橋梁工程教學內容和教學模式探討

劉德貴 王濤 許立英 王寧

[摘 要]受“厚基礎，寬口徑”指導教學思想的影響，橋梁工程課程教學學時縮減；同時隨著橋梁工程理論與技術的發展，要在有限的學時內，完成既定教學內容，使學生具備橋梁工程知識的同時，具備解決實際工程問題的能力，并具有創新意識，橋梁工程課程需要在教學內容的安排和教學模式上探索與創新。高校教師應在橋梁工程教學中對教學內容進行合理安排，并加強課程資源建設，重視和合理利用各種教學方法，實現教學方式多元化，重視實踐教學環節、課程設計，對其教學模式進行改革。這些改革措施能有效提高橋梁工程的教學質量。

[關鍵詞]橋梁工程；教學；問題；內容；模式；探討

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）11-0055-03

橋梁工程是土木工程專業的一門專業主干課程，同時又是道路橋梁工程專業的核心課程。其要求學生掌握常用橋梁構造、力學特征、計算理論和設計方法等，熟悉橋梁施工方面的知識，了解各類大跨度橋梁構造、計算和施工特點，最終使學生具備進行橋梁比選、結構尺寸擬定、設計計算以及施工方案擬定的能力。

多年來，伴隨著計算理論水平的發展，新材料、新工藝的不斷出現，世界范圍內出現了眾多新型結構橋梁，特別是我國橋梁設計理論和施工技術發展迅速，已經遠遠超過了目前本科教學中橋梁工程教材的更新步伐。然而，受“厚基礎，寬口徑”指導思想的影響，橋梁工程授課時數多被縮減64學時[1][2]。如何在保證基本教學要求的前提下，給學生介紹更多、更廣和更新的橋梁工程知識，使學生具備應有的專業素質和解決實際工程問題能力，同時又有創新意識，是目前橋梁工程教學中亟須解決的問題，需要教師在教學內容和教學模式等方面不斷進行探索和創新。

一、橋梁工程教學中存在的問題

（一）教學內容滯后于橋梁發展現狀

橋梁工程的授課內容如以被廣泛采用的范立礎、顧安邦主編的《橋梁工程》（上、下冊）的教學內容來看，需要在有限的學時內講授完簡支梁橋、曲線梁橋、連續梁橋、剛構橋和拱橋等基本橋型的相關教學內容，并介紹斜拉橋、懸索橋的結構組成、基本構造和計算要點等[2][3]。但是在實際教學時，受學時限制，一般更多的學時用于重點講授鋼筋混凝土梁橋、拱橋的結構組成、構造受力特點和設計計算，而其他橋梁，如混凝土剛構橋、鋼管混凝土拱橋、斜拉橋和懸索橋大跨徑橋梁只能作簡要講解，甚至將部分內容作為自學內容。同時，橋梁建設技術日新月異，設計理論和技術飛速進步，新的橋梁結構體系不斷推陳出新，其發展內容遠遠超過教材的更新步伐。這樣就形成了實際教學內容多、新知識層出不窮與有限教學學時的矛盾，以及教學內容滯后于橋梁發展的現狀。

（二）教學模式傳統落后

橋梁工程的教學一般受課時限制，為了完成現行教學大綱規定和教學任務，其教學模式基本都是以教室為環境，教師授課，學生聽課做筆記，平時留有一定的習題作業，期末進行考試或課程設計考試。這樣的教學模式常也被稱為“填鴨式”教學模式[4]。而橋梁工程本身就是一門實踐性很強的專業課程，學生在學習的過程中，需要將理論知識和工程實踐密切結合起來，才能牢固地掌握課堂所學知識。目前“填鴨式”的教學模式是不能滿足上述教學要求的，其使學生在課堂上接受的理論難以和實踐相結合，對橋梁的構造原理和施工工藝缺乏直觀的認識；再加上課時受限，不能留出足夠時間引導學生獨立思考，全面深刻理解課程內容，也不能有效地調動學生學習的積極性和主動性，培養其發現問題和解決問題的能力；同時，因課堂教學靈活性不足，缺乏學生自主研究性學習內容和訓練環節，這樣的教學模式對培養學生的創新思維和創新能力的目標作用有限。目前，采用新的教學模式與理念已成為橋梁工程教學中需要考慮與解決的重要問題。

