高校橋梁工程課程教學改革探討

尹濤　李浩

【摘要】傳統的橋梁工程課程教學方式不僅方法枯燥無味、內容過時落后，在考核方面也不能反映出學生真實的能力。為了更好地讓學生從理論與實踐兩方面同時掌握知識，培養學生的創新與工程能力，橋梁工程課程教學的改革勢在必行。國內出現了一些可行有效的教學改革方法，其中仿真模擬教學法擁有交互性強的特點，取得了明顯的教學效果。

【關鍵詞】橋梁工程 教學改革 仿真模擬教學 創新教育

【Abstract】With old contents and boring techniques， the traditional teaching methodology for bridge engineering course fails to reflect the true abilities of students in the examination. In order to develop the innovation and engineering capabilities of students and make a better way for them to acquire knowledge through both theoretical and practical ways， thus it becomes imperative for carrying out the educational reforms of bridge engineering course. Several feasible and effective reform methods have been proposed by the domestic educators， including the simulation teaching method， which is strong interactive and has been achieved significant teaching effects.

【Key words】Bridge Engineering； Educational Reforms； Simulation teaching method； Innovative Education

【基金項目】本文受武漢大學土木建筑工程學院“卓越計劃”教學研究項目資助。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）02-0221-02

《橋梁工程》課程是高等院校土木工程專業的主要課程，它涵括了土木工程各個專業基礎課程的內容。通過對這門課程的學習，學生可以掌握橋梁的結構設計原理、計算以及施工知識。現在高等教育教學模式仍然是以教師口頭授課為主，這種重理論輕實踐的教學模式無法適應橋梁工程實踐性強的特點。因此，必須探索更有效的教學方法和手段。文章將討論當前教學現狀不足之處并分析主要的幾種教學改革方法，在仿真模擬教學這個改革方向上將重點展望其發展趨勢。

一、橋梁工程教學現狀及問題所在

1.教學模式效果不佳

目前《橋梁工程》課程在我國高校的教學模式以教師講課為主，由于橋梁工程涵蓋知識點較多、涉及工程應用方面較廣，同時講課教學模式又受到學時的限制，所以教師往往為了追趕教學進度采取“填鴨式教學方式”[1]。這種教學方法會降低學生吸收知識的效率，長期如此會嚴重影響學生對橋梁工程的學習興趣。在課程考核方面，學生的成績只以期末筆試成績為參考，這會讓學生陷入“死記硬背”的學習怪圈。

2.教學內容較為陳舊

隨著國家交通設施建設的發展，橋梁工程設計與施工技術也在飛速提高，新材料、新工藝以及新的結構形式不斷涌現。而與此同時橋梁工程課程的教材卻仍然停滯在舊的版本，其更新速度已經無法跟上工程技術的發展。大部分教材內容中的施工方法落后，對于新技術和新理論也涉及不多。另外，教師沒有及時關注橋梁工程的發展現狀，導致授課內容同教材一樣落后，這會使學生所學橋梁知識與實際工程脫節。

3.實踐的環節薄弱

橋梁工程是一門理論與實踐連系緊密的學科，學生在課堂上學習到的理論知識只能在實踐的過程中得到進一步的認識。而長期以來，受辦學經費、學時、施工單位經營方式等原因限制，實踐教學安排難度越來越大，造成了實踐教學管理松散、學生實踐鍛煉機會較少等問題。特別是實習時間較短，而橋梁建設期較長，學生只能了解其中的部分工程或某個工序，無法全面了解整個設計、施工過程，并且多為靜態的參觀，學生沒有參與其中[2]。

二、橋梁工程教學改革現狀

針對目前橋梁工程教學中出現的各種問題，我國的工程教育工作者們對教學模式、內容和方法等方面的改革進行了探討與嘗試，并且提出了一些具體可行的改革措施。

1.多媒體教學

《橋梁工程》課程要求學生對橋梁的基本結構和構造有很高的感性認識和空間想象能力，這恰恰是學生學習中的一大難題。多媒體技術具有人機交互、文、圖、聲、像并茂的特點，能很好解決這個問題[3]。利用多媒體技術中的圖片可以展示出橋梁的各個構件的實際情況、橋梁施工機械特點等用文字難以描繪的教學內容；利用動畫可以展現出橋梁建設過程。多媒體自身獨特的優點讓橋梁知識從書本中枯燥的文字搖身一變成為活生生的影像，從而提高了學生的學習效率。

多媒體教學方式靈活，內容豐富，能夠直觀地將課本知識以各種多媒體形式傳授給學生。目前社會上已經有多所大學采用了多媒體教學方式，這也確實是更便于落實且有效的一種教學改革方法。但這種教學方法仍然繼承了傳統的單向傳遞形式，由于其缺乏足夠互動性，難以反饋學生真正的學習情況。

2.工程資料教學

土木工程專業的畢業生在參加工作后，不管是處在設計還是施工等工作崗位，必然要和工程圖紙、施工規范打交道。如果在大學學習階段培養學生對圖紙的學習能力以及設計圖紙的能力，就能讓學生將專業知識以較大程度加以應用。陜西鐵路工程職業技術學院的羅建華[4]提出了以施工圖為載體的《橋梁施工》課程教學改革。教學中選用實際工程項目施工圖作為教學材料，向學生布置讀圖任務，讓學生提前進入施工技術人員的角色，引導學生主動查閱資料，帶著問題去認識施工圖紙。在課堂教學方面以分組討論為主，通過分析研究具體的橋梁施工圖來總結橋梁的構造特點和施工方法，同時將課程內容與工程項目施工圖相結合，培養學生分析問題和解決問題的能力。

