以問題形式提出，引導學生分析問題并解決問題，調動學生自主學習的積極性，讓學生了解所學知識與實際工程的關系，增加學習興趣。在講授新的知識點前，先將問題以課后思考題形式布置給學生，課堂上學生回答問題，教師點評并補充講解知識點。問題的設計盡可能緊密結合工程實際，難度不宜太大，讓學生思考問題從而獲得成就感，充分調動學生的學習熱情。

問題實例1：學習橋梁組成與分類時，要求學生實地調查市區內江門大橋、蓬江大橋、東華大橋等橋梁，網上搜集補充資料，寫一篇課程論文，內容包括橋梁的建造時間、上下部結構形式、施工方法等信息，并采用不同的分類方式描述同一座橋梁。

問題實例2：橋面構造這個知識點，要求學生以連接校園南北區的三座橋梁為背景，現場調查橋梁，根據橋梁的實際構成，參考課本內容，完成三座橋橋面構造的PPT調查報告。

問題實例3：結合橋梁事故這個大眾關注的熱點，開展橋梁事故專題討論，要求學生查閱資料，自選事故橋梁，摒除官方的事故原因分析，小組討論，用所學的橋梁知識分析事故原因，并給出預防措施。

（二）小組討論

組長協調好組內各成員的分工，搜集資料、分析問題、解決問題后形成課程論文、調查報告和案例分析報告。

（三）課堂PPT匯報

課堂上每組分別派代表講解調查報告和案例分析內容，并回答其他學生的提問，組內其他學生可以補充回答，其他組學生打分，教師點評，對學生討論有疑問之處進行指點和補充回答，并啟發學生開拓思維和深入思考。

四、PBL教學在橋梁工程設計應用中需要注意的問題

（一）PBL教學要與其他教學法結合

PBL模式相比于傳統教學模式LBL（Lecture-Based Learning）有其顯著優點，但PBL教學開展需要學生主動配合，教師和學生花在學習上的時間和精力顯著增加，而且授課班級大，學生小組多，不便教師與學生及時溝通和指導，導致PBL教學在橋梁工程教學應用中多有限制。PBL教學對實踐類課程教學效果顯著，但也不能完全替代其他教學。橋梁工程是一門理論與實踐并重的專業課，課程知識廣內容多，采用 PBL 教學的同時要結合案例教學、參與式教學、擴展式教學等多種教學方法，發揮彼此優勢，提高教學效果，有效達到教學目的[6]。endprint

（二）教學中師生的互動與角色轉換

PBL教學強調學生為主體，但在教與學的動態過程中，需要教師與學生互動交往，師生之間角色轉換。PBL教學中，教師不再是整個教學活動的主導者，教學活動起著組織主導作用，但隨著課程設計的進展，在課程設計實施、答辯階段，教師又會充當參與者和引導者。教師在教學活動中要注意角色的轉化，引導學生學習，鼓勵學生自己分析問題和解決問題。同時學生也必須從被動接受的角色轉為項目教學活動的主體，主動積極參與教學活動，配合教師開展各個環節的活動。但PBL教學要求學生課外投入更多的時間和精力學習，有些學生會松懈，需要教師多和學生交流，了解學生的學習情況，及時解決學生問題，肯定學生的學習成果，讓學生在項目教學活動中感受到收獲與喜悅。

（三）理論教學與課程設計的統籌協調

理論教學和課程設計整合后穿插進行，以課程設計項目為主線，課堂教學時，強調基本原理和方法的講授，具體的運用可在課程設計教學環節中實施。學時安排上不局限于理論教學，學生基本利用課后時間完成課程設計內容，課堂上留出時間供學生討論、交流，教師解決問題，教師在課堂講授的同時能給予學生指導，并對學生的設計過程進行監控和管理。

五、結語

橋梁工程是一門實踐性很強的專業課，為培養適應當前社會需求的橋梁工程技術人才，必須革新教學方法，將PBL模式引入橋梁工程設計教學，突出學生的實踐能力。近三年的教學實踐表明，在橋梁工程設計中開展PBL教學取得了良好的效果，學生的課程設計質量顯著提升，畢業設計水平得到提高，畢業答辯表達更清晰，PBL模式在培養學生自主學習和實踐能力方面取得了顯著成效。參考文獻：

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Abstract： According to the need of cultivation of civil engineering multiobjective versatile and practical talents， the PBL model which is aimed at cultivating students engineering ability was applied in the teaching of bridge engineering design. The implementation steps and problems in the application of PBL model were discussed. The curriculum design took the project as a carrier and interweaved the theoretical teaching. It has been proved that the application of PBL in the teaching of bridge engineering design played a positive role in improving teaching quality and developing students practical abilities and creative spirits.

Keywords： bridge engineering； curriculum design； PBL model； engineering ability

（編輯周沫）endprint