基于OBE理念和線上+線下混合“橋梁工程”課程改革探討

常山 袁玲 連洪燕 梁鑫斌

安徽科技學院建筑學院 安徽蚌埠 233030

一、概述

自成果導向教育理念(OBE理念)在20世紀80年代提出以來，已成為歐美等許多發達國家的主流教育理念，美國工程教育認證協會將其作為貫穿工程教育認證的始終[1]。我國在2016年成為《華盛頓協議》成員國，加入該協議不僅可以提升我國本科教育在國際上的認可度，也可增強本科畢業生在國際就業市場的競爭力。為通過以OBE理念為主導的專業認證體系，國內眾多高校針對本科專業的課程設置和教學方法等進行改革，教學目的更加注重實用性和應用性[2]。OBE理念中“以學生為中心，持續改進、成果導向”的教學方式，與傳統以教為主的教學模式有本質區別。需對傳統的教學方式不斷改進完善，以培養學生的專業能力為目標，精心設計教學環節，掌握學生的學習情況，融合最新的信息化教學手段，適應新工科發展要求。

線下教學作為傳統的教學模式，學生與教師面對面交流互動，教師可以對學生的學習過程起到監督和指導作用，學生有問題可直接與教師溝通，教學互動效果好，教學反饋及時，因此線下教學一直是主要的教學模式。伴隨著計算機技術飛速發展，傳統的教學方式已經逐漸向信息化教學的方向發展，同時也改變了以往相對單一化的教學手段，線上教學便是在這種情況下孕育而出的新教學模式。教師可以借助網絡虛擬會議室進行課程教學，同時也可使用大學生慕課和學習通等網絡課程資源進行教學，教學方式更為多樣化，但存在教學容易受網絡信號限制、與學生互動困難、不便于教學管理和教學反饋存在不及時等情況。因此，如何實現線下+線上混合教學的合理性，是個值得深入研究的問題。

“橋梁工程”作為土木工程專業道橋方向的一門主干課程，為學生從事與橋梁工程的設計、施工、檢測、管理和養護等工作打下基礎，課程的重要性不言而喻。該課程涉及較多計算理論和施工技術，需要教師和學生花費較多時間進行講解和學習。目前，應用型高校大多采用寬口徑、厚基礎、重能力的人才培養模式，在總學時出現減少的情況下，通識課程的學時所占比例更大，同時專業課程出現大幅度調整，造成很多專業課學時出現縮減[3]。部分應用型高校的“橋梁工程”課程學時更是不足三十個，由于橋梁工程涉及的橋梁結構類型較多，每種橋型受力特點、施工方法和計算理論也有較大區別[4]。學生僅依靠課堂教學很難系統掌握橋梁設計理論和相關的施工技術要求，需要對課程教學內容進行提煉，以保證學生能達到課程的培養目標。

二、應用型高校“橋梁工程”課程存在的問題

(一)部分學生興趣不高

應用型高校生源質量差異較大，有些學生的基礎知識相對薄弱，不能理解課程中難度較大的計算理論部分，進而出現失去對課程的興趣的情況。面對教學信息化的潮流，若教師授課期間始終采用傳統的線下教學模式，學生不能被課程內容吸引，就無法保持專注度，長此以往便會出現學習積極性不高的情況[5]。

(二)課程學時不足

應用型高校的人才培養目標更強調培養學生的實踐操作能力和分析問題能力，因此在專業課程的學時設置中，都要求設置有不低于該門課程總學時30%的實驗學時。以安徽科技學院為例，該校“橋梁工程”課程總學時24個，其中理論學時16個，實驗學時8個，導致理論教學時間十分緊迫。面對“橋梁工程”五六百頁的教材，16個理論學時很難滿足課程設置對學生能力培養的要求。

(三)實驗教學目標不明確

與偏于實驗研究的學科不同，土木工程專業是典型的應用型工科，相關設計理論和施工技術發展已較為成熟。針對“橋梁工程”開設的實驗課程定位不甚明確，實驗課程的內容是偏于驗證性實驗教學，還是偏于橋梁設計理論教學，主要是由任課教師把握，最終呈現出的教學效果存在差異。

