基于工作过程的“力学与桥梁结构”课程整合与教学实践研究

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摘要：介绍将高职路桥专业“工程力学”、“结构设计原理”与“桥梁工程（构造部分）”三门课程整合为一门“力学与桥梁结构”新课程的研究方法及教学实践，提出了专业基础课与专业课程的整合改革思路，详细分析了在课程整合改革中如何进行宏观、中观、微观的课程设计，以使专业基础课程与专业课程教学内容的衔接得到加强，激发学生学习兴趣和积极性，促进专业建设。

关键词：工作过程；工程力学；力学与桥梁结构；课程整合；设计

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）02-0073-03

“工程力学”、“结构设计原理”、“桥梁工程”是公路桥梁工程技术专业的三门必修专业基础课。这些课程的教学，对学生理解和掌握桥梁构造原理和设计方法，分析和解决桥梁施工中一般结构问题等，具有非常重要的意义。但这三门课程在专业教学中一直效果较差，学生学习目的不够明确、测试通过率低、普遍反映难学甚至厌学。究其原因主要是课程内容理论性强、实践性弱、概念抽象，课程间相对独立、相互联系不足、与其他专业课衔接不密切，理论与实践相脱节等。另外，这三门课程在专业教学计划中需要用200左右学时才能按教学大纲完成教学，在一定程度上影响了专业主干课程的学时，延长了学生在校理论学习的时间，缩短了学生参加毕业顶岗实习时间。因此，以“必需、够用”为原则，以专业技能为导向，科学地整合课程内容，构建“力学与桥梁结构”新课程具有十分重要的意义。

课程整合教改总体思路

在充分调研的基础上，将“工程力学”、“结构设计原理”、“桥梁工程”三门课程整合为“力学与桥梁结构”课程，即以典型桥梁结构分析应用为导向，基于工作过程按“必需、够用”原则反推“工程力学”、“结构设计原理”的课程内容构成及教学次序，重组课程内容。注重结合工程应用加强理论系统分析，使课程内容与能力目标高度一致，以提高教学效果。

课程的整合，实质上也是课程设计，该课程的设计分三个层次进行。第一是宏观的课程设计，主要解决该课程的理念问题，也就是确定课程的价值、根本目标、主要任务、基本结构、内容等范围及原则。第二是中观的课程设计，将宏观设计具体化为课程的教学大纲或学习标准，以指导授课的资料、讲义及教材等物质载体表现出来。第三是微观的课程设计，即进入课程实施领域，根据教师自身条件和应用的课程资源实施时的教学设计。

课程整合研究与教学实施

（一）宏观的课程设计

根据高职院校路桥专业技能型人才培养的总体目标，按照“必需、够用”原则进行整合，摈弃传统的“三段式”课程模式，将“工程力学”、“结构设计原理”、“桥梁工程”（构造部分）的课程内容与构造识图、桥梁施工专业技能训练融合在一起，使基础理论知识与专业技能完全对接。结合桥梁工程的发展现状，要求学生主要学习和掌握当前应用广泛的桥梁类型，如梁式桥、钢架桥和拱式桥下部结构和上部结构构造原理和施工技术，课程的基本结构和内容以学生能理解掌握以上桥梁结构构造原理和施工中力学问题分析为宗旨。按照职业活动的工作过程，我们将“力学与桥梁结构”课程所期望达到的结果、技能、知识等逐项列举出来，如表1所示。

据此确定了课程的基本构架为：（1）分析常用桥梁结构组成和各组成部分构造特点，提出桥梁的结构构造如何确定的问题。（2）引入静力学、材料力学和结构力学基本概念和理论，分析桥梁上下部结构为适应受力特性的结构和构造要求。（3）进一步学习结构设计原理方法，深入和强化对桥梁上下部结构构造特点的剖析。（4）结合技能要求进行拓展，分析解决桥梁施工过程中常见的与力学、结构相关的问题。

（二）中观的课程设计

宏观课程设计是理念，要实现必须要具体化，即进行中观的课程设计，首先是编写教学大纲，然后是编写讲义、开发校本教材。

编写教学大纲 教学大纲是编写教材和进行教学活动的主要依据，也是检查学生学习成果和评估教师教学质量的重要准则。编写的教学大纲由“力学与桥梁结构”课程的教学目标与基本要求、理论与实践课程教学内容、课时分配、主要环节质量标准、其他说明等五个部分组成。三门课程整合后的“力学与桥梁结构”教学内容与学时计划如表2所示。该教学大纲较之整合前三门课程的教学大纲，按职业要求增加了大量的专业技能训练，减少了理论课时，课程结构大不相同，更利于开展工作过程为导向的教学活动。

开发校本教材 根据教学大纲，分析重组三门课程教材内容，开发适应本课程和学生特点的《力学与桥梁结构》校本教材。为做到应用性、普及性和技能的运用，教学生会动手、会操作且有一定的分析问题能力，开发教材主要按教学大纲的要求进行，对原三门课程教材内容进行增加、删除，将教材结构按课程模块内容重新编排，形成梁桥的构造、梁与柱的力学分析与计算、桥梁结构构件分析与计算原理、桥梁下部结构、桥梁施工中的力学问题等四个模块内容。针对高职学生文化基础相对薄弱，行为较散漫，思维理念略趋个性化的实际情况，开发教材时要考虑如何引起学生对教材的关注，以及怎样使所编的教材让学生产生兴趣，从而克服学习的盲目性，增强做作业的自觉性。为此，教材要做到“字简图精”。在叙述方面，文字要简约、精炼，力避空洞理论；在图例方面，图谱要精良，以一当十，以点带面，具有典型性，做到形象资料多、生动案例多。在满足技能性方面，根据职业活动要求，在教材中我们精心选择普及性的桥梁类型作为教学案例，自己编写桥梁力学分析例题。考虑到几乎所有的理论问题均来源于工程，教材注重体现工程问题与力学问题的联系。