（三）課堂教學與實踐、實際工程脫節

課程設計和認識實習是橋梁工程教學中的重要實踐教學環節。課程設計一般是學期課堂教學完成后實施的重要實踐環節，受指導教師和課題的限制，一般都是課本設計算例的重復，導致學生往往僅是在參考算例上進行，自己動手和動腦思考的機會明顯不足，且受到學時限制，一般僅能開展梁橋的課程設計，而其他梁橋的設計和訓練往往得不到保障，實際上很難達到培養學生運用所學知識去分析和解決實際工程問題的能力的教學要求。認識實習又受教學經費、學時和施工單位經營模式等原因限制，使得該實踐教學環節難度越來越大，僅能帶領學生認知學校所處地固有形式橋梁的結構與構造，不能使他們廣泛認識各類橋梁結構形式，特別是各類新型橋梁結構。結果，認識實踐環節的作用逐步減弱，導致學生不能帶著問題去觀察與學習，對橋梁的構造原理和施工工藝缺乏直觀認識，使學生在課堂上接受的理論難以與實踐相結合。

由此，課程設計和認識實習等實踐環節將影響后續課程學習以及畢業設計等教學環節內容的開展，甚至影響到畢業生到工作單位后的適應期。

二、教學內容改革探討

目前，國內橋梁工程的教學內容主要包括[1][2]：1.橋梁工程發展概況、橋梁的組成部分、各種橋梁結構體系、橋面布置與構造、橋梁的設計荷載、橋梁的總體規劃和設計及橋梁方案比選；2.混凝土梁橋（包括鋼筋混凝土梁橋和預應力鋼筋混凝土梁橋）各種體系的受力特點和構造、內力計算、空間分析理論，超靜定預應力混凝土梁橋的次內力計算，箱梁分析和斜彎橋理論，以及混凝土連續梁和剛構橋構造的設計計算和施工要點；3.拱橋的發展、各種拱橋結構體系及適用條件，拱橋構造及布置，拱橋的設計計算與施工；4.纜索承重橋（斜拉橋、懸索橋）的結構體系、總體布置和設計計算；5.橋梁墩臺和支座。

可以說從教材的內容編排來看，橋梁工程教學內容眾多，而目前又受到教學學時縮減的限制，很難在有限的時間內完成所有教材編排內容。而且，隨著橋梁理論和技術的更新，新的橋梁結構體系不斷地推陳出新，其發展內容遠遠超過教材的更新步伐。這就需要對實際教學內容，考慮目前各類結構體系的橋梁結構的實際應用狀況，以及目前橋梁工程領域的不斷發展和更新，對教學內容進行精心的設計，輔以教學模式的改革和更新，才能達到教學目的。建議在實際教學中，應根據目前橋梁工程的應用和發展狀況，并根據教學內容的重要性，精心安排橋梁工程各部分教學內容。

對于第一部分總論的內容，應主要講述橋梁的組成，各種橋梁結構體系及橋梁荷載中的車輛荷載部分。而橋梁發展概況、橋面布置和構造、總體規劃和選型等內容可簡要講述，可結合課程網站資源、圖片、視頻和案例等形式以自學形式開展。

由于混凝土簡支梁橋、預應力連續梁橋、連續剛構橋已大量修建并成為主要橋型，對于混凝土梁橋相關內容的講解，是本科橋梁工程教學的重點。應重點講述各種混凝土梁橋的受力特點、內力計算、空間分析理論以及超靜定預應力混凝土梁橋的次內力計算，其中又以梁橋空間計算理論中荷載橫向分布以及預應力混凝土梁橋的次內力計算為重中之重，其次是介紹斜彎橋、剛構橋的構造、受力特點、設計計算要點，該部分內容可配合自學多媒體課件、圖片、視頻等開展。

