體驗式教學在“橋梁工程”課程中的應用探究

喬宏 龍佩恒 王毅娟 王少欽

[摘 要] 在新工科的大背景下，基于北京建筑大學“橋梁工程”課程的教學現狀和特點，針對傳統教學過程中存在的學生學習熱情不高、理論聯系實際能力不強等問題，提出了基于Kolb體驗式學習理論的“橋梁工程”課程教學模式，在教學的過程中靈活運用校內橋梁模型體驗、校外真實橋梁體驗、網絡虛擬仿真體驗等多種體驗式學習方式，并進行了教學實踐。結果表明，基于體驗式教學的“橋梁工程”課程教學模式可以有效地激發學生的學習興趣，提升學習效果。

[關鍵詞] 體驗式教學;“橋梁工程”課程;教學改革;教學方案

[基金項目] 2020年度北京建筑大學教育科學研究項目“基于Kolb體驗式學習的橋梁專業‘一化三型人才培養模式研究”（Y2028）;2020年度北京建筑大學教育科學研究項目“互聯網+背景下工程制圖雙語課程建設”（Y2043）;2019年度中國建設教育協會教研項目“依托學科競賽的大學生創新創業教育模式研究與實踐”（2019007）

[作者簡介] 喬 宏（1989—），女，河北唐山人，博士，北京建筑大學土木與交通工程學院講師，主要從事橋梁工程研究;龍佩恒（1964—），男，北京人，博士，北京建筑大學土木與交通工程學院教授，主要從事橋梁工程研究;王毅娟（1963—），女，北京人，碩士，北京建筑大學土木與交通工程學院副教授，主要從事橋梁工程研究。

[中圖分類號] U442? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）42-0121-04? ?[收稿日期] 2021-04-26

隨著高等教育發展理念的不斷深入和高等教育發展速度、水平的不斷提升，我國的高等教育已經進入了內涵式發展時期。高等工程教育在我國高等教育中占有重要的地位。為構筑以技術創新和顛覆為核心的國際競爭新優勢并服務于“中國制造2025”和“一帶一路”等國家需求，我國提出了工程教育改革的“中國方案”——新工科，著重培養工科人才的工程創新能力、適應變化能力和跨界整合能力，打造多元化、創新型工程人才[1，2]。

“橋梁工程”是土木工程專業橋梁工程方向的專業必修課程，具有理論性與實踐性并重的特點。學生在校期間進行理論學習的最終目的是要應用于工程實踐。在建設新工科的大背景下，如何培養卓越化、創新型、實踐型和復合型的“一化三型”橋梁專業人才，是進行“橋梁工程”課程教學改革面臨的挑戰之一。

為此，本文結合北京建筑大學“橋梁工程”課程的教學現狀，在總結現階段課程教學中存在的若干問題的基礎上，引入Kolb體驗式學習理論并將其融入課程教學過程之中，進行了有針對性的教學改革實踐，希望為后續相關教學研究提供參考。

一、傳統“橋梁工程”課程教學中的問題

傳統的“橋梁工程”課程以幫助學生掌握橋梁的幾種特定構造及相應算法為主要目標，即通過教師的知識傳授和嚴格、扎實的課內外訓練，學生最終可以參照規范，對常規橋型進行設計、計算[3]。然而，隨著經濟的發展與時代的進步，當代大學生在學習和生活中逐漸呈現出新的特征，如：好奇心強、接受新生事物能力強、敢于質疑、獲取信息能力強、十分依賴電子產品等[4];同時，大數據、人工智能等新興產業的蓬勃發展也進一步導致了社會對人才需求的改變和人才市場競爭的加劇，具有復合交叉和實踐創新能力的工科人才正在越來越多地受到用人單位青睞。以上因素的存在使得傳統的橋梁工程教學模式呈現出越來越多的問題。

（一）學生學習熱情不高

國內主流的幾本《橋梁工程》教材存在內容陳舊、新理論與新技術更新滯后等諸多問題[5]，教材設計不足以激發學生的學習興趣。另一方面，隨著互聯網的普及，學生可以輕松接觸到各種網絡學習資源，如果教師在課堂中的教學模式、內容與網絡教學無異，就會失去對學生的吸引力，從而導致學生的學習熱情下降。

