基于工程能力培養(yǎng)的橋梁工程畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革研究

王榮霞　宋娃麗　黃海新

摘要：根據(jù)國內(nèi)高等工科院校的教育特點，結(jié)合國際CDIO工程教育理念，針對橋梁工程畢業(yè)設(shè)計的實踐教學(xué)課程，研究并探討了培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程能力的教學(xué)改革途徑和方法，以期為國內(nèi)類似專業(yè)課程畢業(yè)設(shè)計實踐教學(xué)提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；畢業(yè)設(shè)計；教學(xué)改革；工程能力

中圖分類號：G642.477；TU-4 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2015）03-0135-04

一、工程能力培養(yǎng)和CDIO工程教育理念

工程能力是現(xiàn)代工程師應(yīng)該具備的重要基本素質(zhì)之一，近年來在中國高等教育面向國際發(fā)展的新形勢下，越來越多的大學(xué)畢業(yè)生需要適應(yīng)國際化的就業(yè)環(huán)境，需要具備綜合應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)手段的現(xiàn)代工程能力[1]。

但是，目前高等學(xué)校教育缺乏對大學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，主要表現(xiàn)在重視理論教學(xué)而輕視實踐教學(xué)，重視培養(yǎng)個人的學(xué)術(shù)研究能力而輕視個體在團隊中的協(xié)作精神，重視對已有科技的應(yīng)用而輕視對科技的創(chuàng)新，因此，如何在大學(xué)學(xué)習(xí)期間培養(yǎng)學(xué)生的工程能力成為高等工科院校目前急需解決的問題，也成為高校教學(xué)的重要目標(biāo)。

CDIO（Conceiving–Designing–Implementing–Operation）作為國際最新的工程教育理念，針對高等院校學(xué)生的工程能力培養(yǎng)目標(biāo)提出了全面而系統(tǒng)的指引方針和實施要求。其具體理念包括：充分利用高校專業(yè)學(xué)科齊全、學(xué)習(xí)資源豐富的優(yōu)厚條件，結(jié)合本科各專業(yè)核心課程的教學(xué)實踐，努力創(chuàng)建新機制和新模式，使學(xué)生在專業(yè)知識學(xué)習(xí)到生產(chǎn)實踐的過程中，

學(xué)習(xí)能力、科技創(chuàng)新能力、交流溝通和團隊協(xié)作能力、對本行業(yè)乃至社會大環(huán)境系統(tǒng)的適應(yīng)與調(diào)控能力得到全面訓(xùn)練和提高。為此，如何以CDIO教育理念為指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，提高學(xué)生適應(yīng)國際社會大環(huán)境和工作崗位的能力是值得深入思考和研究的課題[2]。

結(jié)合學(xué)校橋梁工程畢業(yè)設(shè)計這一重要的教學(xué)實踐課程，以CDIO工程教育理念引領(lǐng)橋梁工程畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革，深入分析和探討基于工程能力培養(yǎng)的教學(xué)改革途徑和方法，以期為國內(nèi)其他高校類似專業(yè)或課程教學(xué)提供參考。

二、橋梁工程畢業(yè)設(shè)計實踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

橋梁工程畢業(yè)設(shè)計是土木工程專業(yè)和道橋?qū)I(yè)重要的實踐教學(xué)課程，也是培養(yǎng)和發(fā)掘?qū)W生創(chuàng)新性思維最關(guān)鍵的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。目前

橋梁工程畢業(yè)設(shè)計教學(xué)主要存在以下問題。

（一）學(xué)生缺乏對專業(yè)知識學(xué)習(xí)的主動性和自覺性

橋梁工程畢業(yè)設(shè)計涵蓋的內(nèi)容較多，包括設(shè)計方案的選取、結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算以及施工圖的繪制，在此過程中需要學(xué)生有較強的自學(xué)意識和自學(xué)能力，能夠綜合運用所學(xué)的各種專業(yè)理論知識，獨立思考、分析和解決問題。

但是，從近幾年畢業(yè)設(shè)計的現(xiàn)狀來看，由于就業(yè)形勢及諸多因素的影響，學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計期間紀(jì)律渙散，自主學(xué)習(xí)意識差，不能積極主動地完成畢業(yè)設(shè)計各階段要求的內(nèi)容，有的甚至出現(xiàn)完全抄襲畢業(yè)設(shè)計的現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、工程繪圖等專業(yè)知識的學(xué)習(xí)能力方面未能得到充分鍛煉和提高，難以達到畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)目的和要求，從而影響了學(xué)生的就業(yè)和發(fā)展，也影響到學(xué)校的聲譽。

