組合結構課程教學改革與思辨能力培養的行動研究

黃振宇 吳瀛 隋莉莉 熊琛

摘要：思辨能力是工程類新型人才培養方案中的重要組成部分。以知識傳遞為中心的傳統組合結構課程教學模式容易使學生局限于“生搬硬套”“死記硬背”式的被動學習，這一教學現狀與土木工程專業本科工程教育認證的培養理念背道而馳。以組合結構課程的實際教學內容為依托，對土木工程專業本科學生思辨能力的提升機制從教學設計、教學法和學習績效評價作行動研究。教學內容選自組合結構教學課程中遇到的實際問題。教學過程中以學習共同體的方式，對遇到的工程問題進行分析、推理、判斷、評價和反思。課堂教學中從模擬實際工程應用角度分析學習績效評價，使用對比教學法引導學生綜合識別、分析、判斷、評價工程問題，以作為提升土木工程專業本科學生綜合素質的有效途徑。

關鍵詞：組合結構；思辨能力；行動研究；工程認證；新工科

中圖分類號：G642.4；TU398.9-4? ?文獻標志碼：A? ?文章編號：1005-2909（2023）03-0171-11

隨著中國現代化基礎設施建設進程的進一步深化，特別是“一帶一路”倡議的提出，中國企業承攬的海外土木建筑工程項目與日俱增，項目類型涉及土木工程的各個領域。2015年，我國企業共對“一帶一路”相關近50個國家進行直接投資，國家服務外包合同的執行金額逾100億元人民幣[1]。同時，在當前國內建筑行業趨向飽和、企業競爭激烈且利潤微薄的環境下，深入貫徹“走出去”的大海外戰略是土木工程企業長久發展的必然趨勢。但由于國內外的建設環境、經濟文化、設計市場等存在較大差異，在這些差異中，傳統土木工程課堂教學忽視對學生解決工程問題能力的培養。在解決問題能力培養中，學生能夠分析、推理、判斷、評價和應用現有工程規范，同時有“由此及彼”及善于創新的思辨能力。這對土木工程專業學生打開思維、走出國門、銜接海外、提升國際化能力有重要意義，從而實現培養新時代卓越工程師的目標。

一、土木工程專業培養思辨能力的必要性

（一）新工科教學和跨國工程需求

美國麻省理工學院針對工程類教育進行了基準研究。研究報告中，Graham [2]基于對50名工程領域的國際專家意見調查，探討未來國際化工程教育的發展方向： （1） 把校內資源豐富的自主學習經驗和量身定做的線上學習相結合；（2）提高學生工程學習的選擇性、靈活性和多樣性；（3）涵蓋跨學科學習、以人為本的工程和國際經驗的課程。Galloway[3]更是認為，21世紀的工程教育應當在繼續培養學生數學、科學知識的基礎上，進一步強調工程師要形成道德判斷和洞察能力。這種選擇性、靈活性、多樣性的工程學習過程，實際上要求學生具備較高的思辨能力，才能在學習過程中作出選擇，并且面對靈活、多樣的工程問題能夠自我適應和應對，充分發揮自主能動性。而洞察能力，實際為思辨能力的更高體現。學生首先具備思辨能力，能對事物進行有目的和理據的判斷，才能利用洞察能力。從國外的工程設計環境和工程師的主要職能來看，國外工程設計人員并不單一依賴計算假定和參考設計標準，在實現業主目標的同時，更加注重“服務”業主，在滿足設計標準原則下節省成本或發揮更多的設計效能，實現了處理工程問題選擇性、靈活性、創造性和多樣性的特點，工程師敢想敢干、敢于創新。實現這種能力需要工程師具備較高思辨能力。

