橋梁工程方向本科生基于電算的畢業設計教學改革探索

摘要：隨著電算方法的普及和專業培養目標的顯著變化，傳統橋梁工程專業畢業設計在實施過程中出現了較多問題，亟需改革。本文探討歸納了其中的共性問題，并結合橋梁工程方向現狀與發展趨勢給出了針對性的改革措施，有利于提高畢業設計的整體質量。

關鍵詞：橋梁；畢業設計；電算

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）33-0042-02

橋梁工程專業曾是新中國成立后我國最早成立的專業之一，至今已有60年的歷史，其間為國家培養出了大批人才，滿足了我國工程建設迅速發展的需要，是促進我國橋梁事業迎頭趕上并開始騰飛的基石與源泉。自成立至今，橋梁工程專業發生了顯著變化：其一，第二次世界大戰以后，電子計算機和有限元法的應用逐漸傳入土木工程界，大大拓展了結構計算的范圍，提高了結構計算的精度和效率。橋梁結構分析的一般模式逐漸走進了基于計算機的新時代，電算方法成為了橋梁工程設計全過程中不可或缺的工具，也成為了橋梁工程師必須掌握的重要能力；其二，橋梁工程專業課程設置起初仿照蘇聯窄口徑模式，在幾十年來的教學與實踐中暴露出知識結構狹窄單一、應對復雜綜合性工程能力較弱等問題，教育部在1998年頒布新的本科專業目錄，將窄口徑橋梁工程專業轉變為寬口徑土木工程專業橋梁工程方向，旨在為培養具有較寬理論基礎、較強適應能力、較廣專業視野的土木工程專門人才提供更合理的專業路徑；其三，教育部于2010年進一步強調了企業在學生培養中的深度參與，強調了高校要按行業標準與通用標準來培養學生，強調了學生工程能力和創新能力的培養。基于以上三點變化，橋梁工程方向（原橋梁工程專業）的課程設置也亟待相應的改革與完善。本文因此就新形勢下橋梁工程方向本科生畢業設計環節所應實行的改革措施做一些探索。

一、新形勢下傳統橋梁工程方向畢業設計的一些共性問題

1.寬口徑人才培養模式下，課程深度有所降低，學生開始畢業設計前的預備知識普遍不足。窄口徑橋梁工程專業的課程設置專注于橋梁工程這一特定結構大類，對工民建、巖土等相關結構大類極少涉及。學生有充足的課時來學習橋梁工程的專業課程，對課程內容的掌握是較為深入的。為了順應學科交叉的大趨勢，培養具有駕馭綜合性工程能力的工程師，在寬口徑橋梁工程方向人才培養模式下，學生所學課程的廣度大為增加，在課時總量基本不變的前提下，很多專業課程的規模被大幅壓縮甚至全部刪除，課程內容已不能夠涵蓋橋梁設計的全過程，學生能否駕馭傳統畢業設計內容存在疑問。

2.傳統畢業設計選題差異性小，質量難以保證，無法滿足當代人才需求。橋梁工程是實踐性很強的學科。在施行窄口徑人才培養模式時，電子計算機尚未得到大規模應用，限于手算方法及培養目標的局限性，本科生畢業設計選題往往集中于簡支梁、連續梁等少數幾個橋型，且獨重結構設計，對斜拉橋、懸索橋等橋型極少涉及。同時，畢業設計選題之間差異性小。學生在完成畢業設計時普遍發現有抄襲、照搬的情況，極大影響了畢業設計的效果和質量。

3.課程設置滯后于設計行業現狀，學生在畢業設計階段電算能力普遍缺失。在橋梁工程專業成立之初，電子計算機尚未得到廣泛應用，課程主要關注手算原理與應用，只有極少的篇幅介紹電算原理。但隨著時代的發展，電子計算機乃至有限元法逐漸得到廣泛應用，使得橋梁工程的設計方式得到了翻天覆地的變化。現今，電子計算機在橋梁工程的設計全過程中都已經成為了一個不可或缺的重要工具。而與之相應的專業課程卻沒有相應適時更新，嚴重滯后于設計行業現狀，影響了畢業設計的進度和質量。