由于拱橋結構體系較多，近年來又不斷出現新的拱橋結構，如鋼管混凝土拱橋和組合結構拱橋等，因此對于拱橋這一部分內容，如在有限的時間內要完成所有教學內容更為困難，故對拱橋所涉及的教學內容更需精心設計?？芍饕獙⒏黝惞皹虻牧W特點和內力計算方法作為重點內容精心講解，其中空腹式拱橋懸鏈線計算方面的內容尤其需要給學生講解清楚，對于其他方面的計算內容則僅做簡要講述即可。

對于斜拉橋、懸索橋這兩種纜索式承重橋梁的教學內容，由于涉及非線性等超出本科生知識結構的內容，計算比較復雜，宜在有限的學時內介紹相關橋梁的概念、結構組成，對相關計算原理進行介紹即可。

對于支座和墩臺等內容，在課堂上主要將支座的布置，墩臺等下部結構構造及計算原理講述清楚即可，其內容的深入展開，可以配合課程資源建設，以自學多媒體課件、圖片、視頻和工程案例的形式展開。

三、教學模式的改革探討

從上述教學內容的改革探討不難發現，很多教學內容在課堂上是無法深入展開的，更不能滿足使學生廣泛認知各類新型橋梁結構形式，把握目前橋梁工程的發展新動向，培養學生發現問題、解決問題的能力以及創新能力的教學需求。因此，為彌補有限學時內不能完成教學和學生對橋梁工程專業知識需求的缺陷，需要結合教學內容需求，在教學模式上積極探索和創新。建議在如下方面加強教學模式的創新和改革。

（一）加強課程資源建設

基于互聯網技術，建立適用功能齊全的，包括課程教學多媒體課件，各種橋梁結構構造圖片、視頻、施工動畫、紀錄片、自學指導書、課程設計任務書、規范、習題集、試題集等豐富多彩的課程資源。特別是對課堂上無法深入開展的教學內容，比如橋梁發展概況、橋面布置與構造、各種橋梁的構造及施工方法、新型結構橋梁、支座和墩臺等，建立與之對應的自學多媒體課件、圖片、視頻和施工動畫等學習資源，以供學生利用課余時間自學教師未在課堂上深入講述的內容，以發揮學生的主動性，以彌補目前有限時間無法完成規定教學任務，采用“填鴨式”教學方式的缺陷。同時，通過現代網絡技術手段（QQ群、微信）開展課程學習答疑、討論，以加強學生與教師之間的交流。

（二）重視教學方法上革新、合理利用各種教學方法，實現教學方式多元化

在有限的課時量的情況下，要高效地完成橋梁工程的全部教學任務和內容，需要重視教學方法上的革新，并合理利用各種教學方法。傳統的板書教學雖有利于公式的推導，但難以滿足劇增的課堂信息量，多媒體是現代化教學手段，對大信息量的內容有很好的效果。因此在教學過程中，可根據教學的需要，合理利用“多媒體+板書”相結合的授課方式。

而針對不同知識，在教學方法上可靈活運用，如在講述各種混凝土梁橋的受力特點時，宜采用比較教學法；在介紹橋梁施工時，可采用視頻教學法，播放多種橋型施工動畫、flash和現場視頻，使學生對橋梁基礎—墩臺—上部結構—橋面鋪裝的整個施工過程有更直觀的認識[5]。

同時，在課堂教學中，應采用啟發及互動的方式開展課堂教學，在講授課程知識之前，先將新知識以問題的形式提出，布置給學生作為課后作業、思考題，使學生帶著問題預習，同時在課堂上設置一些與課程重要知識點相關的關鍵性、啟發性和興趣性的問題提問，提高學生學習的主動性，激發他們的學習興趣，引導學生將過去知識與課堂教授知識有機結合，融會貫通[6].。在課后有針對性地制訂一些有討論性的課題，對教學班進行分組，要求學生通過查閱資料和文獻，集體討論，然后制作成多媒體PPT，由小組派人給全班學生講解，以調動學生的主動性和積極性。也可布置一些小的設計題目，將各個需要掌握的知識串聯起來，要求學生根據課本知識，結合規范和一些已建橋梁的資料，繪制出合理可行的梁式/拱式橋方案圖，這樣可以將零碎的知識點串聯起來，達到學以致用的目的，激發學生的積極性。

