“橋梁結構電算”課程思政教學改革途徑探索

［摘 要］ 如何將思政元素融入高校專業課教學，與思想政治理論課程形成協同效應，達到潤物無聲的育人效果，已成為高校工科專業課教師面臨的共同問題。探索將國內外近期發生的熱點事件、案例和有限元軟件在工程中應用的案例等融入“橋梁結構電算”課程的思想政治教學改革新途徑，構建有溫度的“橋梁結構電算”課程思政，提高課程的吸引力，用使命感感召學生，引領學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

［關鍵詞］ “橋梁結構電算”課程；思政元素；國內外熱點事件；教學改革

［基金項目］ 2021年度貴州省本科生教改項目“基于育人育才雙目標的‘材料力學’課程教學改革研究與實踐”（2021030）

［作者簡介］ 趙金鋼（1984—），男，山東聊城人，工學博士，貴州大學土木工程學院副教授，主要從事橋梁專業研究。

［中圖分類號］ G641 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）24-0171-04 ［收稿日期］ 2023-04-12

當前的大學生已是“00后”，是在我國物質極大豐富、經濟迅速發展的新時代下成長起來的一代，網絡是這個時代的必備，在使生活方便快捷的同時，網絡也加快了各種信息的傳遞速度，并且網絡中各種思想泛濫，學生易受各種負面輿論的影響。青年強，則國強。如何正確引導學生，使其免受負面輿論的影響，成為有理想、有擔當、肯奮斗、擁護中國共產黨的領導和社會主義制度、立志為社會主義事業奮斗終身的新時代好青年，是每個教育工作者面臨的重要課題。對此，在大學專業課程的講授過程中，專業課教師應有側重地將思政元素融入專業課程，讓學生在學習過程中既能學到專業知識和技能，又能樹立正確的“三觀”［1］，達到潤物無聲的育人效果。

當前，有限元計算軟件已成為開展橋梁工程結構設計、施工和檢測加固等的重要工具，熟練使用相關計算軟件也成為橋梁工程結構相關專業技術人員和科研工作者的必備技能［2］。“橋梁結構電算”課程就是順應這一形勢面向土木工程專業橋梁與隧道工程方向的本科生開設的一門專業課程，以培養學生熟練使用橋梁專業計算軟件的能力，提高學生的競爭力［3］。在過往課程講授過程中，只采用“填鴨式”的教學方式，向學生講授軟件使用、建模等專業知識，并未關注思政元素的融入。“橋梁結構電算”是一門實踐性較強的專業課，涉及“材料力學”“結構力學”“橋梁工程”“混凝土結構設計原理”和“鋼結構設計原理”等多門課程的相關知識［4］，并且橋梁設計軟件是一個“黑匣子”［5］，“橋梁結構電算”課程對許多學生來說學習難度較大，“填鴨式”的教學方法無法達到課程開設的目的，甚至使部分學生產生了厭學情緒。因此，作為“橋梁結構電算”課程的講授教師，如何種好自己的責任田，將思政元素有機地融入“橋梁結構電算”課程講授過程，避免課程講授過程空洞乏味［6］，在無聲中轉變學生的厭學情緒，使課程與思想政治理論課同向同行，是筆者面臨并一直思考的難點問題。

一、提高學生對有限元軟件的學習興趣

當前，橋梁工程專業中應用較為廣泛的有限元軟件主要有：橋梁博士、MIDAS/Civil、SAP2000、TDV RM2006、GQGS、BSAS、ANSYS和ABAQUS等。其中，橋梁博士和MIDAS/Civil等有限元軟件中嵌入了我國公路、鐵路和市政橋橋梁設計規范，專業性強，并且可以采用梁單元快速建立全橋模型，開展計算分析，在我國的橋梁設計、施工和檢測等行業的企事業單位中得到廣泛應用；ANSYS和ABAQUS等有限元軟件屬于綜合性有限元軟件，對板殼和實體單元模型的計算分析具有較強的優勢，并具有較強的非線性分析能力，對于橋梁結構局部區域的精細化計算較有優勢。由此可見，橋梁博士、MIDAS/Civil、ANSYS和ABAQUS等有限元軟件在橋梁結構計算中各有適用的領域。

