占玉林 盧思吉 鄧開來 徐騰飛 李福海 趙人達

摘要：隨著教育改革創(chuàng)新的不斷深入，為推動現代教育技術與教育教學的深度融合，提高高等工程教育的教學質量，根據橋梁工程課程教學所面臨的新形勢，引入基于OBE理念的PBL教學方法并應用于教學中。橋梁工程作為土木工程專業(yè)開設的一門基礎

理論課程，具有知識面廣、實踐性強、難度大的特點。結合教學經歷和學生反饋，對橋梁工程教學內容、教學法的目標分解、教學法實施與應用進行改革，從“以問題為主線、教師為主導、學生為主體”三方面出發(fā)，搭建創(chuàng)新型課堂，以橋梁事故和連續(xù)梁橋施工方法為例進行說明。通過實踐應用，不僅激發(fā)了學生主動求知的欲望，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和團隊協(xié)作能力，還提升了學生認知問題、分析問題和解決問題的能力，提高了成果產出。

關鍵詞：OBE理念;PBL教學法;橋梁工程;創(chuàng)新性;必要性;實踐應用

中圖分類號：G642.4?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：1005-2909（2021）03-0150-08

2016年，中國成為國際本科工程學位互認協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式成員。隨著國際工程教育專業(yè)認證的持續(xù)開展，高校對教學方法和教學方式改革的重視程度不斷加強[1-2]。2018年，習近平總書記在全國教育大會上發(fā)表了重要講話，強調高等教育要服務于國家戰(zhàn)略需要和國家發(fā)展趨勢，并指出堅持深化教育改革創(chuàng)新是新時代教育發(fā)展的必由之路[3-6]。結合土木工程專業(yè)橋梁工程方向的專業(yè)課程教學設計，西南交通大學橋梁工程課程教學團隊積極在啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式等新型教學方式上進行改革，以全面提高學生的學習興趣和學習能力。

一、基于OBE理念的橋梁工程課程教學內容

（一） 教學理念和管理模式改革

成果向導教育（Outcomes-based Education，簡稱“OBE”）是一種基于學習成果的教育方法，它由William G. Spady于1981年創(chuàng)建，其中心思想認為，教學目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果[1]。這一方法很快得到業(yè)界的高度認可和重視，目前已成為歐美、日本和加拿大等國的主流教育理念，美國工程與技術教育認證協(xié)會（ABET）將OBE理念貫穿于工程教育認證全過程。結合OBE理念，教學內容設計要明確學生要學習什么、為什么要學習這些內容、如何幫助學生學習這些內容、如何有效指導學生取得這些成果。在此理念下，橋梁專業(yè)課設計由課程總體需求轉變?yōu)榛趯W生對知識的需求與未來發(fā)展要求，橋梁工程專業(yè)課教學目標定位為“使學生能較為系統(tǒng)地掌握橋梁工程基礎知識，了解橋梁工程現狀和發(fā)展趨勢，具備橋梁設計和施工的基本技能;引導學生接受橋梁工程知識熏陶，了解學科發(fā)展前沿，開拓專業(yè)視野，培養(yǎng)工程師所應具備的專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)道德”。為達到這一目標，在傳統(tǒng)課程設計基礎上，以學生的自主學習為牽引，改變教學設計環(huán)節(jié)和方法，滿足學生學習需求變化，使學生成為國家建設需要的橋梁工程師。同時，開發(fā)了虛實結合的橋梁工程學習模塊，通過實驗室實物教學與BIM技術虛擬仿真相結合的多元教學手段，改變傳統(tǒng)教學管理模式。

（二）OBE理念的教學內容

引入OBE理念的橋梁工程教學應具有基礎性、系統(tǒng)性、時效性、前瞻性、工程性和反饋性等特點，教學內容應以工程問題為導向，不斷豐富參數化、數字化、虛擬化和智慧化等新型橋梁工程教學手段。因此，為達到上述目標，采用“虛實結合”的表現形式，提高橋梁工程教學效果。結合學校相關教學改革項目的實施，提煉OBE理念的橋梁工程教學內容。根據橋梁工程的課程特點，基于以學生為中心的成果導向理念和問題驅動進行教學內容設計（如圖1），包括橋梁基礎知識、橋梁建造技術和橋梁管養(yǎng)技術三大模塊，每個模塊由問題和任務組成，進一步讓學生明確各模塊需要掌握的基礎力學知識和后續(xù)專業(yè)課程需要的知識儲備，以及畢業(yè)后應達到的實際運用能力。

