混合式教學(xué)背景下“橋梁工程”體驗(yàn)式教學(xué)模式研究

［摘 要］ 為了構(gòu)建完善的橋梁工程專業(yè)多元化協(xié)同育人體系，培養(yǎng)新工科背景下兼具工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力等多種能力的復(fù)合型橋梁專業(yè)人才，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的弊端，對(duì)“橋梁工程”課程進(jìn)行教學(xué)改革，基于Kolb體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論，提出了混合式教學(xué)背景下“教師情境導(dǎo)入—學(xué)生探索反思—教師反饋概括—學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)踐”的體驗(yàn)式教學(xué)模式，并進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐。結(jié)果表明，該教學(xué)模式可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力，值得進(jìn)一步推廣和完善。

［關(guān)鍵詞］ 橋梁工程；體驗(yàn)式教學(xué)；混合式教學(xué)；教學(xué)改革；Kolb模型

［基金項(xiàng)目］ 2021年度中國(guó)建設(shè)教育協(xié)會(huì)教育教學(xué)科研課題“基于Kolb體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的橋梁工程專業(yè)多元化協(xié)同育人體系研究”（2021039）

［作者簡(jiǎn)介］ 喬 宏（1989—），女，河北唐山人，博士，北京建筑大學(xué)土木與交通工程學(xué)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(xué)土木與交通工程學(xué)院教授（通信作者），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(xué)土木與交通工程學(xué)院副教授，主要從事橋梁工程研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）19-0149-04 ［收稿日期］ 2023-03-30

近年來，隨著國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈以及新興產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，面對(duì)高等教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)的迫切需要，我國(guó)高等教育發(fā)展路徑已進(jìn)入內(nèi)涵式發(fā)展階段。高等工程教育是當(dāng)前新工科建設(shè)扎實(shí)推進(jìn)的根基，在我國(guó)高等教育中占有重要的地位。工科課程是工科人才培養(yǎng)的主要載體［1］，為了培養(yǎng)新時(shí)代背景下兼具工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力等多種能力的復(fù)合型新工科人才，改革傳統(tǒng)的工科課程教學(xué)思路，設(shè)計(jì)符合新工科人才培養(yǎng)需求的教學(xué)模式值得研究。

“橋梁工程”是北京建筑大學(xué)土木工程專業(yè)（城市道路與橋梁工程方向）的一門專業(yè)必修課程，是對(duì)“工程力學(xué)”“土木工程材料”“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”等先修課程的綜合應(yīng)用，也是學(xué)生畢業(yè)后從事橋梁建設(shè)相關(guān)工作的理論基礎(chǔ)。優(yōu)質(zhì)的課程建設(shè)對(duì)建立完善的橋梁工程專業(yè)多元化協(xié)同育人體系起著至關(guān)重要的作用。鑒于此，本文通過分析當(dāng)代大學(xué)生的特點(diǎn)和傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，對(duì)“橋梁工程”課程進(jìn)行教學(xué)改革，以學(xué)生為本，構(gòu)建了混合式教學(xué)背景下“教師情境導(dǎo)入—學(xué)生探索反思—教師反饋概括—學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)踐”的體驗(yàn)式教學(xué)模式并進(jìn)行實(shí)踐，以期為后續(xù)相關(guān)教學(xué)改革提供參考。

一、“橋梁工程”課程教學(xué)現(xiàn)狀

“橋梁工程”是土木工程專業(yè)橋梁工程方向的傳統(tǒng)專業(yè)課程［2］，傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常以幫助學(xué)生掌握橋梁總體規(guī)劃設(shè)計(jì)方法、理解橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算理論等為目標(biāo)，通過教師課堂講授及扎實(shí)的課內(nèi)外訓(xùn)練等方式幫助學(xué)生初步具備進(jìn)行常規(guī)橋梁設(shè)計(jì)、計(jì)算的能力［3］。然而，隨著物質(zhì)文化生活水平的提高及各種新興產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，當(dāng)代大學(xué)生在學(xué)習(xí)動(dòng)力、學(xué)習(xí)方式及學(xué)習(xí)期望等方面均發(fā)生了巨大的變化，與此同時(shí)，社會(huì)對(duì)相關(guān)工科人才的要求也不斷提高，具有復(fù)合交叉和實(shí)踐創(chuàng)新能力的行業(yè)人才越來越多地受到用人單位的青睞。針對(duì)當(dāng)代大學(xué)生的上述特點(diǎn)及新時(shí)代背景下日新月異的人才培養(yǎng)需求，傳統(tǒng)的“橋梁工程”教學(xué)模式逐漸展現(xiàn)出以下弊端。