過往在講授這一部分時，作者只是側重對這些有限元軟件的應用范圍和特點進行介紹，讓學生對當前專業軟件有一定的了解。然而，在課程講授中發現，學生的學習熱情不高，在單一的文字性講述下，學生對各種軟件只是有一個空洞的認識，學生對學習有限元軟件的使用方法有畏難情緒。對此，在這一部分的講授中，筆者嘗試將國家體育場（鳥巢）、南京眼步行橋、廣西南寧大橋、貴州北盤江特大橋等一批具有代表性的大型建筑的有限元模型圖片插入課件，讓學生能夠直觀地了解有限元軟件在實際工程中的應用，提高課程的生動性。同時讓學生了解我國土木工程領域近年的發展，增強學生的民族自豪感和把青春融入社會主義建設的使命感。此外，將各有限元軟件的分析結果云圖等插入課件，讓學生了解工程師使用有限元軟件的目的，并清楚軟件只是工程師手中的工具，同時通過漂亮的有限元計算結果云圖形成視覺沖擊，激發學生的好奇心和求知欲，讓學生有足夠的動力應對接下來的有限元軟件使用方法學習。

二、對我國工業軟件領域的影響

近年來，我國綜合實力得到迅速發展。當今，我國是全球唯一擁有聯合國劃定的所有工業門類（41個工業大類，191個中類，525個小類）的國家。然而，我國存在“缺芯少魂”的問題，還存在一個“卡脖子”的關鍵性短板——工業軟件。我國當前對國外的工業軟件依賴度很高，導致每當被斷供后一時很難找到替代品，對我國許多高科技領域的研發、創新有明顯的負面影響。例如，華為的海思芯片繪制電路圖時所需的EDA軟件是外國開發的，被制裁后，便無法繼續使用。導致華為不得不分拆手機業務，并且長期無法生產5G手機，企業的健康發展受到了極大的影響。通過對這一部分的講解，讓學生了解軟件工業生產和科技研發的重要性，并讓學生明白“科學無國界，軟件有國籍”，關鍵核心技術是買不來、換不來、求不來的。我國只有加大關鍵核心技術攻關力度，提高科技自主創新能力，才能真正實現科技的自立自強，在事關國家安全和發展的核心領域不再受制于人。最后，講解華為公司于2023年8月順利推出某系列5G手機，邁出打破對我們封鎖的重要一步，讓學生清楚一切成就都不是偶然。堅定信念，堅定地在新型的科技舉國體制下，以我們“也能行”的信念，投身社會主義建設，為實現我們自己的中國夢而奮斗，徹底打破西方國家對我國工業軟件等高科技產業的封鎖，完成產業鏈的國產化替代。

三、國產橋梁設計軟件的進步

雅萬高鐵、中老鐵路、孟加拉國帕德瑪大橋和克羅地亞佩列沙茨大橋等一系列由中國工程建設企業在國外建設的、具有較大國際影響力的基礎設施順利建設完成，標志著我國建設企業已經成功地走出去，并且建設能力得到了國際認可。然而，作為具有強大基建能力的“基建狂魔”，沒有一款被國內外廣泛應用、具有一定影響力的高端橋梁設計軟件，一直是一種遺憾，橋梁博士V4的推出，一定程度上填補了這一空白。橋梁博士V4是上海同豪土木工程咨詢有限公司自主研發的一款真正基于BIM的橋梁結構三維空間有限元分析軟件，可以為我國由橋梁大國向橋梁強國邁進保駕護航。

