“項目導入任務驅動”教學法在橋梁電算教學中的應用

王超 　李昂

[摘 要]文章通過分析橋梁電算課程在教學過程中存在的問題，比較各種教學方法的優缺點，介紹“項目導入任務驅動”教學方法的優勢，從項目導入、任務驅動、項目考核、教學應用等幾個方面探討“項目導入任務驅動”教學方法在橋梁電算教學中的應用。實踐證明，該方法有效鍛煉了學生的實際動手操作能力、團隊協作與溝通能力，提高了學生分析解決實際工程問題的能力。

[關鍵詞]項目導入;任務驅動;橋梁電算;教學方法

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）09-0072-03

隨著經濟的高速發展，市場對高等應用型人才的要求日益提高，高校急需對教學方法進行改革，重視對學生職業素質能力的培養。橋梁電算是一門實踐性很強的課程，課程內容和知識體系比較零散，傳統教育模式以“知識本位”為教學核心，著重教師灌輸，學生被動接受，缺乏積極、主動的學習態度，教學效果并不理想，學生通常只掌握了理論知識，缺乏良好的自主實踐動手能力。如何將零散的知識點形成有機的整體，使學生能融會貫通，靈活應用于橋梁結構的建模、分析與設計，是這門課程的教學目標。不少教師對教學方法進行了探索，如案例教學法、項目教學法、任務驅動教學法等，這些探索取得了一定的成效，但也存在一定的不足，如任務驅動法單個任務功能簡單，任務與任務之間相對獨立無連貫性，這會使得學生覺得學習內容缺乏系統性。因此，本文介紹了“ 項目導入任務驅動”教學方法的基本概念，分析比較了各種教學方法的優缺點，從項目導入，任務驅動、項目考核等幾個方面探討了“ 項目導入任務驅動”教學法在橋梁電算課程教學中的應用，采用實際的工程項目來導入有關教學內容的知識點，并實現相應的教學目標，用一系列的任務驅動來主導學生的實踐操作，并用項目任務來考核和評價學生的學習效果。

一、 “項目導入任務驅動”教學法簡介

“項目導入任務驅動”教學法是將項目教學法與任務驅動法相結合，以構建主義學習理論為基礎的教學方法，是師生通過實施一個完整項目而進行的教學活動[1]。王銀銀[2]研究指出，該教學方法中學生是實施項目的主體，項目的設計、詳細分析和研究均由學生負責實施，教師是項目教學實施的組織者、協調者和指導者，學生了解任務后開始學習相關知識，熟悉項目的要求以及實施過程的重點和難點，過程中充分展現學生解決問題的能力。趙海冰[3]等研究了該方法的實施機制，教學目標被教師融入任務中，引導學生對任務進行分析、討論、總結，讓學生在任務的驅動下，發現問題、解決問題，建立 “自我成就感”，加強學習的動機，從而形成主動學習、主動建構的良性循環。

在這種教學方法中，教師、學生和項目是主體，教師首先以學生的自主學習為前提制訂教學計劃，盡可能地將全部知識在實踐的基礎上進行教授，幫助學生按照教學計劃更好地學習和提高自己的技能[4]。在實行計劃時，考慮不同學生的特點制訂出適合每個學生的教學計劃，使學生能靈活地運用所學知識，促進學生知識學習和技能的提高。這不光要求教師對知識有全面深刻的了解，還要求教師具有較好的規劃技能、教學能力及現場反應能力。

學生需要按照教師的要求和目標，根據相關項目來全面學習知識，在合作實踐中完成解決碰到的各種問題，從而提升自身的綜合能力。這要求學生積極主動學習，同時具備溝通交流、與人合作的能力。

項目的制訂需要考慮不同學生的能力，為了滿足不同水平學生的學習，項目可以細分為多個子項目，然后將子項目再分為若干個較易完成的子任務，通過自下而上地完成一個個子任務和相應的子項目，從而完成制訂的教學任務和計劃。

任務驅動的教學過程主要為：首先，教師根據項目任務的難易程度和學生的差異化進行合理設計;然后根據學生當前的學習情況，創設具體的實踐情境或者實際工程項目任務，將專業知識點引入，解決既定的任務;最后，學生通過小組協作交流完成對應的子任務，并實行分工和輪崗，提高對項目任務的整體認識，在實踐中學習和鞏固知識點。

教學的考核不僅要對學生專業知識及相關技能進行考核，也要對學生的項目完成過程和方法進行考核，以突出對能力的考核。

二、“項目導入任務驅動”教學法與其他方法的比較

（一）傳統教學法

傳統教學法主要以課堂為主，以教材為中心，教師對學生進行“填鴨式”教育，學生被動接受知識，缺乏主動性，動手能力較差，無法靈活運用所學知識來解決實際問題。對橋梁電算這類實踐性很強的課程來說，采用傳統教學方法，很難提高學生綜合應用所學知識解決工程問題的能力，學習效果很不好。

