現代工科院校橋梁工程課程多元化教學方式探討

高燕梅 劉東

收稿日期：2013-05-07

作者簡介：高燕梅（1974-），女，重慶交通大學土木建筑學院講師、碩士，主要從事橋梁教學及橋梁結構行為與新技術研究，（E-mail）362639258@qq.com。

摘要：橋梁工程課程是工科院校土木工程專業道橋方向一門重要的專業課程。文章在探討該課程的特點、教學現狀、影響因素的基礎上，結合現代化教學手段和豐富的網絡資源，提出了擴展式、參與式、討論式等多元化的教學方式，以激發學生學習的積極性和參與性，提高橋梁工程課程教學效果。

關鍵詞：橋梁工程；現代化教學及網絡資源；多元化教學；教學研究

中圖分類號：G6424文獻標志碼：A文章編號：10052909（2013）05006204橋梁工程課程是土木工程專業道路橋梁方向一門必修的專業課程，在土木工程類院校的教學中占有非常重要的地位，該門課程的教學質量直接影響著學生專業素質和能力的培養。鑒于現代社會對橋梁工程專業人才的要求，對該門課程的教學方式進行改革具有十分重要的現實意義。

一、橋梁工程課程特點

（1）課程內容繁雜。該課程比較系統地闡述了各類橋梁的計算理論、構造原理及施工方法，所涉及的知識點多，難點多，空間問題多，專業性強。

（2）課程綜合性強。該課程以“材料力學”、“結構力學”、“結構設計原理”、“橋涵水文”、“工程地質”、“基礎工程”等先修課程為基礎，涉及知識面廣，是對基礎課程的綜合、深化和具體應用。

（3）該課程內容以實際橋梁工程項目為背景，集理論與實踐為一體。

二、橋梁工程課程的教學目標

橋梁工程課程的教學目的是通過課堂講授和課外作業等教學環節，使學生掌握橋梁工程的基本理論，熟悉施工方法與設計理論，為學生畢業后從事專業相關工作打下必要的基礎。

三、橋梁工程課程的教學現狀

橋梁工程課程對土木工程類道橋專業人才培養具有十分重要的作用。初學時，學生的學習興趣和熱情都很高，也很重視。但隨著課程的推進，學生學習的興趣和熱情逐漸減弱，進而影響到整個課程的教學效果和教學質量。經分析發現，其原因主要集中在以下幾個方面。（1）橋梁工程課程特點決定了該課程的學習難度較大，綜合性強，要求學生具備較扎實的力學和結構設計原理基礎，以及較強的空間想象力。如果學生理論基礎較差，又缺乏重新學習的意識，就會越學越糊涂，以致喪失興趣，影響學習效果。

此外，學生對專業的發展歷史和前沿動態知之甚少，往往導致學習范圍偏窄，局限性較大，實際運用所學知識時比較被動，不利于學生創新能力的培養。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

高燕梅，劉東現代工科院校橋梁工程課程多元化教學方式探討

（2）重教輕學，學生參與性不高[1]。傳統的由教師獨占課堂的教學模式，極大地抑制了學生學習的積極性和主動性，不利于學生獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力的培養，影響了學生自學能力、實踐能力和創新能力的形成。

（3）隨著高校教學改革的推進，很多課程的教學學時都在縮減，這就要求學生利用課外時間鞏固已學知識，查閱文獻，擴展知識面，激發學生學習的自覺性、自主性和創造性，提高學生的綜合素質。但實際上很多學生缺乏這種意識，覺得自己已經聽懂了課堂上的知識，完成了布置的作業，考試可以及格，就沒有必要再進一步的學習。也有學生對課程雖有相當的興趣，但缺乏有效的引導，不懂得如何將課堂上學到的知識深化利用，自學時漫無目的，不知如何下手，自主學習的效果不理想。

（4）橋梁工程課程是一門實踐性較強的專業課，學生在學習過程中需要將理論知識和工程實踐密切結合起來，才能牢固地掌握所學知識，增強學習效果[2-3]。而目前的生產實習課時量較少，導致學生不能帶著問題去觀察和學習，對實際工程還停留在感性認識的階段；而教師在教學過程中一般也偏重于理論知識而忽視工程實踐的教學，導致教學效果不盡人意。

四、教學方式的改革探索

上述教學過程中存在的問題嚴重影響了橋梁工程課程的教學效果，《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》明確要求：“深化教育教學改革，創新教育教學方法，探索多種培養方式……倡導啟發式、探究式、討論式、參與式教學，幫助學生學會學習。”針對教學中存在的若干問題，筆者主要從以下幾方面進行教學方式的改革探索。

（一）多媒體+黑板教學

在橋梁構造和橋梁施工教學中，多媒體教學是一種必要且重要的教學方式。教師可以把大量的文本、視頻、聲音、動畫、圖片等教學信息全部融合在一個課件中，相比傳統教學方式的一支粉筆、一塊黑板、一張嘴，大大增加了課堂的信息量，強化了學生的理解力[4]。