結合中國教育政策和土木工程教育改革要求，我國和國際工程教育理念不謀而合。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020） 》[4]（簡稱《教改綱要》），第十一章第三十二條“注重學思結合；倡導啟發式、探究式、討論式、參與式教學，幫助學生學會學習；激發學生的好奇心，營造獨立思考、自由探索的良好環境”。《高等學校土木工程專業本科教育培養目標和培養方案及課程教學大綱》[5]規定了主要教學內容：培養方案中，建議專業基礎課程構成土木工程專業共同的專業平臺，其教學內容是土木工程專業本科學生應當具備的知識基礎。專業指導委員會特別強調課程設置規定性和靈活性的結合，方案中提出的課程設置，重點在于課程內容。專業指導委員會還指出在寬口徑土木工程專業建設方面，各院校能夠積極探索，為全國土木工程專業提供新經驗。由此可見，土木工程專業的教學改革重視課程內容，強調“靈活性”“創新性”。然而，結合自身教學活動實踐和同行交流，發現傳統工程設計類課程教學存在的問題：（1）學生課前預習效果差，主觀上不重視概念和原理，過于重視設計的技能；（2）學生在設計中缺乏自主性、探索性和創造性，“模仿”“照葫蘆畫瓢”式設計作業情況多；（3）教師只重視設計步驟指導過程，缺乏與學生的互動和引導，缺乏對教學過程的反思。

2017年土木工程專業評估（認證）首次采用全國工程教育認證新體系。吳琛和鄧毓旺[6]分析了評估（認證） 新體系中以學生為中心、成果為導向、持續改進的核心理念；以土木工程專業評估（認證）對學生發展、專業發展、國家發展的意義，提出了新一輪土木工程專業評估（認證）需學習新理念、認識新標準、采用新方法、實施新體系的4個實施核心。其研究認為最新的工程教育認證要求和“教改綱要”不謀而合，都旨在培養學生解決復雜工程問題的能力、職業發展潛力和思辨能力。

同時，為了適應教育部新工科教育改革，土木工程專業的教育者和研究者進行了教學嘗試。黃湘湘[7]以結構分析的能力建設為目標，從豐富課程資源、教學計劃調整、設置小班討論課、進行階段測驗和布置課程設計等方面進行結構力學的教學改革，以提高學生分析、解決問題的能力和提高綜合素質為目標，“以學生為中心”的啟發式教學，不再以單向地灌輸知識為主，而是以學生掌握思路、學到方法和提高能力為主，以課內帶動課外、課外補充課內的方式，增強師生交流，充分調動學生的學習積極性，將教學內容與工程實際相結合。通過解決工程問題拓寬學生的知識面，增強他們對力學概念和原理的理解、應用，提高分析、解決問題的能力和綜合素質。陸仁強和湯汨[8]針對土木工程概論課程涵蓋內容多、知識更新快等特點，基于團隊化教學模式的教研成果，利用研討式教學模式，進行研討式課堂教學的創新模式改革。該教學模式克服了傳統教學方法存在的問題和不足，順應新時期“卓越工程師計劃”對土木工程概論課程教學改革提出的新要求。邵曉蓉[9]提出了以學生為中心、教師為輔助的教學理念，建立課程團隊學習模式，采用多元化教學，實行全方位過程化考核（實驗前加強預習，實驗中采用“學生陳述法”，進行質量監控）。研討式課堂教學改革成果可明顯提高學生的學習主動性及興趣，教學效果顯著，具有一定的示范作用。

（二）教學設計

和國外強調的新工程教育理念相比，國內土木工程專業教學改革的相關研究也逐漸關注教學法相關改革，尋求工程教育理念的創新研究。但根據工程實踐和經驗，我國工程教育理念培養出來的工程師存在思維單一、創新能力不足等情況。例如，國內設計工程氛圍強調規范條文，限制了工程師的創新能力，整個產業鏈設計水平參差不齊。以規范為最低要求，造成部分產業鏈的工程師規避責任，或極力避免承擔責任的現狀。敢于創新便意味著要承擔更大的風險，久而久之工程師便不愿意創新。同時，國內工程教學實踐依舊使用傳統講授法，存在“教師在臺上講，學生臺下聽”這種單一、缺乏交流和深度思維訓練的教學現狀。而課堂交流、深度思維訓練是洞察力、思辨力、創造力和全面能力的綜合培養，這顯然不符合現代大學教育的培養目標。

