新工科背景下桥梁工程课程群混合式教学改革

彭 卫 王文军 陈 闯

浙大宁波理工学院，浙江 宁波 315100

新工科背景下，土木建筑行业已进入了以BIM（Building Information Model，建筑信息模型）技术为平台的智能建造时代，急需掌握标准化设计、装配化施工、智能化检测、信息化管理等创新创业人才。而目前我们的专业人才培养，从课程教学内容、课程考核标准到任课教师的知识能力结构上看，都只能满足传统产业链方式（规划—设计—施工—管理）的行业人才需求。高校人才供给与社会人才需求之间的这种差异，造成了高校毕业生与用人单位需求不一致。用人单位觉得“学生的能力不够、责任感不强”，学生本人感到“工作中需要的能力学校没培养，学校教的知识工作单位早就淘汰或更新了”，这导致大家普遍认同“本科毕业生的能力在下降”。

这一状况说明支撑智能时代人才需求目标实现的课程亟待改革。学校需要针对智能时代社会对人才的需求，修订专业人才培养目标，并与专业认证相适应，以毕业要求指标点的达成度来支撑；按照“大工程观”的本质特征，以毕业要求指标点中工程能力达成为导向，围绕同一学科或研究主题，以工程案例为载体，将具有逻辑联系的若干课程在知识、方法、问题等方面进行重新规划、整合构建课程群，设定课程群的教学目标，进而按照“Top-Down”思维细化知识单元的教学目标，更新课程教学内容；遵循成果导向（Outcome Based Educa‐tion，简称OBE）理念，以全体学生学习成效为中心，在学情分析的基础上采用适宜的教学策略，基于“互联网+”开展教学活动，并根据学生学习效果找差距，在下一轮教学中进行持续改进。

一、新工科背景下人才培养的困境

面对智能时代对人才特征和能力目标的要求，传统工科专业的工程教育显得有些力不从心，主要表现为：（1）工程教育侧重于学术研究，理论和实际操作能力相脱离；（2）人才培养模式脱离生产实际，针对工程设计这一工程实践的本质，很少采用基于多工程案例的项目化教学，而是各门课程各自为政地教学，培养的学生缺乏工程师的思维模式和素质，缺乏创新能力；（3）课程教学内容陈旧，教材的更新速度远落后于技术的更新速度；（4）我国工科院校专业教师具有工厂专业实践经历的少，博士毕业直接任教的情况普遍，实践经验先天不足，即使有少数具备实践经验的双师双能型教师，其所掌握的工程技术和能力也没有跟随行业技术进步及时更新。再加上我国大学教师考核指标、科研制度等的导向影响，导致我国工程教育尤其是在工程能力培养方面存在诸多质量问题。

二、以工程师能力培养为导向的桥梁工程课程群教学设计

（一）教学策略设计

针对智能时代土木建筑业对“掌握智能建造技术、精通建筑信息管理、具有时代家国情怀”的创新创业人才需求，我们应以能力目标为导向，构建课程体系，以工程设计案例教学为主线，整体规划并设定桥梁工程课程群中各门课程的教学目标；更新课程教学内容，设计教学活动，构建评价方式；遵循成果导向理念，以全体学生学习成效为中心，基于“互联网+”开展教学活动；根据课程目标达成度来检验改革效果，形成可供借鉴的课程群建设路径、混合式教学规范以及工程设计项目化教学策略。

（二）教学内容设计

1.课程组建设。围绕工程设计项目化教学任务，将松散的、平面的、独立的课程和教师整合为团结的、立体的、互联的课程群与课程组，从而形成课程模块和教学团队，为新工科背景下桥梁工程师能力培养在供给侧给予保障。

2.规划课程群教学目标。以课程组教师为教学团队，构思工程设计的系列项目化教学案例，规划桥梁工程课程群教学目标，整合课程群里各门课程的知识单元，更新课程内容，以适应智能时代人才需求，重构各门课程目标—毕业要求支撑矩阵。我们确定的桥梁工程课程教学目标为：通过本课程学习，使学生对桥梁这一建筑物的结构构成、桥梁功能、力与美的统一有深刻的认识，对专业规范和桥梁建设程序有全面的认识，主要培养学生的工程基础知识应用能力、工程结构选型能力、工程设计计算能力。

知识要求：学习桥梁分类、组成、作用、美学的基本概念以及桥梁总体设计的基本原则。掌握桥梁的组成与分类、桥梁上的作用与效应组合；熟悉桥梁规划设计内容、概念设计的基本因素、美学设计原则；掌握荷载横向分布计算的常用方法、行车道板内力计算方法，熟悉连续梁桥、拱桥、斜拉桥等超静定结构的设计步骤与计算原理；能够进行简支梁桥的设计计算；了解世界桥梁以及中国桥梁的发展简史与未来发展趋势。

能力要求：通过学习，让学生了解土木工程专业桥梁学科的理论前沿和发展动态，训练科学研究能力，培养科学思维能力；能够进行简支梁桥的设计计算，能够分析连续梁桥、拱桥、斜拉桥的荷载并进行内力计算，为桥梁结构计算机分析打下理论基础。

