實(shí)踐教學(xué)法在《橋梁工程》課程教學(xué)中的應(yīng)用

黃海云 陳志星 孫卓 葉錫鈞

摘 要：土木工程是一個半理論、半實(shí)踐的工程專業(yè)，但傳統(tǒng)教學(xué)方式把實(shí)踐教學(xué)當(dāng)作是理論教學(xué)的附屬品，造成“以理論教學(xué)為中心，實(shí)踐教學(xué)邊緣化”的局面。《橋梁工程》是土木工程專業(yè)的一門學(xué)科主干課程，文章針對這些問題，在《橋梁工程》課程教學(xué)中結(jié)合實(shí)踐教學(xué)法的主要觀點(diǎn)，采用了多種實(shí)踐形式進(jìn)行探索，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和興趣，提升了學(xué)生知識的理解和運(yùn)用能力。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)法；橋梁工程；工程教育

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）02-0096-03

Abstract： Civil engineering is a theoretical and practical engineering subject. But the traditional teaching methods takes practice teaching as an accessory of theory teaching， which leads to the situation where theory teaching is the center， and practice teaching is at the edge of it. "Bridge Engineering" is a major course of civil engineering. Based on the above questions， a variety of practice teaching forms are applied into the teaching process of "Bridge Engineering" and combined with the main points of the practice teaching method. These new attempts can improve the students' learning autonomy and interest and enhance their understanding and application ability.

Keywords： practice teaching method；bridge engineering；engineering education

一、概述

自改革開放以來，我國高等工程教育不斷壯大發(fā)展，取得了很大的成績；另一方面，根據(jù)中國工程院調(diào)研并發(fā)表的題為《人才創(chuàng)造未來創(chuàng)新引領(lǐng)世界》關(guān)于工程科技人才調(diào)查報告指出，我國工程教育以及人才培養(yǎng)中存在的幾個突出問題：1.工程人才培養(yǎng)模式單一，缺乏多樣性和適應(yīng)性；2.工程教育中工程性缺失和實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱問題長期未能解決；3.評價體系重論文，輕設(shè)計，缺乏實(shí)踐等。可以看出當(dāng)前工程教育中實(shí)踐性和工程性的缺位是其發(fā)展道路上需要克服的關(guān)鍵問題[1]。

同時為了適應(yīng)國家“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[2]的舉措，培養(yǎng)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才。因此，有必要通過教學(xué)模式與方法的改變或改革去完成目前高等學(xué)校工程教育中的問題。

本文基于土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，初步探索了實(shí)踐教學(xué)法在《橋梁工程》課程教學(xué)中的運(yùn)用。

二、實(shí)踐教學(xué)法的必要性

（一）實(shí)踐教學(xué)法的概念

實(shí)踐教學(xué)法是在教學(xué)過程中，教師通過開展與教堂教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的一系列活動，將理論知識貫穿于整個教學(xué)活動中，讓學(xué)生在活動中解決問題，同時加深學(xué)生對問題知識點(diǎn)的記憶和理解的一種教學(xué)方法[3]。

實(shí)踐教學(xué)法的形式有多媒體、情景模擬、自主學(xué)習(xí)、討論式、互通式等方式，需結(jié)合課程的特點(diǎn)靈活采用。

（二）實(shí)踐教學(xué)在《橋梁工程》教學(xué)中的必要性

從學(xué)科上分析，土木工程作為一門半理論、半經(jīng)驗(yàn)的工程學(xué)科，實(shí)踐是它的基本特征也是其理論來源，故教學(xué)回歸實(shí)踐能讓學(xué)生對理論知識有更深刻的理解；從哲學(xué)角度上分析，人對客體的認(rèn)識是從人對客體的活動開始。一切真知與創(chuàng)造都源于實(shí)踐。