土木工程專業涉及多學科交叉，涉及數學、物理、化學等基礎自然學科，同時也和歷史、藝術、美學等人文社科類學科有千絲萬縷的關系。從教學設計角度上看，土木工程專業教育涵蓋的問題既要解決良構問題[10]，如公式推導、工程計算復核等；也要解決劣構問題，如尚未界定明確、需提供多種解決方法和途徑的工程設計。針對教學設計，在教育框架下的學習是一個生產而非積累過程，目的是要讓學生通過已獲知識來解決新問題，并根據需要不斷獲取新知識。教學設計應當以讓學生獲得以不確定方式使用無限資源的能力，才是教育而非人員培訓的結果。土木工程的教學宗旨應上升到工程教育的新高度。

土木工程專業大多數課程，越來越傾向職業技能培訓，而非注重基本素質培養的教育范疇。以組合結構課程為例，課程設置的目的是教學生解決工程問題，運用組合結構理論來解決工程問題，但是教育是通過運用原則和特殊情況檢測原則，旨在培養依照問題包括任何不測之事來尋找解決方法的能力[11]。在教學設計中，土木工程專業中常規工程問題和依照計算公式設計方案的是公式化教學，而教育中分析問題、解決問題的方法體現了慎思明辨的思辨能力，解決不測之事應當符合土木工程教育擬解決的劣構問題。因此，在教學設計中應當加強對思辨能力的引導和培養。

（三）土木教學中的思辨能力培養

在現有國內土木工程專業教學改革類文獻中，探討微觀層面的教學大多數研究者傾向先回顧教學過程然后提出相應的教學建議。楊述明等[12]提出了基于MOOC 平臺和及時教學理念的混合教學模式，主要包括課前自主性學習、課堂針對性講解、課后綜合性評估3個階段。教學模式利用了MOOC 平臺的網絡資源優勢和及時教學的角色轉換新思維，為解決課程體系不足、思維模式定式、互動實踐薄弱、學習被動化、積極性差、參與性弱、實踐能力不足的問題提供了思路。白云和寇磊[13]分析了國內外土木工程全球化程度和教學效果，提出了教學方法上采用案例教學法及團隊完成課程報告方法，將理論與實踐更好地融合，并綜合學生的學習態度、思辨能力和團隊精神提出多尺度的考核方式。帥英等[14]探討了“CDIO”工程教育模式在土木工程材料課程教學改革中的應用，CDIO 包括Conceive（構思）、Design（設計）、Implement（實施）和Operate（運行），核心理念是利用大學學科齊全、資源豐富等優勢，結合工程實際，使學生的基礎知識、個人素養、團隊精神和工程意識4個方面的能力得到訓練和提升，用于激發學生的主動性和創造性，提升教學質量。經過梳理發現，土木工程專業的教改方向愈發強調對教學過程的審視，并更加重視主動性、思辨性的提升，以此改進教學質量。但同時，現有的相關研究尚未梳理課后反饋的實證微觀層面，通常停留在“以小見大”的宏觀層面的教育討論，缺少微觀的且關注培養學生思辨能力的研究聚焦。

思辨能力主要在我國外語課堂中被廣泛討論。文秋芳[15]將思辨能力定義為“依據標準，對事物或看法做出有目的、有理據的判斷的能力”，是學習者自身的、微觀的能力。在思辨理論層次模型中，將思辨能力細化為第一層次元思辨能力和第二層次思辨能力。前者是指對思辨計劃、檢查、調整與評估的技能，后者包括分析、推理、評價等與認知相關的技能和標準，以及開放、自信、堅毅等與思辨品質相關的人格特質。并且第二層次受第一層次的管理與監控。思辨能力的培養一直是西方高校，尤其是研究型大學課程設計的核心。思辨能力不應該局限于個別專業或課堂，應當是新世紀國際型人才應當具備的基本能力。然而國內土木工程專業教育尚無專門文獻探討思辨能力的重要性，思辨能力在土木工程專業教學中被長期忽視。