（二）理論聯系實際能力不強

橋梁工程是一類理論與實踐并重的專業，橋梁工程師要跳出書本，將理論應用于實踐。然而，傳統的教學模式還是以教師課堂講授為主，學生缺少必要的實踐經驗，只能紙上談兵。以“橋梁工程”課程中最重要的計算內容之一——行車道板內力計算為例，通過課堂上的講授以及課后的練習，大部分學生可以熟練掌握行車道板的內力計算的步驟、思路，并在考試中取得令人滿意的成績。但若涉及實際橋梁，仍存在很大一部分同學無法將課本上的內力計算模型與實際橋梁對應起來，導致課堂學習與工程實踐的脫節。

針對當代學生的特征及傳統教學模式中存在的問題，不難發現，若要提高學生的學習興趣，培養新工科背景下具有專業能力和創造性思維能力的橋梁專業人才，改革傳統的“橋梁工程”課程教學模式十分必要。

二、Kolb體驗式學習理論

Kolb體驗式學習理論由美國教育家David Kolb提出。體驗式學習需要經歷四個階段：具體體驗、反思觀察、抽象概括和主動實踐[6]。

進入21世紀以來，隨著國內外教育教學改革工作的不斷推進，作為體驗式學習理論的經典代表，Kolb學習循環理論已不再局限于理論研究階段，而是被越來越多的學者應用到實際的教育教學之中。Chan依托汶川地震后在某小學開展的社區服務項目，訪談了參與電力項目、太陽能項目等服務的香港大學學生，發現參與實際的項目可以使學生的學習效果更好[7]。Greene采用體驗式學習方式，通過將Kolb的學習周期融合到教學活動中，向新生講授市場營銷的基本理論和對商業的一般理解，發現體驗式學習能夠幫助學生實現學習目標[8]。Abdulwahed等將選修拉夫堡大學實驗室課程的學生分為實驗組和控制組，對實驗組的學生采用Kolb學習循環理論指導下的教學模式，對控制組的學生采用傳統的教學模式，結果表明：實驗組的學生整體學習效果優于控制組的學生[9]。張執南等以上海交通大學“創新思維與現代設計”課程為案例，將Kolb體驗式學習循環理論融入教學設計中，并根據學生的課堂表現、項目設計成果展示以及學生的反饋發現，課程取得了良好的教學成效，培養了工科學生的綜合能力[ 10 ]。

以上教學實踐及研究均表明：基于Kolb體驗式學習理論進行教學設計是可行的，有助于夯實理論知識，提高學生的創新能力、團隊協作能力、實踐能力以及發現問題、解決問題的能力，是進行傳統“橋梁工程”課程改革，以培養“一化三型”，即卓越化、創新型、實踐型和復合型橋梁專業人才的有效途徑之一。

三、“橋梁工程”的體驗教學實踐

基于Kolb體驗式學習理論，結合本校學生的特點及人才培養要求，以培養卓越化、創新型、實踐型和復合型的“一化三型”橋梁專業人才為目標，北京建筑大學“橋梁工程”課程團隊進行了一系列教學實踐，希望可以變抽象、枯燥的理論知識為生動、有趣的感官刺激，激發學生的學習興趣和探索精神，如圖1所示。

（一）校內——橋梁模型體驗

北京建筑大學橋梁模型實驗室配備了多種橋梁模型（見圖2），可以幫助學生直觀感受各種不同的橋梁類型以及橋梁細部構造。課本中枯燥繁雜的工程圖紙變為看得見、摸得著的立體模型，有效地幫助學生理解和掌握晦澀難懂的橋梁構造相關知識。

（二）校外——真實橋梁體驗

學生在初步接觸橋梁總體設計、橋梁結構組成時，很難通過課本中的描述構建起完整的橋梁結構框架。橋跨結構中行車道板、主梁、橫隔梁的布置形式，支座的布置及構造特點等，都是授課過程中所發現的難點。為了解決這一問題，通過橋梁現場實地考察（見圖3），可快速建立橋梁各組成部分的意象及彼此間的聯系，起到事半功倍的效果。

