基于專業(yè)認(rèn)證的橋梁工程課程教學(xué)設(shè)計與組織實(shí)施

彭衛(wèi)　曹納德

［摘 要］基于專業(yè)認(rèn)證的“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”理念，文章按照培養(yǎng)目標(biāo)—畢業(yè)要求—課程目標(biāo)的層級支撐關(guān)系，進(jìn)行橋梁工程課程的逆向設(shè)計與正向?qū)嵤８鶕?jù)國家愿望、社會需求、學(xué)校定位、個人價值明確學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)；為支撐培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，按照專業(yè)認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)制定12條畢業(yè)要求，并細(xì)分為二級指標(biāo)點(diǎn)；為支撐學(xué)生畢業(yè)要求的達(dá)成，每門課程設(shè)定課程目標(biāo)和權(quán)重系數(shù)。以學(xué)生為中心，圍繞其課程目標(biāo)達(dá)成來編制教學(xué)大綱，并明確課程目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容及安排、考核方式，以及課程目標(biāo)達(dá)成度的考核標(biāo)準(zhǔn)與評價方法。根據(jù)教學(xué)大綱撰寫教學(xué)日歷，并依據(jù)其安排組織教學(xué)，布置過程考核評價和期末考試。最后，對全體學(xué)生的課程目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行評價和分析，并根據(jù)評價結(jié)果進(jìn)行教學(xué)反思和改進(jìn)教學(xué)方法。

［關(guān)鍵詞］專業(yè)認(rèn)證；畢業(yè)要求；橋梁工程；課程目標(biāo)達(dá)成度；教學(xué)設(shè)計

［中圖分類號］G642.0［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）01-0023-06

高校人才培養(yǎng)目標(biāo)的設(shè)定需要考慮國家愿望、社會需求、學(xué)校定位、個人價值等因素，而人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)則可以根據(jù)專業(yè)認(rèn)證的培養(yǎng)目標(biāo)—畢業(yè)要求—課程目標(biāo)的層級支撐關(guān)系逐層保證[1]。基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向理念[2]，采取逆向設(shè)計、正向?qū)嵤┑娜瞬排囵B(yǎng)策略[3]。在學(xué)校—專業(yè)—課程體系的架構(gòu)中，課程體系是基石[4]，只有在每門課程目標(biāo)達(dá)成的前提下，才能保證畢業(yè)要求的達(dá)成，從而為學(xué)生畢業(yè)后五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)能力目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中，教學(xué)大綱、教學(xué)活動和教學(xué)評價是高等教育質(zhì)量控制的三個核心環(huán)節(jié)[5]。本文在橋梁工程課程群教學(xué)改革研究[6]的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步以橋梁工程課程教學(xué)設(shè)計與組織實(shí)施為例，詳細(xì)闡述教學(xué)大綱制定、教學(xué)日歷撰寫、課程目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)內(nèi)容安排、課程考核、課程目標(biāo)達(dá)成度評價和持續(xù)改進(jìn)的閉環(huán)過程。

一、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程目標(biāo)的設(shè)定

專業(yè)認(rèn)證倡導(dǎo)“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”三大基本理念，主要內(nèi)容是具有層級支撐關(guān)系的三個達(dá)成度——課程目標(biāo)達(dá)成度、畢業(yè)要求達(dá)成度、培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成度。

（一）人才培養(yǎng)目標(biāo)

人才培養(yǎng)目標(biāo)需要根據(jù)國家愿望、社會需求、學(xué)校定位和個人價值來設(shè)定，一般是學(xué)生畢業(yè)后五年內(nèi)應(yīng)達(dá)到的要求。浙大寧波理工學(xué)院土木工程專業(yè)旨在培養(yǎng)面向新工科背景的建筑工業(yè)化人才，以滿足寧波市及浙江大灣區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需求。該專業(yè)致力于培養(yǎng)具備科學(xué)和人文素養(yǎng)的全面發(fā)展人才，系統(tǒng)掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程技術(shù)基礎(chǔ)和土木工程學(xué)科的基本理論，具備分析和解決復(fù)雜工程問題的能力，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理、道德等多方面因素，以培養(yǎng)“精技術(shù)、懂管理、有情懷”的高質(zhì)量應(yīng)用型創(chuàng)新人才。這些學(xué)生在畢業(yè)后將能夠勝任建筑工程、交通土建工程、地下工程、市政工程等相關(guān)領(lǐng)域的咨詢、勘察、設(shè)計、施工、檢測、管理、科學(xué)研究等工作。