然而，傳統(tǒng)教學(xué)方式把實(shí)踐教學(xué)當(dāng)作是理論教學(xué)的附屬品，造成“以理論教學(xué)為中心，實(shí)踐教學(xué)邊緣化”的局面。而這種狀況恰恰就是當(dāng)代高等工程教育發(fā)展中的突出問題--學(xué)生處于一種“靜聽”的被動狀態(tài)之中。同時，當(dāng)代在我國高等工程教育取得顯著進(jìn)步的同時，也存在著明顯的問題，工程教育科學(xué)化，混淆了科學(xué)與工程的差異，工程教育過分模仿科學(xué)教育，普遍存在重理輕工，脫離實(shí)踐的傾向[4]。

《橋梁工程》作為土木工程的一門主干課程，具有非常強(qiáng)的綜合性、實(shí)踐性與理論性[5]。該課程涉及到高等數(shù)學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理等幾門本科基礎(chǔ)課程，而且在實(shí)踐中又要求學(xué)生具有交叉運(yùn)用各個學(xué)科的能力。因此在橋梁工程的學(xué)習(xí)中需要學(xué)生具有良好的理論基礎(chǔ)、清晰的邏輯思路和較好的空間想象力以及知識的融會貫通能力。

《橋梁工程》過去傳統(tǒng)的教學(xué)模式往往是以教師和課本為中心，給學(xué)生不斷灌輸理論知識。在理論知識量大，抽象性高的情況下，不僅導(dǎo)致課程的學(xué)習(xí)難度大，更甚者會導(dǎo)致學(xué)生對課程缺乏熱情或者失去學(xué)習(xí)的動力，使學(xué)生的積極性，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)《橋梁工程》的時候顯得吃力。

因此很有必要在原有的教學(xué)基礎(chǔ)上作出改變和完善教學(xué)方法，以提高學(xué)生的積極性與實(shí)踐能力。

鑒于上述原因，故嘗試在課程教學(xué)中利用實(shí)踐教學(xué)法提高學(xué)生在教學(xué)期間的參與率和互動性，提高教學(xué)的效率。

三、《橋梁工程》實(shí)踐教學(xué)法形式設(shè)計

《橋梁工程》的課程目標(biāo)主要是讓學(xué)生熟悉各種類型橋梁，包括其組成、特點(diǎn)以及適用條件；重點(diǎn)掌握常用混凝土橋梁的設(shè)計和構(gòu)造原理，計算理論和分析方法，并熟悉有關(guān)橋梁施工方面的知識，初步具備解決橋梁問題的能力。

因此，《橋梁工程》課程實(shí)踐教學(xué)法的設(shè)計思想是：以各種橋梁設(shè)計和構(gòu)造原理為基點(diǎn)，通過理論與實(shí)踐兩個維度相互融合--例如學(xué)習(xí)中抽象概念、工程施工方法等內(nèi)容利用實(shí)踐活動作為輔助使學(xué)生加強(qiáng)對理論的理解。同時以理論知識去認(rèn)識橋梁工程的實(shí)際情況，指導(dǎo)完成基本典型橋梁的設(shè)計計算。通過理論教學(xué)部分與實(shí)踐教學(xué)部分，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性、鍛煉學(xué)生的綜合運(yùn)用能力和提升學(xué)生實(shí)踐意識，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。

根據(jù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)和設(shè)計思想，《橋梁工程》實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容分兩個維度進(jìn)行（如圖1所示）詳細(xì)內(nèi)容如下：

（一）理論知識的講授

理論知識是枯燥和抽象的，但它指導(dǎo)著實(shí)踐與不斷為新技術(shù)提供方向。因此，《橋梁工程》教學(xué)以理論知識講授作為主線貫穿整個教學(xué)過程。通過傳統(tǒng)的講授、板書方法，給學(xué)生講授介紹工程里最重要、最基本的概念和原理，并引入工程實(shí)例配合講解；同時利用先進(jìn)的多媒體教學(xué)設(shè)備，以廣泛收集和精心挑選的圖片或視頻給學(xué)生最直觀地展示課程里各種橋梁布置、構(gòu)造等設(shè)計構(gòu)思、受力原理模擬、施工方法展示等等。