（二）案例教學法

教師根據相關的教育目標，運用相關案例作為講課題材，與學生一起進行分析、討論、總結，用這樣的方法來傳授相應的知識點，使學生在具體真實情境中學習新的知識，能提高學生的思維能力和實際操作能力，充分發揮學生學習的主動性和實踐性，使學習者真正掌握所學知識和專業技能，全面提高學生的綜合能力[5]。在橋梁電算課程中，學生可以模仿具體工程項目案例分析過程，學習橋梁有限元建模與分析理論與方法，將理論與實踐相結合。當然，這種方法也有一定缺陷：首先，教師要花費大量的時間和精力來準備案例;其次，這種方法在實踐教學中投入較大，效益不是很好。

（三） 項目教學法

項目教學法是以項目為導向，以學生為主體，教師為輔，根據實際要求，共同制訂一個完整的項目，相互協作解決各種問題，完成項目任務，不斷提升學生的協作能力和解決實際工程問題的技能[6]。該教學方法的關鍵是項目設計，教師需要選擇和設計項目，引入教學知識點，學生需要參與信息的收集、項目的設計、完成、最終評價全過程，學生從被動的知識接收者變成自主參與、自主學習的教學主體，更容易掌握如何將有關的知識點應用到具體的工程實踐當中的方法。這種教學方法見效快，可以將理論與實踐緊密結合。當然，項目的選擇及設計絕非易事，同時項目的實施要求學生具備一定的專業知識和實踐技能，基礎較差的學生很難參與進來，無法領會教學方法的根本和關鍵。

（四）任務驅動式教學法

任務驅動式教學法是指教師在教學過程中以案例為主體，對教學內容進行相關的規劃設計，使其成為多個具體的任務，學生根據具體的任務，在教師的指導下，自主學習和探索，并用相互交流合作的方式來完成相應的任務[7]。它能促進學生的自主學習并有益于學生對相關知識的理解。這種方法的核心是要確定任務，如果教師對問題和任務的理解把握不準，又或者將問題與任務混為一談，則無法激發學生的自主學習心理，學生也無法相互合作來掌握相關技能，更無法理論聯系實際去吸收消化這些知識，自然也不能提高學生發現問題、解決問題的能力。

針對以上一些教學方法的優缺點，“項目導入任務驅動”教學法吸取了它們的精髓，彌補了它們的不足，具有其自身優勢。

三、“項目導入任務驅動”教學法在課程橋梁電算中的實施

（一）項目導入

針對桿、梁、板、體等不同單元類型的有限元電算分析理論，設計多種橋型不同材料的實際工程仿真分析項目，每個項目包含橋梁電算課程的多個知識點，所有的項目將形成完整的項目庫并覆蓋課程的所有或絕大部分的知識點。如斜拉橋仿真分析項目，主梁、主塔、橋墩可以采用梁單元進行模擬，拉索采用桿單元模擬，樁基與土間的連接采用彈簧單元模擬，主塔、橋墩涉及混凝土材料特性的設置，而主梁和拉索涉及鋼材特性的設置，全橋進行靜力、動力分別對應橋梁電算的多個知識點，施工過程分析、索力的優化也涉及大量的理論和實踐知識。混凝土連續剛構橋仿真分析項目，可以采用板單元模擬主梁，桿單元模擬預應力鋼筋，而零號塊局部應力的分析可以采用實體單元模擬，這些都包含結構建模技術、網格劃分技術、結構計算和結構提取分析以及程序化編程語言APDL的應用等大量知識點。另外也可以進行構件拱橋和懸索橋等不同橋型的有限元模擬分析，項目可能涉及結構穩定性分析及幾何非線性、材料非線性及狀態非線性等各種理論知識點。在教學過程中，可以將具體項目分解成多個小目標項目，針對教學內容所涉及的知識點引入對應的小目標，通過對小目標實習過程的講解來導入知識點，或者通過講解如何將相關知識點應用到小項目中，增強學生對知識點的理解，也讓學生更容易將理論知識與實踐項目相結合，活學活用。因此，每個小項目應涵蓋多個章節的知識點，當所有相關章節教學都完成后，整個大項目就可以完成了。在不同的項目實施過程中，可能涉及的各種知識點會有交叉和重疊，對于重要的知識點可以在教學的前幾個項目中進行精講，其他項目中根據實際情況可以省略。當所有項目都實現完成后，整個課程設計的全部或大部分知識點就都講解完成了，整個橋梁電算的分析過程就清晰了，學生對整個課程的理論和應用也就掌握了。這種教育方法讓教師和學生之間的交流變得充分，使學生在真實的工程實踐應用環境中學習和應用理論知識，效果較好。