為了對應(yīng)畢業(yè)要求與人才培養(yǎng)目標(biāo)的支撐關(guān)系，進(jìn)一步將人才培養(yǎng)目標(biāo)細(xì)化為以下若干個子目標(biāo)：

目標(biāo)1——道德修養(yǎng)：具備正確的世界觀、人生觀、價值觀，并具備良好的道德文化素養(yǎng)。

目標(biāo)2——工程能力：具備綜合運(yùn)用科學(xué)理論和技術(shù)手段進(jìn)行工程地質(zhì)勘察、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程施工以及工程項(xiàng)目管理的技能；能夠針對工程項(xiàng)目中存在的問題提供解決方案，并具備研發(fā)土木工程新材料、新工藝、新技術(shù)的能力。

目標(biāo)3——溝通協(xié)作：具備一定的組織管理能力、較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)意識和合作能力，以及良好的溝通技巧。

目標(biāo)4——終身學(xué)習(xí)：能夠與時俱進(jìn)，通過自主學(xué)習(xí)不斷拓寬知識面和提升能力，并能夠及時跟蹤國內(nèi)外技術(shù)的前沿和發(fā)展趨勢。

目標(biāo)5——社會責(zé)任：在從事土木工程領(lǐng)域的工作中，自覺重視經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理、道德等方面的因素，并積極承擔(dān)土木工程師應(yīng)有的社會責(zé)任。

畢業(yè)要求是學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)達(dá)到的知識、能力、素質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)工程認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)，共有12個一級指標(biāo)，包括工程知識、分析問題、設(shè)計解決方案、研究、應(yīng)用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、團(tuán)隊(duì)合作、溝通交流、項(xiàng)目管理、終身學(xué)習(xí)。

（二）培養(yǎng)目標(biāo)—畢業(yè)要求—課程目標(biāo)層級支撐關(guān)系

12條畢業(yè)要求的達(dá)成需要大學(xué)四年的課程目標(biāo)達(dá)成來支撐。培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程目標(biāo)之間的層級支撐關(guān)系如圖1所示。其中，目標(biāo)1由畢業(yè)要求8支撐，目標(biāo)2由畢業(yè)要求1、2、4、5、11支撐，目標(biāo)3由畢業(yè)要求9、10支撐，目標(biāo)4由畢業(yè)要求12支撐，目標(biāo)5由畢業(yè)要求3、6、7支撐。畢業(yè)要求—部分課程關(guān)聯(lián)矩陣如表1所示。

（三）畢業(yè)要求—課程目標(biāo)二級指標(biāo)點(diǎn)對應(yīng)關(guān)系

根據(jù)課程對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系，細(xì)化每門課程對應(yīng)畢業(yè)要求二級指標(biāo)點(diǎn)的支撐情況，并確保每個畢業(yè)要求二級指標(biāo)點(diǎn)的所有支撐課程的權(quán)重系數(shù)之和為1，表2僅列出了部分課程作為示例。

二、橋梁工程課程目標(biāo)設(shè)定與達(dá)成考核方案

（一）課程目標(biāo)設(shè)定

根據(jù)表2的總體設(shè)計，橋梁工程課程主要支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.1和3.2，具體描述如下。

畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.1方案設(shè)計：針對土木工程問題，學(xué)生應(yīng)能夠根據(jù)項(xiàng)目要求、技術(shù)指標(biāo)及多種影響因素，進(jìn)行土木工程項(xiàng)目的前期規(guī)劃與方案設(shè)計。

畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計：學(xué)生能夠運(yùn)用土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原理和技術(shù)方法，對特定土木工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計，展現(xiàn)設(shè)計成果，并體現(xiàn)出一定的創(chuàng)新性。