（二）參觀橋梁模型

教材課本中的圖片和設(shè)計圖紙一般都是二維圖形，學(xué)生們不容易理解和明白其總體的構(gòu)造外形和功能。橋梁模型則能夠提供各類各式的三維橋梁模型，如各類典型橋形的縮比模型、各橋梁構(gòu)件或部件的縮比模型（橋墩、支座、橋臺、懸索橋的主纜、斜拉橋的拉索、預(yù)應(yīng)力筋等等）。通過讓學(xué)生參觀、觸摸這些形象、生動的實(shí)體模型，有利于增強(qiáng)感官意識，更直觀地將結(jié)構(gòu)外形和功能融合在一起理解。

（三）制作課前預(yù)習(xí)課件

針對教材各章中出現(xiàn)的重點(diǎn)問題，往往希望學(xué)生們能夠主動回顧以往基礎(chǔ)課程的知識、廣泛收集相關(guān)資料進(jìn)行預(yù)先學(xué)習(xí)。

為鍛煉和激發(fā)學(xué)生們的主觀能動性，選擇性挑選個別知識點(diǎn)問題，預(yù)先布置特定主題的分組預(yù)習(xí)作業(yè)，要求同組學(xué)生共同制作課前預(yù)習(xí)的PPT課件。正式上課時，請一組員代表該組到講臺上講解演示預(yù)習(xí)的成果。學(xué)生們通常會收集各種新鮮的圖片、視頻資料，制作出生動的PPT課件，在一小段時間里認(rèn)真嘗試當(dāng)老師感覺。老師則在其后對學(xué)生所講內(nèi)容作總結(jié)、歸納和補(bǔ)充，該實(shí)踐同時也鍛煉了學(xué)生們的文字和語言表達(dá)能力。

（四）課后手抄報交流

課后除了布置教材的練習(xí)復(fù)習(xí)題作為作業(yè)外，對于某些有關(guān)新技術(shù)發(fā)展類的綜述性內(nèi)容，為了拓展學(xué)生的知識面，激發(fā)廣泛閱讀的好習(xí)慣，特別布置了“手抄報”匯報環(huán)節(jié)。

這一部分要求各學(xué)生獨(dú)自收集資料、分析篩選、整理匯總，最后匯編成手抄報。如在講授《橋梁工程》總論后，讓學(xué)生在各類橋梁里選取感興趣的類型做匯報，內(nèi)容包括橋梁構(gòu)造特點(diǎn)、受力分析、設(shè)計原則以及施工方法工藝等方面。讓學(xué)生通過閱讀用工程實(shí)例去領(lǐng)悟體會理論知識，有助于學(xué)生對基本概念有更深刻的印象和理解。

（五）制作橋梁模型

經(jīng)過對橋梁工程理論知識的理性學(xué)習(xí)和橋型、結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識后，要求學(xué)生在課余時間利用生活中的常用材料，分組完成橋梁模型的制作。

模型制作過程中，學(xué)生們會經(jīng)過小組討論確定橋梁類型、分析橋梁特征、合作完成制作模型等步驟，從而加固學(xué)生對橋梁構(gòu)造特征的認(rèn)識，增強(qiáng)對橋梁結(jié)構(gòu)的理解和把握。另一方面，學(xué)生的動手能力和團(tuán)隊(duì)合作意識都會得到鍛煉。

各組橋梁模型制作完成后，老師組織同學(xué)們一起在課堂上逐一講解模型制作的構(gòu)思、評論模型的受力原理和性能，在輕松愉快中增強(qiáng)了同學(xué)們對橋梁結(jié)構(gòu)及功能的理解。

（六）課程設(shè)計

《橋梁工程》本科教學(xué)的目標(biāo)是讓學(xué)生具有設(shè)計基本橋梁、解決基本橋梁實(shí)際問題的能力。故此課程設(shè)計就是從理論轉(zhuǎn)變到實(shí)際運(yùn)用中最重要一環(huán)。

