橋梁工程課程教學體系改革與實踐

摘要：將創新理念融入到全部教學環節中，將“以教師為主體”的傳統教學模式向“以學生為主體、教師為主導”的教學模式轉變，探索完善啟發式、討論式教學方法，促使學生由“被動學習”到“主動學習”。通過優化教學內容，改進教學模式和教學方法等手段，切實推進橋梁工程課程教學體制的改革，在教學內容、教學方法等方面建立起一套比較完整的體系。

關鍵詞：橋梁工程；教學系統；改革；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）22-0194-02

一、現狀與背景分析

據調查，與發達國家相比，我國在土木工程專業學生培養質量上有較大差距，主要體現在創新能力差。中國學生的計算能力世界排名第一，想象力排名倒數第一，創造力排名倒數第五。由此，為了適應新形勢下國家和社會對土木工程專業人才的要求，加強對學生創新能力的培養已成為教育教學研究的新課題。2010年6月，教育部在天津召開“卓越工程師教育培養計劃”啟動會，對當代工科大學生的工程能力與創新能力提出了更高的要求。2011年10月，在同濟大學召開的“第一屆全國橋梁工程教學研討會”上，項海帆院士呼吁“我國要從橋梁大國走向橋梁強國，必須在教學中加強對創新的激勵，改變目前國內橋梁工程教育的體制和模式”。根據筆者近10年的實際教學情況、教學效果及學生反饋的信息來看，該課程教學中的主要問題集中體現在以下幾個方面：①從學生自身的特點來看：缺乏足夠的空間想象能力，要對“橋梁”形成完整的感性認識有相當難度；②從課程的特點來看：橋梁的形式多樣，涉及不同的計算理論和方法，學生要深刻理解并靈活運用有較大困難；③從目前的教學理念來看：以規范為主的教學理念較單一，教學內容和方法偏保守，缺少對學生創新精神的激勵；④從教學模式來看：“以教師為主體”的課堂教學為主，穿插1周的參觀實習、2周的生產實習，再加上1～2周的課程設計。然而橋梁的建設周期往往較長，5周的實踐時間相對較短，學生只能了解其中的部分工程或某個工序，只能看到工程建設的某一個層面，無法全面了解整個施工過程；⑤從課堂教學方式來看：盡管在教學過程中已采用圖片、動畫、影像相結合的多媒體教學方式，但要學生將所有的橋梁構造要求及施工要點與工程實際聯系、銜接、串成一線有較大困難。以上存在的種種問題束縛了學生動手能力、工作適應能力和創新能力的提升，無法滿足行業發展對人才的需求。針對這些情況，我校對橋梁工程的教學體系進行一系列改革與實踐。

二、基于創新能力培養的橋梁工程課程教學體系改革與實踐

1.新教學大綱的制定。以培養學生的創新理念和創新思維能力為核心目標，結合大部分學生就業單位的用人要求、前幾屆學生的學習情況和我校培養應用型本科人才的特色，分析現有教學大綱中存在的缺陷，并對其進行修訂。重點在于調整各章、節的基本內容，使其能更好地反映出本學科的新成就和學科發展的新方向；同時調整講授課、習題課、實驗課等分配比例和具體學時數，留給學生更多的實作空間。

2.現有理論教學內容的優化。在橋梁工程學時日臻減少的實際情況下，在確保基本內容的基礎上，結合培養學生的創新理念和創新思維能力這一目標，優化理論教學內容。重點在于研究如何將橋梁美學、橋梁概念設計、橋梁創新技術、國內外具有創新意義的典型橋梁工程等相關內容適當地融入到現有教學內容中。