在橋梁博士V4出現之前，我國自主研發的橋梁設計軟件一直停留在平面桿系的水平上，90%的用戶使用國外的有限元軟件（如ANSYS、ABAQUS和MIDAS等）［7］。橋梁博士V4的成功應用，讓我們看到了完成全產業鏈國產化替代、打破海外軟件巨頭壟斷的希望。相較于橋梁結構的二維有限元模型，三維有限元模型具有更好的可視性和交互性，對橋梁建模的初學者更為友好。學生可以更為直觀地將所建橋梁模型與實際橋梁進行對比，檢查異同，能夠讓學生更快地掌握軟件的使用方法。通過對橋梁博士V3的二維模型和橋梁博士V4建立的三維空間模型的對比，向學生講述筆者學習使用橋梁博士V3建立二維橋梁模型時所遇到的困難，讓學生更為直觀地了解國產橋梁設計軟件的進步，使學生堅定“四個自信”，培養學生的家國情懷。最后，融入采用橋梁博士軟件設計的有代表性的大型、特大型橋梁的工程實例，與前文外國對我國工業軟件的遏制內容相呼應，讓學生進一步認識到擁有一款先進的國產橋梁設計軟件對我國由橋梁大國向橋梁強國邁進的重要性，提高學生學習軟件的主觀能動性。

四、土耳其大地震

北京時間2023年2月6日9時17分（土耳其時間4時17分），土耳其發生7.8級大地震；之后，在18時24分（土耳其時間13時24分）再次發生7.8級大地震。土耳其有超過20萬棟建筑在地震中倒塌或嚴重損壞，超過4.5萬人遇難，數百萬人無家可歸［8］。此次地震造成如此重大的人員、經濟損失的原因，除了此次地震是罕見的“雙強震”疊加和地震發生于凌晨4點，熟睡中的居民喪失了最佳逃生時機外，震區建筑抗震等級不高也是造成嚴重損失的重要原因。2021年，土耳其中東技術大學對加濟安泰普的11萬棟建筑的調查表明，只有11%的建筑完全符合建筑規范，多達38%的建筑不符合抗震建筑規范，許多5至8層的公寓樓通常在沒有正式批準的情況下建造［9］。同時，一座建成于2013年的12層豪華住宅建筑，位于土耳其南部哈塔伊省省會城市安塔基亞，該建筑據稱是按照最高建筑標準設計、建造，號稱哈塔伊最堅固的建筑之一。但是，該建筑在地震中發生整體側翻、倒塌，致使大量的人被埋，造成了非常嚴重的后果，因此該建筑的首席設計師在機場被警方逮捕。此外，截至當地時間3月6日，土耳其司法部門已對至少247名涉嫌參與建造劣質建筑物的人員進行拘留或發出逮捕令［8］。

將土耳其大地震引入課程講授，通過對該次大地震背景的介紹，特別是地震造成的重大人員、經濟損失和建筑物大量倒塌照片帶來的視覺沖擊力，讓學生認識到地震的危害，以及工程結構抗震研究的重要性，提高學生對學習本課程將要講授的橋梁抗震計算分析的興趣。此外，通過因工程人員的玩忽職守和貪婪利益建造不滿足要求的劣質建筑物，導致嚴重后果的案例，讓學生認識到身為一名結構工程師的責任，增強學生學習專業知識的動力，并告誡學生在參加工作后，一定要守護好自己的良知，堅守職業道德。此外，在該部分的最后，向學生介紹我國在土耳其南部阿達納省投資、建設、管理和運營的胡努特魯電廠，雖然處于震中區域（距離震中僅110千米），但震后電廠的廠房結構牢固，僅2號電機出現氫氣泄漏，很快便修復運營，為災區提供電力供應。通過這一案例，讓學生看到我國建設的基礎設施的質量，增強學生的民族自豪感，提高學生的自信心。同時也讓學生認識到只要有合理的設計、過硬的建造質量，就可以盡可能地降低地震造成的損失，保護人民生命和財產的安全，進一步提高學生的學習熱情。

