桥梁结构试验教学现状及提升

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摘要：文章首先分析了桥梁结构试验教学的现状，然后论述了桥梁结构试验教学的提升建议，包括紧跟学科前沿，拓宽学生视野；紧密联系工程实际，教学方法多样化；提升学生操作能力，改进课程考核方式；等等。

关键词：桥梁结构试验教学；教学方法；考核方式

为积极应对新一轮科技革命和产业变革，2017年至今，教育部一直着力推进新工科建设的深化与突破，引导高校教育机制革新，努力实现新工科大环境下的创新型人才培养，力争抢占未来科技发展先机。习近平总书记多次指出，青年是国家的希望。桥梁工程作为传统工科一直备受重视，如今我国在新材料、新结构、新工艺等方面有自己的优势，但是国外的一些先进技术与工艺也值得我国学习和借鉴[1-4]。一直以来，我国在诸多技术领域都面临“卡脖子”问题，而培养技术过硬、创新能力强的复合型人才是破解僵局、应对挑战的有效办法。桥梁结构试验是桥梁工程专业学生培养计划中的重要一环，也是一门非常重要的实践课程，涉及桥梁结构试验仪器设备、旧桥检测、成桥荷载试验、桥梁振动试验等内容。随着桥梁无损检测技术、结构响应感知和参数识别技术的发展，桥梁结构试验的技术和方法发生了日新月异的变化[5-8]。另外，随着智慧城市、智慧桥梁等创新理念的提出，传统土木工程、力学、信息技术等众多学科不断交叉融合[9-10]。因此，教师在做好自身科研工作的同时，也需要让学生了解土木领域的发展动态，以增强学生对相关领域的环境适应能力。在新工科教学改革背景下，桥梁结构试验这门课程的教学应当注重学生实践操作能力的锻炼和创新思维的培养。教师要想让教授的桥梁结构成熟试验方法和技术跟上如今先进技术的发展，让学生在掌握现有常规知识的基础上，紧跟本专业的发展潮流，就需要对当前桥梁结构试验教学工作进行适当的改革。笔者对当前高校桥梁结构试验教学中存在的不足进行了归纳总结，并从教学内容、教学方法、教学目标、创新能力培养四个方面对桥梁结构试验教学质量提升策略进行了初步探讨，旨在帮助桥梁工程专业的学生提高专业素养、打牢专业基础、开阔视野。

一、桥梁结构试验教学的现状

（一）教学内容陈旧，未紧跟学科前沿

与土木工程结构试验不同，桥梁结构试验主要侧重于桥梁结构，具有专业性强的特点。当前选用的教材主要有《公路与桥梁检测技术》《桥梁结构试验》。前者对道路工程的路基路面测试方法进行了较多的介绍，而对桥梁结构的测试试验介绍不足，且缺乏针对性。后者内容布局合理且由浅入深，但是内容略显陈旧，如对于桥梁施工过程中桥面高程的测量，其列举的连通管测量方法由于测试精度低，在实际工程中已不再适用；关于无损检测方法的介绍，仍停留在10年前的知识水平。目前，由于教学内容未及时更新，学生对这门课程的学习兴趣不高，教学效果自然不太理想。另外，对于桥梁结构试验涉及的试验仪器介绍，教师仅仅停留在理论讲解的层面，且未紧跟学科前沿。例如，电阻应变仪的使用涉及物理学当中的电路知识及多种桥路组合，而教师在教学中仅进行了理论知识的讲解，也没有涉及学科前沿内容，因此仅有少数学生能真正消化吸收。现如今，学生身处信息时代，对新鲜事物的兴趣颇高，传统的桥梁结构试验方法固然是学生学习的前提，但是教师只有融入本领域内的学科前沿内容，才能提升学生的学习兴趣，而这是当前工科类试验教学中极其欠缺的。

（二）教学方法单一，未注重实践教学

目前，桥梁结构试验教学方法主要为教师对仪器、测试方法进行介绍，而学生只能被动听讲。换言之，教师讲授在课堂教学中占据绝大部分的时间，而学生处于一种被动接受知识的状态。不管是课堂理论教学还是实验室现场操作教学，学生的课堂参与度都较低，积极主动性也不高。特别是在试验课教学过程中，学生以小组为单位进行试验仪器操作时，仅有少部分学生动手参与，较多学生只是协助或观望。这样的教学过程一方面让学生收获甚少，既没有拓宽学生知识面，也没有提升学生动手操作能力，导致实践教学的目的难以达成；另一方面使得教师难以从教学中收获成就感。这种教学情况使得桥梁结构试验教学改革迫在眉睫。出现以上所述教学情况的主要原因如下。第一，桥梁结构试验教学比较注重实践和操作，而试验课时占课时总量的比重偏低，因此试验教学过程都是以教师讲授为主，未能注意学生发散思维的培养。第二，桥梁结构试验专业性强，而且各类仪器和测试方法都与其他学科有所交叉和关联，但当前教学过程中理论教学和试验教学未能有效结合，这是目前教学效果不佳的主要原因之一。第三，当前桥梁结构试验理论教学方法单一，教师单纯通过幻灯片展示和板书教学，教学过程不够生动，同时针对仪器和测试方法开展的少量视频教学也难以有效与实际工程案例相结合，因此难以激发学生学习兴趣。

