新工科下橋梁工程教學創新實踐

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摘要:橋梁工程是土木工程人才培養的重要課程之一，新工科對其課程教學提出了新要求。本文從橋梁工程教學存在的問題、改革意義、改革措施及教學效果等方面出發，用新思想、新技術、新知識來解決新工科視域下的《橋梁工程》課程新問題，通過強化“形而上”觀念和工程創新思維，構建新工科視域下橋梁工程教育教學新體系，可有效提高人才培養質量。

關鍵詞:橋梁工程;新工科;創新思維;人才培養

一、緒論

“新工科”內涵深厚、意義非凡，交叉與融合、協調與共享、繼承與創新的新途徑，此“三新”思想貫穿“新工科”的整個建設發展過程。戰略型、系統化、開放式、創新性作為新工科特征的概括，得到了教育界學者的高度認可［1］。針對“新工科”的實踐改革，在各地高校展開探索，“新工科”釋放了它的潛力和魅力。隨著新工科建設與改革的逐漸深化，各高校的工科教育和研究將會取得飛躍式的進步，培養出一批又一批“新工科”人才［2］。橋梁工程作為土木工程的一門專業基礎課程，涉及橋梁勘測、設計、施工、養護和檢定等方向，需結合新時代建設特點和建設內容，從新工科視角入手，不斷完善教學改革體系，形成新的教學模式，提高教學效果，以實現知識與實踐的有機結合，進而推動課程建設。

二、傳統橋梁工程教學存在的問題

橋梁工程的教育教學質量和效果直接關系到土木專業人才質量培養的成敗。為適應新工科教學需求，從橋梁工程教育中存在的問題出發，探究解決新工科視域下橋梁工程教育教學改革的措施和方法，這是橋梁工程教育者目前迫切需要解決的問題。當前橋梁工程教學環節中，主要存在以下問題:

(一)課時少，內容多

橋梁工程在專業上屬于土木工程的分支，與其他學科交叉融合，所涉及知識面廣泛。隨著新興科技與產業的快速發展，對計算、規范、標準的要求越加嚴格了，《橋梁工程》中規范標準大多已經過時，不適合橋梁發展現狀，需更換成最新的規范標準。橋梁工程的課時從原來的64節課時慢慢少成了48課時，甚至更少，學生短時間難以完全掌握課本知識。“課時少，內容多”現象嚴重，使得學生的專業知識掌握程度不高，不利于學生學習和思考習慣的培養［3］。

(二)教學內容抽象，與工程實踐脫節

橋梁工程作為橋梁類的基礎課程，具有內容抽象、概念模糊不清、公式繁雜等特點。目前橋梁工程課程的教學主要側重于橋梁結構基本概念和應用的講解，并結合具體工程案例進行簡要說明。老師教學內容較抽象，少有開展工程實踐探索活動，偏離橋梁工程與工程實踐的側重點，無法滿足課程教學的要求，教學效果不佳。

(三)教學模式單一，評價方式不靈活

“老師講學生聽”的課堂現象普遍存在，教學模式過于單一，讓學生處于被動學習的局面，缺乏對學生學習興趣的培養。通過擬定選擇題、簡答題、計算題等題干信息進行期末統考，是對復雜工程的簡化說明，并不適用工程項目，也難以做到對學生全方位的綜合素質考查。以“平時成績”和“期末統考”相結合的固定考核單向模式作為評價方式，顯得不夠靈活多變，學生積極性不高，課堂教學質量評估不理想［4］。

三、新工科背景下橋梁工程課程改革意義

(一)新工科建設需求

橋梁工程專業建設在土木工程的高等工程教育中占有重要地位。“新工科”的核心定位是人才質量，是高校建設的目標，是我國人才培養的關鍵所在。隨著土木行業智能化、現代化的發展，綠色環保、智能與智慧、裝配式等新型結構不斷出現，將人才培養目標從“學科導向”轉向“產業需求導向”，注重培養應用型新工科人才，滿足新工科建設需求，構建以橋梁工程為載體的“新工科”工程教育教學新體系。

(二)工程教育認證制度和學科發展的需要

國際工程教育認證制度是通過制定國際工程教育標準，讓各協議簽約國在人才培養標準上有據可依，保證人才培養標準的合理統一。2016年6月2日，《華盛頓協議》全會全票通過中國的轉正申請。為完成具有中國特色且達到國際規定的等效工程教育專業認證制度還任重而道遠，為滿足橋梁工程專業的學科發展，需完善教學內容，改革教學方法，總結出一條適合我國實際教學情況的工程教育改革之路，推動專業建設和“新工科”理念的落實，提高中國教育教學質量［5］。

