新工科下桥梁工程教学创新实践

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摘要:桥梁工程是土木工程人才培养的重要课程之一，新工科对其课程教学提出了新要求。本文从桥梁工程教学存在的问题、改革意义、改革措施及教学效果等方面出发，用新思想、新技术、新知识来解决新工科视域下的《桥梁工程》课程新问题，通过强化“形而上”观念和工程创新思维，构建新工科视域下桥梁工程教育教学新体系，可有效提高人才培养质量。

关键词:桥梁工程;新工科;创新思维;人才培养

一、绪论

“新工科”内涵深厚、意义非凡，交叉与融合、协调与共享、继承与创新的新途径，此“三新”思想贯穿“新工科”的整个建设发展过程。战略型、系统化、开放式、创新性作为新工科特征的概括，得到了教育界学者的高度认可［1］。针对“新工科”的实践改革，在各地高校展开探索，“新工科”释放了它的潜力和魅力。随着新工科建设与改革的逐渐深化，各高校的工科教育和研究将会取得飞跃式的进步，培养出一批又一批“新工科”人才［2］。桥梁工程作为土木工程的一门专业基础课程，涉及桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等方向，需结合新时代建设特点和建设内容，从新工科视角入手，不断完善教学改革体系，形成新的教学模式，提高教学效果，以实现知识与实践的有机结合，进而推动课程建设。

二、传统桥梁工程教学存在的问题

桥梁工程的教育教学质量和效果直接关系到土木专业人才质量培养的成败。为适应新工科教学需求，从桥梁工程教育中存在的问题出发，探究解决新工科视域下桥梁工程教育教学改革的措施和方法，这是桥梁工程教育者目前迫切需要解决的问题。当前桥梁工程教学环节中，主要存在以下问题:

(一)课时少，内容多

桥梁工程在专业上属于土木工程的分支，与其他学科交叉融合，所涉及知识面广泛。随着新兴科技与产业的快速发展，对计算、规范、标准的要求越加严格了，《桥梁工程》中规范标准大多已经过时，不适合桥梁发展现状，需更换成最新的规范标准。桥梁工程的课时从原来的64节课时慢慢少成了48课时，甚至更少，学生短时间难以完全掌握课本知识。“课时少，内容多”现象严重，使得学生的专业知识掌握程度不高，不利于学生学习和思考习惯的培养［3］。

(二)教学内容抽象，与工程实践脱节

桥梁工程作为桥梁类的基础课程，具有内容抽象、概念模糊不清、公式繁杂等特点。目前桥梁工程课程的教学主要侧重于桥梁结构基本概念和应用的讲解，并结合具体工程案例进行简要说明。老师教学内容较抽象，少有开展工程实践探索活动，偏离桥梁工程与工程实践的侧重点，无法满足课程教学的要求，教学效果不佳。

(三)教学模式单一，评价方式不灵活

“老师讲学生听”的课堂现象普遍存在，教学模式过于单一，让学生处于被动学习的局面，缺乏对学生学习兴趣的培养。通过拟定选择题、简答题、计算题等题干信息进行期末统考，是对复杂工程的简化说明，并不适用工程项目，也难以做到对学生全方位的综合素质考查。以“平时成绩”和“期末统考”相结合的固定考核单向模式作为评价方式，显得不够灵活多变，学生积极性不高，课堂教学质量评估不理想［4］。

三、新工科背景下桥梁工程课程改革意义

(一)新工科建设需求

桥梁工程专业建设在土木工程的高等工程教育中占有重要地位。“新工科”的核心定位是人才质量，是高校建设的目标，是我国人才培养的关键所在。随着土木行业智能化、现代化的发展，绿色环保、智能与智慧、装配式等新型结构不断出现，将人才培养目标从“学科导向”转向“产业需求导向”，注重培养应用型新工科人才，满足新工科建设需求，构建以桥梁工程为载体的“新工科”工程教育教学新体系。

(二)工程教育认证制度和学科发展的需要

国际工程教育认证制度是通过制定国际工程教育标准，让各协议签约国在人才培养标准上有据可依，保证人才培养标准的合理统一。2016年6月2日，《华盛顿协议》全会全票通过中国的转正申请。为完成具有中国特色且达到国际规定的等效工程教育专业认证制度还任重而道远，为满足桥梁工程专业的学科发展，需完善教学内容，改革教学方法，总结出一条适合我国实际教学情况的工程教育改革之路，推动专业建设和“新工科”理念的落实，提高中国教育教学质量［5］。

(三)培养复合型创新人才的需求

随着产业需求的多元发展，招聘的岗位也更加多元化，在提供学生工作岗位的同时，也给学生制造了新的问题和挑战。工程教育为更好地引导学生就业，不仅要求学生在学习书本的理论知识，也要结合自己的工作期望，去学习新工科背景下最热门的软件或者研究方向，及时增补工程前沿相关知识。在推进桥梁工程学科建设和改革过程中，需构建创新的、实用的专业知识体系，培养强有力社会竞争力的复合型创新人才［6］，以满足新时代复合型创新人才培养的需求。