根據(jù)課程特點(diǎn)及其對畢業(yè)要求的貢獻(xiàn)度，設(shè)定橋梁工程課程的課程目標(biāo)（Course Object，簡稱CO），具體內(nèi)容如下。

CO1：理解不同橋型的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)及其適用條件；具備識別與表達(dá)梁橋、拱橋、斜拉橋各組成部分及其構(gòu)造要求的能力；能夠準(zhǔn)確識別橋梁方案設(shè)計中的技術(shù)指標(biāo)與各種影響因素。該課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.1。

CO2：能夠運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)知識進(jìn)行簡支梁橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括橋面板計算、橫向分布計算、主梁內(nèi)力計算與組合、撓度計算，同時應(yīng)具備進(jìn)行拱橋和橋梁墩臺計算的能力。該課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.2。

（二）課程目標(biāo)達(dá)成考核方案

本課程最終成績由平時成績和期末成績兩部分組成，占比分別為40%和60%。為達(dá)成CO1和CO2的課程目標(biāo)，成績構(gòu)成設(shè)計如下：（1）平時成績包括單元測驗(yàn)成績、課程思政成績和計算題作業(yè)成績。其中，單元測驗(yàn)題和課程思政題總分75分，主要支撐CO1；計算題作業(yè)總分25分，主要支撐CO2。（2）期末考試采用閉卷形式，題型包括選擇題、簡答題、計算題。其中，選擇題和簡答題總分40分，主要支撐CO1；計算題總分60分，主要支撐CO2。具體的課程目標(biāo)評價方法和評價標(biāo)準(zhǔn)如表3、表4所示。

（三）教學(xué)內(nèi)容及安排

在開課前，應(yīng)依據(jù)教學(xué)大綱明確橋梁工程課程目標(biāo)，并制定相應(yīng)的課程目標(biāo)達(dá)成方案。教學(xué)大綱應(yīng)涵蓋課程基本信息、簡介、目標(biāo)、教學(xué)方法、思政內(nèi)容、教學(xué)內(nèi)容及安排、考核方式以及教材與參考書等要素。

三、課程組織實(shí)施、考核、目標(biāo)達(dá)成度分析

（一）課程組織實(shí)施

根據(jù)課程教學(xué)大綱，撰寫教學(xué)日歷，具體內(nèi)容如表5所示，每周按時間順序進(jìn)行教學(xué)安排。橋梁工程課程采用混合式教學(xué)：陳述性知識由學(xué)生先行通過線上平臺自學(xué)并完成測試，隨后教師進(jìn)行講解；推理性知識則由教師在課堂上講授，布置作業(yè)，并批改講解。

表5 橋梁工程教學(xué)日歷（部分）

[課次 日期 授課周 內(nèi)容 1 03-06 1 橋梁分類：本課程采用線上線下混合式教學(xué)，明確教學(xué)要求與計劃安排，并設(shè)定課程成績評分標(biāo)準(zhǔn)。課程將介紹不同橋型的受力特點(diǎn)與適用場合，包括按用途、材料、跨徑、受力體系等多種分類方式。 2 03-08 1 橋梁發(fā)展：重點(diǎn)介紹現(xiàn)代斜拉橋、懸索橋、拱橋的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢。同時，將介紹身邊的橋梁工程實(shí)例，如錢塘江上橋梁、黃浦江上橋梁、杭州灣跨海大橋、舟山連島工程、六橫公路大橋、寧波市橋梁。此外，還將布置課程思政作業(yè)，并講解橋梁的基本組成。 3 03-13 2 橋梁組成與構(gòu)造：介紹橋面附屬設(shè)施的布置與構(gòu)造、橋梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑、計算跨徑、梁長、橋面標(biāo)高、通航要求。

橋梁建設(shè)程序與設(shè)計原則：講解橋梁設(shè)計的基本原則，介紹橋梁平、縱、橫設(shè)計的內(nèi)容與要求，并闡述橋梁建設(shè)程序與方案比選的方法。