（二） 學(xué)生的科研能力不強，設(shè)計橋型單一

畢業(yè)設(shè)計中，橋型的選擇應(yīng)依據(jù)已有的地質(zhì)水文、設(shè)計荷載等資料，在多種方案中比選。雖然學(xué)過的橋梁形式很多，但是學(xué)生在選擇設(shè)計方案時，一般是反向思維，即優(yōu)先考慮在給定的畢業(yè)設(shè)計時間內(nèi)，哪個橋型好做，能方便找到參考示例，就以此橋型作為重點設(shè)計對象。而對各類拱橋、連續(xù)剛構(gòu)橋、T型剛構(gòu)橋、斜腿剛構(gòu)橋、懸索橋等很多具有結(jié)構(gòu)創(chuàng)新特點的，并且在實際工程中使用較多的橋型很少甚至沒有學(xué)生選擇，最終導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計成果嚴(yán)重雷同。不僅如此，一些優(yōu)秀的學(xué)生，由于缺乏對創(chuàng)新橋型的選擇，未能很好地發(fā)掘他們的研究潛能，使得其科研創(chuàng)新能力無法得到有效提升和鍛煉，這與CDIO工程教育理念和工程能力培養(yǎng)的目標(biāo)相差甚遠。

（三） 畢業(yè)設(shè)計過多依賴計算軟件，忽視對基礎(chǔ)理論的理解和把握

近年來，

橋梁設(shè)計軟件功能的不斷完善與強大，為學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中選擇更多種形式的橋梁創(chuàng)造了條件， 為解決復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析計算提供了有效途徑，增強了學(xué)生的就業(yè)競爭力。

但是，隨之而來出現(xiàn)了新的問題。一是，很多學(xué)生由于不能在短期內(nèi)熟悉設(shè)計軟件的操作方法和基本理論，在畢業(yè)設(shè)計初期，忽略了對橋梁基本知識的學(xué)習(xí)，而只是埋頭于對設(shè)計軟件的操作練習(xí)，使原本緊張的設(shè)計時間大量壓縮，影響了設(shè)計質(zhì)量和效果；二是，有的學(xué)生雖然能夠使用軟件進行設(shè)計計算，但是對結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)概念模糊、計算原理不清楚，導(dǎo)致工程設(shè)計能力有所下降，甚至

有的學(xué)生對計算結(jié)果無法作出判斷和分析，缺乏深層次的思考，因此，難以保證所設(shè)計的結(jié)構(gòu)安全性和合理性。

（四） 畢業(yè)設(shè)計與就業(yè)脫節(jié)，成績?nèi)狈茖W(xué)合理的評價

目前畢業(yè)設(shè)計成績評定主要由指導(dǎo)教師評分、評閱教師評分和畢業(yè)答辯評分三部分構(gòu)成，是一個模糊、籠統(tǒng)而不具體的評價，難以讓學(xué)生深刻體會到自己設(shè)計成果的不足。

不僅如此，近年年，除了對考研學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計有要求外，絕大部分學(xué)生只求及格即可。在這樣的環(huán)境影響和缺乏力度的成績考核下，學(xué)生放松了對自己的要求，

缺乏挑戰(zhàn)困難、大膽創(chuàng)新的動力，也就喪失了其工程能力培養(yǎng)的最佳時機。由此可見，完善現(xiàn)有的畢業(yè)設(shè)計考核方式，將畢業(yè)設(shè)計與學(xué)生就業(yè)掛鉤，對充分調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生的積極性和主觀能動性非常重要。

綜上所述，根據(jù)CDIO 教育理念，為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)理論知識、團隊協(xié)作精神和工程創(chuàng)新能力，綜合提高學(xué)生的個人素質(zhì)和工程能力，對現(xiàn)有橋梁工程畢業(yè)設(shè)計教學(xué)進行改革和完善非常必要。

三、橋梁工程畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革途徑和方法研究endprint

針對橋梁工程畢業(yè)設(shè)計現(xiàn)狀，課題組從2012年開始對教學(xué)方法和手段進行了改革創(chuàng)新，并在之后歷年的畢業(yè)設(shè)計中予以實施和完善，效果顯著。

（一）采取嚴(yán)格的教學(xué)監(jiān)管措施，督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)

