基于互聯網+線上線下混合橋梁工程課程設計的教學改革與實踐

薛江 郭紅梅

摘?要：針對高校課程設計線上教育存在的弊端，文章提出了一種基于互聯網+線上線下混合橋梁工程課程設計的教學改革思路，即“拉長戰線、重點劃分、視頻自學、邊學邊做、定期答疑”的閉環式課程設計教學方案，通過在天津城建大學開展的實踐，學生自主學習能動性等方面都取得了一定的成效。

關鍵詞：互聯網+;課程設計;閉環式教學課設環節

在信息化的今天，結合互聯網的線上教學活動成為解決這一問題最有效的辦法，對處于教育核心場域的師生來說，隨著科技和線上教學手段的發展，教學方式從課堂教學過渡到線上教學，但隨著線上教學的發展，其教學手段的不足也日益凸顯：課堂教學搬家、教學滿堂灌、超長直播授課、拿來資源多生成資源少、“甩手掌柜”式教學、作業多互動少等，這些問題嚴重制約線上教學的持續推進和質量提升[1]。可見反思和探尋更適合于各學科要求的線上教學方案已迫在眉睫，也為現代教育模式的發展打開了新窗口。

一、橋梁工程傳統課程設計完成過程中存在的問題

（一）教學時空受限

傳統的橋梁工程課程教學基本以班級為單位進行授課，教務處按課程課時要求提前排好課表，教師和學生必須嚴格按照課表安排的時間和地點完成授課和學習任務，而課程設計任務通常在課程結束后，即課時的最后一至兩周內下發，任務講解時間和空間必須同時兼顧學生和老師的安排，由于課堂時間短，師生雙方課余時間較少，這迫使老師很難針對每個學生的問題進行答疑[2]，學生也很難在短時間內將書本知識點融會貫通到課設任務中，導致課程設計的完成效果較差。

（二）教學資源較為單一

傳統的課堂教學一般選用由學校統一訂購的課程教材和配套的ppt課件或任課老師自行編寫的課件輔導教學，老師講課過程大多按照教材順序講授，補充知識較少，而工科專業課程設計不僅需要課本知識，更需要更多經驗性設計知識，傳統課程教學顯然已經不足以滿足使學生在課程結束后獨立完成課程知識的需求。

（三）教學節奏難把握

對于技術基礎和專業性較強的橋梁工程課程來說，講課的速度應該是“慢—正常—慢—正常—慢—正常[3]”，即在每個課設主要重難點知識，包括橋梁尺寸設計、荷載橫向分布系數計算、荷載組合選取、混凝土配筋設計、支座和墩臺基礎設計計算等部分時，都應該放慢授課速度，待學生對授課內容有一定的統籌認知，建立感性認知后，循序漸進地讓學生學會獨立的設計和計算，而傳統教堂教學受課時和教材任務限制，很難針對課設任務進行難點劃分和知識點重組再講授。

（四）教學和課設任務時間安排不合理

傳統橋梁工程課程教學和課程設計一般分開完成，以課程教學環節為主線，為了在課表要求的時間內完成教學任務，通常在結課后，即課時最后一至兩周再下發課程設計任務，要求學生在短時間內自主查找資料并完成課程設計。由于課程都是分章節布置的零散知識點，加上時間有限，學生很難對所做設計有清晰的總體把握和思路，將書本分節的知識點帶入橋梁設計的過程中，同時，老師也很難再安排時間對學生在完成課設過程中遇到的難題進行答疑，導致學生課設完成效果較差。

（五）核心知識難把握

傳統橋梁工程課程評定方式一般由課堂考勤、課程設計成績和期末考試組成，這種過于主觀和單一的評定方式在課程結束進入課程設計任務后逐漸顯現出一些缺陷，如：課程對結構零散知識點較為重視，而對學生的整體設計能力重視度較低，導致大部分學生對橋梁工程這門課程整體觀較弱（缺乏整體結構概念，對整體設計過程不了解），在課程設計任務時無從下手;缺乏課本知識點與工程實際案例的對接了解，學生橋梁工程設計經驗不足，缺乏興趣，導致課程核心概念知識學習不扎實，在課程設計任務中難以提出合理的方案設計和對比;對局部知識點手算能力較為重視，而對相關繪圖、建模和計算軟件（如CAD、Midas、力學求解器等）的運用重視度較低，導致學生對各類計算機軟件應用太少，對其功能定位不準確，或會用但不知其原理，在進入課程設計任務后很難實現從簡單題目的手算到用實用軟件對結構進行計算的過渡。

二、結合互聯網的橋梁工程課程設計教學改革實踐

（一）各種教學手段的運用

橋梁工程是一門極具技術性和經驗性的課程，僅僅書本上的內容很難給學生建立起一個立體的知識面，而在信息技術已經十分發達的現代社會，正好可以運用各種現代化教學手段，如圖像、模型和施工過程視頻錄像等為學生傳輸一個具體的從橋梁設計到建設的過程模擬。圖文結合、聲像結合，在激發學生學習積極性的同時，使課程變得具體化、形象化。也使學生在完成課程設計任務前對要設計的內容有一個更具體的了解，明確要“做什么”“怎么做”“存在什么問題”以及要“得到什么樣的成果”的問題，避免出現只見局部，不見整體[2]，即學過的各部分知識點不知道用在橋梁設計過程中的什么地方的問題，在完成課設的時候達到事半功倍的效果。