教學案例1：簡支T梁空間構造。傳統的教學方式是繪出簡支T梁構造三視圖：立面圖、橫斷面圖及平面圖（如圖1～2），然后根據圖來講解，這種方法要求學生有較強的空間想象力，難度較大。但采用多媒體教學后，教師可以利用程序生成空間模型展示結構構造（如圖3），甚至利用動畫顯示的方法逐一分析結構細部，使學生感性認識大大增強，學習效果明顯提升。

圖1簡T梁半立面構造課件圖2簡單T梁橫斷面構造課件

圖3簡支T梁空間構造課件橋梁計算和分析理論教學以采用傳統黑板教學方式為宜。教師一邊板書一邊講解，學生在此過程中才會有時間思考、理解，乃至掌握。如果采用多媒體教學，一下演示出眾多公式，即使教師慢慢講解，效果仍不如前者好。

但不管是多媒體教學還是黑板教學，現今高校課程的教學方式仍以灌輸式教學為主，教師以黑板、多媒體為載體，在講臺上教授課程，這是一種學生完全處于被動狀態的教學方式。在這種教學方式下學生很難發揮自己的主觀能動性，教師是知識的傳播器，學生則成為一味接納知識的容器。容器貌似被裝得很滿，但隨著時間的推移，容器內的水分被慢慢增發，最終所剩無幾。這種教學慣性直接影響創新人才的培養和專業人才創新品質的形成，因此對灌輸式教學方式進行更深入的多元化改革十分必要。

（二）擴展式教學

利用現代先進的網絡系統、學校的圖書資源（包括電子資源），引導學生查閱文獻，收集資料，然后組織課堂討論，調動學生學習的積極性和自主性。例如，在講述橋梁工程緒論時，布置的第一個課外作業是觀看“十九世紀七大工業奇跡——布魯克林橋”，目的不但是要學生了解橋梁的發展史，更要學生學習橋梁專家們兢兢業業、刻苦鉆研的敬業精神。

此外，教材的內容通常都是比較成熟、已成共識的知識，但對專業前沿動態的介紹相對較少，所以可以讓學生利用課余時間，查閱資料，了解掌握橋梁最新發展動態。例如，查閱中國杭州灣大橋、蘇通長江大橋以及在建的港珠澳大橋的發展動態，對課本知識加以補充擴展，也是對學生自學能力和文獻查閱能力的培養。同時這些要求簡單明了，操作性強，學生易于接受，學習興趣也高。

（三）參與式教學

要提高學生學習的參與性，培養其獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力，作業的設計就顯得尤為重要。課程的知識點多、綜合性強，僅靠一些問答題很難達到作業練習的目的，所以在課程作業中可提供一些小的設計題目，將各個需要掌握的知識點串聯起來。例如，講述橋梁方案比選時，選擇典型地形、地質及水位條件的橋位，布置方案設計作業（如圖4）。但實際上此時學生無法進行真正橋梁設計，因為具體橋梁的構造方面的知識學生還未接觸，他們只能繪出基本地形，初步了解一些概念，如該地形適合修建哪種橋型：連續梁橋、拱橋或者懸索橋等。

圖4橋梁方案設計資料

在學習橋梁分跨及梁式橋構造相關知識后，學生才能根據書本知識，結合規范和已建橋梁資料，繪制出合理可行的梁式橋方案圖（如圖5）。同理，待學習拱式橋構造有關知識后，才能繪制出拱橋方案圖（如圖6）。在此過程中，很多零碎的知識點被串聯起來，且操作性強，容易激發學生的興趣。

圖5梁式橋方案設計（學生完成）

圖6橋梁方案設計（學生完成）

（四）多種教學方式的結合

擴展式教學法與案例教學法的結合。教師需要選擇典型的、有啟發性的、與教學內容相呼應的以及難度適中的案例，幫助學生閱讀案例資料，了解該案例方案及設計要點，并對方案進行評價和分析。在對案例充分討論之后，即可對案例作出總結，寫出評析報告。教師需根據學生的具體學習狀況，作出全面總結，肯定正確的觀點，指出錯誤及存在的問題，以引導學生準確把握教學內容。這種方法既激發了學生的學習積極性，又增強了學生的感性認識，有助于提高學習效果。例如，在講述橋梁設計作用以及極限承載能力時，發生了哈爾濱陽明灘大橋超載導致垮橋事故（如圖7），于是布置課外作業，要求學生自己查閱分析垮橋原因，由此掌握現行橋梁通用規范，了解現行橋梁設計中汽車載重以及垮橋時橋上汽車的載重。最初學生對四輛卡車就能壓垮一座大橋很不能理解，但了解到在中國現行規范公路-I級的活載作用下，該橋的設計極限承載力為197.3T ，而陽明灘大橋垮橋時橋上的汽車總重已經達到485.185T，超出設計極限承載力的2.45倍，進而提問：如此超重的車輛為何會同時作用在橋上？管理方有何責任？顯然，學生對該問題的理解更加深入，并且該問題難度不大，操作性強。