工程資料教學法解決了教學內容落后的問題，通過最新施工技術的工程資料來彌補教科書知識陳舊的不足。然而圖紙等資料終歸是紙面知識，學生將其與實際橋梁結構相聯系起來還具有一定的難度。若只是單純學習紙面工程資料，沒有從三維結構層面來了解橋梁結構的話，難以取得較好的教學效果。所以工程資料教學僅僅只是補充了教學內容，而在形式上還停留于傳統教學模式。

3.結構競賽教學

結構競賽的開展目前在各大高校之間越來越廣泛，這種形式的競賽也確實考驗著學生的基礎能力和創新意識。橋梁結構模型的設計聯系著結構設計、計算和制作方法等多個方面的知識，如果想要設計并制作出一個比較理想并且不失新穎的結構模型，必須要求參與者具備相當的橋梁工程知識。在橋梁模型制作過程中要考慮模型材料的受力特性，在不同材料中選擇最適合的方案也需要參與者應用到土木工程基礎課程中學到的力學知識，既鞏固了基礎也開拓了思維。

結構競賽教學開辟了一條與傳統教學模式完全不同的道路，其要求學生主動學習并親自動手“建造橋梁”，從理論與實踐兩方面同時掌握并應用知識。但結構競賽對學生掌握知識的程度要求較高，若事先沒有學習好橋梁工程的相關學科知識，制作橋梁模型需要耗費大量時間和精力。所以結構競賽教學過于超前，對教師的指導能力和精力以及學生的學習能力要求過高，無法兼顧所有學生的學習狀態，目前只能是對傳統教學模式的一種課外補充教學。

4.仿真模擬教學

橋梁結構型式眾多，同一種橋型又涉及不同的施工方法和設計程序，且采用不同的施工方法時，結構的受力狀態又不一樣，這些都是學生必須掌握的知識要點，但是對交通工程專業的學生而言，這些內容顯得比較復雜，難以理解[5]。仿真模擬教學在建立三維模型的基礎上也可以制作出模擬動畫來表現橋梁結構的施工工藝和構造特點。山東科技大學的張憲堂等人[6]提出了“基于VRML的橋梁工程多媒體仿真教學系統”教學改革方法。VRML（Virtual Reality Modeling Language虛擬現實建模語言）是虛擬現實技術、多媒體技術和因特網密切相關的新技術，是這三項技術的交叉點。VRML利用AutoCAD和3DMAX等二、三維建模軟件可以創造出一個互動式三維環境。VRML可以讓用戶自定義參觀路線來漫游三維環境，這種完全自由的體驗方式是其與普通動畫最明顯的區別。

仿真模擬教學讓學生更容易吸收所學知識，取得了良好的效果。相比多媒體教學，仿真模擬教學是一種交互性更強的可視化教學方法，它已經融入了多種計算機編程手段來充實教學內容和加強互動性，這種新的教學形式使傳統的單向傳遞式教學變為雙向互動性教學，有助于學生主動學習知識并反饋學習效果。但目前為止，仿真模擬教學只能對橋梁施工的某個局部施工過程進行模擬，而無法表現出整個建造過程，在這點上仿真模擬教學有待完善。

三、結論

以上幾種教學方法使教學手段更加現代化和多樣化，不僅提高了教學質量也讓學生對于學習更具有主動性，在體會到學習樂趣的同時也對橋梁知識有了比較清楚深刻的掌握，這將為學生將來的科研或者技術工作打下良好的基礎。這些改革方法雖然有各自的優勢但同時也存在著不足之處，其中仿真模擬教學方法相比之下互動性更強，教學效果的提高更明顯。仿真模擬教學在多媒體教學的基礎上進一步加入了虛擬現實技術，使學生與教學內容產生雙向互動，教學效果也能夠得到及時反饋，新奇而逼真的3D環境也能讓學生產生極大的學習興趣。目前仿真模擬教學雖取得了一定的效果，但只能進行部分教學內容的仿真，如果能模擬橋梁完整的施工過程，就可以整合各個章節的知識，讓學生能夠對橋梁建設有更完整的認識。在這個方向上，仿真模擬教學仍然有很大的發展空間。

參考文獻：

[1]張鵬，李清富.橋梁工程課程教學改革探討[A].高等建筑教育，2009，（6）：71-74.

[2]曹曉川，周兵.與工程檢測相結合的橋梁工程課程實踐教學改革探討[J].重慶交通大學學報，2009，（8）：116-118.

[3]任大龍.橋梁工程課程教學問題與改革對策探討[A].企業家天地，2010，（1）：231-232.

[4]羅建華.以施工圖為載體的橋梁施工課程教學改革[A].溫州職業技術學院學報，2011，（1）：86-88.

[5]林春姣.淺談橋梁結構模型競賽對橋梁工程教學的促進[A].廣西大學學報，2006，（1）：34-35.

[6]張憲堂，盧玉華，周紅敏，等.基于VRML的橋梁工程多媒體仿真教學系統開發[A].金屬礦山，2006，（8）：325-328.

作者簡介：

尹濤（1979年12月-），男，博士，副教授。