布置課程思政作業(yè)。 4 03-15 2 橋梁上的作用與作用效應(yīng)組合：橋梁上的作用分類；I級、Ⅱ級公路車道荷載的計算以及橫向、縱向折減系數(shù)；車輛荷載、人群荷載以及其他可變荷載；原公路橋涵設(shè)計與城市橋梁設(shè)計的可變作用；作用效應(yīng)組合以及兩種極限狀態(tài)的組合規(guī)定。 5 03-20 3 混凝土梁式橋的構(gòu)造：區(qū)分板橋、肋梁橋、箱型梁橋的構(gòu)造尺寸要求；能從受力特點(diǎn)上區(qū)分簡支梁、懸臂梁、連續(xù)梁的構(gòu)造要求，以及變截面連續(xù)梁橋的三向受力狀態(tài)與三向預(yù)應(yīng)力鋼筋布置要求。 6 03-22 3 橋面板計算（一）：橋面板的幾種力學(xué)模型及其受力分析。同時，補(bǔ)充講解第一篇中的車輛荷載的相關(guān)內(nèi)容。 7 03-27 4 橋面板計算（二）：多跨連續(xù)單向板、鉸接懸臂板以及懸臂板的內(nèi)力計算。 8 03-29 4 橋面板計算（三）：講解例題，補(bǔ)充講解第一篇中的內(nèi)力組合規(guī)定，布置行車道板計算作業(yè)（2道計算題）。 9 04-03 5 橫向分布系數(shù)計算（一）：橫向分布系數(shù)的意義與計算理論；掌握杠桿原理法的計算假定、適用范圍及計算方法；講解例題（例2-3-3），并進(jìn)行課堂練習(xí)，計算3號梁橫向分布系數(shù)。 ]

（二）課程考核

課程結(jié)束后，將進(jìn)行期末考試，并匯總每名學(xué)生的平時成績和期末成績，總評成績的具體內(nèi)容如表6所示。

（三）課程目標(biāo)達(dá)成度分析

橋梁工程課程目標(biāo)達(dá)成情況如下：全體學(xué)生的CO1均達(dá)到要求，平均達(dá)成度為0.74，表明學(xué)生已經(jīng)掌握了不同橋型的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，并能基本識別、表達(dá)不同橋型各組成部分、構(gòu)造要求以及受力特點(diǎn)；CO2基本達(dá)到要求，平均達(dá)成度為0.65，表明學(xué)生基本具備簡支梁橋設(shè)計計算的核心能力，但在橋面板計算、橫向分布計算、主梁內(nèi)力計算與組合方面仍存在不足，同時也不能正確進(jìn)行拱橋內(nèi)力計算和柔性排架墩抗推水平力計算。課程目標(biāo)達(dá)成情況如圖2所示，總成績樣本分布如圖3所示，CO1的樣本分布如圖4，CO2的樣本分布如圖5所示。

1.CO1結(jié)果分析

CO1的達(dá)成度情況如圖4所示，平均達(dá)成度為0.74。其中，有16名學(xué)生的達(dá)成度在0.74以上，占總?cè)藬?shù)的64%；而達(dá)成度在0.6以下的學(xué)生僅有2人，占總?cè)藬?shù)的8%，這表明CO1已符合預(yù)設(shè)目標(biāo)。除個別學(xué)生外，其余學(xué)生均已較好地掌握了不同橋型的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，并具備識別、表達(dá)橋梁各組成部分與構(gòu)造要求的能力。

2.CO2結(jié)果分析

CO2的達(dá)成度情況如圖5所示，平均達(dá)成度為0.64。其中，達(dá)成度在0.64以上的學(xué)生有14人，占總?cè)藬?shù)的56%；而達(dá)成度在0.64以下的學(xué)生有11人，占總?cè)藬?shù)的44%，平均達(dá)成度接近及格線，表明CO2總體上基本達(dá)到要求。然而，從圖5可以看出，接近一半的學(xué)生得分在60分以下，表明僅有一半的學(xué)生具備了橋梁設(shè)計計算的核心能力，包括橋面板計算、橫向分布計算、主梁內(nèi)力計算與組合、拱橋內(nèi)力計算和柔性排架墩抗推水平力計算。