二、 基于OBE 理念的PBL 教學法的目標分解

PBL是問題導向學習（Problem-Based Learning，簡稱“PBL”）的簡稱。問題驅動教學法是基于問題的教學方法。它是以“問題為中心、學生為主體、教師為引導”的教育方式[7-8]。這恰與橋梁工程中運用基礎力學知識解決實際工程問題的教學目標相一致。因此，教學的規(guī)劃和實施應當首先明確教師和學生的角色分工。教師需在實踐教學中提出問題，引導學生進行課程規(guī)劃，并最終評估學習成果。學生在此過程中扮演主體角色，基于各種專業(yè)領域的問題規(guī)劃探索學習內容，并以個人或小組合作的形式圍繞問題探索解決方法，學習隱藏于問題背后的知識 [9-10]。問題驅動教學法的教學過程主要由五個環(huán)節(jié)組成：提出問題、建立假設、 搜集資料、論證假設及教師總結[11]。以OBE 理念為指導，引入PBL方法到橋梁工程課程的教學與實施中，旨在培養(yǎng)學生解決問題的能力，提高產出成果和成效。

（一）結合OBE理念的PBL教學法的基本要求

在現代工程教學中，工程理論和工程實踐出現了明顯的發(fā)展不平衡狀態(tài)：在講解工程理論的過程中，由于缺乏工程實踐經驗，從而導致理論與實際應用產生偏差，為解決這一不平衡問題，麻省理工學院、瑞典皇家工學院等高校和教育機構在OBE理念的指導下提出了一體化的課程培養(yǎng)體系[10]。一組集個人和團隊能力、過程和系統(tǒng)構建能力于一體，相互支持和聯(lián)系的專業(yè)課程集合是一體化課程構建的關鍵要素。一體化課程構建一般應遵循連貫性、基礎性和層次性三個原則，

其目的是提高課程教學效率和教學水平。在橋梁工程專業(yè)中，橋梁工程課程作為其他橋梁專業(yè)課程的先導性課程和基礎課程的后置課程，以其為中心設置橋梁工程一體化的課程體系有天然優(yōu)勢和合理性。一方面，橋梁工程充分體現了數學、力學和材料學等基礎學科研究的結晶，是這些前置課程的實際體現;另一方面，橋梁工程又是橋梁工程專業(yè)其他后置課程的引導性課程，如鋼橋、混凝土橋、組合結構橋梁等后續(xù)課程均需要橋梁工程作為基礎。在OBE理念指導下，引入問題驅動方法，結合一體化課程培養(yǎng)體系需要，加深學習者對所學理論和工程實踐的理解。橋梁工程課程體系可以從理論教學、課內實踐、案例分析、課外實踐四個環(huán)節(jié)進行構建，但同時也提出了新的教學要求，即成果—目標—任務—問題—反饋循環(huán)模式。

（二）PBL一體化課程教學目標分解

為了使學生能迅速地進入橋梁工程的課程學習，更好地掌握橋梁工程所限定的知識點，避免在學習過程中因諸多困難而使學習積極性受挫，基于OBE理念的PBL教學方法要求授課教師應針對橋梁工程教學中的每個知識點所對應的目標任務、面臨的問題及知識儲備進行系統(tǒng)歸納和總結，同時做好相關案例和創(chuàng)新項目準備。以拱橋基本類型為例，表1為橋梁工程課程內容的目標分解和問題導向設置情況。

三、 基于OBE 理念的PBL 教學法的實施和應用

在教學實踐過程中，結合OBE理念的成果產出和PBL方法的問題導向，將學生置于實際問題情境中，引導學生獨立分析和解決問題，在成果產出的同時提升學生的自主學習能力和協(xié)作學習能力。所謂自主學習，即以學生為學習主體，充分發(fā)揮自身的主觀能動性，在獨自探索和學習的過程中積極主動尋求問題的解決方法，并獲取學習成果，