（二）難點劃分，視頻自學

全國學生對線上教學的需求使互聯網技術被更多地引入課程教學后，中國大學MOOC平臺、學習通平臺和超星爾雅等線上教育平臺逐漸開發出更多功能。線上教學平臺擁有的一大優點是網絡儲存容量不受限制，教師可利用巨大的互聯網資源庫，秉著設計、開發和利用資源的理念不斷設計、優化和積累現有資源，開發適宜學生、專業和課程的優質網上教學資源和生成性資源，再將課程知識點根據課程設計任務的進度安排進行重點劃分，按章節排布，根據重難點配套相應的課件、視頻資源和課后作業，通過線上教育平臺上傳，按時推送給學生，并指導學生如何理解和運用課程設計資料、如何依據橋梁設計規范著手開展設計，以此構建有效的教育資源供需新體系。線上存放視頻教學資源的方式，可以最大化利用學生的碎片時間，視頻可重復觀看、調整速度和進度條等功能也可以滿足不同學生的需求，再次鞏固課堂上一知半解的知識點。學生在完成課程設計過程中遇到難點時，也可以隨時找到相應的知識點進行再次學習，在提高學生完成課設效率的同時，很大程度上降低了老師對每個學生的問題進行答疑的工作量。

（三）閉環式教學課設環節

高校教師可以利用各線上教學平臺完善新的閉環式教學課設環節，即教師在課程開始前先下發課程設計任務，學生在課程開始前明確學習本門課程的總體任務，和每節課要學習的部分，先對課程建立一個整體的認知。在每堂課的學習過程中學生根據課設任務和相應知識點提出問題，再由教師講解。課后根據課程內容完成相應的課設部分，同時提出在完成課設任務過程中遇到的問題，通過平臺提交。指導教師定期檢查作業并回復，或通過互聯網平臺上傳相關的知識文件;在下節課開始時，老師也可以根據平臺后臺留言補充學生存在疑問的知識點。通過這種提前布置課設任務的方式，實現“邊學邊做，定期檢查，拉長戰線”的全新橋梁工程課程設計完成模式，使學生在課程過程中更明確自己在做什么，以及學到的知識點如何運用于實際的工程項目，提高學生完成課設的積極性和完成效果。

（四）開展師生多元化互動

多數應用型本科院校開展線上教學后，普遍發現線上模式下影響學生學習效率的最大因素是學生自控力，即學生的自主學習能力和學習積極性是決定學習質量的關鍵因素[45]。傳統的線下授課模式中，由于老師能集中、高效地管理學生，在第一時間感知學生的學習狀態和課設完成度并及時進行調整，同時受身邊同學影響，同組同學的課設完成度大多不會拉開太遠。而線上教學模式下，學生分散于電子屏幕外，老師難以透過屏幕感知學生狀態，從而導致老師的主導作用減弱，學生的主觀能動性作用成為影響其學習效率的第一因素，同時由于時空影響，同組同學之間交流減少，在這種情況下，學生自主學習能力之間的差距暴露出來，學生之間完成課設的進度和效果差距也越來越大[6]，教師也很難再集中進行難點解答。

而新的線上教學平臺提出的任務布置和師生互動功能下，給了教師更多的課堂設計自由度，例如可以設置隨堂提問環節，學生必須在有限的時間內回答問題并提交，否則視為缺課;可以給視頻課程增加在初次觀看完成前不可調進度和速度的限制，學生必須至少完整觀看一遍視頻課程。同時，在進行期末課程考核時，將隨堂提問效果、視頻課程觀看完成度和課后作業完成效果作為考核項目。另外，在下發課程設計任務時，將學生進行分組，學習完每個章節課程后，學生按章節完成課設任務并提交，教師再匿名發送給組內每個成員，學生批改收到的課設后再次上交，即每個學生必須完成自己的課設任務，及同組成員的課設批改任務，教師再根據兩項任務進行綜合評分作為課設成績。

（五）多元化考核

一般來說，考核是提升學生學習能動性和檢查教師教學效果最有效的方式，對于橋梁工程課程設計，也可以從改進考核方式的角度來提升設計成果的質量。在橋梁工程課程按重難點分節教學的同時，可以將課程設計過程也相應地分階段完成，布置階段任務，進行階段檢查，加強中間環節的監督和管理，發現問題及時指正，在最后提交前可以給學生多次機會對設計進行修正，在提高學生對課程內容理解深度的同時，確保設計成果的質量。