（三）教学目标不够明确，考核体系不够完善

理论是实践的基础，实践是检验理论的依据。桥梁结构试验本科教学旨在让学生认识试验仪器和试验方法、锻炼实际动手操作能力。对于工科学生而言，理论学习固然重要，但实际操作和动手能力更能体现其综合素质。现如今的桥梁结构试验教学虽然开展了课堂理论教学和实验室的试验操作，但是教学目标亟待进一步清晰和明确。同时，课程教学考核仍停留在理论知识考核阶段，学生在试验教学过程中的平时表现和参与程度仍缺乏考核依据，并且整个教学过程中都没有注重试验实际操作的考核，具体体现在以下三个方面。第一，桥梁结构试验是一门理论教学和试验教学相结合的课程，但学期末仅仅只采用笔试对学生的最终学习效果进行考核，而试验教学目标是否达成难以从考试试卷中得到验证。第二，实际操作环节仅以试验报告作为对学生学习效果的评判依据，而对于学生动手能力是否得到锻炼和提升，仍缺乏适当的考核方法和标准。第三，试验教学过程是本课程的重要组成部分，以小组形式开展试验可以培养学生团队协作能力，但教师却没有让每个学生进行操作，且试验开展过程中缺乏对学生的平时表现和实践操作的考核。需要注意的是，教学目标不明确是导致考核体系不完善的关键原因。

（四）未注重学生创新能力培养

针对桥梁结构试验这门课程而言，其短期目标是将理论和实际相结合，提升学生实际操作能力，而长期目标应当为学生今后工作和继续深造打下坚实的基础，即教师应通过试验教学使学生更好地消化和吸收理论知识，让其在实际操作过程中增强对本专业的了解，并增进学生对本专业的认同感，激发学生的创造能力。信息和知识呈爆炸式增长的时代，创造性思维十分重要，但当前的桥梁结构试验教学中，教师未注重学生创新能力的培养。桥梁结构试验教学中，教师对学生创新能力培养的不足，其原因主要如下。第一，学生综合能力的培养往往是各个科目共同作用的结果，且动手操作能力的提升需要初期的正确引导和后续的长期培养，但桥梁结构试验没有如桥梁工程等专业课一样受到师生的高度重视，因此在协同培养方面存在一定的问题。第二，教学内容没有紧密结合工程实际，且缺乏实际工程经验也是学生在学习过程中感到迷茫、不知所措的重要原因之一。第三，教师在教学过程中没有及时并有针对性地介绍当前土木领域的最新测试技术，这不利于激发学生学习兴趣、提升学生学习动力，进而影响了其创新思维的培养。

二、桥梁结构试验教学的提升建议

（一）紧跟学科前沿，拓宽学生视野

新工科背景下，创新型人才的培养需要以最新教材为依托。桥梁结构试验这门课程主要从试验仪器、静载试验、动载试验、无损检测等主要章节展开教学，其中的桥梁静载和动载试验在工程现场更是旧桥检测和新桥竣工验收的常规测试项目，但桥梁结构试验教材中仅对测试方法进行了归类和简介，难以让学生产生切身体会。事实上，教材中穿插当前典型工程案例并讲解桥梁结构现场测试流程、方法，可以让学生通过真实的工程案例了解当前主流的测试技术及其在实际现场如何操作。对于桥梁无损检测技术，由于该部分教学内容与桥梁健康监测相关，也是当前桥梁领域的研究热点之一，因此教师有必要更新并着重介绍当前标志性桥梁的无损检测及其在健康监测当中的应用，如此可以开阔学生视野、提升学生学习兴趣。当前，信息和知识的更新速度飞快，各类教材的内容每年也都在更新。教师除了对教材进行常规知识的更新，还需要对当前桥梁工程领域所面临的挑战进行介绍。桥梁结构试验涉及的都是基础试验教学，对此，虽然给学生打牢基础固然重要，但是由于试验方法陈旧并且与实际联系不够紧密，学生往往收获甚少。在现有试验教学环节的基础上，教师可着重介绍一到两个科研方面的创新性试验，让学生了解该试验的创新点及其意义所在，以此让学生对科研有一个初步的了解和认识。通过前沿内容的穿插讲解，教师可对学生进行科学研究的启蒙，不论学生毕业后直接参加工作还是继续深造，都能让其得到有效拓展，也有助于部分学生探索、解决问题能力的培养。