(三)培養復合型創新人才的需求

隨著產業需求的多元發展，招聘的崗位也更加多元化，在提供學生工作崗位的同時，也給學生制造了新的問題和挑戰。工程教育為更好地引導學生就業，不僅要求學生在學習書本的理論知識，也要結合自己的工作期望，去學習新工科背景下最熱門的軟件或者研究方向，及時增補工程前沿相關知識。在推進橋梁工程學科建設和改革過程中，需構建創新的、實用的專業知識體系，培養強有力社會競爭力的復合型創新人才［6］，以滿足新時代復合型創新人才培養的需求。

四、新工科背景下橋梁工程教學改革舉措

(一)課程教學改革總體思想

在新工科工程教育背景下，不同高校對橋梁工程進行不同方面的改革，大多通過壓縮專業課學時、增加教學內容等方式，如何在減少課時的前提下，保證良好的教學質量，以適應“新工科”建設要求，是橋梁工程專業課建設所面臨的難題。以橋梁工程方向的橋梁工程課程為例:1998年之前，安排的橋梁工程課總共12學時。1998年作為獨立學科的橋梁工程合并到了土木工程的橋梁方向后，橋梁工程課減少到了8學時。2013年制定的“卓越工程師培養計劃”，把課時減少了5學時［7］。目前就國內橋梁專業建設而言，需從學時少、內容難等角度出發，以新的教學內容、教學方法來傳授學生專業知識，以新的考核方式來培養學生創新能力，以新工科觀念構建課程改革總體思想，主要從教學內容、教學方法、實踐教學內容、考核方法等角度出發，對橋梁工程教學進行改革，具體的改革流程如下圖所示。

(二)橋梁工程教學內容改革

(1)從教學內容選取方面下功夫。由于“課時少，內容多”的現象存在，總結考試重點和教學改革的要求，將教學內容與工程實踐相聯系，是內容選取的關鍵所在。內容選擇方面，幫學生解決難點和疑點，多從學生的角度出發，制定符合學生的培養學習計劃，說清考試重點和工程實際知識，給學生打好“預防針”，明確學習目標和方向，滿足新時代人才質量培養的需求［8］。例如:隨著新的標準規范、新材料、新技術等的出現，橋梁的構造形式變得更加多樣，以前的做法都是工程實踐中常見的形式，教學內容往往落后于工程技術的更新，規范標準也落后于現代建設需求，從《公路橋梁抗震設計原則》出發考慮，更新的標準內容有:①增添非規則橋梁的抗震設計內容和設計原則;②單一模式的強度抗震設計轉化為“強度與變形”相結合的抗震設計;③增加橋梁延性抗震設計、構造細節設計、抗震分析建模原則及方法等規范要求。

(2)從教學內容安排方面下功夫。結合學生課程需求，安排教學內容，對橋梁工程的基本概念及構件簡要介紹，從最基本的橋型入手，講解梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋的基本結構類型。通過講解工程事故案例，樹立學生終身責任制的工程意識，激發學生的自主創新能力，嚴謹認真地對待工程問題，處理好計算的細節問題。例如:通過實際工程建設問題培養學生的工匠精神，以湖南鳳凰橋事故為例。事故原因如下:①縮短了養護周期;②橋墩出現嚴重裂縫;③沙土含土量過高等。從這個事故案例中可以看出工程事故帶來的危險是可以避免的，嚴格認真對待工程建設問題，遇到問題就解決，不拖不逃避，樹立終身責任制的工程意識，從失敗中積累經驗，從錯誤中發現解決方法，可以有效規避不必要的工程事故。

(三)橋梁工程教學方法改革

1．課堂教學方式多樣化，激發學生學習興趣

采取多媒體技術將枯燥無味的課堂講學變得生動有趣起來，將《橋梁工程》中具體概念和計算，通過具體工程案例進行簡要說明，或者圖片和紀錄片的形式具體表現出來，用框圖、動畫介紹各種理論方法的使用原理，將書上例題和公式的推導布置為學生課后作業，構建多媒體橋梁專業資料庫，幫助學生認清理論和工程的關系，激發學生的學習興趣［9］。

2．開設習題討論課，培養學生思考能力

開設橋梁工程專門習題課和討論課，培養學生自主探索的思考習慣和積極發言的說話方式，將教材內容的計算方法和理論以課后作業的形式加強對學生的訓練，加深學生對專業知識的理解，將理論知識的學習與社會生活聯系起來，發掘生活小知識，培養學生思考能力［7］。3．開展橋梁工程教學論壇，提高學生分析能力開展課程教學論壇，提高學生學習興趣。嘗試在學校官方網站開設橋梁工程教育教學專題論壇，作為師生課后交流的平臺和有效載體，探討熱門工程問題，激發學生自主學習和思考能力，培養學生的分析習慣。從兩個方面考慮:一是完成課程教學任務后，一起探討本節課后思考題，了解學生的知識掌握情況;二是將課本內容與工程實踐相聯系，探究解決遇到的工程問題。