結合上述各環節的考核，最終形成以隨堂考勤、視頻課程觀看完成度、課后作業完成效果、課程設計和課程答辯分別記錄成績并按不同比例總和，作為本門課程的最后成績的考核形式。這種以成績占比劃分任務式教學，更方便教師對學生進行統籌管理的同時，較大程度地調動學生自主學習能動性。

三、教學改革實踐措施

天津城建大學在橋梁工程課程上以“拉長戰線、重點劃分、視頻自學、邊學邊做、定期答疑”的思路進行了改革并初見成效，具體措施有：

（一）提前下發課程設計任務書

在課程開始前先下發課程設計任務書，根據課程設計任務順序將課程重點進行整合再重新劃分章節，優化和積累現有資源，開發適宜學生和課程的優質網上教學資源和生成性資源，利用學習通線上教育平臺將課程課件、視頻資源和課后作業按時推送給學生。在課程之初先通過視頻觀看實際工程設計過程加深學生的課程整體概念認知。

（二）按課程設計任務順序劃分課程章節

在課程學習中，按照課程設計任務的順序劃分章節，針對不同的知識點擬定不同的教學方案，如內力計算章節，荷載組成部分的學習主要以學習規范為主，利用互聯網資源搜集各類工程案例的相關部分作為例題教學，使學生在學會規范規定的計算方法的同時，將書本的內容對應到工程實際任務中去;橫向分布系數的計算通常是學生在內力計算學習中最困難的部分之一，通過在課程教學后布置手算作業和計算軟件作業并進行結果對照的方式，使學生在深化了解計算原理的同時，學會實際工程項目相關計算軟件的使用;內力組成部分的學習主要分為建模軟件的應用和結構力學知識的運用，教師提前將結構力學相關部分視頻教學資源與設計任務一起推送給學生，課堂上直接進行軟件的教學，引導學生將力學知識與模型結構進行有機結合。由于結構配筋的設計主要依賴規范和經驗，再進行驗算確定，結構配筋章節的教學主要以線上視頻教學的方式進行，再通過互聯網搜集以往不同種類工程案例輔助教學。在課程教學進行過程中以“老師引導、學生自學、分組討論”的形式加強學生對課程設計知識點的學習。

（三）工程認證概念成績評定

課程結束后，天津城建大學以工程認證概念對學生進行課程設計成績評定，將考核指標分為計算書質量、圖紙質量和答辯質量分別記錄成績再按比例進行綜合計算。其中，計算書質量主要考查學生模型分析能力、工程設計能力、工程計算能力、工程理論聯系實踐能力和橋梁設計軟件的使用能力;圖紙質量主要考查學生主梁橫斷面整體布置及結構尺寸擬定的正確性、設計意圖的表達完整度和圖紙清晰度、結構形式與工程實際的符合度及圖紙比例和布局的合理性、CAD繪圖能力及其是否符合制圖標準;答辯環節主要考查學生對相關理論知識、基本概念的理解深度，設計思路是否清晰、熟悉規范，及是否具有良好的語言表達能力和邏輯思維能力。

結語

線上教育對教師和學生都提出了更高的要求。天津城建大學針對橋梁工程課程采取了一系列的課程設計教育改革措施，在各方面均取得了一定的成效，相對過去幾年學生課程設計成績不及格率明顯下降，同時優良率也提高了幾個百分點;學生課程設計完成態度有明顯提高，答疑和互動率都保持較高的積極性;課程設計內力計算速度和準確度都有明顯提高，結構配筋的效果提升不明顯;在進行小組劃分，和工程實際案例輔助講解后，部分同學從被動學習進入了主動學習的狀態，學習積極性有了顯著提高。可知，對于技術基礎和專業性較強的橋梁工程課程來說，線上教學手段的運用，提出閉環式教學課設環節，對課設任務進行難點劃分、視頻自學、開發師生多元化互動和多元化考核的方式，不僅是解決當下教育難題的有效方法，更是傳統課堂教育和課設模式進行改革的時代機遇。

參考文獻：

[1]楊小鋒，許紅葉.教育戰疫期線上教學對高等教育教學改革的啟示研究[J].微型電腦應用，2021，37（07）：4043.

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[3]張頌娟.“橋梁工程”課教學之我見[J].新職教，2000（05）：25.

[4]楊國正，陳慧賢，吳一塵，盧燦舉.線上直播課程教學改革的探索與實踐[J].當代教育理論與實踐，2021，13（04）：5560.

[5]李安輝，鄧婕.新冠肺炎疫情防控中民族院校線上教學研究[J].民族高等教育研究，2020，8（3）：7077

[6]杜佳欣.論“后疫情時代”融合教學的困境與解決策略[J].長春師范大學學報，2021，40（07）：176179.

基金項目：天津城建大學教育教學改革項目：基于“互聯網+微課”的橋梁工程課程教學改革與實踐（JGYBZ1924）;天津城建大學“課程思政”示范課建設項目（JGKS2009）

作者簡介：薛江（1985—?），男，山東濟寧人，博士，講師，主要從事橋梁結構的穩定與震動研究。

*通訊作者：郭紅梅。