素质要求：培养科学思维方法和创新意识，培养严肃认真的科学态度和责任心，培养团队合作精神和沟通能力，初步具备桥梁工程师素质。

根据课程特点和对毕业要求的支撑度，设定以下桥梁工程课程目标（Course Object，CO）。

CO1：理解不同桥型的结构受力特点与适用条件；具备识别表达各种桥梁组成部分与构造要求的能力；

CO2：接受桥梁工程师初步训练，具备进行简支梁桥、拱桥等桥梁工程设计的核心能力——计算能力、绘图能力、沟通交流能力；

CO3：能够理解和评价桥梁工程实践对环境、社会可持续发展的影响。

3.教学活动设计。针对各门课程教学目标，设定每一教学单元的预期学习成果，设计教学活动与构建考核方式。借助信息化手段，基于“互联网+”开展线上线下混合式教学，并及时测评学习目标达成度。

4.课程考核与评价方式。本课程最终成绩=线下成绩×50%+线上成绩×50%。

（1）线下成绩由课程设计（40%）+期末考试成绩（60%）构成。

课程设计成绩由完成进度（10%）+基本概念掌握程度（20%）+解决问题方案的正确性（40%）+提出不同解决方案（10%）+图纸、计算书的规范性（10%）+正确表达设计思想（10%）构成。

期末考试采用闭卷形式，题型为选择题、判断题、计算题。

（2）线上成绩以线上作业成绩、线上测验成绩、线上考试成绩及论坛发帖情况为计算依据，各项占比如下：作业成绩占30%，测验成绩占30%，考试成绩占30%，发帖讨论成绩占10%。

三、以工程师能力培养为导向的桥梁工程课程群教学实施

（一）实施方案

按照“工程教育回归工程”的课程改革思路，以桥梁工程设计项目为载体，对课程群中所涉及的相关专业课程内容进行整合、重组和资源优化配置，构筑有机的课程体系模块，并根据信息智能时代新技术更新课程内容。根据工程项目设计各阶段的学习任务以及对毕业要求指标点的贡献度，将课程目标分解到各知识单元，并针对不同的课程内容采取适宜的教学方法，设计教学活动与构建评价方式。同时，根据课程目标达成度来检验教学效果。具体的实施方案如图1所示。

（二）实施过程

1.与专业认证相适应，根据智能时代土木建筑行业人才培养目标的新特征，更新毕业要求12 条指标点，并外化为具体的能力目标。

2.遵循“大工程观”的工程教育模式，构思工程设计的系列项目化教学案例。

按照工程设计流程的先后顺序，对原先课程内容重新规划、设计，删除原先课程间的交叉重复部分，将桥梁总体设计、混凝土桥梁结构设计、桥梁基础工程三门课程都包含的“结构极限状态设计”“材料性能”内容整合到最先涉及的一门课程当中，将桥梁总体设计、混凝土桥梁结构设计两门课程都包含的“预应力混凝土简支梁设计”整合为一个项目化教学内容，有机串联两门课程。

3.遵循成果导向理念，设定课程学习目标，基于“互联网+”开展混合式教学，考核每位学生课程目标的达成度，并持续改进。

学期开课前，让选课学生注册线上课程平台，加入学习班级。开学第一次课安排线下课堂教学，介绍本学期该课程的学习方式、考核评价方式；根据教学日历介绍授课内容和计划安排；要求学生在手机端下载用于课堂教学活动的APP；介绍线上学习资源、混合式学习要求及注意事项。从第二次课开始，线上线下学习交替进行。

线上自主学习以观看视频、作业、测验、讨论为主。根据教学进度安排，每周上传教学视频（内嵌客观作业题）、布置线上作业题、发布公告通知学生作业提交截止时间、批改学生作业并做好记录。

线下课堂学习以课堂答疑、集中讲解、分组讨论方式为主。首先，利用手机端APP 针对线上学习情况进行课堂测试；然后根据线上作业完成情况和课堂测验结果，讲解易错点和该知识单元的重点、难点，结合单元内容采取提问、上黑板演示、分组讨论等方式巩固所学知识，启发学生学习新知识；最后，布置下一次线上学习内容。

四、结语

本次改革适应工程教育专业认证要求，毕业要求形式上仍然采取国际通用的12条指标点，但内含智能时代工科新技术；采用最新的课程教学内容、最新的目标达成标准；采用自建的线上学习资源、基于“互联网+”的线上线下混合式教学方式，体现智能时代教育信息化的新特点。

以培养工程师能力为导向，以项目化的工程设计案例为主线，梳理整合课程群，根据支撑工程案例实施的能力需求而非知识单元来设定课程目标和对毕业要求的支撑度（按布鲁姆教育目标分类给予区分）。

教学团队以课程群改革促进教学团队建设，基于省级线上一流课程，组建区域性桥梁工程虚拟教研室。教学团队围绕同一工程设计项目，共同研讨、沟通协作，在教师的教学与科研之间建立了一种有效的链接，为实现课程教学改革与创新激发了内在动力，从而为培养新工科背景下的创新人才提供了师资队伍的保障。