針對“橋梁工程”設置的實踐教學模塊，傳統的教學方式為課程設計，即在給定相關設計數據的基礎上，學生自行查閱教材和相關設計規范，在此基礎上補充完善其他計算參數。“橋梁工程”課程設計的內容為簡支T梁橋的設計計算。具體設計包括橋面板計算、主梁內力計算、橫隔梁內力計算和支座計算等部分。設計內容主要是針對荷載效應的計算，不涉及抗力計算，因此不需要進行預應力鋼筋和受力鋼筋的計算。學生不能有效建立課程之間的聯系，不利于學生綜合實踐能力的培養。

(四)與其他相關課程結合不緊密

橋梁作為道路跨越障礙的工程結構物，本身是道路工程的組成部分之一，在設計方案選取中需要考慮道路線形、設計高度等影響因素，而橋梁工程授課主要以設計理論和施工方法等為主，很少涉及道路工程的影響，使學生對橋梁與道路的關系不能有清晰認識。

三、線上+線下混合“橋梁工程”教學方式

面對應用型高校“橋梁工程”課程存在的問題，可采取以下解決方案：

(一)激活學生興趣

我國作為世界橋梁大國，自新中國成立和改革開放以來，在橋梁工程的建造和施工等領域取得了舉世矚目的成就，也出現了以茅以升、李國豪等為代表的一大批橋梁大師。教師在教學時，應結合工程實例和優秀橋梁工作者的事跡，在潛移默化中對學生進行課程思政教育，提高學生的愛國情懷和學習興趣。例如，在進行橋梁發展動態的介紹時，可結合圖片、新聞視頻和表格等多種形式，讓學生更加直觀、生動地理解各種橋型的受力特點和組成部分。而在進行支座的計算時，可結合最近事例向學生們介紹支座的受力特點，以及常用的支座類型和適用情形。通過與工程實例相結合的案例式教學，不僅可以讓學生樹立正確的職業道德和職業操守，也讓學生對自己的職業持有敬重感，讓學生樹立正確的價值觀。

(二)融合信息化教學方式，精心設計教學內容

面對應用型高校總學分壓縮的大環境，對“橋梁工程”課程知識點需要精簡，準確把握教學的重點和難點，對重點內容進行詳細講解，對難點內容進行解決思路的闡述。例如，梁式橋中的簡支梁橋作為重點內容必須進行詳細講解，這部分內容是課程的基礎部分。因此，線下教學時，對簡支梁橋的受力特點、內力計算和構造要求等都需要熟練掌握。而對于連續體系梁橋計算這部分難點內容，重點介紹問題的發現、試驗方法和計算原理等，不要求學生掌握理論推導過程。

課堂教學過程中，可借助學習通軟件隨堂發布1～2道練習題，既可以了解學生對知識點的掌握程度，也可以提高學生課堂參與的積極性。例如，在進行橋梁上的作用這部分內容教學時，可設置一道選擇題，讓學生選出橋梁上的作用類型。之后，通過學習通對學生的回答進行分析，對學生回答錯誤較多的選項進行重點講述。此外，在課堂教學過程中，也可以引入Bonus Question的互動形式，讓學生積極作答，鼓勵學生通過參與課堂互動提高平時成績。

對于簡支梁橋的施工方面相關要求，可采用線上教學，通過學習通發布學習任務，讓學生在課余時間學習上傳的相關施工視頻，并總結施工要點，在下次課堂教學時將相關學習成果提交，作為平時成績的一個組成部分。例如，對于混凝土梁橋的施工，不涉及理解困難的理論知識，可以讓學生通過自學的方式完成這部分內容。

總的來說，在對教學內容的選擇上，需要合理選擇線上模式或線下模式。在線下模式教學時，重點需要調動學生的課堂參與度、聽課時的專注度，建議采用案例式教學的方式，課堂教學期間穿插使用學習通軟件發布隨堂練習題或結合Bonus Question形式。在線上模式教學時，重點是需要掌握學生自學效果，需要讓學生提交相關的學習成果，也可利用課上幾分鐘，采取翻轉課堂的方式，讓學生介紹自己的學習內容。

(三)實驗教學內容突出理論性和實踐性

“橋梁工程”的實驗課作為對理論教學的重要補充，需要充分合理利用。實驗課程內容應選擇具有典型性、重要性和必要性的知識點或案例。例如，將簡支T梁橋設計作為實驗課內容，讓學生在熟悉設計基本資料的前提下，自行擬定計算所需要的其他參數并進行簡支T梁橋內力計算。手算的方式有利于學生掌握采用杠桿原理法和修正偏心壓力法進行支座位置和跨中位置的荷載橫向分布系數計算，同時也會加深學生對橋面板內力計算模型的相關使用要求、橫隔板內力計算等內容的理解。