通過上述方式可以逐漸地將以教師為中心的傳統教學模式向以學生為主體、以教師為主導的教學方式轉變。通過比較教學法、視頻教法、問題教學法、項目教學法、案例教學法、技能教學法等多種教學方法來激發學生的主動性、培養發現問題和解決實際工程問題的能力。

（三）重視實踐教學環節、合理科學安排課程設計

橋梁工程的教學過程中，存在認識實習、課程設計和橋梁結構設計、模型制作大賽等實踐教學環節。這些環節對橋梁工程的教學有很重要的促進作用，能培養學生理論聯系實際地解決工程問題的能力，以及創新意識，因此，需精心設計并開展相關教學活動。

認識實習是最直觀認識橋梁結構組成和構造的最好環節。在認識實習的安排上，應針對每一類橋梁結構，選擇一個具有代表性的橋梁，教師在認識實習的現場，針對每一類橋梁結構作仔細講解，并盡量組織學生到橋梁施工現場和橋梁預制構件廠參觀實習。

橋梁工程課程設計是橋梁工程教學中的重要環節，也是培養橋梁工程師必備能力的初步訓練，更是畢業設計的前項訓練，可針對常見的橋型安排課程設計。如鋼筋混凝土/預應力混凝土簡支梁橋課程設計、空腹式懸鏈線拱橋的課程設計。在課程設計的實際安排上，為防止學生抄襲，可以將簡支梁橋的設計分為普通混凝土空心板、T梁和箱型截面，對每一類項目可再劃分為不同的主梁寬度、計算跨徑等。在課程設計上重點要求學生能夠進行主梁截面尺寸的擬定、截面特性的計算、主梁的內力計算、配筋計算、結構性能驗算和施工圖繪制。最終通過設計過程，初步掌握橋梁結構內力設計計算方法，達到培養學生計算、繪圖和獨立思考與進行橋梁設計的能力。

除此之外，也可以學生科技活動的形式開展橋梁結構設計和模型設計大賽，使學生對橋梁結構的形式、受力、整體性、穩定性及細部構造有更進一步的理解和掌握，鞏固和加深基礎課程的力學知識、對橋梁結構受力性能的掌握，促進學生對課程的興趣，培養學生動手能力和創新意識。還可以鼓勵學生參與到教師的科研課題中去，主動聽一些學術報告，讓學生了解專業熱門問題和學科發展前沿問題。上述形式的認識實習、課程設計和課堂外的教學活動能促進課堂教學內容的拓展。

四、結語

橋梁工程是一門非常重要的土木工程專業課程，其課程內容多，綜合性強，有綜合理論和實踐的特點，同時新的橋梁結構體系和知識層出不窮，在有限的學時內要使該課程的教學獲得理想的效果，必須對該課程的各部分教學內容根據其重要性進行精心安排，加強課程資源的建設，在教學模式上予以革新，采用多元化的教學方法，并注重認識實習、課程設計和結構、模型設計大賽等課堂外的教學環節。這樣才能有效地完成教學內容，達到理想的效果，做到教學模式從以教師為中心的傳統教學模式向以學生為主體、以教師為主導的教學方式上轉變，充分發揮學生學習的興趣和主動性，使學生有足夠的橋梁工程專業知識儲備，以達到綜合培養學生解決實際工程問題的能力和創新意識的目的，從而提高教學質量。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 任遠，黃僑.《橋梁工程》教學的思考與實踐[J].教育教學論壇，2014（53）：149-150.

[2] 趙洋，焦紅波，趙紅波.橋梁工程課程的教學內容改革研究[J].華北水利水電學院學報（社科版），2011（3）：166-168.

[3] 周艷，宋君超.《橋梁工程》課程教學改革探討[J].土木建筑教育改革理論與實踐，2010（12）：498-502.

[4] 李春光，劉建，韓艷.傳統橋梁工程教學方法存在的問題及改進方法探索[J].科技教育，2014（27）：171.

[5] 張鵬，李清富.橋梁工程課程教學改革探討[J].高等建筑教育，2009（6）：71-73.

[6] 呂玉原.基于問題式學習對橋梁工程課程教學的啟示[J].中國科教創新導刊，2007（26）：106.

[責任編輯：劉鳳華]