4.評價體系亟待完善，對學生的監督與激勵作用不甚明顯。傳統的畢業設計中，對畢業設計內容的評價一般集中在學生畢業前夕的答辯環節。而在上世紀90年代末高校擴招后，高校師資力量與儲備較之前有所下降，對于評價體系中的每周檢查輔導以及中期檢查往往流于形式。在最后的答辯環節中，高校大部分采用公開答辯和小組答辯配合的形式，公開答辯需要同學主動申請。很多同學抱著“只求畢業”的不良心態，只被動參加要求較低的小組答辯。由此可見，傳統評價體系在畢業設計全過程都不能對學生產生足夠的正向激勵，由于學生主觀重視不夠或自控能力不強導致的進度拖延以及質量低下成為普遍現象。

5.畢業實習與畢業設計割離，學生參與度低，內容和質量難以保證。傳統的畢業實習往往安排在本科第八學期的前兩周。而在這段時間，學生往往忙于尋找工作或準備研究生入學考試的復試環節，客觀上沒有太多精力投入畢業實習。同時，由于經費和師資原因，畢業實習地點往往就近安排在學校周邊工地，與畢業設計關聯度低，難以保證質量。在這樣的安排下，學生在本身精力有限的情況下更難有較高的參與度。

二、橋梁工程方向畢業設計的改革措施探索

1.寬口徑人才培養模式下，在畢業設計環節大膽下放專業內容。畢業設計環節貫穿第八學期，時間較長，任務較多，學生接受的是前所未有的涵蓋設計全過程的系統操練。在此期間，學生難免遇到很多問題和困難，自學本身是一個常態化的過程。基于以上情況，可嘗試將由窄口徑向寬口徑模式轉變中刪減的專業內容下放到畢業設計環節學生的自主學習中，主體依靠學生的自學、互學，教師給予必要的指導。在課程總量大體保持不變的前提下，確保了畢業設計的廣度和深度，提高了學生的自學能力。

2.精心選題，保證題目的多樣化、實際性與時代特征，強調學生間的團隊合作。好的畢業設計命題是保證畢業設計質量的基本前提。畢業設計題目的擬定宜結合教師近期的工程實踐，做到源于真題，一人一題，題目脫胎于實際工程，具有鮮明的時代特點。選題應改變以往獨重結構設計的窄口徑人才培養模式思路，可嘗試將一實際工程拆分成結構設計、施工、管理、檢測、加固等多方面內容，形成選題組群。同一組群中的題目彼此相對獨立又有密切聯系。學生可結合自身的未來規劃自主選題，在完成畢業設計的過程中有目標地提高自身業務能力，對今后的求學或職業道路有所助益，積極性從而得到顯著提升。組群間的題目存在互補效應，學生在處理自身選題中的交叉內容時積極相互學習交流，大大提高了學習效率，培養了團隊合作能力，貫徹了“卓越工程師”的培養要求。在完成真題的過程中往往能激發出學生作為工程師的使命感與成就感，對畢業設計的整體效果有不可忽視的積極作用。

3.強調電算工具在畢業設計中的應用，切實提高學生的電算能力。電算是橋梁工程的大方向和趨勢，目前在橋梁設計中已具有不可替代的作用。對此，橋梁工程方向課程設置應與時俱進。在施行寬口徑人才培養模式后，學生一般在前兩年學習《理論力學》、《材料力學》、《結構力學》、《混凝土結構基本原理》、《鋼結構基本原理》、《荷載與結構設計原則》等基礎課程后，接著在第三年進入橋梁工程課群組后，接著學習《橋梁工程》、《鋼與組合結構橋梁》等必修課和一些更有針對性的選修課。但這些課程之間關于計算方面的知識點仍是較為分散的、不成體系的。高校可考慮再獨立增設《橋梁結構計算》課程，以強調基本概念原則下電算能力的培養作為主線，以主流電算軟件作為工具，將原先各門課程中涉及到的橋梁結構計算知識點進行整合，作為基礎知識和實踐能力間的重要紐帶。通過先前基礎課程和《橋梁結構計算》等課程的逐步滲透，學生可逐漸培養起使用電算工具的基本能力，從而確保學生能夠利用電算工具保質保量完成畢業設計。應當注意到，電算工具的廣泛應用大大改觀了設計全過程中的時間分配，工程師將更多的時間投入于概念設計、結構優化等環節，投入于繁復手算的時間大為節省，這也為學生在畢業設計總時間不變的前提下，自學互學因寬口徑模式課時局限而在課堂上涉及不多的內容提供了可能。