全過程橋梁設(shè)計課程教學(xué)實踐、改進(jìn)與思考

管仲國 張超峰 阮欣

摘要：針對建立橋梁全過程設(shè)計課程的合理教學(xué)模式問題，基于兩屆橋梁全過程教學(xué)實踐，并通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查問卷反饋和針對性的改進(jìn)措施，探索建立了橋梁全過程課程設(shè)計的合理內(nèi)容與任務(wù)、課程安排和考核評價體系。采用開放性的設(shè)計選題，既能滿足課程建設(shè)的基本目標(biāo)，又能較好地適應(yīng)學(xué)生的差異化需求，引入案例教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生舉一反三。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;全過程設(shè)計;課程改革;問卷調(diào)查;持續(xù)改進(jìn)

中圖分類號：G642.477? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2020）10-0192-03

一、引言

同濟(jì)大學(xué)土木工程專業(yè)開展了全過程專業(yè)設(shè)計的實踐教學(xué)改革，取消了既往的課程設(shè)計方法，集中在第七學(xué)期面向一個具體復(fù)雜工程項目開展包括總體規(guī)劃、結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算和施工組織設(shè)計的全過程設(shè)計，旨在培養(yǎng)學(xué)生處理實際問題的能力、拓展其專業(yè)試驗，提升其專業(yè)素養(yǎng)[1，2]。本文主要介紹了橋梁工程專業(yè)方向全過程的相關(guān)教學(xué)計劃與內(nèi)容安排設(shè)計、相應(yīng)的實踐反饋，以及針對性的改進(jìn)方案與實踐效果。

二、教學(xué)設(shè)計與實踐反饋

橋梁工程全過程設(shè)計首次針對2014屆學(xué)生開始實施，根據(jù)課程建設(shè)主旨初步設(shè)計了具體的教學(xué)計劃。

（一）教學(xué)計劃安排

1.設(shè)計內(nèi)容與任務(wù)。橋梁全過程設(shè)計以一條總長為400m—800m的跨越既有道路和河流的接線橋梁為設(shè)計背景。設(shè)計任務(wù)涵蓋路線規(guī)劃、橋型方案選擇、主橋與引橋的分孔布跨;引橋采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑，主橋設(shè)計根據(jù)路線等級和通航要求進(jìn)行具體設(shè)計[3]。根據(jù)上述設(shè)計任務(wù)要求，為了強(qiáng)化過程管控，將整個設(shè)計過程劃分為四個階段[4]。前兩個階段分別對應(yīng)總體設(shè)計和引橋復(fù)核計算，主橋的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計單獨劃分為第三階段，下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)部分的設(shè)計與施工組織方案設(shè)計合并為第四階段。

2.課程安排。課時計劃為每周7個課內(nèi)課時+7個課后課時。其中7個課內(nèi)課時采用3個授課課時與4個討論與輔導(dǎo)課時。3個授課課時主要為學(xué)生開展設(shè)計工作提供必要的講解和引導(dǎo)，本次共設(shè)置了17個知識板塊，具體內(nèi)容如下圖所示。4個討論與輔導(dǎo)課時由各班指導(dǎo)教師共同參與輔導(dǎo)[5]，根據(jù)共性問題，開展針對性的討論和輔導(dǎo)。7個課后課時由學(xué)生自行組織。

3.考核評價。全過程課程設(shè)計采用分階段的考核評價方式，各階段的考核成績按加權(quán)比例計入總成績。各階段均由學(xué)生進(jìn)行答辯，全體教師共同參與考評，并取各位教師的平均值作為學(xué)生的最終考核成績，以避免不同教師打分標(biāo)準(zhǔn)不一的問題[6]。

（二）調(diào)查反饋

對2014屆參加橋梁全過程課程設(shè)計的全體學(xué)生開展了匿名網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查，主要調(diào)查結(jié)果如下。

1.總體情況。關(guān)于開展全過程教學(xué)與個人的專業(yè)能力提升的關(guān)系，79.25%的學(xué)生認(rèn)為作用很大，能夠?qū)韧闹R進(jìn)行系統(tǒng)的梳理和提升，18.87%的學(xué)生認(rèn)為作用一般，僅是對既有知識的梳理而已;1.89%的學(xué)生認(rèn)為無作用。

2.設(shè)計任務(wù)。對于全過程橋梁設(shè)計題目，77.36%的學(xué)生認(rèn)為對不同的橋型方案有合適的選擇空間，22.64%的學(xué)生認(rèn)為無合適選擇空間[7]。在選擇具體橋型時，62.26%的學(xué)生因為考研希望更多自主支配時間，30.19%的學(xué)生希望嘗試新東西，提高自己的專業(yè)能力。這一比例關(guān)系與學(xué)生的實際分化狀況基本一致，即30%的學(xué)生已確定保研或已落實工作，60%的學(xué)生準(zhǔn)備考研。此外，本次課程設(shè)計的第三階段考核與考研初試時間相隔僅一周，這導(dǎo)致許多考研的學(xué)生難以兼顧，約61.54%的學(xué)生認(rèn)為第三階段任務(wù)最重。