（二）紧密联系工程实际，教学方法多样化

桥梁结构试验教学在课堂教学和实验室教学的基础上，可以适当与其他课程教学交叉进行，如进行桥梁施工实习。在进行工程现场实地教学的过程中，教师可以让学生更加深刻地了解桥梁结构实际测试过程，包括仪器的选取和假设、应变片和传感器的布设、试验数据的采集和初步判断，还有遇到试验现场出现的种种困难应该如何进行克服和排解，这些都是开展试验时必须面对的情况。通过现场试验教学，既能让学生切身感受到试验开展的不易，也可以促使学生珍惜眼前优越的学习条件，这些都是实验室教学难以达到的教学效果。概言之，理论知识学习、室内试验操作及工程现场试验教学三者相结合，可以让学生在掌握知识、运用知识和对接实际工程三个方面都得到锻炼。在理论课程教学中，除了对书本知识进行讲解，教师还可以开展视频教学。视频教学包含研究性小型试验和工程现场试验，对此，教师可层层递进地开展，从而帮助学生构建系统的知识体系框架。在进行室内试验操作和工程现场教学时，教师可以着重对比两种环境下开展桥梁结构试验的异同。具体而言，室内试验环境好、试验周期短、试验数据量小，可方便学生理解和掌握试验知识，但缺点是学生在学习过程中无法体会到开展试验的难处。而工程现场试验教学虽无法让学生全程参与结构测试，但是仅仅一个试验环节就能让学生获益不少，如学会对海量的试验数据进行拾取和处理，以及从大量数据中获得有价值的信息。概言之，良好的环境是学生获取知识的重要前提，实际体验更能提升学生的综合能力。

（三）提升学生操作能力，改进课程考核方式

试验教学需要教师耐心并详细地讲解知识点，但是教师单方面的努力并不能达到良好的教学效果。对此，在试验开展的关键环节，教师可对学生进行提问，并对学生的积极参与给予中肯的评价，同时在给出正确答案之后，应当分析学生所提各种答案的优缺点。通过互动式教学，教师可以高效率、高质量地实现桥梁结构试验教学目标，并让学生在试验实际操作和互动教学中获得成就感和认同感，而这些都是学生积极主动学习的动力源泉。争取让每一个学生都得到操作锻炼是试验教学的初衷，而考虑到部分学生性格内向等因素，教师应该通过实践教学课程让学生调整自身做事的习惯，这样既提升了学生的动手能力，也增强了学生在今后工作和学习中的环境适应能力。对于桥梁结构试验中实践环节的考核，教师应当注重学生的平时表现，包括试验前的准备、试验过程中的参与度、试验结束后数据处理和结果分析等，都应当作为试验教学考核的重要指标。特别是试验仪器的实际操作，即教师应当让每个学生都进行实际操作考核，从而评判学生的动手能力在试验教学中是否有进步。考核分数高低只是学生能力一时的表现，而通过多次试验教学考核观察到学生动手能力的进步，才是实践教学最期望达到的目标。

（四）锻炼学生创造性思维，注重学生创新能力培养

试验前期的调研和筹备是开展试验的重要工作，这也是当前研究生甚至博士生在开展一项试验时必须做的准备工作。本科阶段桥梁结构试验教学主要为教师对试验进行讲解，学生依照教师所述进行操作。这样的教学只是让学生学会一项试验，难以逐步将学生引入科学研究领域。学生的创造潜力是无穷的，需要教师寻求合适的、有效的教学方法进行激活。基于此，教师通过对学生详细讲解试验研究背景、研究意义、拟解决的问题，可让学生充分认识到开展试验的最初出发点，这也是培养学生创新能力的基本前提。教师应将试验开展的整个过程传授给学生，以便激发学生的创造能力，同时也可训练学生发现、解决问题的能力。结合当前桥梁领域研究前沿，教师在试验教学过程中可尝试性地提出一些科学问题并具体到某些关键参数的测取，让学生积极思考并拟定一个简便可行的试验设计方案，同时让学生对试验方案进行介绍及对何如获取关键参数进行讲解。这种主持式的教学模式可尽可能地减少课堂教学对学生的思维束缚，训练学生解决问题的综合能力，这对学生创新创造能力也是一种很好的培养，对学生继续升学深造可起到一个奠基的作用，同时对学生今后工作、生活也具有实际意义和深远影响。

三、结语

桥梁结构试验是桥梁工程专业学生培养计划中的重要环节，对于桥梁工程专业学生的升学深造、发展前景都具有显著的意义。本文总结了当前桥梁结构试验教学过程中存在的不足，然后从教学内容、教学方法、教学目标、创新能力培养四个方面对提升桥梁结构试验教学质量的策略进行了初步探讨并给出了若干建议，即教学内容紧跟学科前沿、教学方法紧密联系工程实际、提升学生操作能力等。桥梁结构试验教学改革是一个长期的、不断革新的过程，需要广大教师积极参与其中，为国家和社会培养创新型人才尽自己最大的努力。

作者:郭忠照 任亮 涂文博 单位:华东交通大学土木建筑学院