橋梁工程課程設(shè)計的選題圍繞簡支梁橋設(shè)計來開展。通過對跨徑長度、行車道寬度、人行道寬度、設(shè)計荷載等級等若干技術(shù)指標(biāo)的組合，可以擬出每人一題的課程設(shè)計的任務(wù)。學(xué)生們根據(jù)設(shè)計任務(wù)，可以自由選擇簡支梁的截面形式（如T梁或小箱梁）以及橋?qū)捄蜆蜷L的布置形式，經(jīng)過內(nèi)力計算、配筋和結(jié)構(gòu)驗(yàn)算最終確定設(shè)計成果，提交設(shè)計說明書和CAD設(shè)計圖紙。

在課程設(shè)計過程中，學(xué)生通過借鑒已有的相關(guān)設(shè)計圖紙、熟悉和運(yùn)用當(dāng)前的橋梁設(shè)計規(guī)范，融匯貫通橋梁工程的設(shè)計理論知識，結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、材料力學(xué)等知識，才能最終完成課程設(shè)計任務(wù)。課程設(shè)計同時要求學(xué)生們切切實(shí)實(shí)地掌握橋梁計算、CAD畫圖等基本技能。

完成課程設(shè)計環(huán)節(jié)后，學(xué)生會初步完成理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)變。

（七）老師在實(shí)踐活動中的角色

提升學(xué)生自主性是實(shí)踐教學(xué)模式實(shí)施的關(guān)鍵所在，提高學(xué)生自主性是要求學(xué)生在老師的引導(dǎo)下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，而非傳統(tǒng)教學(xué)模式中老師一字一句授教，老師只是扮演一個引導(dǎo)者和資源幫助者，老師在這過程中給學(xué)生提供部分所需的資料和基本路線的指引，學(xué)生通過自主性實(shí)踐活動后會出現(xiàn)一些疑問或錯誤，老師再根據(jù)不同學(xué)生的具體情況進(jìn)行有針對性的指導(dǎo)和答疑，大大提高了教學(xué)效率。

四、《橋梁工程》實(shí)踐教學(xué)法的拓展

通過實(shí)踐教學(xué)法在《橋梁工程》的初步嘗試，學(xué)生在課堂上的積極性以及自主性都得到了提升。而且具備了初步理論用于時間的能力。

另外，教學(xué)過程中仍然需要不斷反思過程中的不足，改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)的形式和方法，以達(dá)到學(xué)生對知識“知其然，知其所以然”的效果，和使學(xué)生具備在實(shí)際中解決所遇到專業(yè)問題的能力。

所以除了上述實(shí)踐教學(xué)嘗試外，在學(xué)校的支持下，在實(shí)踐活動中可以嘗試加入課外專家講座和實(shí)際工程實(shí)習(xí)兩個方面作為拓展。一方面，學(xué)校學(xué)院可以安排校外的橋梁專家和知名學(xué)者進(jìn)行專題講座和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計，能使學(xué)生對橋梁工程有一個更直觀的感性認(rèn)識；另一方面安排工地現(xiàn)場的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，通過觀摩或駐地訓(xùn)練能夠更深入了解施工過程和工序，掌握常用的施工方法和計算，培養(yǎng)現(xiàn)場技術(shù)處理能力里和協(xié)調(diào)能力。

五、結(jié)束語

工程教育是一種綜合教育，其核心是結(jié)合實(shí)際工程，通過知識運(yùn)用，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。為了更好迎合新時代以及工程教育對土木人才的要求，橋梁工程的教學(xué)方式的探索必須圍繞“理論與實(shí)踐兩個維度的平衡“這條主線，努力改善當(dāng)今學(xué)科型工程教育不適應(yīng)工程發(fā)展需要的現(xiàn)象[6]。爭取按照大學(xué)”素質(zhì)為根、應(yīng)用為本、能力為上、創(chuàng)新為魂“的人才培養(yǎng)理念，為土木工程行業(yè)的橋梁工程建設(shè)輸送大批專業(yè)應(yīng)用型人才。

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