（三）網絡——虛擬仿真體驗

如果說真實橋梁體驗可以幫助學生迅速理解橋梁結構的組成及構造特點的話，借助互聯網強大的功能，構建虛擬仿真空間及網絡學習平臺，則可以進一步地幫助學生了解橋梁設計的全過程及橋梁施工中的重點和關鍵。

實踐證明，基于體驗式學習理論的橋梁工程課程教學模式可以有效地激發學生的學習興趣，提升學習效果。除了保質保量地完成了課程的學習任務之外，學生還利用課余時間，對其直接體驗進行思考反思、抽象概括，形成了多種多樣的學習成果，如基于課堂所學知識進行筷子搭橋試驗（見圖4）、搜集整理資料對自己感興趣的橋梁進行PPT展示、靈活運用理論知識參加橋梁結構設計競賽等。可以說，基于Kolb體驗式學習理論的橋梁工程課程教學模式在一定程度上改善了現階段傳統課程教學中存在的主要問題，為培養新工科背景下具有專業能力和創造性思維能力的橋梁專業人才提供了思路。

四、結語

在新工科背景下，基于北京建筑大學橋梁工程課程教學現狀和特點，針對傳統教學過程中存在的學生學習熱情不高、理論聯系實際能力不強等問題，提出了基于Kolb體驗式學習理論的橋梁工程課程教學模式。實踐經驗表明，該模式可以有效地激發學生的學習興趣，提升學習效果。

參考文獻

[1]鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：7-12.

[2]吳愛華，侯永峰，楊秋波，等.加快發展和建設新工科主動適應和引領新科技[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[3]石雪飛，馬海英.新工科理念下橋梁工程教學方法研究[J].教育教學論壇，2019（49）：122-125.

[4]王少欽，楊諄，劉曉然.基于當代大學生特點的圖學教學資源建設研究[J].圖學學報，2018，39（6）：1225-1230.

[5]臧華，卓為頂，陳冬華，等.應用型本科橋梁工程課程教學改革措施——以南京工程學院為例[J].教育教學論壇， 2019（52）：114-115.

[6]Kolb DA. Experimental Learning： Experience as the Source of Learning and Development[M].Prentice-Hall，Englewood Cliffs，1984，21-27.

[7]Chan CKY. Exploring an Experimental Learning Project Through Kolbs Learning Theory Using A qualitative Research Method[J].European Journal of Engineering Education，2012，37（4）：405-415.

[8]Greene H. Freshmen Marketing： A first-year Experience with Experimental Learning[J].Marketing Education Review，2011，21（1）：79-88.

[9]Abdulwahed M， Nagy ZK. Applying Kolbs Experiential Learning Cycle for Laboratory Education[J].Journal of Engineering Education，2009，98（3）：283-294.

[10]張執南，張國洋，朱佳斌，等.基于Kolb體驗式學習循環的創新設計能力培養[J].高等工程教育研究，2020（1）：

74-78+136.

Application of Experimental Teaching in Bridge Engineering Course： A case study of Beijing University of Civil Engineering and Architecture

QIAO Honga， LONG Pei-henga， WANG Yi-juana， WANG Shao-qinb

（a. School of Civil and Transportation Engineering; b. School of Science， Beijing University of Civil Engineering and Architecture， Beijing 102616， China）

Abstract： Under the background of emerging engineering education， based on the current situation as well as characteristics of Bridge Engineering course teaching in Beijing University of Civil Engineering and Architecture， and aiming at the problems existing in the traditional teaching process， such as students low learning enthusiasm and weak ability of integrating theory with practice， this paper proposes the teaching model of the Bridge Engineering course based on Kolb experiential learning theory. Experiential learning methods， such as experiencing bridge models on campus， experiencing real bridge off campus， experiencing network virtual simulation and so on are used in the teaching. Practice results show that the proposed teaching model based on experiential teaching can effectively stimulate students interest in learning and improve the learning effect.

Key words： experiential teaching; Bridge Engineering course; teaching reform; teaching plan