結語

本文探索了將有限元模型、西方國家對我國工業軟件的遏制、國產橋梁設計軟件的發展和土耳其大地震等案例和國內外熱點事件融入“橋梁結構電算”課程講授過程，構建“橋梁結構電算”與思想政治教學相融合的途徑，建立有溫度的“橋梁結構電算”課程思政。通過西方國家對我國工業軟件領域的遏制行為，讓學生放棄幻想，明白關鍵技術是無法買到的，激發學生的使命感，堅定科技自立自強、構建新型科技舉國體制的信心；通過對我國橋梁設計軟件進步的介紹，向學生彰顯中國特色社會主義制度的優勢，堅持把國家和民族發展放在自己力量的基點上，堅持把中國發展進步的命運牢牢掌握在自己手中；通過土耳其大地震造成的嚴重損失，讓學生認識到一個工程師的責任，明白堅守底線的重要性，增強學生的職業道德。將思政元素融入專業課程教學，是一個長期的工程，筆者在后續的教學中，將不斷以每年最新的國內外熱點事件、案例和有限元軟件在工程領域應用的最新案例等更新到課件中，以保持新鮮感，提高教學效果，在潛移默化中增強學生的道路自信、理論自信、制度自信、文化自信，立志為我國由橋梁大國向橋梁強國奮進貢獻自己的力量。

參考文獻

［1］孫斌，劉永旗，周牧楷，等.橋梁工程專業選修課課程思政建設的思考：以“橋梁結構數值分析”課程為例［J］.教育教學論壇，2020（50）：136-138.

［2］毛德均，代艷，賈毅，等.“橋梁軟件+畢業設計”關聯教

學模式探究與實踐［J］.實驗室研究與探索，2021，40（2）：

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［3］趙金鋼，賈宏宇，王學敏，等.基于畢業設計的橋梁電算課程教學方法探索［J］.高教學刊，2020（31）：100-103.

［4］韓艷，李悅.橋梁電算課程教學研究［J］.教育教學論壇，2018（13）：142-143.

［5］吳文朋，趙少杰，唐盛華，等.基于工程教育認證理念的橋梁結構電算課程教學探討［J］.現代職業教育，2021（15）：104-105.

［6］李奇，牛童，吳學平，等.橋梁工程專業選修課程思政建設的思考：以軌道交通橋梁為例［J］.大學教育，2021（10）：33-35.

［7］李順龍，李忠龍，郭亞朋.橋梁結構抗震課程思政教學改革探究［J］.中國多媒體與網絡教學學報（上旬刊），2022（3）：62-65.

［8］土耳其：至少247名涉嫌參與建造劣質建筑人員被列入拘捕名單［EB/OL］.（2023-03-06）［2023-03-12］.

https：//news.cctv.com/2023/03/06/ARTIprSKwNJi085B5sNO2DYL230306.shtml.

［9］土耳其大地震背后的人禍：建筑不達標是“致命傷”［EB/OL］.（2023-02-08）［2023-03-12］.http：//www.inewsweek.cn/world/2023-02-08/17532.shtml.

An Exploration of the Curriculum Ideology and Politics Reform Approaches of

the Bridge Simulation Course

ZHAO Jin-gang， WANG Xue-min， WANG Ling-ling

（College of Civil Engineering， Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract： How to integrate ideological and political elements into the teaching of professional courses in colleges and universities， form a synergistic effect with ideological and political theory courses， and achieve the silent educational effect has become a common problem faced by engineering professional teachers in colleges and universities. This paper explores the recent hot events at home and abroad， cases and the finite element software application in engineering case and integrate them into the ideological and political education of the Bridge Simulation course to improve the attraction of the course， inspire the students with a sense of mission， and" lead the students to set up the correct outlook on life， values and world view.

Key words： Bridge Simulation Course; ideological and political elements; domestic and international hotspot events; teaching reform