據此信息可對客觀事物形成更準確的認知，并有效解決實踐問題。而協(xié)作學習則是在自主學習的基礎上，進一步以團隊協(xié)作探討的形式，深化學生對知識的理解與認知。在協(xié)作學習的過程中，學生可以從多個維度看待問題，拓寬思路，優(yōu)化解決方案，從而對知識點產生新的理解。為此，筆者從課堂構建和實施效果兩個方面介紹問題驅動教學法在橋梁工程課程教學中的應用。

（一）基于OBE理念的PBL教學內容課堂構建

1.以問題為主線

提出問題、創(chuàng)設問題情景是問題驅動教學的出發(fā)點和關鍵點。如何創(chuàng)建問題，創(chuàng)建什么樣的問題，決定著教學效果與教學質量。讓剛接觸橋梁工程的學生自主提出問題十分困難，學生對課程知識沒有清晰認知，需要教師創(chuàng)設問題情境。通過創(chuàng)設合適的問題情境，使學生對將要接觸的知識形成更加直觀和形象的認知，從而激起學生的學習熱情，喚醒原有知識體系，鼓勵他們用以往所學去解決當前的問題，同時加深對新知識的理解記憶。例如：在講解橋梁荷載和作用時，按照課本上的知識點要求，往往會流于形式，教學略顯枯燥，但是典型橋梁事故案例卻能極大地激發(fā)學生學習的興趣。因此，在課程教學中結合無錫某高架橋傾覆事故案例，以問題驅動的方式，引導學生結合書本知識分析事故原因，在學習過程中再次明確知識要點，理解重點和難點，以達到良好的教學效果。

2.以教師為主導

問題驅動教學法，以激發(fā)學生的學習興趣為出發(fā)點，提高學生在教學過程中的參與度，活躍其思維，從而提高學習的主動性。但是，在這種教學模式下，學生在有限的教學時間內知識容量偏少，所獲取的知識具有一定的隨機性和零散性，因此，這種教學方法對教師的要求較高，教師必須具備較強的課堂掌控能力和引導能力。在橋梁工程的教學中，教師重點培養(yǎng)學生自主學習與協(xié)作學習相結合的能力，具體實施時將課程教學設計為課堂理論教學和課堂實踐教學兩個部分。教師應基于夯實學生理論基礎知識的目的制定教學計劃，在此過程中應注意三個事項：（1）根據學生的實際學習能力選取難易適中的教材，并通過梳理理論知識，使其輕松理解基礎知識，掌握橋梁工程的分析方法;（2）在課程教學中要注重將力學理論和工程實踐緊密結合，聯(lián)系生活中的實際工程問題，激發(fā)學生主動學習的興趣;（3）在實踐教學過程中不可脫離理論知識的指導，既有效規(guī)避紙上談兵，又能最大化地提升學生的實踐能力。此教學方式既能避免學生對理論知識學習產生枯燥心理，又能在解決實際工程問題的過程中使其獲得滿足感和成就感。

此外，基于OBE理念的問題驅動教學考核評價體系是教學的重要環(huán)節(jié)。由于融入OBE理念的高等工程專業(yè)教學具有一定的彈性，它能根據現實條件及時調整專業(yè)發(fā)展思路，在教學過程中以教學目標為導向設立相應的考核內容。極具代表性的ASK模式對于高校工程類專業(yè)教學效果的評估起到了促進作用。教學成果可以用“ASK”模型概括，包括學生通過教學過程所應具備的素質（ Attitude ）、技能（Skill）和知識（Knowledge）三個方面[12]。對于橋梁工程專業(yè)而言，還可增加對搜集整理資料、分析解決問題、協(xié)調溝通、工程實踐等能力的考查，同時，評價的主體也可進一步擴大，引入學生互評機制，使考核評估更加多元化。

