基于问题式学习对桥梁工程课程教学的启示

2022-09-11

1 引言

桥梁工程是土木工程专业桥梁工程方向一门重要的专业课程, 该课程具有应用部分实践性强和理论基础部分抽象难学的双重特点。传统的教学模式是课堂中教师占主导地位, 把大量的信息传递给学生, 学生处于理解和接受知识的被动角色。大部分同学感到课程枯燥失去兴趣不能主动积极的学习, 学习效果不理想, 独立分析、解决实际问题的能力较差, 此外通过调查发现很多同学认为在实践环节如课程设计中收获的知识多于课堂中所学。因此努力探索适合于该学科的教学模式具有重要的意义。

基于问题式学习 (Problem-Based Learning, 简称PBL) 的教学模式是以问题为基础来展开学习和教学过程的一种教学模式。笔者在桥梁工程教学中引入基于问题式教学理念, 通过设计有意义的工程实际问题, 要求学生围绕问题展开学习讨论, 在合作解决问题过程中来学习隐含于问题背后的科学知识, 最后有教师总结帮助学生建立起系统的知识结构。实践证明, 这种方法激发了学生的学习兴趣, 逐渐培养了学生解决问题的技能和自主学习的能力。

2 教学目标

桥梁工程课程的教学目标是培养学生运用已学的先修课程的有关知识, 掌握桥梁工程的基本理论和基本知识, 以便学生具有分析与解决桥梁工程实际问题的能力;使学生具有独立设计中小型桥梁的能力, 熟悉有关桥梁施工方法;此外还应使学生了解现代各种大跨度桥梁的构造、计算和施工特点, 为将来参加实际工作打下基础。

由于桥梁工程教学内容多, 课时相对较少, 而且具有应用部分实践性强和理论基础部分抽象难学的双重特点, 教学过程中运用PBL教学模式, 既能弥补课时无法很好的兼顾理论与应用的弊端, 又能培养学生自主学习能力和分析解决实际工程问题能力, 这与课程设计的目标是协调一致的, 最终培养学生终身学习的能力。

3 教学策略

根据桥梁工程的课程特点和教学目标, 在教学过程中结合基于问题式学习的教学方法, 建构了桥梁工程的教学策略。其指导思想是以学生为主体, 以教师为主导, 变教为导, 变讲为学, 通过实际工程问题情景的创设, 让学生独立探索, 交流讨论, 反思评价, 使学生能形成合理的认知结构, 培养学生的学习兴趣, 提高学生解决问题的能力、合作交流的能力、自主学习的能力。教学过程设计为以下几个环节:

(1) 认真研究教学大纲和教材, 根据课时要求将教材内容化整为零, 分解成多个单元, 确定出整门课程、各教学单元及每节课的教学目标, 根据目标分析, 确定学习的主题, 结合工程实际设计相应地尽可能真实的问题。

(2) 在每节课前将问题以作业的形式发给学生, 让学生在课前通过查阅文献资料收集和学习与问题有关的知识, 把对问题的疑点记录下来。

(3) 课上让学生以自由组合的小组 (4~6人) 形式展开对问题的讨论, 每个小组总结出讨论后剩下的疑点, 作为教师授课的重点, 即引导学生用学过的知识、方法解决这些疑点, 完成问题的分析, 解答, 获得新知识, 最后教师对这节课学到的新知识进行总结, 帮助学生建立新旧知识之间的联系。

(4) 课后让学生对每个问题以小论文的成果形式参与考核, 并写心得体会, 作为平时成绩。

在PBL中, 学生是积极主动的学习者, 主动地分析问题, 解决问题、建构知识, 而教师是学习活动的促进者, 其作用在于引导、协调、鼓励和反馈, 支持学习小组积极互动地开展学习。在整个教学活动中, 问题是关键, 教师设计问题的好坏直接影响到学生学习的效果, 问题的设计应注意以下特点:

(1) 问题的创设要具有一定的真实度, 尽可能把学科内容和工程实践联系起来, 课程在内容方面的目标应该融进问题之中, 要把先前知识与新概念联系起来。

(2) 问题的创设要有探索性, 它要求人们具有某种程度的独立见解和创造精神。如学习桥梁的主要类型时, 以某一钢筋混凝土简支梁桥改建为设想, 让大家分析如何改建可以满足新时代对大跨径和美观的要求, 从而引导学生总结出对各种桥梁形式的认识。

(3) 问题的创设要有趣味性, 这是让学生课下主动做足功课学到隐含于问题背后科学知识的动力。

(4) 问题的创设要有利于培养学生的自信心, 引导学生自己去做力所能及的事情。太易则学生缺少成就感, 太难则学生力所不及。

比如公路荷载横向分布系数的计算方法是课程的重点和难点, 学生理解起来比较抽象, 针对这部分内容, 结合笔者参与维修加固的某装配式T梁桥, 提出如下问题:“该钢筋混凝土T梁桥横向有5片梁组成, 为什么在该桥运营过程中梁跨中部边梁下缘首先产生裂缝;如果改变T梁间横向连接方式, 最先产生裂缝的梁会不会有所不同”。这既是工程实际问题, 又能帮助学生理解公路荷载横向分布的概念, 同时指出公路横向分布与横向连接刚度有密切关系, 继而引出与不同横向结构相适应的多种横向分布系数的计算方法。学生在解决该问题的过程中表现出了浓厚的兴趣, 感受到了学以致用的乐趣, 促进了学生的自主学习。

因而创设适宜的问题情景, 激发学生强烈的学习动机和学习热情, 是问题解决学习成败的关键。问题的提出要有艺术性, 新颖性、趣味性、真实性, 充分激发学生的求知欲。

具体教学中要学会欣赏每位学生的成功, 多采用鼓励性评价, 肯定学生取得的成绩, 让学生体验到成功的乐趣。形成师生之间相互信赖与激励的良好氛围。