（三）微观的课程设计

课程的实施需要教学资源的支撑，教学资源主要包括硬件资源和软件资源。硬件资源即教学大纲、教材、多媒体设备、实训设施等，软件资源即师资力量。硬件资源和师资是提升课程功能的关键。除了较完备的硬件资源，课程实施质量和效果更多地取决于教师如何精心地进行教学设计，如何科学、合理地选择和有效地运用多种教学方法。

课程教学资源 “力学与桥梁结构”课程编写了教学大纲，开发了校本教材，在进行课程整合过程中收集了大量力学试验的视频，制作了T形梁和空心板梁实体构件，借鉴了桥梁工程精品课程教学资源库中的图片和视频，研究了各种类型的桥梁施工图设计图纸，借助于多媒体教学设备，以让大量的硬件资源得到最充分的运用。由于新课程的特殊性，对教师的要求是必须具有一定工程实践经验、理论基础扎实、对本专业各学科与新课程能灵活把握。教学安排时，采取老、中、青三类教师同时教授这门新课程，在相互交流和研讨中，不断完善课程整合理论，同时培养高素质的年轻教师。

课程教学设计 尽管我们在教学大纲中编写了备课、讲授、作业、辅导及考核等主要教学环节的质量标准，然而在课程实施过程中，为了提高教学效率和教学质量，更大幅度地提高学生各方面的能力，还需要进行科学、细致的教学设计。“力学与桥梁结构”课程的教学设计从“为什么学”入手，确定学生的学习需要和教学目的就是达到掌握桥梁结构图识读，很好地理解桥梁施工技术的目的；进一步确定“学什么”，通过具体的读图、算量、分析、答题的学习和训练达到教学目的，从而满足学生的学习需要；再引导学生面对需要掌握的教学内容，应采用什么策略，即“如何学”。教学设计最关键的部分是备课与教案。备课必须掌握本课程教学大纲内容，严格按照教学大纲要求进行本课程教学内容的组织，编写授课计划，编写教案，内容具体到所属教学模块的内容、知识点的解析、教学过程设计（包括学习情景分析、教学环境分析、设计教学思想理念、课后反思等）。制作的电子教案，内容要包括标题、教学目的与要求、重点与难点、教学方法与手段、讲授的内容与步骤、作业布置、课后记或教学小结。备课还需要在课前了解学生的原有学习基础情况和现在的学习态度，以便因材施教。在教学实施过程中，会有许多不确定因素出现，如果备课时准备充分，教案编写详尽，平时注重知识积累，就能很好地驾驭课程教学，达到预期的教学目的。

教学方法选择 “力学与桥梁结构”课程的教学实施，要求教师带动学生为实现教学目的和教学任务要求，依据教学目标、教学内容特点、学生实际特点、自身素质和教学环境条件来选择不同的教学方法。第一模块“梁桥的构造”要教会学生掌握梁桥的识图方法，训练和培养学生对桥梁施工图的识读能力，可运用讲授法、现场教学法、演示法、讨论法、练习法等多种教学方法。在教师讲解制图规则、识图要领、图形表示方法基础上，学生通过参观实体结构、多媒体演示结构与构件、分组讨论，分析桥梁施工图所表达的内容，练习并学会结构构件的工程量计算。第二模块“梁的力学分析与计算方法”和第三模块“梁的结构分析和计算原理”，更适用讲授法、演示法和练习法，为增加学生兴趣也可适当采取任务驱动教学法。第四模块是施工中的力学问题研究，可组合运用讲授法、演示法和问题探究式教学方法，以多媒体演示桥梁施工过程的录像、视频，启发学生寻找施工过程的力学问题，再辅助学生找到解决施工中力学问题的方法。

课程整合与教学效果评价

“力学与桥梁结构”课程整合研究经过宏观、中观和微观的课程设计，确定了课程价值目标，制定出了教学大纲，开发了讲义、教材，先在道路桥梁工程技术专业2008级、2009级进行试点教学实施，从2010级开始正式列入专业教学计划。教学实践证明，该课程改革取得了良好效果。

从课程整合目标来看，基础课程与专业课程教学内容的衔接得到加强。整合后的新课程有效地衔接桥梁工程专业课，如识图算量技能的训练直接与桥涵施工技术专业课对接，使基础课真正为专业课和专业技能服务，学生学习目的也更明确。

从教学效果来看，学生的学习兴趣和积极性明显提高。在改革教学内容的同时，一方面，改革成绩考核评定办法，采用阶段性测试、学习态度与学习能力考核、作业考核等综合评定课程学习成绩；另一方面，由于课程实施时学生的综合素质得到训练与展示。

从专业建设角度看，该课程改革起到了良好的促进作用。课程整合后减少了课程数和学时数，让专业主干课程学时有调整的空间，可以增加实践课程或毕业顶岗实习的时间，有助于高职路桥专业“2+1”教学模式改革的实施。

该课程改革在取得良好效果的同时，也有一些问题值得反思：（1）新课程基于实用性，难免出现“用到什么学什么，不用就不学或少学”的功利化问题，不利于培养知识全面的人才。（2）新课程需要全能型教师和灵活应用的学生，而实际上师资条件和学生素质都受限，课程设计难以达到效益最大化。（3）课程强调以“做”为核心，必然要在一定程度上削减理论知识，这可能会影响学生的可持续发展。这些问题需要在日后的课程改革与教学实施中不断去研究解决。

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