(四)橋梁工程實踐教學內容的改革

隨著信息技術的快速發展，在新工科土木工程教育影響下，傳統實踐教育在當前土木工程人才培養中面臨的挑戰愈發凸顯，為了迎接新時代面臨的復雜問題，將工程實踐與課程內容有機結合，探索出屬于橋梁工程專業實踐教學內容的改革之路，需從四個方面出發，如:(1)實踐教學體系與人才培養目標的聯合;(2)實踐教學給學生工程綜合素質提升帶來的影響;(3)實踐教學給學生創新創造能力提升帶來的影響;(4)培養學生將理論與實踐有機結合、自主學習、創新創造、團隊合作的能力［10］。將土木工程實踐教學創新與大學生結構設計競賽作為實踐教學的重要平臺和實質載體，通過培養學生的動手和思考能力，與新工科背景下“新工科”人才培養目標有機結合，充分發揮出“學科交叉融合”的顯著優勢。堅持“以人為本”教育方針，同時為實踐教學改革提供模式和方法，人才培養向多樣化、有效化、多元化方向發展。例如:講解完梁橋知識點后，利用課余時間帶學生到工程項目上進行實地學習，了解梁橋構造組成和施工工藝，學習具體儀器的使用和相關數據的檢測，通過實踐學習，讓學生真實了解橋梁工程的新技術和新方法，讓學生學到實用的知識，并用之于實踐之中，培養學生的實踐創新能力，讓枯燥無味的課堂學習變得生動有趣，激發學生專業興趣，提高學生專業自豪感，保證理想的教學效果。

(五)橋梁工程課程考核體系改革

首先，將學期成績組成由單純的傳統的期末考試決定，轉變為由考試和平時各項教學內容評分綜合決定，內容包括考試、課堂討論、課后作業與論文、論壇討論、課后思考題等，在學期開始時就將考核的方法、內容在學生中公布，便于學生控制學習進度，有規律地學習課程內容，提高學生綜合素質水平，保證教育教學質量［11］。其次，考試題目設計由傳統的概念敘述、計算方法與流程應用轉變為工程問題的解決，自主決定應用什么原理、如何應用，多與實踐工程中的具體流程和操作聯系，讓學生將書本上的知識真正運用到工程中，提高學生專業能力水平，符合新工科背景的人才培養目標，培養出專業領域上的高素質復合型“新工科”人才［12］。

五、新工科背景下橋梁工程的教學效果

通過開展新工科橋梁工程教學改革，在課程建設和學生培養方面取得了優良的教學效果，在三個方面得到體現:

(1)學生自主學習和思考熱情高漲。土木工程3班的課堂教學上，多采取與學生多互動的方式，積極引導學生發現和提出問題，讓學生成為課堂上的主要表現者和參與者，培養了學生自主思考創新能力，營造了良好的學習氣氛。

(2)班級學習氛圍得到了很大提升。通過對新工科視域下的橋梁工程改革，班上同學的專業自豪感和學習熱情得到了高漲，班級榮譽和紀律得到了明顯改善。在優秀班集體評選活動中榮獲了“優秀班集體”的榮譽稱號。

(3)學科競賽獲得了不少的獎項。班級學生積極參加大學生結構設計競賽，分別取得了校級一等獎和二等獎的好成績，給班集體帶來了榮譽感，讓班級學生懂得了團隊合作的重要性。總體而言，通過《橋梁工程》新工科育人建設，輔以任課老師和學生等人員的協同作用，班級學習氛圍、自主學習思考能力、實踐動手能力、學科競賽參與積極性等得到巨大提升，實現了知識與實踐的有機結合，推進了課程建設。

六、結語

通過《橋梁工程》新工科育人建設，從教學內容、教學方法、實踐教學內容、考核體系等方面出發進行改革與實踐，將實際工程與課程內容有機結合，用新思想、新技術、新知識來解決新工科視域下的《橋梁工程》課程新問題，以立德樹人為引領，通過強化“形而上”觀念和工程創新思維，構建新工科視域下橋梁工程教育教學新體系，可提高學生的創新思考能力。

參考文獻:

［1］吳巧云，肖如峰．“新工科”時代背景下德才兼備型土木工程人才培養改革與實踐［J］．高等建筑教育，2020，29:8-15．

［2］郜新軍，張景偉．新工科背景下基礎工程課程教學改革與實踐［J］．教育現代化，2020，7:59-61．

［3］王士龍，江濤，曹現雷．新工科建設背景下理論力學課程教學改革探究［J］．安徽工業大學學報(社會科學版)，2020，37:69-70+75．

［4］石雪飛，李珂．傳統工科課程在新工科建設要求下的改革［J］．教育教學論壇，2020:80-82．

［5］魯乃唯，王鴻浩．基于新工科教育理念的橋梁工程畢業設計探索［J］．教育現代化，2019，6:145-147．

［6］謝娟，陽月明，張永寧．新工科背景下土木工程材料課程教學方法探索與實踐［J］．科技資訊，2019，17:117-118+121．

作者：戴理朝 單位：長沙理工大學土木工程學院