基于专业认证的桥梁工程课程教学设计与组织实施

彭卫　曹纳德

［摘 要］基于专业认证的“学生中心、成果导向、持续改进”理念，文章按照培养目标—毕业要求—课程目标的层级支撑关系，进行桥梁工程课程的逆向设计与正向实施。根据国家愿望、社会需求、学校定位、个人价值明确学校人才培养目标；为支撑培养目标的实现，按照专业认证通用标准制定12条毕业要求，并细分为二级指标点；为支撑学生毕业要求的达成，每门课程设定课程目标和权重系数。以学生为中心，围绕其课程目标达成来编制教学大纲，并明确课程目标、教学方法、教学内容及安排、考核方式，以及课程目标达成度的考核标准与评价方法。根据教学大纲撰写教学日历，并依据其安排组织教学，布置过程考核评价和期末考试。最后，对全体学生的课程目标达成度进行评价和分析，并根据评价结果进行教学反思和改进教学方法。

［关键词］专业认证；毕业要求；桥梁工程；课程目标达成度；教学设计

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）01-0023-06

高校人才培养目标的设定需要考虑国家愿望、社会需求、学校定位、个人价值等因素，而人才培养目标的实现则可以根据专业认证的培养目标—毕业要求—课程目标的层级支撑关系逐层保证[1]。基于工程教育专业认证的成果导向理念[2]，采取逆向设计、正向实施的人才培养策略[3]。在学校—专业—课程体系的架构中，课程体系是基石[4]，只有在每门课程目标达成的前提下，才能保证毕业要求的达成，从而为学生毕业后五年内实现能力目标奠定基础。在教学过程中，教学大纲、教学活动和教学评价是高等教育质量控制的三个核心环节[5]。本文在桥梁工程课程群教学改革研究[6]的基础上，进一步以桥梁工程课程教学设计与组织实施为例，详细阐述教学大纲制定、教学日历撰写、课程目标设定、教学内容安排、课程考核、课程目标达成度评价和持续改进的闭环过程。

一、培养目标、毕业要求、课程目标的设定

专业认证倡导“学生中心、成果导向、持续改进”三大基本理念，主要内容是具有层级支撑关系的三个达成度——课程目标达成度、毕业要求达成度、培养目标达成度。

（一）人才培养目标

人才培养目标需要根据国家愿望、社会需求、学校定位和个人价值来设定，一般是学生毕业后五年内应达到的要求。浙大寧波理工学院土木工程专业旨在培养面向新工科背景的建筑工业化人才，以满足宁波市及浙江大湾区经济和社会发展的需求。该专业致力于培养具备科学和人文素养的全面发展人才，系统掌握数学、自然科学、工程技术基础和土木工程学科的基本理论，具备分析和解决复杂工程问题的能力，并综合考虑经济、社会、环境、法律、安全、健康、伦理、道德等多方面因素，以培养“精技术、懂管理、有情怀”的高质量应用型创新人才。这些学生在毕业后将能够胜任建筑工程、交通土建工程、地下工程、市政工程等相关领域的咨询、勘察、设计、施工、检测、管理、科学研究等工作。

为了对应毕业要求与人才培养目标的支撑关系，进一步将人才培养目标细化为以下若干个子目标：

目标1——道德修养：具备正确的世界观、人生观、价值观，并具备良好的道德文化素养。

目标2——工程能力：具备综合运用科学理论和技术手段进行工程地质勘察、工程结构设计、工程施工以及工程项目管理的技能；能够针对工程项目中存在的问题提供解决方案，并具备研发土木工程新材料、新工艺、新技术的能力。

目标3——沟通协作：具备一定的组织管理能力、较强的团队意识和合作能力，以及良好的沟通技巧。

目标4——终身学习：能够与时俱进，通过自主学习不断拓宽知识面和提升能力，并能够及时跟踪国内外技术的前沿和发展趋势。

目标5——社会责任：在从事土木工程领域的工作中，自觉重视经济、社会、环境、法律、安全、健康、伦理、道德等方面的因素，并积极承担土木工程师应有的社会责任。

毕业要求是学生毕业时应达到的知识、能力、素质标准。根据工程认证通用标准，共有12个一级指标，包括工程知识、分析问题、设计解决方案、研究、应用现代工具、工程与社会、环境和发展、职业规范、团队合作、沟通交流、项目管理、终身学习。

（二）培养目标—毕业要求—课程目标层级支撑关系

12条毕业要求的达成需要大学四年的课程目标达成来支撑。培养目标、毕业要求、课程目标之间的层级支撑关系如图1所示。其中，目标1由毕业要求8支撑，目标2由毕业要求1、2、4、5、11支撑，目标3由毕业要求9、10支撑，目标4由毕业要求12支撑，目标5由毕业要求3、6、7支撑。毕业要求—部分课程关联矩阵如表1所示。