3.以學生為主體

在問題驅動教學法中，教師的角色以“導師”為主，學生通過圖書館和網絡資源途徑查閱相關書籍和文獻，充分發(fā)揮主觀能動性，開展自主學習，探究實際工程問題的解決方案。與此同時，學生還可以形成2～3人的團體，各自發(fā)揮聰明才智，提供解決問題的思路，在合理分工的基礎上更有效地完成學習任務。在整個過程中，教師根據實際進展提供參考意見，指導學生圍繞一個主題定期開展討論并總結。為避免出現抄襲等學術不端行為，結合學生的興趣方向，提供多個選題供學生選擇。基于OBE理念的問題驅動方法，將橋梁工程理論知識與實際工程問題結合，進而讓學生對橋梁工程中的理論有更深入的認識，為今后工作實踐打下基礎。例如：學生剛接觸連續(xù)梁橋施工方法這部分內容時，只覺得枯燥無味，學起來似懂非懂，有的學生上課埋頭做題，有的學生認為會做題就是掌握了知識，但真正到了畢業(yè)設計建模時，又紛紛拿出課本仔細閱讀、詢問上課講過、反復強調過的內容。采用問題驅動法教學講解該部分內容，先放映相關施工影像資料，讓學生對連續(xù)橋梁施工形成直觀和形象認識，再提出問題引導學生主動思考。如：通過影像了解到了幾種施工方法？采用這些施工方法的工程地質條件如何？這些方法的優(yōu)缺點？給出一些新的施工條件，讓學生選取合適的方法并作出合理解釋。通過設置問題，將學生真正帶入課程所設立的情形中，以學生為主體，讓學生積極主動的“順應”和“同化”新知識。

（二） 基于OBE理念的PBL教學的實施效果

基于OBE理念的PBL問題驅動教學法提高了學生學習的主動性，將這一教學法應用到橋梁工程教學中，通過理論與實踐教學相結合，使學生對工程實際情況更為了解，將橋梁工程的功能、設計和施工植入學生的頭腦中，使其能夠對橋梁工程的各種類型、方法和技術有全面的了解，從而提高學生的實戰(zhàn)能力?；贠BE理念的問題驅動法于學生而言，是一種通過理論與實踐的結合有效提高學習效率的方法。它以實際問題為切入點，以實踐需求帶動學生學習理論知識，培養(yǎng)學生自主學習和協(xié)同學習的能力，不僅開闊了學生的視野，還激發(fā)了學生的學習興趣。學生通過解決問題獲得成就感，激發(fā)其對知識的渴求，進而產生良性循環(huán)。以往的教學經驗表明，學生更注重工程技術課程的系統(tǒng)性，偏向微觀的“只見樹木，不見森林”式教學容易使學生產生迷惑，而伴隨學習成就感帶來的良性循環(huán)則能有效減少這種迷惑。為了評價問題驅動教學法的效果，針對課程教學班級的全部120名學生開展了評價調查，評價方式和評價內容如表2所示。評價結果如表3所示，從中發(fā)現學生的知識面、解決問題的能力等均有明顯提高。

四、體會與思考

針對傳統(tǒng)橋梁工程課程教學中存在的問題，以OBE的成果產出為指導、以PBL的問題驅動為牽引，提出基于OBE的PBL教學方法，這是一種新的教學思路，是一種基于建設性教學理論的教學模式。在這種理論指導下，尚未解決的專業(yè)問題為學生的自主學習提供驅動力，教師則以導師的身份引導學生主動探索并找出問題解決方案。在此過程中，學生通過自主學習和協(xié)作學習，自主尋求方案并總結。文章基于實踐應用，以橋梁工程師的視角，引導學生對橋梁工程實際存在的問題進行探討，以問題驅動引導學生對每一種橋梁結構特征、受力特點、施工方法進行解析，通過解決實際問題，將工程背后蘊含的理論知識生動形象地展示出來。在具體實施時，需注重將抽象的理論知識轉換為實際工程問題，使課程設計具體化，避免浮于表層理論而忽略橋梁概念設計的實踐，從而使學生更高效而積極地完成學習。問題驅動式教學模式將教學內容具體化，不僅激發(fā)了學習興趣，還培養(yǎng)了學生分析問題、解決問題的思維能力，增強了學習的指向性。在教師的指導下學生通過自主搜集資料、小組討論等形式探索問題解決方案，充分體現了以問題為主線、教師為主導、學生為主體的教學理念。在整個過程中，學生的自主學習能力被激發(fā)，在與團隊交流探討的過程