由于實際的橋梁工程大多為超靜定結構，若采用傳統的手算方式進行設計計算，不僅計算分析過程十分煩瑣，并且計算理論本身具有一定的局限性并存在一定的誤差。隨著計算機技術的飛速發展，近些年也出現了多種橋梁設計類軟件，這些軟件也在高校、設計院等單位得到了普遍使用，其中比較有代表性的便是橋梁博士和MIDAS CIVIL。在以后的學習和工作中，無論學生是在工作單位還是繼續深造，都會要求他們具有設計類軟件的應用和操作技能。鑒于這種情況，國內有許多高校針對這兩種軟件開設了專門課程，學生在后期的課程設計和畢業設計均可使用相關軟件完成。因此，在實驗課的內容設置上也可給學生介紹并演示軟件的操作使用，重點介紹軟件使用過程中可能會遇到的問題，同時還需注意向學生介紹有限元理論的相關知識，使學生能理解有限元軟件的求解思路。

(四)實踐課程內容以就業為導向

基于應用型高校的人才培養目標，“橋梁工程”實踐課程應以橋梁工程施工技術為主，同時應結合橋梁相關的設計規范和施工規范，對橋梁建設的相關質量標準、驗收標準等內容進行介紹。具體進行實踐教學時，應該充分利用校企合作的平臺，選擇實力較強、技術先進的橋梁施工單位作為實踐基地。由于應用型本科高校畢業生的就業單位大多為施工企業，學生的工作也大多是在生產建設第一線，對于工程建設質量把控的認識還不深刻。因此需要通過實踐課程，讓學生深入施工現場，實地了解目前橋梁工程常用的施工技術和方法。

橋梁工程中施工部分的知識比較繁雜，對于沒去過工地的學生來說，橋梁施工過程比較抽象，需要花費很多時間和精力去理解，很容易出現應付考試，而在課程學習結束之后，對所學的知識全部忘掉的情況。施工動畫和施工視頻雖然能幫助學生理解施工方法，但是終究不如在工地現場更加直觀。

企業技術人員結合自身施工經驗向學生介紹橋梁施工常見問題，并與學生互動提出合理的解決方案，激發學生的學習興趣。例如，向學生們介紹施工過程中容易出現的質量問題，產生這些質量問題的原因，如何避免出現這些質量問題，若出現這些問題如何采取補救措施；不同質量問題對橋梁的安全性和耐久性會產生怎樣的影響；橋梁在運營過程中，如何進行保養，橋梁檢查的項目包括哪些內容等。通過與一線技術人員的交流，學生不僅會對課本上的相關知識有更深刻的理解，更會對自己將來所從事的行業有更深刻的認識。

(五)注意梳理與其他課程的關系

為了增強學生對道路與橋梁兩者關系的認知，在學生學習CAD課程時，可以一套完整的道路工程施工圖為例，該圖紙需要涵蓋橋梁、涵洞等結構物。在向學生介紹圖紙內容時，要與“道路勘測設計”“路基路面工程”和“橋梁工程”等課程內容相結合，使學生能理解道路與橋梁兩者之間的聯系，建立兩者設計的全局觀。例如，在進行方案設計時，要分析沿線地理和地質等勘察資料，選擇合理的道路線形，并對不良地質路段采取以橋代路還是換土筑路等進行詳細的技術條件和經濟合理性分析。

四、結論

基于OBE理念的專業認證需求和應用型高校對人才培養的要求，“橋梁工程”課程需進行改革：

(1)針對“橋梁工程”課程學時的大幅度壓縮，需對教學內容、教學方法進行優化，同時需要充分調動學生學習的自主性，實現人才培養的目標。

(2)實踐教學應結合應用型高校對人才培養要求，讓學生深入企業，切身實地了解目前橋梁工程使用的施工技術，熟悉橋梁工程的施工方法和施工機械。

(3)基于OBE理念，為保證學生自主學習內容的效果，可采取多種方式進行檢查。如借助學習通軟件進行隨堂測驗、讓學生上傳學習報告、采用翻轉課堂等方式。

(4)對線下教學內容和教學方式進行優化，重點講解學生理解困難但十分重要的課程內容。為提高學生的專注度和參與度，可借助學習通軟件進行隨堂練習。充分利用線上教學資源，補充由于學時不足造成的不利影響。