（三）毕业要求—课程目标二级指标点对应关系

根据课程对毕业要求的支撑关系，细化每门课程对应毕业要求二级指标点的支撑情况，并确保每个毕业要求二级指标点的所有支撑课程的权重系数之和为1，表2仅列出了部分课程作为示例。

二、桥梁工程课程目标设定与达成考核方案

（一）课程目标设定

根据表2的总体设计，桥梁工程课程主要支撑的毕业要求指标点3.1和3.2，具体描述如下。

毕业要求指标点3.1方案设计：针对土木工程问题，学生应能够根据项目要求、技术指标及多种影响因素，进行土木工程项目的前期规划与方案设计。

毕业要求指标点3.2结构设计：学生能够运用土木工程结构设计原理和技术方法，对特定土木工程进行结构构件设计，展现设计成果，并体现出一定的创新性。

根据课程特点及其对毕业要求的贡献度，设定桥梁工程课程的课程目标（Course Object，简称CO），具体内容如下。

CO1：理解不同桥型的结构受力特点及其适用条件；具备识别与表达梁桥、拱桥、斜拉桥各组成部分及其构造要求的能力；能够准确识别桥梁方案设计中的技术指标与各种影响因素。该课程目标支撑毕业要求指标点3.1。

CO2：能够运用结构力学知识进行简支梁桥的结构设计，包括桥面板计算、横向分布计算、主梁内力计算与组合、挠度计算，同时应具备进行拱桥和桥梁墩台计算的能力。该课程目标支撑毕业要求指标点3.2。

（二）课程目標达成考核方案

本课程最终成绩由平时成绩和期末成绩两部分组成，占比分别为40%和60%。为达成CO1和CO2的课程目标，成绩构成设计如下：（1）平时成绩包括单元测验成绩、课程思政成绩和计算题作业成绩。其中，单元测验题和课程思政题总分75分，主要支撑CO1；计算题作业总分25分，主要支撑CO2。（2）期末考试采用闭卷形式，题型包括选择题、简答题、计算题。其中，选择题和简答题总分40分，主要支撑CO1；计算题总分60分，主要支撑CO2。具体的课程目标评价方法和评价标准如表3、表4所示。

（三）教学内容及安排

在开课前，应依据教学大纲明确桥梁工程课程目标，并制定相应的课程目标达成方案。教学大纲应涵盖课程基本信息、简介、目标、教学方法、思政内容、教学内容及安排、考核方式以及教材与参考书等要素。

三、课程组织实施、考核、目标达成度分析

（一）课程组织实施

根据课程教学大纲，撰写教学日历，具体内容如表5所示，每周按时间顺序进行教学安排。桥梁工程课程采用混合式教学：陈述性知识由学生先行通过线上平台自学并完成测试，随后教师进行讲解；推理性知识则由教师在课堂上讲授，布置作业，并批改讲解。

表5 桥梁工程教学日历（部分）

[课次 日期 授课周 内容 1 03-06 1 桥梁分类：本课程采用线上线下混合式教学，明确教学要求与计划安排，并设定课程成绩评分标准。课程将介绍不同桥型的受力特点与适用场合，包括按用途、材料、跨径、受力体系等多种分类方式。 2 03-08 1 桥梁发展：重点介绍现代斜拉桥、悬索桥、拱桥的国内外发展现状与趋势。同时，将介绍身边的桥梁工程实例，如钱塘江上桥梁、黄浦江上桥梁、杭州湾跨海大桥、舟山连岛工程、六横公路大桥、宁波市桥梁。此外，还将布置课程思政作业，并讲解桥梁的基本组成。 3 03-13 2 桥梁组成与构造：介绍桥面附属设施的布置与构造、桥梁标准跨径、计算跨径、梁长、桥面标高、通航要求。

桥梁建设程序与设计原则：讲解桥梁设计的基本原则，介绍桥梁平、纵、横设计的内容与要求，并阐述桥梁建设程序与方案比选的方法。

布置课程思政作业。 4 03-15 2 桥梁上的作用与作用效应组合：桥梁上的作用分类；I级、Ⅱ级公路车道荷载的计算以及横向、纵向折减系数；车辆荷载、人群荷载以及其他可变荷载；原公路桥涵设计与城市桥梁设计的可变作用；作用效应组合以及两种极限状态的组合规定。 5 03-20 3 混凝土梁式桥的构造：区分板桥、肋梁桥、箱型梁桥的构造尺寸要求；能从受力特点上区分简支梁、悬臂梁、连续梁的构造要求，以及变截面连续梁桥的三向受力状态与三向预应力钢筋布置要求。 6 03-22 3 桥面板计算（一）：桥面板的几种力学模型及其受力分析。同时，补充讲解第一篇中的车辆荷载的相关内容。 7 03-27 4 桥面板计算（二）：多跨连续单向板、铰接悬臂板以及悬臂板的内力计算。 8 03-29 4 桥面板计算（三）：讲解例题，补充讲解第一篇中的内力组合规定，布置行车道板计算作业（2道计算题）。 9 04-03 5 横向分布系数计算（一）：横向分布系数的意义与计算理论；掌握杠杆原理法的计算假定、适用范围及计算方法；讲解例题（例2-3-3），并进行课堂练习，计算3号梁横向分布系数。 ]