中產生更多創(chuàng)新性思路。教師發(fā)揮其組織和促進作用，引導學生通過有目的地搜集整理學習資料構建和完善知識體系。問題驅動教學法的關鍵在于問題設計，問題的指向性一旦明確，學生將更有效率地完成學習任務。問題驅動教學法的實施要求教師要以課程內容為基礎，針對學生實際的學習和認知能力提出問題，以解決問題為目的引導學生自主參與學習和思考。教師設計的問題既要包括課程的主要知識點，又要循序漸進;同時教師還要鼓勵學生大膽嘗試，提出問題，解決問題，激發(fā)學生的發(fā)散性思維。由此可見，面向工程類課程開展問題驅動教學法的研究具有重要的意義。

參考文獻：

[1]

趙春霞， 周靜， 顧少軒， 等.基于OBE理念的新能源材料與器件專業(yè)實驗教學探索與實踐[J].高教學刊， 2019（18）： 83-85.

[2]郭文文， 李國能， 胡桂林.問題驅動CDIO教學法在傳熱學教學中的應用[J].浙江科技學院學報， 2018， 30（5）： 435-439，444.

[3]劉華鼐， 葉勇.基于OBE理念在制藥工程綜合實驗教學中實施PBL教學法[J].實驗技術與管理， 2019， 36（10）： 40-45.

[4]張鑫超， 韓冰， 郝建芳.本碩博一體化培養(yǎng)框架下研究生課程設置研究——以北京交通大學土木建筑工程學院為例[J].教育教學論壇， 2019（34）： 165-166.

[5]陳奕樺， 張獻華.基于睡眠影響的中國大學生課堂專注力實證研究——以貴州省四所大學為例[J].渭南師范學院學報， 2016， 31（10）： 35-44.

[6]李志義.適應認證要求 推進工程教育教學改革[J].中國大學教學， 2014（6）： 9-16.

[7]劉夢蓮.基于問題式學習（PBL）的設計[J].現代遠程教育研究， 2003（1）： 39-43，64.

[8]張超， 楊改學.基于PBL的翻轉課堂模式在軟件教學中的應用——以“非線性編輯與視頻特技”課程為例[J].現代教育技術， 2016， 26（3）： 73-79.

[9]馬成林， 李洋， 肖生苓.問題驅動法與案例教學法在企業(yè)物流與設施規(guī)劃教學中的應用[J].物流工程與管理， 2015， 37（3）： 242-245.

[10]杭文， 何杰， 毛海軍.“問題驅動”教學法在跨學科課程“運輸經濟學”教學中的應用[J].中國大學教學， 2012（9）： 72-74.

[11]向婷.“問題驅動法”在新建應用型本科數學教學中的應用[J].教育教學論壇， 2019（5）： 184-185.

[12]]吳秋鳳， 李洪俠， 沈楊.基于OBE視角的高等工程類專業(yè)教學改革研究[J].教育探索， 2016（5）： 97-100.

Innovation and practice of PBL method in the teaching of bridge

engineering course base on OBE concept

ZHAN Yulin， LU Siji， DENG Kailai， XU Tengfei， LI Fuhai， ZHAO Renda

（School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， P. R. China）

Abstract：

With the deepening of educational reform and innovation， in order to promote the deep integration of modern educational technology and teaching， and improve the teaching quality of higher engineering education， according to the new situation of bridge engineering teaching， the application of PBL teaching method based on OBE concept in bridge engineering is introduced. As a basic theoretical course for civil engineering， bridge engineering has the characteristics such as wide knowledge， strong practicality and great difficulty， etc. Based on the teaching experience and students feedback， the reform and practice of teaching content of bridge engineering， decomposition of pedagogy， and implementation and application of teaching method are carried out. An innovative classroom is built from the three aspects of “taking problems as the main line， teachers as the leading role and students as the main body”， which takes the knowledge of bridge accidents and continuous beam bridge construction method as an example to illustrate. Through practical application， it not only inspires students desire to seek knowledge actively， cultivates students innovative thinking and team cooperation ability， but also improves students ability to recognize， analyze and solve problems， resulting in more outputs.

Key words：

OBE concept; problem-based learning method; bridge engineering; innovation; necessity; practical application

（責任編輯 梁遠華）