3.課程安排。對于具體的授課內(nèi)容，59.62%的學(xué)生認(rèn)為應(yīng)結(jié)合某個實際工程案例，進(jìn)行選型、構(gòu)造、計算分析方面的演示，案例可以僅是簡支變連續(xù)的梁式橋，學(xué)生可以舉一反三;僅21.15%的學(xué)生認(rèn)為應(yīng)更注重結(jié)合規(guī)范，闡述橋梁工程、設(shè)計原理等前述課程中的原理問題在規(guī)范中具體是如何落實的。

4.考核評價。對于橋梁全過程的分階段考核，90.2%的學(xué)生認(rèn)為積極作用明顯，有助于督促全過程設(shè)計進(jìn)度，7.84%的學(xué)生認(rèn)為作用不明顯，僅有1.96%的學(xué)生認(rèn)為作用消極，增加學(xué)生負(fù)擔(dān)。對以班組為單位進(jìn)行集體考核的評價方式，88.24%的學(xué)生認(rèn)為滿意，認(rèn)為其有助于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和公平[8]。

三、教學(xué)計劃改進(jìn)與實踐反饋

初次開展的橋梁全過程教學(xué)總體評價較好，積極作用明顯，但也存在一些不足，主要體現(xiàn)在設(shè)計內(nèi)容開放性略顯不足、學(xué)生選擇空間受限、案例教學(xué)不足等方面。

（一）教學(xué)計劃調(diào)整

1.設(shè)計任務(wù)與考核階段。對2015屆學(xué)生的橋梁全過程設(shè)計，路線設(shè)計直接采用學(xué)生在第6學(xué)期《道路與鐵道工程》課程設(shè)計中的題目與成果，這樣既可以與前續(xù)課程形成有機(jī)的聯(lián)系，也有利于減少重復(fù)。與此同時，在新的路線設(shè)計中把河壩內(nèi)寬提升至260m，設(shè)置雙向通航孔。主橋既可以選擇多跨連續(xù)梁方案，也可以選擇更有挑戰(zhàn)性的橋型，比如采用斜拉橋或者拱橋一跨過河。這就可為不同學(xué)生提供更加廣泛的選擇空間，體現(xiàn)“共性基礎(chǔ)+個性發(fā)展”的培養(yǎng)模式。

本次課程設(shè)計仍然分為四個階段，但由于第一階段的路線設(shè)計部分接續(xù)《道路與鐵道工程》課程而減少了任務(wù)量，該階段時間縮短至3周，第二和第三階段考核時間相應(yīng)提前，其中第三階段考核與考研初試的時間差距進(jìn)一步拉大至4周，避免學(xué)生無暇兼顧。

2.授課內(nèi)容。17個授課板塊的內(nèi)容由原來重視理論教學(xué)轉(zhuǎn)向重視案例教學(xué)，增加了“設(shè)計過程實例”與“復(fù)雜橋設(shè)計實例”。同時，更多地把工程實例作為授課內(nèi)容，將最新的設(shè)計與施工方法以PPT或者動畫視頻的形式在課堂上教授給學(xué)生，這種靈活的授課方式將會大大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以案例為依托進(jìn)行授課，生動形象，能夠加深學(xué)生對知識的理解與掌握，進(jìn)而提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。

（二）調(diào)查反饋

為評估調(diào)整后的橋梁全過程教學(xué)實踐效果，對2015屆參加全過程課程設(shè)計的橋梁專業(yè)的全體學(xué)生進(jìn)行了一次網(wǎng)絡(luò)調(diào)查問卷，主要結(jié)果如下。

1.總體情況。關(guān)于開展全過程教學(xué)與個人的專業(yè)能力提升的關(guān)系，92.16%的學(xué)生認(rèn)為作用很大，能夠?qū)韧闹R學(xué)習(xí)起到系統(tǒng)的梳理和提升的作用，7.84%的學(xué)生認(rèn)為作用一般，僅是對既有知識的梳理而已，無學(xué)生認(rèn)為作用消極，增加學(xué)生負(fù)擔(dān)。這顯示了課程改進(jìn)的積極實踐效果。

2.設(shè)計選題與課時投入。對于新的全過程橋梁設(shè)計題目，92.16%的學(xué)生認(rèn)為對不同的橋型方案有合適的選擇空間。進(jìn)一步對學(xué)生所選橋型方案的調(diào)查統(tǒng)計顯示，68.63%的學(xué)生選擇了連續(xù)梁橋，15.69%的學(xué)生選擇了斜拉橋，9.8%的學(xué)生選擇了拱橋，3.92%的學(xué)生選擇了矮塔斜拉橋，還有1.96%的學(xué)生選擇了其他橋型。可見，相比2014屆，課程改進(jìn)后更加擴(kuò)大了橋型方案的選擇范圍和設(shè)計題目的開放性。