1.提前擬定思考題，定期匯報，定期討論

指導(dǎo)教師在畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書下達后，嚴(yán)格控制進度，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。針對每個階段的設(shè)計內(nèi)容，提前擬定思考題，采取每周定期匯報、定期集中討論的形式，督促學(xué)生真正深入自己的設(shè)計任務(wù)開展研究，鍛煉其獨立思考和自學(xué)的能力。例如在方案比選階段，在每次集中匯報討論時，要求每個學(xué)生結(jié)合思考題，把自己比選的方案逐一論述，包括：橋梁結(jié)構(gòu)常用的上下部結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點分析；不同橋梁結(jié)構(gòu)適用的跨徑范圍；主梁截面形式如何選擇；橋長、橋面標(biāo)高等關(guān)鍵尺寸如何擬定；所選方案的理由，等等。論述和討論問題的過程，不僅鍛煉了學(xué)生的語言和溝通表達能力，使他們對所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)

知識有了更深入的了解，而且還可以督促引導(dǎo)學(xué)生自行學(xué)習(xí)和研究，提高自主學(xué)習(xí)的能力。

2.嚴(yán)格控制階段性成果及最終設(shè)計成果質(zhì)量

畢業(yè)設(shè)計過程中要，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)定期提交階段性成果。對不合格的設(shè)計作品或存在抄襲爭議的作品不允許進入下一流程，或退回修改或延遲提交，必要時增加中期答辯、推遲畢業(yè)答辯、畢業(yè)設(shè)計不予通過等處理措施，以此激勵督促學(xué)生重視自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的主動性。

（二）舉辦各類專題講座，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，鞏固基礎(chǔ)知識

指導(dǎo)教師應(yīng)首先具有創(chuàng)新意識和指導(dǎo)能力，這是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識并實施創(chuàng)新設(shè)計的前提[3]。兩年的實踐表明，舉辦各類專題學(xué)術(shù)報告，無論對教師還是學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)都非常有效。如：在畢業(yè)設(shè)計正式開始前，邀請設(shè)計院的專家為師生作專題報告，就城市景觀橋梁（包括天津大沽橋、赤峰橋、進步橋等新型城市橋梁）的設(shè)計理念、設(shè)計計算、施工管理等作介紹，增進師生創(chuàng)新橋梁設(shè)計的意識和興趣。邀請知名學(xué)者來校作關(guān)于

橋梁抗震新理念、橋梁沖刷研究等學(xué)術(shù)報告，引領(lǐng)師生進入學(xué)科最前沿，激發(fā)創(chuàng)新熱情和研究動力。除此之外，還多次舉辦了有關(guān)橋梁博士、Midas等橋梁設(shè)計軟件應(yīng)用的專題培訓(xùn)講座。

其次，在畢業(yè)設(shè)計過程中，為鞏固學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識，針對不同的設(shè)計階段，結(jié)合重點知識模塊由指導(dǎo)教師開展專題講座，例如：橋梁尺寸擬定和方案比選；橫向分布系數(shù)的計算；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的配筋和驗算；施工圖紙的規(guī)范化繪制，等等。通過梳理和提煉這些重點知識內(nèi)容，鞏固基礎(chǔ)理論，開闊思路，提高學(xué)生的設(shè)計能力，為培養(yǎng)學(xué)生的工程能力奠定基礎(chǔ)。

（三）設(shè)計選題多樣化，鼓勵創(chuàng)新設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計中具有創(chuàng)新性的題目有兩類：一是來自于與工程實際相結(jié)合的科研項目，二是自擬設(shè)計選題，包括復(fù)雜橋型（如拱式橋、斜拉橋、懸索橋、連續(xù)剛構(gòu)橋等）或傳統(tǒng)橋型的部分創(chuàng)新性研究內(nèi)容（如不同施工方法、抗風(fēng)抗震、優(yōu)化設(shè)計、拱軸線型確定及各類專題研究）[4]。 其中，科研性的題目一般由師生團隊合作完成，不僅可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、科研能力、創(chuàng)新能力，更能鍛煉他們的溝通和協(xié)作能力，是培養(yǎng)學(xué)生工程能力的重要途徑。尤其對于優(yōu)秀的學(xué)生，要鼓勵他們積極參與，大膽創(chuàng)新，并把是否有創(chuàng)新作為最終評價畢業(yè)設(shè)計成績的重要因素。