圖7哈爾濱陽明灘大橋超載垮橋圖片

擴展式教學法與案例教學法也可結合應用在橋梁施工教學中。橋梁施工課程是實踐性較強的課程，理想的施工教學方式是實踐教學，實地實習。但此方法難度較大，原因有三：（1）實踐課時有限；（2）尋找多種橋型及多種施工方法的實習工地，難度非常大；（3）施工單位從安全考慮，不愿意一次性接收大量的實習學生。因此橋梁施工課仍處于紙上談兵式的課堂教學狀態。但怎樣讓學生掌握復雜的施工知識呢？辦法是利用網絡資料，利用已有橋梁施工錄像，以及各種橋型、各種施工方法的三維動態資料。選取其中質量較好的讓學生觀看，或者在課堂上分節段觀看和講解，這樣能大大提高學生對施工的認識，對其學習施工知識很有幫助。

參與式教學法與討論式教學法的結合。針對課程重點、難點問題設計討論主題，主題應具備可操作性、時代性及開放性，并能激發學生的興趣，培養學生的發散性思維。教師與學生應在課外作好充分準備，課堂上學生在教師的引導下，有序開展課堂討論[5]。例如，在懸索橋與斜拉橋學習中提出疑問：同樣是纜索承重體系橋梁，但為何目前跨越能力最大的橋梁是懸索橋而不是斜拉橋？針對這個問題，首先請學生查閱已成橋文獻，證實懸索橋是否真的是跨越能力最大的橋梁；然后查閱懸索橋與斜拉橋的體系特點、建材和構造特點及施工方法，最后進行討論。討論時首先請學生例證跨越能力最大的橋梁是懸索橋，然后引導學生了解其體系特點、建材和構造特點及施工方法與橋梁結構的內力變化緊密相關，即使采用相同的建材，但懸索橋因為其構造和施工特點，決定了其跨越能力優于斜拉橋。

參與式教學與實踐教學的結合。例如舉辦橋模競賽，培養學生的學習興趣以及動手能力和創新能力，使學生對橋梁結構形式、受力、整體性、穩定性及細部構造有更進一步的理解和掌握，鞏固和加深包括材料力學和結構力學在內多方面的基礎知識。橋梁結構模型除了在設計上要求有合理的受力形式并考慮材料特性之外，在制作過程中還要考慮結構的制作工藝以及對結構的細部構件、節點處理，以保證結構的受力與計算模型一致。制作工藝就是考查學生對橋梁結構受力性能的掌握，同時也加深學生對橋梁結構構造的理解，提高學生對課程的學習興趣。

五、結語

橋梁工程課程體系繁雜、綜合性強、集理論與實踐為一體的特點，決定了該課程教學要獲得理想的效果，只能采取多元化的教學方式。但任何教學方式都不應該是對峙、排斥的關系，而是共存、互補的關系；并且教學方式的外延是非常廣泛的，應該積極努力地去探索更多的教學方式，如影視教學法、網絡教學法等等。根據不同專業、不同課程的需要有選擇地將其應用到教學中，提高教學效果及效率。實踐證明在橋梁工程課程教學中采取多元化的教學方式能取得良好的教學效果。

參考文獻：

[1] 趙 洋，焦紅波，趙順波.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）：168-169.

[2]朱高峰.工程教育中的幾個理念問題[J].高等工程教育研究，2011，（1）：1-5.

[3] 汪時機，李 賢，蔣運忠.“橋梁工程”課程教學存在的問題與對策[J].西南師范大學學報：自然科學版，2010，35（2）：273-276.

[4] 葉恒梅.多媒體輔助橋梁工程課程教學的探討與實踐[J].教育探索，2012（12）.

[5] 趙青.加強工程能力培養強化素質教育——橋梁工程課程教學改革研究[J].黑龍江教育，2009，（7）：168-169.

Diversified teaching methods for bridge engineering course in modern

engineering colleges

GAO Yanmei， LIU Dong

（School of Civil Engineering， Architecture and Construction， Chongqing Jiaotong University，

Chongqing 400074， P. R. China）

Abstract： The bridge engineering course is an important professional course in civil engineering especially in road and bridge specialty. To improve the teaching effect of bridge engineering course and stimulate students enthusiasm and participation activity， diversified teaching methods including the expansion method， the participation method and the discussion method were proposed combined with modern teaching methods and extensive network resources.

Keywords： bridge engineering； modern teaching and network resource； diversified teaching； teaching research

（編輯王宣）