3.實踐教學方案的完善。對實踐教學方案的完善主要包括課程設計環節和實驗環節。課程設計方面，以往的課程設計中，學生常常是按老師提供的計算書和圖紙樣本依葫蘆畫瓢，一旦沒有樣本，就不知從何下手。這種課程設計的模式嚴重制約了學生的創新能力。因此，必須在課程設計的選題、課程設計的深度、細節要求等方面下工夫，對相應內容進行調整，形成完善的課程設計實施方案。另外，還應探索在課程設計和畢業設計中，橋梁概念設計的比重增加到何種程度才能更有效培養學生對總體目標的洞察力、對設計任務的駕馭能力和對工程技術的創新能力。

4.現有教學模式和教學方法的改進。將創新理念融入到全部教學環節中，將“以教師為主體”的傳統教學模式向“以學生為主體、教師為主導”的教學模式轉變，探索完善啟發式、討論式教學方法，促使學生由“被動學習”到“主動學習”。

5.教學模型的制作。橋梁工程與實踐的結合非常緊密，教學內容主要包括計算和構造兩部分。然而，對于一些設施的具體構造，教材上的圖形往往比較模糊，即使教師授課時給學生展示了大量的圖片，學生仍反映對此印象不深，譬如，T梁漸變段、伸縮縫、支座、錨具的構造等。將這些設施的教學模型帶入課堂，逐一進行講解，難題就迎刃而解。

6.實時關注橋梁發展動態。隨時關注國內外關于橋梁的建造或者發生橋梁事故的事件和進展，收集相關的案例并對案例的背景材料進行補充和擴展，尤其是近年來橋梁垮塌事故。近5年的15座事故橋梁，至事發時，只有3座使用時間超過15年。有3座在建橋梁發生坍塌事故，除上述造成特大傷亡的湖南鳳凰沱江大橋外，遼寧撫順月牙島西跨河大橋于2012年6月18日晚17點21分發生坍塌，坍塌時，該橋即將竣工。昆明新機場在建橋梁垮塌發生在2010年1月3日。除上述6座橋梁及建成通車不足一年、近日發生事故的哈爾濱陽明灘大橋外，其余8座橋梁至事發時使用時間均在12～14年之間。統計數據顯示，建成后投入使用12～14年間的橋梁屬事故多發橋梁。給學生看事故現場的圖片，一起分析事故發生的原因，可增強學生對橋梁構造的理解以及作為一個橋梁建設者，究竟應該擔負怎樣的社會責任。

7.加強橋梁電算教學。作為路橋方向的本科教育，橋梁結構電算應該是橋梁工程專業的一門必修課。隨著材料、技術的不斷進步，橋梁結構正在朝輕型、（超）大跨度方向發展，許多輕型橋梁結構也不斷涌現。隨之，橋梁設計理論和計算水平的也不斷發展，橋梁結構分析的能力也不斷增強。為適應實際工程需要，路橋專業的學生應熟練掌握一門橋梁結構分析軟件，用于實現橋梁設計階段的內力計算，并能充分考慮施工過程、非線性等因素，用于橋梁施工控制、試驗檢測和病害分析中。

三、具體成果

形成合理、完善的，與“卓越工程師教育培養計劃”目標一致的，與用人單位要求緊密銜接的橋梁工程教學大綱；根據優化后的理論教學內容，制作完成了一套圖文并茂、注重細節、條理清晰、視覺效果良好、能與創新能力培養要求相適應的多媒體課件；制定出了完善的課程設計實施方案和試驗實施計劃；初步建立起能反映當代橋梁創新技術的工程實例庫，約20個實例；建立起主要橋梁結構體系和橋梁附屬設施的教學模型庫。

通過優化教學內容，改進教學模式和教學方法等手段，切實推進橋梁工程課程教學體制的改革，在教學內容、教學方法等方面建立起一套比較完整的體系；解決學生空間想象能力差，不能將橋梁構造原理與工程實際聯系、銜接的問題，使學生能形成對橋梁細部構造的感性認識；解決學生的思考能力、識圖能力和動手能力不強的問題，激發學生的創新欲望，使學生真正具有手腦并用、思考—實踐—認識—創新的能力，全面提升學生的專業素養，激發學生們的想象力和創造力。