基于工程能力培養的橋梁工程畢業設計教學改革研究

王榮霞　宋娃麗　黃海新

摘要：根據國內高等工科院校的教育特點，結合國際CDIO工程教育理念，針對橋梁工程畢業設計的實踐教學課程，研究并探討了培養和提高學生的工程能力的教學改革途徑和方法，以期為國內類似專業課程畢業設計實踐教學提供借鑒和參考。

關鍵詞：橋梁工程；畢業設計；教學改革；工程能力

中圖分類號：G642.477；TU-4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2015）03-0135-04

一、工程能力培養和CDIO工程教育理念

工程能力是現代工程師應該具備的重要基本素質之一，近年來在中國高等教育面向國際發展的新形勢下，越來越多的大學畢業生需要適應國際化的就業環境，需要具備綜合應用現代科學理論和技術手段的現代工程能力[1]。

但是，目前高等學校教育缺乏對大學生工程能力的培養，主要表現在重視理論教學而輕視實踐教學，重視培養個人的學術研究能力而輕視個體在團隊中的協作精神，重視對已有科技的應用而輕視對科技的創新，因此，如何在大學學習期間培養學生的工程能力成為高等工科院校目前急需解決的問題，也成為高校教學的重要目標。

CDIO（Conceiving–Designing–Implementing–Operation）作為國際最新的工程教育理念，針對高等院校學生的工程能力培養目標提出了全面而系統的指引方針和實施要求。其具體理念包括：充分利用高校專業學科齊全、學習資源豐富的優厚條件，結合本科各專業核心課程的教學實踐，努力創建新機制和新模式，使學生在專業知識學習到生產實踐的過程中，

學習能力、科技創新能力、交流溝通和團隊協作能力、對本行業乃至社會大環境系統的適應與調控能力得到全面訓練和提高。為此，如何以CDIO教育理念為指導，培養學生的工程能力，提高學生適應國際社會大環境和工作崗位的能力是值得深入思考和研究的課題[2]。

結合學校橋梁工程畢業設計這一重要的教學實踐課程，以CDIO工程教育理念引領橋梁工程畢業設計教學改革，深入分析和探討基于工程能力培養的教學改革途徑和方法，以期為國內其他高校類似專業或課程教學提供參考。

二、橋梁工程畢業設計實踐教學現狀分析

橋梁工程畢業設計是土木工程專業和道橋專業重要的實踐教學課程，也是培養和發掘學生創新性思維最關鍵的實踐性教學環節。目前

橋梁工程畢業設計教學主要存在以下問題。

（一）學生缺乏對專業知識學習的主動性和自覺性

橋梁工程畢業設計涵蓋的內容較多，包括設計方案的選取、結構的設計計算以及施工圖的繪制，在此過程中需要學生有較強的自學意識和自學能力，能夠綜合運用所學的各種專業理論知識，獨立思考、分析和解決問題。

但是，從近幾年畢業設計的現狀來看，由于就業形勢及諸多因素的影響，學生在畢業設計期間紀律渙散，自主學習意識差，不能積極主動地完成畢業設計各階段要求的內容，有的甚至出現完全抄襲畢業設計的現象，導致學生在結構設計計算、工程繪圖等專業知識的學習能力方面未能得到充分鍛煉和提高，難以達到畢業設計的教學目的和要求，從而影響了學生的就業和發展，也影響到學校的聲譽。

（二） 學生的科研能力不強，設計橋型單一

畢業設計中，橋型的選擇應依據已有的地質水文、設計荷載等資料，在多種方案中比選。雖然學過的橋梁形式很多，但是學生在選擇設計方案時，一般是反向思維，即優先考慮在給定的畢業設計時間內，哪個橋型好做，能方便找到參考示例，就以此橋型作為重點設計對象。而對各類拱橋、連續剛構橋、T型剛構橋、斜腿剛構橋、懸索橋等很多具有結構創新特點的，并且在實際工程中使用較多的橋型很少甚至沒有學生選擇，最終導致畢業設計成果嚴重雷同。不僅如此，一些優秀的學生，由于缺乏對創新橋型的選擇，未能很好地發掘他們的研究潛能，使得其科研創新能力無法得到有效提升和鍛煉，這與CDIO工程教育理念和工程能力培養的目標相差甚遠。