思辨能力在工程應用中的作用，可以從工程應用中體現。工程應用是自然科學的一部分，是基于數理性方法對遇到的工程問題進行推理、分析并提出工程設計方案。在跨國、境外外包工程中，還涉及跨文化的復雜認知活動，需要運用思辨能力對工程方案作出判斷。結合具體工程問題來說明：在組合結構設計中，如何發揮不同材料各自的優點，保證不同材料共同工作達到“取長補短”的效果是組合結構的關鍵科學問題。由于組合結構有節約鋼材、提高材料利用率、降低造價、抗震性能好和施工方便等優點，在工程建設中得到迅速發展。工程設計外部條件千變萬化，組合結構設計知識與能力的掌握對實際工程問題和就業有重要影響。而伴隨工程項目國際化加深的趨勢，國內建筑企業迫切希望高校培養具有全球化視野和可持續發展理念的卓越工程師，思辨能力不僅是處理跨國工程或者（跨文化）溝通交流的基礎，也是考慮實際工程問題獲得最大的社會效益和經濟效益，同時是在國際土木工程市場競爭中保持優勢的重要支撐。

因此，思辨能力作為學生微觀的學習行為的重要組成部分，是工程應用相關教學鮮有觸及的能力。組合結構課程是土木工程重要的專業課程，也是學生走向工程設計崗位獲得技能的重要課程，也是目前科研及工程應用的熱門方向。如何滿足現代土木工程行業對高等教育的要求，提高學生的思辨能力是土木工程高等教育亟待深入研究的一個重要課題。

二、依托“學習共同體”的組合結構課程改革的思辨能力提升機制

為了培養學生的思辨能力，沒有遵從傳統工程教學法來構建組合結構課堂，而是引入“學習共同體”的概念，并結合線上微信群、QQ群等通訊平臺發布、記錄、監督和反饋教學活動，強調支撐以意義協商為內涵的（在線）學習平臺，強調學習過程溝通，在學習中發揮群體動力作用的辦法。由于文章研究者同時也是課程教學實際工作者，結合實際教學工作中的問題，對教學過程中發生的教學活動進行研究，最終目的是推動研究成果能夠為教育工作者理解、掌握和應用，解決實際教學問題。因此，研究被定義為土木工程專業教育的行動研究。在實際教學中，通過參考之前研究的教育設計，回顧第一作者的土木工程專業課的教學法、教學設計、學習績效評估和學生對相關課程的課后反饋，幫助厘清微觀教育過程中和思辨能力相關的具體教學實踐、存在問題和教學建議。

（一）教學法的選擇

對學生思辨能力的培養，在教學法上采用講授法、討論法、直觀演示法、練習法及學習共同體中的自主學習法。講授法通過敘述、描繪、解釋、推論來傳遞信息、傳授知識、闡明概念、論證定律和公式，引導學生分析和認識問題。這種教學方法使用的依據是為了培養思辨能力的第一層次。但大量依靠這種學習方法，不易調動學生學習的主動性、積極性，目前，大多土木工程專業課采用了這種方法，教學效果不佳。討論法是學習共同體最重要的知識交流、傳遞方式，共同體成員都參加活動，可以培養合作精神，激發學習興趣，提高學習的獨立性。同時，討論法不僅局限于學生之間的交流，由于學習共同體模糊了教師和學生之間的界限，因此，教師和單個學生，或教師和多個學生之間的交流，依舊也是討論法使用的范疇。演示法是教師在課堂上進行示范性實驗，播放工程視頻，讓學生通過觀察獲得感性認識。練習法主要用于教師布置設計作業，并且作為績效評價的依據。同時也用于給學生留思考題，對遇到生產問題，讓學生利用網絡資源自主學習的方式尋找答案，提出解決問題的措施，然后提出討論評價。自主學習法應用于課程拓展內容教學，組織學生自主學習。依托土木工程專業課程組合結構，根據具體知識內容的特點，據學生實際特點和教學環境，采用上述多種教學法的組合進行組合結構教學。表1總結了節選的教學內容及對應的教學方法。經過對教學內容和相應教學方法的梳理，認為理論深度較高的內容，例如組合結構的基本概念和基礎分析理論，依舊不能脫離教師的講演，可以作為學生基礎知識點，是第一層次思辨能力的培養依據。與實際工程問題結合較密切的課程內容，例如“鋼與混凝土組合梁、鋼管混凝土構件設計、試驗測試方法”，學生發揮思辨能力的空間較大，可采用討論法和練習法。而“組合結構前沿”這種靈活性、多樣性較多的課程內容，主要由教師引導入門，然后依靠學生的學習能動性，通過自主學習完成。