近年來，隨著計算手段的先進化和師生創(chuàng)新意識的提高，針對不同層次水平的學(xué)生，橋梁畢業(yè)設(shè)計向著多樣化、創(chuàng)新型方向積極發(fā)展，學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計熱情和信心逐年上升。連續(xù)幾屆畢業(yè)生的工程能力得到了提升，就業(yè)單位的水準(zhǔn)也逐步好轉(zhuǎn)，這也反映出了畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新性選題對培養(yǎng)學(xué)生工程能力的重要作用。 表1和表2分別為近幾年學(xué)校橋梁畢業(yè)設(shè)計題目及學(xué)生選題情況。

由表1，表2可以看出，通過改革橋梁畢業(yè)設(shè)計教學(xué)方法，越來越多的學(xué)生選擇了具有創(chuàng)新性的題目作為主要設(shè)計內(nèi)容，其創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和工程能力的提高也成為他們個人的需求和努力的目標(biāo)。在每年的優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計評選中，大約80%的優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計來自于他們的設(shè)計成果，教學(xué)改革效果明顯。

（四）完善畢業(yè)設(shè)計成績評價指標(biāo)體系和評定制度

首先，在畢業(yè)設(shè)計成績的考核中突出科研和創(chuàng)新性內(nèi)容的比重，增加科研和創(chuàng)新的評價指標(biāo)，并賦予一定程度的鼓勵提高分。對完成了創(chuàng)新性畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容的學(xué)生，還將為他們提出更加詳細的評審意見，使學(xué)生能夠了解自身設(shè)計作品的優(yōu)勢和劣勢，為今后從事同類型工作提供借鑒。

除此之外，為了進一步調(diào)動學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的積極性，建議進一步完善評定制度，適當(dāng)壓縮通過率畢業(yè)設(shè)計的。對于畢業(yè)設(shè)計成果不太理想的學(xué)生，限定一定的比例進行二次答辯或者延期畢業(yè)。這種措施對于那些成績較差、學(xué)習(xí)缺乏積極主動性的學(xué)生是一種壓力，也是一種動力，在很大程度上能夠調(diào)動他們的積極性，提高畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。

（五）結(jié)合畢業(yè)設(shè)計成績，推行專業(yè)教師推薦學(xué)生就業(yè)政策

學(xué)生就業(yè)問題一直是社會關(guān)注的焦點和難點。由于目前社會環(huán)境的影響，很多學(xué)生缺乏畢業(yè)設(shè)計積極性的根本原因是認(rèn)為成績與就業(yè)無關(guān)，這也成為徹底解決畢業(yè)設(shè)計教學(xué)的難題。在教學(xué)中推進學(xué)生公平就業(yè)，是作為專業(yè)指導(dǎo)教師義不容辭的責(zé)任。為此，近兩年，學(xué)院推行了以畢業(yè)設(shè)計成績?yōu)閰⒖迹瑢I(yè)教師推薦學(xué)生就業(yè)的政策，一方面可以充分發(fā)掘?qū)I(yè)教師在本行業(yè)領(lǐng)域的社會資源，增加了學(xué)生公平就業(yè)的機會，另一方面可以激勵學(xué)生爭取做出優(yōu)秀的畢業(yè)設(shè)計，提高自己的工程能力和就業(yè)競爭力。兩年來，學(xué)院專業(yè)教師共為21名成績優(yōu)秀、工程能力較強的學(xué)生推薦了工作。實踐證明，這些學(xué)生由于在畢業(yè)設(shè)計中很好地鍛煉了自己的工程能力，就業(yè)后的環(huán)境適應(yīng)能力和業(yè)務(wù)能力快速提高，得到單位領(lǐng)導(dǎo)的一致好評和認(rèn)可。這一措施無疑將成為畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革的巨大推動力。

四、 結(jié)語

幾年來的教學(xué)改革及實踐表明，橋梁工程畢業(yè)設(shè)計在培養(yǎng)學(xué)生工程能力方面取得日益顯著的成效，基本達到了以CDIO教育理念為引領(lǐng)的大學(xué)生工程能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計水平逐年提高，畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量顯著提升，為學(xué)生走向工作崗位奠定了堅實的基礎(chǔ)，深受廣大師生的認(rèn)可。參考文獻：

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[2] 吳鳴，熊光晶.基于工程能力培養(yǎng)的橋梁工程教學(xué)改革探索與實踐.長沙鐵道學(xué)院學(xué)報：社會科學(xué)版， 2010，1（11）：109-113.

[3]徐光亞，劉小燕，易壯鵬.橋梁工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐.中國電力教育，2013（4）：158-159.

[4] 孫立山，姚麗亞.本科生畢業(yè)設(shè)計中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)淺析[J].土木建筑教育改革理論與實踐，2010，12（9）：107-108.

（編輯 梁遠華）endprint