（二）任務驅動

橋梁電算是實踐性很強的課程，只聽教師講授，不動手練習很難達到提高學生實踐能力的目標，必須通過實際上機操作練習來消化吸收課堂教學內容。上機時必須給學生布置具體任務，讓學生通過自己動手操作完成目標任務，掌握相應的知識點。因此，需要根據教學進程設計項目任務，如講到梁單元有限元分析，可以設計一個簡支梁模型分析任務，要求學生自己動手建立簡支梁有限元模型，包括截面特性設定、材料參數賦值、網格劃分、靜力分析、結構變形、支反力及內力（軸力、剪力、彎矩）的提取等。任務緊扣相關知識點，學生根據課題教學知識來模擬完成相關任務，同一組的學生自己選出項目的負責人，負責人根據每個人的情況分配相應的任務，大家協同完成整個項目任務。學生之間可以交流探討，教師也可以進行適當的指導和錯誤的糾正。通過這些具體的任務驅動來主導學生的動手實踐，提高學生的動手實踐能力，讓學生可以靈活應用所學知識。任務完成后教師對完成情況進行點評，學生之間也相互交流學習，對任務完成過程中的不足進行總結和研討，分享各自的相關經驗和教訓，共同提高自身的綜合能力。

（三）項目考核

傳統的考核方式單一，考核依舊采用筆試的方式，內容多數源自教材，這種考核過于簡單規范化，主要是考核學生對理論知識掌握的情況，學生只關注考試分數不注重學習過程。橋梁電算是一門實踐性很強的課程，機械的筆試很難了解學生應用有限元軟件分析問題、解決實際工程問題的能力，必須增加上機考試來考核學生的實際操作能力，同時要對學生整個學習過程進行考核，如參與項目任務完成質量、自主學習的能力、團隊協作與溝通的能力等。因此，需要構建用于考核學生實際操作能力的考核項目任務，讓每個學生獨立完成上機。教師根據學生的項目任務完成情況，確定學生的考核結果，將平時學習過程考核和最終筆試和上機考核結果相結合，按一定比例進行總評，以實現對學生學習情況全方位的考評。

（四）教學應用

項目組將該教學方法應用到我院土木專業橋梁電算課程的教學實踐中。由于是初次應用，在實施過程中碰到了一些問題，通過不斷地摸索、總結和修正，總算順利實施。從實際教學成果來看，學生學習效果不錯，基本能夠掌握橋梁電算的基本理論，并能自己動手對實際橋梁結構進行有限元建模和仿真分析，部分學生還通過電算軟件完成了畢業設計。接下來將進一步進行總結改進，爭取取得更好的效果。

四、總結

本文研究比較了各種教學方法的優缺點，通過將“項目導入任務驅動”教學法引進橋梁電算課程教學中，激發了學生的自主學習動力，有效鍛煉了學生的實際動手操作能力、團隊協作與溝通能力，讓學生學完課程后能打下堅實的專業基礎，提高了學生分析解決實際工程問題的能力，使其具備較高的綜合素養。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 艾斯木比提·阿布力特甫.“項目導入任務驅動”教學法在《C 語言程序設計》教學中的應用[D].烏魯木齊：新疆師范大學，2016.

[2] 王銀銀.基于“項目導向、任務驅動”教學法的《物流成本管理》課程改革與實踐[J].物流科技，2013（11）：50-57.

[3] 趙海冰，李瑛，邢翠芳.淺談項目教學與任務驅動在“C程序設計”教學中的應用[J].計算機工程與科學，2014（A2）：319-321.

[4] 孫秋蓮.項目導入任務.驅動教學法在互聯網營銷與管理專業教學中的應用[D].貴陽：貴州師范大學，2014.

[5] 陳守余，趙江南，睢瑜.案例教學法在“礦產綜合勘查技術”課程教學中的應用[J].中國地質教育，2020（1）：81-85.

[6] 項四通，洪松，房芳，等.以項目為導向的教學法及其在“機器人”課程中的改革實踐[J].當代教育理論與實踐，2020（2）：50-54.

[7] 潘堯坤，崔紅衛，馮銳，等.基于任務驅動與案例庫建設相融合的專業學位研究生課程教學方法探索：以《金屬熱處理原理》為例[J].教育現代化，2019（103）：133-138.

[責任編輯：劉鳳華]