（三） 畢業設計過多依賴計算軟件，忽視對基礎理論的理解和把握

近年來，

橋梁設計軟件功能的不斷完善與強大，為學生在畢業設計中選擇更多種形式的橋梁創造了條件， 為解決復雜的結構分析計算提供了有效途徑，增強了學生的就業競爭力。

但是，隨之而來出現了新的問題。一是，很多學生由于不能在短期內熟悉設計軟件的操作方法和基本理論，在畢業設計初期，忽略了對橋梁基本知識的學習，而只是埋頭于對設計軟件的操作練習，使原本緊張的設計時間大量壓縮，影響了設計質量和效果；二是，有的學生雖然能夠使用軟件進行設計計算，但是對結構設計相關概念模糊、計算原理不清楚，導致工程設計能力有所下降，甚至

有的學生對計算結果無法作出判斷和分析，缺乏深層次的思考，因此，難以保證所設計的結構安全性和合理性。

（四） 畢業設計與就業脫節，成績缺乏科學合理的評價

目前畢業設計成績評定主要由指導教師評分、評閱教師評分和畢業答辯評分三部分構成，是一個模糊、籠統而不具體的評價，難以讓學生深刻體會到自己設計成果的不足。

不僅如此，近年年，除了對考研學生的畢業設計有要求外，絕大部分學生只求及格即可。在這樣的環境影響和缺乏力度的成績考核下，學生放松了對自己的要求，

缺乏挑戰困難、大膽創新的動力，也就喪失了其工程能力培養的最佳時機。由此可見，完善現有的畢業設計考核方式，將畢業設計與學生就業掛鉤，對充分調動和發揮學生的積極性和主觀能動性非常重要。

綜上所述，根據CDIO 教育理念，為了更好地培養學生的專業理論知識、團隊協作精神和工程創新能力，綜合提高學生的個人素質和工程能力，對現有橋梁工程畢業設計教學進行改革和完善非常必要。

三、橋梁工程畢業設計教學改革途徑和方法研究endprint

針對橋梁工程畢業設計現狀，課題組從2012年開始對教學方法和手段進行了改革創新，并在之后歷年的畢業設計中予以實施和完善，效果顯著。

（一）采取嚴格的教學監管措施，督促學生自主學習

1.提前擬定思考題，定期匯報，定期討論

指導教師在畢業設計任務書下達后，嚴格控制進度，掌握學生的學習情況。針對每個階段的設計內容，提前擬定思考題，采取每周定期匯報、定期集中討論的形式，督促學生真正深入自己的設計任務開展研究，鍛煉其獨立思考和自學的能力。例如在方案比選階段，在每次集中匯報討論時，要求每個學生結合思考題，把自己比選的方案逐一論述，包括：橋梁結構常用的上下部結構形式的優缺點分析；不同橋梁結構適用的跨徑范圍；主梁截面形式如何選擇；橋長、橋面標高等關鍵尺寸如何擬定；所選方案的理由，等等。論述和討論問題的過程，不僅鍛煉了學生的語言和溝通表達能力，使他們對所學的專業基礎

知識有了更深入的了解，而且還可以督促引導學生自行學習和研究，提高自主學習的能力。

2.嚴格控制階段性成果及最終設計成果質量

畢業設計過程中要，嚴把質量關定期提交階段性成果。對不合格的設計作品或存在抄襲爭議的作品不允許進入下一流程，或退回修改或延遲提交，必要時增加中期答辯、推遲畢業答辯、畢業設計不予通過等處理措施，以此激勵督促學生重視自主學習，提高學習的主動性。

（二）舉辦各類專題講座，培養創新意識，鞏固基礎知識

指導教師應首先具有創新意識和指導能力，這是培養學生的創新意識并實施創新設計的前提[3]。兩年的實踐表明，舉辦各類專題學術報告，無論對教師還是學生創新意識的培養都非常有效。如：在畢業設計正式開始前，邀請設計院的專家為師生作專題報告，就城市景觀橋梁（包括天津大沽橋、赤峰橋、進步橋等新型城市橋梁）的設計理念、設計計算、施工管理等作介紹，增進師生創新橋梁設計的意識和興趣。邀請知名學者來校作關于

橋梁抗震新理念、橋梁沖刷研究等學術報告，引領師生進入學科最前沿，激發創新熱情和研究動力。除此之外，還多次舉辦了有關橋梁博士、Midas等橋梁設計軟件應用的專題培訓講座。

其次，在畢業設計過程中，為鞏固學生的專業基礎知識，針對不同的設計階段，結合重點知識模塊由指導教師開展專題講座，例如：橋梁尺寸擬定和方案比選；橫向分布系數的計算；預應力混凝土結構的配筋和驗算；施工圖紙的規范化繪制，等等。通過梳理和提煉這些重點知識內容，鞏固基礎理論，開闊思路，提高學生的設計能力，為培養學生的工程能力奠定基礎。