學生動用第二層次的思辨能力完成與實際工程問題結合密切的課程，在整個課程設計的最后階段，學習共同體成員不僅要樂于、勇于探究組合結構問題，更要善于結合前沿研究去反思、改進現有的工程方法。

（二）教學設計

1.課前

以課程微信群、QQ群形式召集學生上線，教師首先拋出一個即將要講授的與重要概念或理論相關的工程問題。同時指出哪方面是非常重要的工程問題（如圓形和方形鋼管混凝土截面承載力），布置最基本的問題（鋼-混凝土組合作用、鋼管約束作用），引出話題，引導學生進行文獻調研。通過數據庫、文章和報告，引導學生對某個工程科學問題有感性了解，這個階段旨在培養學習共同體內部的好奇心。學生對實際工程能力的好奇心會轉變成他們對工程理論的探索。為了解決工程問題，學生必須發揮思辨能力和自主能力，結合曾經解決過的工程問題，并比較現有的工程問題，做出判斷。在這個階段，學生在線上（QQ群）進行個人觀點陳述，不同學生之間進行頭腦風暴（brainstorming），帶動學習共同體成員集思廣益。學生也通過這一能力對工程存在問題和解決方案產生了初步判斷。

2.課堂

課堂階段先通過復習課前布置好的作業，針對概念講授教學，強化關鍵工程問題相關知識點（組合效應：1+1>2）。通過回顧此前在微信群、QQ群中討論的主要問題（例如：設計一個組合柱截面，分別采用傳統鋼筋混凝土截面、圓形和方形鋼管混凝土截面，評估哪種截面最經濟），引出埋藏在學生心里的疑問并互動。由于此前在微信群和QQ群的互動中共同體內部成員已經達成心理共識，對出現的工程問題形成了初步認識，此時通過共同體內部成員的交流、展示學生提出的解決方案，能培養學習共同體的思辨能力。圖1為組合結構課程中學習共同體針對組合柱截面的設計作業，從組合結構概念的學習、組合截面的選型、計算理論到計算結果合理評估及優化，都發揮了學習共同體自主學習能力和思辨能力。在第一步中形成組合結構共同工作的概念，培養思辨能力的第一層次，然后根據教學內容（以約束效應為例），給學生空間，鼓勵學生在承載力計算假定、截面設計結果中自主詢問、自行解決問題；在得到計算結果后，進一步要求學習共同體成員對計算結果評估、優化，發揮思辨能力的第二層次，對問題和答案進行合理評辨、思辨，最終實現課堂教學目標。另外，在組合結構課程中，結合相關工程問題，引導學生通過閱讀國內外最新文獻、做規范調研，再次創造學習共同體提升思辨能力的空間，強化思辨能力的第二層次。

3.課后

結合探討的內容，課后布置相關的設計案例課題，列舉相關解決設計案例的計算工具和方法，同時也將前沿的、尚未推廣的處于研究階段的工程技術和方法推薦給學生，讓學習共同體和共同體的個體成員對問題進行全方位的思考，通過深度思辨、分析，形成一個完善的組合結構設計方案。并要求學生完成組合結構設計后能夠表述解決工程問題的過程和主要依據。表2是課程工程案例設計涉及到的計算方法、計算工具及前沿技術拓展。