（一）學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力不足、學(xué)習(xí)興趣不高

一方面，當(dāng)代大學(xué)生生于物質(zhì)條件富足的新時(shí)代，缺少生活壓力，加之進(jìn)入大學(xué)之后受到教師和家長(zhǎng)的監(jiān)督相對(duì)較少，如果疏于自身管理，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)目標(biāo)模糊，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足。另一方面，當(dāng)代大學(xué)生獲取知識(shí)和信息的渠道越來越多，通過簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)搜索就可以快速獲取相關(guān)專業(yè)知識(shí)，導(dǎo)致形式古板、內(nèi)容靜態(tài)的《橋梁工程》教材在學(xué)生面前逐漸失去了吸引力，傳統(tǒng)的“灌輸式”授課模式更是無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）難以回應(yīng)新工科背景下產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)人才能力水平的需求

在傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)模式中，教師主導(dǎo)教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，不利于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考、學(xué)以致用的能力。面對(duì)社會(huì)人才需求的改變和人才市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，這種去情景化的教學(xué)模式在將知識(shí)嵌入學(xué)習(xí)情境中時(shí)常存在困難，導(dǎo)致學(xué)生欠缺對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的深度理解和遷移，無法應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜、多變的工作情境，難以回應(yīng)行業(yè)需求。

二、混合式教學(xué)背景下“橋梁工程”體驗(yàn)式教學(xué)模式

（一）Kolb體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論

體驗(yàn)式教學(xué)是指教師通過案例探討、情景模擬、游戲互動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)觀摩等教學(xué)活動(dòng)，將學(xué)生參與納入教學(xué)體系，使學(xué)生通過親身體驗(yàn)獲得知識(shí)、掌握技能的一種教學(xué)模式［4］。這種教學(xué)模式不僅能幫助學(xué)生從實(shí)踐體驗(yàn)活動(dòng)中獲取知識(shí)，還能助其理解知識(shí)的方法、步驟、作用，并提升運(yùn)用知識(shí)的能力［5］。

依據(jù)經(jīng)典的Kolb體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論，體驗(yàn)式學(xué)習(xí)過程由四個(gè)階段組成，即：具體體驗(yàn)、反思觀察、抽象概括和主動(dòng)實(shí)踐［6］。近年來，已有不少學(xué)者將上述理論應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)工作中，并取得了一定成效。Konak等［7］以Kolb體驗(yàn)式學(xué)習(xí)周期為框架，設(shè)計(jì)了虛擬計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐活動(dòng)，并通過兩項(xiàng)研究證明了基于該框架設(shè)計(jì)的實(shí)踐活動(dòng)可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。Chen等［8］通過設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)探討了Kolb體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論在中醫(yī)臨床護(hù)理培訓(xùn)中的實(shí)際應(yīng)用及效果，并發(fā)現(xiàn)應(yīng)用體驗(yàn)式教學(xué)可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。馮艷君等［9］針對(duì)C語言課程，提出了“線下體驗(yàn)式教學(xué)+線上輔助教學(xué)”的混合教學(xué)模式，取得了一定的教學(xué)成效。王春苑等［10］將體驗(yàn)式教學(xué)應(yīng)用于“建筑物理”課程，并介紹了四川大學(xué)“建筑物理”體驗(yàn)式教學(xué)實(shí)踐，為教學(xué)改革的后續(xù)開展提供了參考。

綜上所述，基于Kolb體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論的教學(xué)實(shí)踐是可行的，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”理念的不斷發(fā)展及混合教學(xué)模式的不斷普及，有必要改革傳統(tǒng)的“橋梁工程”教學(xué)模式，開展混合式教學(xué)背景下基于Kolb體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論的“橋梁工程”課程教學(xué)改革與實(shí)踐，從而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，適應(yīng)新工科背景下日新月異的人才培養(yǎng)需求。

（二）混合式教學(xué)背景下“橋梁工程”體驗(yàn)式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題及本校學(xué)生的特點(diǎn)，基于Kolb體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論，本文提出混合式教學(xué)背景下“橋梁工程”體驗(yàn)式教學(xué)設(shè)計(jì)。該模式的核心是“教師情境導(dǎo)入—學(xué)生探索反思—教師反饋概括—學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)踐”，分別對(duì)應(yīng)Kolb體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論中“具體體驗(yàn)—反思觀察—抽象概括—主動(dòng)實(shí)踐”的四個(gè)階段。通過上述四個(gè)階段的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生完成知識(shí)感知、領(lǐng)悟與轉(zhuǎn)化的螺旋上升過程。具體教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1所示。

以專業(yè)教學(xué)內(nèi)容“拱橋的受力特點(diǎn)”為例，為了幫助學(xué)生更好地理解拱橋“拱腳水平推力”這一受力特點(diǎn)，進(jìn)行如下教學(xué)設(shè)計(jì)。

