以編程為主的《橋梁結構電算》教學思考

杜柏松

【摘要】論文討論了以編程為主的《橋梁結構電算》教學模式優點和缺點，從教和學兩種不同的角度去闡述了以編程為主的《橋梁結構電算》教學的利與弊。根據作者多年的教學經驗，作者認為以編程為主的《橋梁結構電算》教學屬于精英教育模式，不應該完全丟棄。

【關鍵詞】橋梁結構電算；編程為主；編程能力；綜合能力

《橋梁結構電算》是土木工程專業的核心專業課程，這門課的教學難度非常大，參考教材量大，不僅需要非常寬廣的專業知識，還必須具備深厚的計算機基礎。在90年代的《橋梁結構電算》教材中，以編程為主，而在近年的新版教材中，教學內容則逐步轉變為以軟件應用為主。論文是根據作者多年的《橋梁結構電算》教學實踐，從教與學的優點和缺點兩個方面談談以編程為主的《橋梁結構電算》教學思考。

1、教學缺點

1）程序調試難度大

以程序編制為主的《橋梁結構電算》教學難度非常大，要求從事教學的老師具備深厚的編程基礎，編程是一門藝術，也是一門學問，編程的過程涉及代碼編寫、代碼調試以及代碼優化。沒有深厚的編程基礎，代碼調試是無法過關的，特別是在上機操作中，很多代碼是學生自己編寫的，如果里邊出現了錯誤老師需要現場幫助學生調試程序，沒有扎實的編程基礎，老師很可能花很長時間都無法發現錯誤，導致學生懷疑老師能力水平，教學效果也會大打折扣。

2）程序優化算法復雜

眾所周知，不同的人編程思路不同，編制的代碼也不一樣，程序代碼的好壞是以程序運行效率來評判的，這就涉及到程序代碼的優化，優化的代碼占用計算機資源少，運行效率高，但是算法也相對復雜，不是每個模塊都能夠有良好的優化算法。從實際教學上講，一般只要求學生能夠編制出程序即可，對算法并沒有過多的要求，也即是說不要求學生對代碼進行高水平的優化，從一定程度上降低了學習的難度。

3）需求學時多

程序教學是非常費時的，特別是現在的學生編程基礎薄弱，并且在教學學時削減的大環境下，將《橋梁結構電算》的程序講透是很難的，如果要保證80%的學生都能夠理解，教學時間可能更長，少量的教學時間根本無法勝任。如果要學好《橋梁結構電算》這門課光靠課堂講解肯定不行，還必須安排大量的上機學時，目前這課程的最低學時要達到48學時，含上機16學時，但實際學時很難滿足這種基本要求，導致教學內容無法完成，只能縮減教學內容。

4）編程基礎要求高

編程為主的教學不僅對老師的編程基礎要求高，同樣也要求學生的編程基礎扎實，否則這門課的教學難度過大，不僅僅要教會學生編制橋梁結構分析程序，還得首先教會學生編程語言，而現在很多學生在學習編程語言的時候沒有達到基本要求，導致教學過程中還要抽時間復習編程語言，也間接增加了需求的教學學時。

5）專業課基礎要求高

《橋梁結構電算》涉及到橋梁工程課程、結構力學課程、有限元課程以及程序語言，是一門交叉性的學科課程，不僅要求編程基礎高，同時具備扎實的專業課基礎，如果橋梁工程、結構力學和有限元課程中有一門不熟悉，就會增加教學難度和教學時間，先得花時間給學生講解欠缺橋梁工程、結構力學和有限元相關的知識。

2、教學優點

以程序為主的《橋梁結構電算》在90年代非常流行，主要是當時的計算機操作環境以DOS為主，并且計算機價格昂貴，能夠用于橋梁結構分析的軟件極少，當時的橋梁結構設計計算主要以手工計算輔助自編程序進行，因此，編制程序是當時《橋梁結構電算》教學的主流，當然這種教學方式優點也非常明顯。

1）編程能力強

學生在學習編程語言的時候往往都是偏重于數學公式或者數據庫，而用于橋梁結構分析方面的程序則完全類似于實戰，是對數學公式、力學理論和數據庫的詮釋，因此，學生的編程能力從理論走向了實踐，并且以實踐為主，這種大型的訓練使得學生的編程能力得到極大的提升，很多學生甚至由厭惡編程變成喜愛編程。

2）專業能力強

編程是代碼、算法和專業理論的結合，在編程的過程中，學生對算法和專業理論的理解更深，有一點理論沒有理解透，就會導致計算結果錯誤，因此，編程之時必須深入的理解理論，在理論的理解過程中需要查閱大量的文獻資料，獲取了大量的專業理論知識，無形中也提升了學生的專業水平和學習興趣。

3）綜合能力強

可以說編程為主的《橋梁結構電算》教學是一種精英教育，因為編程是數學、力學及計算機的完美結合，在編程的過程中要求編程者具備數學和力學（專業）方面的深厚基礎，編程的同時學生不僅能夠復習橋梁工程、結構力學、計算機和有限元理論，還能夠促進學生對理論的運用，在編制程序的過程中也深入的理解了涉及到的專業理論知識，更好的掌握了橋梁結構分析的機理和內涵，這部分能夠學好《橋梁結構電算》的學生最后的專業能力非常強，絕大部分學生的專業水平都會有所提高。

以編程為主的《橋梁結構電算》隨著時間的推移逐漸退出了教學的舞臺，但是這種教學模式培養出了很多的精英人才，他們開發出了很多商業化的橋梁專業軟件，而現在以軟件應用為主的《橋梁結構電算》則重點在培養應用型的大眾化人才。從我個人的角度講，我覺得完全丟掉以編程為主的《橋梁結構電算》教學模式非常遺憾，從這門課的教學角度講，從以編程為主轉變為以軟件應用為主的《橋梁結構電算》教學意味著學生的培養模式由精英培養轉變為大眾化培養，培養出的學生能夠掌握軟件的應用，但是對軟件內部編程機制并不熟悉，增加了學生對所學軟件的依賴性。

參考文獻：

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[2]周水興等.橋梁結構電算[M].北京：人民交通出版社，2013.

[3]熊川武.反思性教學[M].上海：華東師范大學出版社，1999.

基金項目：論文由重慶交通大學教育教學改革研究課題（1202004）資助。