學生在工程案例設計中通過查找國內外文獻，提高了搜集信息、鑒別信息和應用信息的能力，為后續完成設計內容打下了較好的基礎，這對鍛煉學生思辨能力的第二層次具有重要作用。同時，可以加深他們對原來所學概念的認識。

（三）學習績效評價

1．考核標準

為了培養學生足夠的思辨能力，取消傳統較為單一的“平時成績+期末考試”的課程考核方式，采用多樣化、過程式課程評價方式。組合結構課程過程式考核環節包括以下幾個方面。

（1）課前線上問題回答、互動，評價學生課前參與度。

（2）組合結構文獻、資料收集及問題回答，評價學生信息收集能力、辨別能力和應用能力。

（3）組合結構案例設計，如新型組合梁、剪力連接件、組合柱等，評價學生應用知識能力。

（4）組合結構案例設計作業匯報，著重評價學生的表達、辯論及綜合思辨能力。

過程式考核方式設計3次課程設計案例由學習共同體成員自發組成小組，分工來完成，首先，介紹案例背景、解決問題的工具及方法，接著引導學生自主計算自主解決工程設計問題，包括自學設計軟件。設計兩次以PPT匯報形式的綜合考評，考評的指標包括表述能力、專業能力、創新性、個人貢獻、團隊協作能力、思辨能力等，評分表見表3。

2.課后反饋

課程教學課堂完成后，向參與課程的33名學生發放課堂教學效果測評問卷。由于問卷是在線填寫的，學生必須填寫完所有問卷中的問題才能夠成功提交，因此研究方法不存在問卷回收率的問題。問卷中涵蓋10項問題，表4總結了問卷前8項的調查結果。其中，第2、4，5、6、7題反映思辨能力相關的態度和教學效果；第1、3、8反映課程評估要求和測評教學效果的其他方面。結果發現，學生對組合結構課程的教學效果持積極態度。其中，教學態度、認真程度和投入精力，互動效果、參與投入程度、思考和解題能力，總體教學水平達到了90%以上，實驗設置合理性、輔導的積極性和有效性達到了100%，說明采用的教學方法受到大多數學生歡迎：學生對思辨能力相關的教學活動、教學效果保持積極態度。同時我們發現，有40%和5%的學生對“課堂紀律”打了“良”和“中”，認為可能是基于在線課堂和學習共同體的教學方式討論和提問頻次多，對教學過程的流暢性有所影響。有5%的學生對“作業的有效性、針對性和批改作業及時性和完整性”，以及5%的人對“教學資源充分性和有效性”打“中”，認為這部分反映了思辨能力的第一層次教學支持的不足，以及思辨能力第一層次向第二層過渡過程中的銜接不夠。這可能是學習共同體的教學安排相較傳統教學法來說教師的“主體性”被削弱造成的。同時，面對這種新的教學模式，學生可能需要更長適應期，有大量模糊教師和學生等級差異的學習共同體模式不能避免的問題。

為了進一步了解教學過程中存在的問題，問卷在第9、第10項設置了開放性問題。根據學生所使用的具體評論內容，對學生的觀點分為積極、中立和消極的態度，并且對相關內容進行了主題分析，在表5整理并節選出了關鍵觀點。