1.教師情境導(dǎo)入。以某拱橋連續(xù)倒塌事故作為情境導(dǎo)入，通過線上觀看事故視頻及線下具體介紹坍塌事故情況，帶領(lǐng)學(xué)生了解事故現(xiàn)場(chǎng)，引導(dǎo)學(xué)生思考拱橋發(fā)生連續(xù)倒塌的內(nèi)在原因。

2.學(xué)生探索反思。在學(xué)習(xí)通中設(shè)置討論，鼓勵(lì)學(xué)生暢所欲言，發(fā)表對(duì)上述橋梁倒塌事故的看法；在線下課程中設(shè)置小組討論環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，嘗試揭示橋梁發(fā)生連續(xù)倒塌事故的原因。

3.教師反饋概括。依據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)通平臺(tái)上的發(fā)言及線下課堂的討論結(jié)果，教師進(jìn)行反饋與總結(jié)，從而引出“拱腳水平推力”這一知識(shí)點(diǎn)并進(jìn)行課堂面授，課后通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)中的動(dòng)畫演示幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。

4.學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)踐。教師在學(xué)習(xí)通中設(shè)置作業(yè)、自測(cè)等，幫助學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，基于課程開篇的橋梁倒塌事故，布置案例設(shè)計(jì)任務(wù)，通過線下學(xué)生匯報(bào)、翻轉(zhuǎn)課堂等幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系的深度理解與遷移。

三、效果評(píng)價(jià)

教學(xué)實(shí)踐表明，相較于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，混合式教學(xué)背景下“橋梁工程”體驗(yàn)式教學(xué)模式具有一定的優(yōu)越性，具體體現(xiàn)在以下兩方面。

（一）學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有所提升

課程改革過程中，為了檢驗(yàn)本文所提出的教學(xué)模式的學(xué)習(xí)效果，在“橋梁工程”課程的授課過程中，將本校土木工程（城市道路與橋梁工程方向）專業(yè)的學(xué)生分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，前者側(cè)重體驗(yàn)式教學(xué)，后者側(cè)重傳統(tǒng)課堂教學(xué)。表1給出了兩組學(xué)生期末成績(jī)的分布情況。從表格統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中可以看出，實(shí)驗(yàn)組在優(yōu)秀率及不及格率等方面均優(yōu)于對(duì)照組，證明了本文所提出的教學(xué)模式的優(yōu)越性。

（二）學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力顯著增強(qiáng)

不同情境的導(dǎo)入及課堂互動(dòng)的增多使學(xué)生逐漸養(yǎng)成了主動(dòng)思考的習(xí)慣，自主學(xué)習(xí)能力得到了顯著提升。自身能力的提高又進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生有更多的熱情投入各類橋梁設(shè)計(jì)競(jìng)賽及科研活動(dòng)中，實(shí)踐能力顯著提高。2022年，我校兩組學(xué)生積極參與全國(guó)大學(xué)生“茅以升公益橋—小橋工程”創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，分別取得了一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)的好成績(jī)，說明學(xué)生從體驗(yàn)式教學(xué)模式中受益匪淺。

結(jié)語

針對(duì)當(dāng)代大學(xué)生的特點(diǎn)和傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，對(duì)“橋梁工程”課程進(jìn)行教學(xué)改革，提出了混合式教學(xué)背景下“教師情境導(dǎo)入—學(xué)生探索反思—教師反饋概括—學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)踐”的體驗(yàn)式教學(xué)模式并進(jìn)行實(shí)踐。實(shí)踐結(jié)果證明，相較于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，本文所提出的教學(xué)模式可以有效提升學(xué)習(xí)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，值得進(jìn)一步推廣和完善。

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Research on the Experiential Teaching Mode of Bridge Engineering under the Background

of Hybrid Teaching

QIAO Hong， LONG Pei-heng， WANG Yi-juan， ZHANG Peng-chong

（School of Civil and Transportation Engineering， Beijing University of Civil Engineering and Architecture， Beijing 102616， China）

Abstract： In order to build a comprehensive diversified collaborative education system for bridge engineering majors and cultivate composite bridge professionals with multiple abilities such as engineering practice ability， innovation ability， and international competitiveness under the background of emerging engineering education， this paper aims to address the drawbacks of traditional teaching models， and carries out teaching reform for the Bridge Engineering course. Based on Kolb’s experiential learning theory， the experiential teaching model of “teacher situational introduction - student exploration and reflection - teacher feedback and summary - student design and practice” in the context of hybrid teaching is proposed， based on which teaching practice is carried out. The results show that the teaching model proposed in this paper can effectively stimulate students’ interest in learning and improve their autonomous learning ability as well as practical ability， which is worthy of further promotion and improvement.

Key words： Bridge Engineering; experiential teaching; hybrid teaching; education reform; Kolb’ model