3.課程安排。對于調(diào)整后的17個板塊的授課內(nèi)容，認(rèn)為最有幫助的課程的前三名分別是獲得74.51%占比的“橋梁電算方法與實例”、60.78%占比的“橋梁總體設(shè)計與案例”和60.78%占比的“主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工”，這三部分在教學(xué)內(nèi)容上均明顯采用了案例教學(xué)。

四、思考與啟示

通過對同濟(jì)大學(xué)橋梁工程專業(yè)連續(xù)兩屆的全過程課程設(shè)計實踐與調(diào)查改進(jìn)，逐漸建立了與之相適應(yīng)的教學(xué)模式，在此過程中也引發(fā)了一些對現(xiàn)代高等教育教學(xué)理念與方法的思考與啟示。

1.開放性的教學(xué)模式。本次橋梁全過程設(shè)計選用了具有良好開放性的題目。允許不同的學(xué)生根據(jù)自己的實際情況做出不同的選擇，對于要考研復(fù)習(xí)的學(xué)生允許其選擇簡單橋型，滿足了課程基本目標(biāo)要求[9]，對于那些學(xué)有余力的同學(xué)則鼓勵其選擇較為復(fù)雜的具有挑戰(zhàn)性的橋型以鍛煉自身的創(chuàng)新能力。事實上，開放性的題目更多體現(xiàn)的是對學(xué)生的理解和尊重，在更深層次上則是體現(xiàn)“共性基礎(chǔ)+個性發(fā)展”的培養(yǎng)模式，實現(xiàn)“因材施教”[10]和多樣化人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

2.案例教學(xué)與實踐能力培養(yǎng)。授課部分根據(jù)調(diào)查情況，由最初的偏設(shè)計規(guī)范講解轉(zhuǎn)為偏案例講解的方式，化抽象為具體，加深學(xué)生對知識的理解與掌握，同時輔以梳理理論知識與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之間的關(guān)系，讓學(xué)生學(xué)會參考規(guī)范但又不被規(guī)范所限制，培養(yǎng)其處理實際問題的能力[11]。需要指出的是，教學(xué)中的案例教學(xué)并非直接給學(xué)生提供一個相似的范本進(jìn)行模仿，而是通過更為簡單的模型引導(dǎo)學(xué)生舉一反三，以此加強(qiáng)對學(xué)生的能力培養(yǎng)而不是單純要求其完成設(shè)計任務(wù)。

3.教學(xué)互動與持續(xù)改進(jìn)。本次橋梁全過程課程設(shè)計實踐中的一個很重要的經(jīng)驗就是通過多次的問卷調(diào)查，及時了解學(xué)生對教學(xué)實踐的反饋意見，并據(jù)此進(jìn)行了針對性的教學(xué)模式改革。實際上，教學(xué)是一個雙向互動的過程，僅從教方的角度進(jìn)行的教學(xué)模式設(shè)計并不一定能符合學(xué)方的要求，應(yīng)通過適當(dāng)?shù)姆绞酱龠M(jìn)教師與學(xué)生的溝通和交流，讓學(xué)方能有機(jī)會發(fā)聲，讓教方也能有機(jī)會傾聽，并不斷地根據(jù)學(xué)生的反饋及時做出教學(xué)內(nèi)容和模式上的調(diào)整與改進(jìn)，不斷地融入新方法和新思維，真正地做到教學(xué)相長，共同促進(jìn)[12]。

五、結(jié)語

通過對橋梁工程專業(yè)連續(xù)兩屆的全過程課程設(shè)計實踐與改革，逐漸探索出行之有效的課程設(shè)計教學(xué)內(nèi)容和模式，既能夠滿足課程建設(shè)的初始目標(biāo)，同時又能較好地適應(yīng)學(xué)生的差異化需求，相關(guān)的開放性教學(xué)模式、重視案例教學(xué)和能力培養(yǎng)、堅持教學(xué)互動與持續(xù)改進(jìn)的實踐經(jīng)驗也可為其他院校相關(guān)專業(yè)的課程改革提供借鑒。

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Teaching Practice，Improvement and Thinking for the Course of the Whole-Process Design for Highway Bridges

GUAN Zhong-guo，ZHANG Chao-feng，RUAN Xin

（Department of Bridge Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China）

Abstract：In order for an appropriate teaching plan for the whole-process design of bridge engineering，based on two years of teaching practices and the feedbacks from online questionnaire survey and consequently the corresponding reform measures，the rational design project and requirements，auxiliary courses and assessing system were established.An open design topic was used to meet both the basic teaching objective of the course and different requirements from individual students.Case-based teaching method was introduced to encourage creativeness of the students and to improve their personal abilities in solving practical problems.

Key words：bridge engineering;whole-process design;curriculum reform;questionnaire survey;continuous improvement