根據表5發現，學生對課程的積極評價中，特別提到了“思考”“思維”，說明學生重視思維層次的培養。作為學習共同體成員，學生已經不滿足于掌握傳統的知識結構，更重視在認知上、思維上的提升，特別是思維引導、思考空間方面的積極評價，說明學生對于思辨能力的第二層面的需求較高。“氛圍好”“開放”“周到”表示學生對學習共同體這種學習模式和相關教學安排的教學效果較滿意。但同時也發現，學生似乎認為學習共同體的方式來培養思辨能力缺乏針對性，例如“對于不同程度的學生情況可以采取不同的方式”，而且學生認為自己的“基礎沒有那么扎實”“最好放在大三”“挫傷積極性”。反映了學生認為以培養思辨能力為目的的學習共同體方式調動了他們較高的認知能力，但學生出于對自身基礎的懷疑，對于這種培養方式缺乏信心。一些學生認為單單是達成思辨能力的第一層次就需要花費大量精力，希望教師發揮指導幫助的作用，例如“對規范中公式講解偏少”“缺少軟件指導”等評價。說明即使學習共同體模糊了教師和學生的“等級差異”，學生不必“服從”教師的“指令”而得到了更多自主性，但是學生依舊希望得到資深教師和專業人士的幫助，從而能更加深入地參與到他們的學習共同體活動中。同時，這些態度較消極的實證數據表明，思辨能力的第一層次培養不足，會影響思辨能力第二層次的培養。

（四）建議和意見

通過梳理問卷調查的結果發現，總體上，學生對以培養思辨能力為目標、以學習共同體為教學方式的教學安排較滿意。但同時也有消極的反饋能夠成為持續改進課堂教學的依據。為此，回顧組合結構課程整個教學設計、課前、課堂和課后、學習績效評價等全過程，提出了針對土木專業設計類課程中思辨能力的教學和研究的建議。

（1）夯實基礎，利用課前準備：學生對于課堂紀律、教學內容的復雜性和課業繁重的消極反饋，反映出要達成思辨能力的第二層次，對思辨能力的第一層次進行培養。由于課堂內教學時間有限，教師對課前準備做系統性設計，將知識性的、概念性的構架盡早傳授給學生；課前，教師要整理學生對于形成知識概念中遇到的難點，在課堂上針對經常出現的難點做重點講解，幫助學生形成思辨能力的第一層次。

（2）善用討論，探索新方法：學生的積極反饋，肯定了學習共同體的教學方式。學生沒有對傳統的土木工程教學法完全表示否定的態度，因此，根據思辨能力層次推進的進度，仍需要將傳統教學法納入教學體系中。在思辨能力的第一層次設置講授法、練習法，逐漸過渡到更高層次的討論法、自主學習法相結合的教學模式。同時，過程性考核的方式，盡管有些學生尚需要時間適應，但長期來看對培養學生自學能力、團隊協作、演講匯報能力等可能起到積極的作用。新的學習方法要求學習共同體成員互相討論，但是現有的、圖書館式的安靜空間不足以支撐需要互動、討論型的課程的教學過程。所以，建議學校加強搭建適合討論的學習空間。

（3）抓大不放小，“整體”和“局部”相協調。開放性問卷調查結果顯示，一些學生認為課程任務偏重，對使用規范標準的公式來源在講授中沒有交代清楚，缺少軟操作學習，部分設計案例難度較大，挫傷學習的積極性等。這表明，思辨能力的培養需要照顧學生的學習情緒。布置的任務超過學生的思辨能力的第一層次，學生會產生畏難情緒，失去信心，停止對新知識的探索。所以今后在組合結構課程講授中采取“整體”和“局部”方式講清組合結構基本概念和各國規范公式的來源，編寫難度適中的讓學生易上手的工程設計案例，讓不同層次的學生能夠迅速進入“設計角色”。同時，這也需要加強與其他課程的緊密銜接，建議教師可定期組織專業課群組進行交流，整合和銜接與組合結構緊密關聯的專業課如結構力學、鋼筋混凝土結構、材料力學等，建議形成課程群教師集中討論教學模式，凝練對提升組合結構教學涉及的力學概念、概念設計思想、重要專業知識集錦。在使用設計軟件和工具環節，建議學校給予設計室機房資源支持，并搭建好針對組合結構類專業課的線上培訓教程，以方便學生課后進行自主學習。組織教師或助教不定期進行問題解答，才能和教師合作構建學習共同體促進教學活動，進一步培養學生的思辨能力。