除了直接依據(jù)課程考核成績來評價每個課程目標(biāo)的達(dá)成度，還可以通過發(fā)放調(diào)查問卷的方式，間接地評估課程目標(biāo)的達(dá)成情況。

3.改進(jìn)措施

根據(jù)本次課程目標(biāo)達(dá)成情況的分析，提出以下改進(jìn)措施：

CO1的平均達(dá)成度為0.74，已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。除個別學(xué)生外，其余學(xué)生已熟練掌握不同橋型的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，并具備識別、表達(dá)橋梁各組成部分與構(gòu)造要求的能力。為進(jìn)一步提升教學(xué)效果，建議教師在課堂教學(xué)中加強(qiáng)對作業(yè)中存在問題的講解，確保學(xué)生通過作業(yè)得到更有效的訓(xùn)練和提升。

CO2的平均達(dá)成度為0.64，基本達(dá)到目標(biāo)要求。但從圖5可以看出，一半學(xué)生的成績在60分以下，表明僅有一半學(xué)生具備了各種橋梁設(shè)計計算的核心能力。為提高學(xué)生的計算能力，建議加強(qiáng)日常的訓(xùn)練和練習(xí)，同時注重培養(yǎng)學(xué)生的計算思維和技能。

橋梁工程課程目標(biāo)達(dá)成度對比結(jié)果顯示，CO1的平均達(dá)成度從0.81降至0.74，CO2的平均達(dá)成度從0.61提升至0.64。這表明所采取的改進(jìn)措施有效，且效果良好。

四、結(jié)語

本文基于專業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向理念，按照人才培養(yǎng)目標(biāo)—畢業(yè)要求—課程目標(biāo)的層級支撐關(guān)系，設(shè)定每門課程的課程目標(biāo)。以學(xué)生為中心，編制教學(xué)大綱，其中清晰界定了課程目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容及安排、考核方式，以及課程目標(biāo)達(dá)成度的考核標(biāo)準(zhǔn)與評價方法。以橋梁工程課程為例，詳細(xì)闡述了課程教學(xué)的逆向設(shè)計與正向?qū)嵤┤^程，包括課程目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)大綱制定、教學(xué)日歷撰寫、教學(xué)內(nèi)容安排、課程考核、課程目標(biāo)達(dá)成度評價和持續(xù)改進(jìn)等環(huán)節(jié)。

以課程目標(biāo)為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計與組織實(shí)施，是以學(xué)生為中心的科學(xué)方法。這種方式有助于教師準(zhǔn)確了解每名學(xué)生對各項(xiàng)能力的掌握情況，并為課程教學(xué)改革提供有針對性的改進(jìn)方案。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

［1] 李志義.適應(yīng)認(rèn)證要求? 推進(jìn)工程教育教學(xué)改革［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2014（6）：9-16.

［2] 李志義. 解析工程教育專業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向理念［J］. 中國高等教育，2014（17）：7-10.

［3] 查支祥，徐曉紅，彭衛(wèi).逆向設(shè)計與正向?qū)嵤夯诋厴I(yè)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的工科人才培養(yǎng)策略［J］. 大學(xué)教育，2019（6）：18-21.

［4］ 周虹，徐萍平.目標(biāo)傳導(dǎo)：學(xué)校-專業(yè)-課程的體系架構(gòu)：基于 Top-down 理念的路徑探索與創(chuàng)新［J］.中國高教研究，2014（8）：102-104.

［5] 郭文革.高等教育質(zhì)量控制的三個環(huán)節(jié)：教學(xué)大綱、教學(xué)活動和教學(xué)評價［J］.中國高教研究，2016（11）：58-64.

［6] 彭衛(wèi)，王文軍，陳闖.新工科背景下橋梁工程課程群混合式教學(xué)改革［J］. 大學(xué)教育，2022（7）：72-74.

［責(zé)任編輯：梁金鳳］