（三）設計選題多樣化，鼓勵創新設計

畢業設計中具有創新性的題目有兩類：一是來自于與工程實際相結合的科研項目，二是自擬設計選題，包括復雜橋型（如拱式橋、斜拉橋、懸索橋、連續剛構橋等）或傳統橋型的部分創新性研究內容（如不同施工方法、抗風抗震、優化設計、拱軸線型確定及各類專題研究）[4]。 其中，科研性的題目一般由師生團隊合作完成，不僅可提高學生的學習能力、實踐能力、科研能力、創新能力，更能鍛煉他們的溝通和協作能力，是培養學生工程能力的重要途徑。尤其對于優秀的學生，要鼓勵他們積極參與，大膽創新，并把是否有創新作為最終評價畢業設計成績的重要因素。

近年來，隨著計算手段的先進化和師生創新意識的提高，針對不同層次水平的學生，橋梁畢業設計向著多樣化、創新型方向積極發展，學生的創新設計熱情和信心逐年上升。連續幾屆畢業生的工程能力得到了提升，就業單位的水準也逐步好轉，這也反映出了畢業設計創新性選題對培養學生工程能力的重要作用。 表1和表2分別為近幾年學校橋梁畢業設計題目及學生選題情況。

由表1，表2可以看出，通過改革橋梁畢業設計教學方法，越來越多的學生選擇了具有創新性的題目作為主要設計內容，其創新意識的培養和工程能力的提高也成為他們個人的需求和努力的目標。在每年的優秀畢業設計評選中，大約80%的優秀畢業設計來自于他們的設計成果，教學改革效果明顯。

（四）完善畢業設計成績評價指標體系和評定制度

首先，在畢業設計成績的考核中突出科研和創新性內容的比重，增加科研和創新的評價指標，并賦予一定程度的鼓勵提高分。對完成了創新性畢業設計內容的學生，還將為他們提出更加詳細的評審意見，使學生能夠了解自身設計作品的優勢和劣勢，為今后從事同類型工作提供借鑒。

除此之外，為了進一步調動學生畢業設計的積極性，建議進一步完善評定制度，適當壓縮通過率畢業設計的。對于畢業設計成果不太理想的學生，限定一定的比例進行二次答辯或者延期畢業。這種措施對于那些成績較差、學習缺乏積極主動性的學生是一種壓力，也是一種動力，在很大程度上能夠調動他們的積極性，提高畢業設計的質量。

（五）結合畢業設計成績，推行專業教師推薦學生就業政策

學生就業問題一直是社會關注的焦點和難點。由于目前社會環境的影響，很多學生缺乏畢業設計積極性的根本原因是認為成績與就業無關，這也成為徹底解決畢業設計教學的難題。在教學中推進學生公平就業，是作為專業指導教師義不容辭的責任。為此，近兩年，學院推行了以畢業設計成績為參考，專業教師推薦學生就業的政策，一方面可以充分發掘專業教師在本行業領域的社會資源，增加了學生公平就業的機會，另一方面可以激勵學生爭取做出優秀的畢業設計，提高自己的工程能力和就業競爭力。兩年來，學院專業教師共為21名成績優秀、工程能力較強的學生推薦了工作。實踐證明，這些學生由于在畢業設計中很好地鍛煉了自己的工程能力，就業后的環境適應能力和業務能力快速提高，得到單位領導的一致好評和認可。這一措施無疑將成為畢業設計教學改革的巨大推動力。

四、 結語

幾年來的教學改革及實踐表明，橋梁工程畢業設計在培養學生工程能力方面取得日益顯著的成效，基本達到了以CDIO教育理念為引領的大學生工程能力培養的教學目標。學生的畢業設計水平逐年提高，畢業設計質量顯著提升，為學生走向工作崗位奠定了堅實的基礎，深受廣大師生的認可。參考文獻：

[1]包秋燕.基于CDIO理念探討大學生現代工程意識培養[J].福建工程學院學報， 2008， 6（5）： 451-454.

[2] 吳鳴，熊光晶.基于工程能力培養的橋梁工程教學改革探索與實踐.長沙鐵道學院學報：社會科學版， 2010，1（11）：109-113.

[3]徐光亞，劉小燕，易壯鵬.橋梁工程專業畢業設計中創新能力培養的研究與實踐.中國電力教育，2013（4）：158-159.

[4] 孫立山，姚麗亞.本科生畢業設計中的創新能力培養淺析[J].土木建筑教育改革理論與實踐，2010，12（9）：107-108.

（編輯 梁遠華）endprint