（二）课程考核

课程结束后，将进行期末考试，并汇总每名学生的平时成绩和期末成绩，总评成绩的具体内容如表6所示。

（三）课程目标达成度分析

桥梁工程课程目标达成情况如下：全体学生的CO1均达到要求，平均达成度为0.74，表明学生已经掌握了不同桥型的结构受力特点，并能基本识别、表达不同桥型各组成部分、构造要求以及受力特点；CO2基本达到要求，平均达成度为0.65，表明学生基本具备简支梁桥设计计算的核心能力，但在桥面板计算、横向分布计算、主梁内力计算与组合方面仍存在不足，同时也不能正确进行拱桥内力计算和柔性排架墩抗推水平力计算。课程目标达成情况如图2所示，总成绩样本分布如图3所示，CO1的样本分布如图4，CO2的样本分布如图5所示。

1.CO1结果分析

CO1的达成度情况如图4所示，平均达成度为0.74。其中，有16名学生的达成度在0.74以上，占总人数的64%；而达成度在0.6以下的学生仅有2人，占总人数的8%，这表明CO1已符合预设目标。除个别学生外，其余学生均已较好地掌握了不同桥型的结构受力特点，并具备识别、表达桥梁各组成部分与构造要求的能力。

2.CO2结果分析

CO2的达成度情况如图5所示，平均达成度为0.64。其中，达成度在0.64以上的学生有14人，占总人数的56%；而达成度在0.64以下的学生有11人，占总人数的44%，平均达成度接近及格线，表明CO2总体上基本达到要求。然而，从图5可以看出，接近一半的学生得分在60分以下，表明仅有一半的学生具备了桥梁设计计算的核心能力，包括桥面板计算、横向分布计算、主梁内力计算与组合、拱桥内力计算和柔性排架墩抗推水平力计算。

除了直接依据课程考核成绩来评价每个课程目标的达成度，还可以通过发放调查问卷的方式，间接地评估课程目标的达成情况。

3.改进措施

根据本次课程目标达成情况的分析，提出以下改进措施：

CO1的平均达成度为0.74，已达到预期目标。除个别学生外，其余学生已熟练掌握不同桥型的结构受力特点，并具备识别、表达桥梁各组成部分与构造要求的能力。为进一步提升教学效果，建议教师在课堂教学中加强对作业中存在问题的讲解，确保学生通过作业得到更有效的训练和提升。

CO2的平均达成度为0.64，基本达到目标要求。但从图5可以看出，一半学生的成绩在60分以下，表明仅有一半学生具备了各种桥梁设计计算的核心能力。为提高学生的计算能力，建议加强日常的训练和练习，同时注重培养学生的计算思维和技能。

桥梁工程课程目标达成度对比结果显示，CO1的平均达成度从0.81降至0.74，CO2的平均达成度从0.61提升至0.64。这表明所采取的改进措施有效，且效果良好。

四、结语

本文基于专业认证的成果导向理念，按照人才培养目标—毕业要求—课程目标的层级支撑关系，设定每门课程的课程目标。以学生为中心，编制教学大纲，其中清晰界定了课程目标、教学方法、教学内容及安排、考核方式，以及课程目标达成度的考核标准与评价方法。以桥梁工程课程为例，详细阐述了课程教学的逆向设计与正向实施全过程，包括课程目标设定、教学大纲制定、教学日历撰写、教学内容安排、课程考核、课程目标达成度评价和持续改进等环节。

以课程目标为导向的教学设计与组织实施，是以学生为中心的科学方法。这种方式有助于教师准确了解每名学生对各项能力的掌握情况，并为课程教学改革提供有针对性的改进方案。

［ 参 考 文 献 ］

［1] 李志义.适应认证要求  推进工程教育教学改革［J］.中国大学教学，2014（6）：9-16.

［2] 李志义. 解析工程教育专业认证的成果导向理念［J］. 中国高等教育，2014（17）：7-10.

［3] 查支祥，徐晓红，彭卫.逆向设计与正向实施：基于毕业生质量标准的工科人才培养策略［J］. 大学教育，2019（6）：18-21.

［4］ 周虹，徐萍平.目标传导：学校-专业-课程的体系架构：基于 Top-down 理念的路径探索与创新［J］.中国高教研究，2014（8）：102-104.

［5] 郭文革.高等教育质量控制的三个环节：教学大纲、教学活动和教学评价［J］.中国高教研究，2016（11）：58-64.

［6] 彭卫，王文军，陈闯.新工科背景下桥梁工程课程群混合式教学改革［J］. 大学教育，2022（7）：72-74.

［责任编辑：梁金凤］