（4）“思維提升”和“創新同步”：學生對于和思辨能力相關的“思想”“思維提升”的積極反饋，是適應國家“大海外”戰略和新工科培養方案大環境的結果，也是適應大環境后發揮能動性的體現。當前土木工程行業面臨著前所未有的巨大行業變革，建筑信息化技術、預制裝配化技術、智能建造、5G技術、人工智能和機器人等等技術已逐步融入土木工程領域，給土木工程專業人才的培養帶來了巨大的沖擊。“綠色施工”“節能環保”“碳達峰、碳中和”使土木行業向更精細化方向發展。因此，未來可充分利用領軍企業和行業龍頭工程資源，結合實際工程項目，在組合結構未來的課程教學中，引入產教融合協同育人的理念，結合面向國家重大工程需求、面向人民生活健康、面向國家經濟主戰場，銜接和引入建筑工業化和“碳達峰、碳中和”的國家戰略理念，完善現有的案例教學和充實教學內容。

（5）“多課程”和“多科研”支持教學改進：組合結構類的專業課程是一門綜合性很強的課程，需要多門課程作為基礎支撐，對學生的思辨能力要求較高。同時，為了順應行業的快速發展，需要實時補充前沿知識并與之銜接。教師既作為教學者又作為研究者，要結合相應的最新行業研究成果作為教學素材，這樣可以開拓學生的視野，進一步提升學生的思辨能力，也為學生學習興趣、創新思維的培養打開一扇門，為學生繼續深造銜接也有巨大幫助；同時，由于工科類教師教研停留在本學科內部的知識結構的研究，少有人將工科的教育研究和其他學科的概念相結合，或將工科的教育研究放在行動研究的框架下，需要進一步吸取教學法、教育學的研究理論，實現教研相長。

三、結語

結合國家“大海外”戰略，教育部提倡發展“新工科”內涵，從思辨能力的角度依托組合結構課程教學，對土木工程本科生培養給出了行動建議。基于研究者自身的教學過程和教學經驗，回顧了教學過程中的微觀活動，對土木工程專業本科學生思辨能力的提升機制從教學設計、教學法和學習績效評價做行動研究。教學過程以學習共同體的方式，對遇到的工程問題進行分析、推理、判斷、評價和反思，得到教學改革的建議可為同類課程、同行及研究者提供參考。今后還需要建立長期的反饋體系，持續完善改進機制，并優化各個教學環節。另外，引入基于學習共同體的學習過程及討論法和自主學習法對學生的自律性、興趣和習慣息息相關。學習共同體是學習共同體內部成員達成意識形態上的高度統一、為了共同的學習（興趣）目標，自發形成的學習模式。這種自發學習的模式中，學生有大量自主性，會使用更多“課余時間”參與學習。由于研究方法中沒有對學生的學習過程從“他者”的角度進行觀察，研究者對學生利用“課余時間”的學習過程暫無法深入探討，暫不能厘清學習共同體中由于學生發揮自主性的“學習時間分配”和“學習效果”之間的關系，這也是未來開展線上、線下混合教學法研究的重要方向。

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Abstract：

Critical thinking ability is an important part of the training program of new engineering talents. Traditional teaching mode of the course of composite structures focuses on knowledge transfer and this mode limits students to passive learning—“blind acceptance and imitation” and “cramming”. This is contrary to the educational ideology of civil engineering education certification at undergraduate level. Based on the teaching content of composite structures， this paper conducts an action research on the mechanism of improving the critical thinking ability of undergraduate students majoring in civil engineering from the aspects of teaching design， teaching method and learning performance evaluation. The teaching contents are selected from the practical problems encountered in the course of composite structures. We analyze， evaluate and reflect upon the teaching and learning process in the form of learning community. From the perspective of simulating practical engineering application， to analyze learning performance evaluation， comparative teaching method is used in classroom teaching to guide and train students to identify， analyze， evaluate and predict engineering problems holistically， which is an effective way to improve the comprehensive quality of undergraduate students in civil engineering.

Key words：

composite structures; critical thinking ability; action research; engineering certification; new engineering

（責任編輯 鄧 云）