四、新工科背景下桥梁工程教学改革举措

(一)课程教学改革总体思想

在新工科工程教育背景下，不同高校对桥梁工程进行不同方面的改革，大多通过压缩专业课学时、增加教学内容等方式，如何在减少课时的前提下，保证良好的教学质量，以适应“新工科”建设要求，是桥梁工程专业课建设所面临的难题。以桥梁工程方向的桥梁工程课程为例:1998年之前，安排的桥梁工程课总共12学时。1998年作为独立学科的桥梁工程合并到了土木工程的桥梁方向后，桥梁工程课减少到了8学时。2013年制定的“卓越工程师培养计划”，把课时减少了5学时［7］。目前就国内桥梁专业建设而言，需从学时少、内容难等角度出发，以新的教学内容、教学方法来传授学生专业知识，以新的考核方式来培养学生创新能力，以新工科观念构建课程改革总体思想，主要从教学内容、教学方法、实践教学内容、考核方法等角度出发，对桥梁工程教学进行改革，具体的改革流程如下图所示。

(二)桥梁工程教学内容改革

(1)从教学内容选取方面下功夫。由于“课时少，内容多”的现象存在，总结考试重点和教学改革的要求，将教学内容与工程实践相联系，是内容选取的关键所在。内容选择方面，帮学生解决难点和疑点，多从学生的角度出发，制定符合学生的培养学习计划，说清考试重点和工程实际知识，给学生打好“预防针”，明确学习目标和方向，满足新时代人才质量培养的需求［8］。例如:随着新的标准规范、新材料、新技术等的出现，桥梁的构造形式变得更加多样，以前的做法都是工程实践中常见的形式，教学内容往往落后于工程技术的更新，规范标准也落后于现代建设需求，从《公路桥梁抗震设计原则》出发考虑，更新的标准内容有:①增添非规则桥梁的抗震设计内容和设计原则;②单一模式的强度抗震设计转化为“强度与变形”相结合的抗震设计;③增加桥梁延性抗震设计、构造细节设计、抗震分析建模原则及方法等规范要求。

(2)从教学内容安排方面下功夫。结合学生课程需求，安排教学内容，对桥梁工程的基本概念及构件简要介绍，从最基本的桥型入手，讲解梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥的基本结构类型。通过讲解工程事故案例，树立学生终身责任制的工程意识，激发学生的自主创新能力，严谨认真地对待工程问题，处理好计算的细节问题。例如:通过实际工程建设问题培养学生的工匠精神，以湖南凤凰桥事故为例。事故原因如下:①缩短了养护周期;②桥墩出现严重裂缝;③沙土含土量过高等。从这个事故案例中可以看出工程事故带来的危险是可以避免的，严格认真对待工程建设问题，遇到问题就解决，不拖不逃避，树立终身责任制的工程意识，从失败中积累经验，从错误中发现解决方法，可以有效规避不必要的工程事故。

(三)桥梁工程教学方法改革

1．课堂教学方式多样化，激发学生学习兴趣

采取多媒体技术将枯燥无味的课堂讲学变得生动有趣起来，将《桥梁工程》中具体概念和计算，通过具体工程案例进行简要说明，或者图片和纪录片的形式具体表现出来，用框图、动画介绍各种理论方法的使用原理，将书上例题和公式的推导布置为学生课后作业，构建多媒体桥梁专业资料库，帮助学生认清理论和工程的关系，激发学生的学习兴趣［9］。

2．开设习题讨论课，培养学生思考能力

开设桥梁工程专门习题课和讨论课，培养学生自主探索的思考习惯和积极发言的说话方式，将教材内容的计算方法和理论以课后作业的形式加强对学生的训练，加深学生对专业知识的理解，将理论知识的学习与社会生活联系起来，发掘生活小知识，培养学生思考能力［7］。3．开展桥梁工程教学论坛，提高学生分析能力开展课程教学论坛，提高学生学习兴趣。尝试在学校官方网站开设桥梁工程教育教学专题论坛，作为师生课后交流的平台和有效载体，探讨热门工程问题，激发学生自主学习和思考能力，培养学生的分析习惯。从两个方面考虑:一是完成课程教学任务后，一起探讨本节课后思考题，了解学生的知识掌握情况;二是将课本内容与工程实践相联系，探究解决遇到的工程问题。

(四)桥梁工程实践教学内容的改革

随着信息技术的快速发展，在新工科土木工程教育影响下，传统实践教育在当前土木工程人才培养中面临的挑战愈发凸显，为了迎接新时代面临的复杂问题，将工程实践与课程内容有机结合，探索出属于桥梁工程专业实践教学内容的改革之路，需从四个方面出发，如:(1)实践教学体系与人才培养目标的联合;(2)实践教学给学生工程综合素质提升带来的影响;(3)实践教学给学生创新创造能力提升带来的影响;(4)培养学生将理论与实践有机结合、自主学习、创新创造、团队合作的能力［10］。将土木工程实践教学创新与大学生结构设计竞赛作为实践教学的重要平台和实质载体，通过培养学生的动手和思考能力，与新工科背景下“新工科”人才培养目标有机结合，充分发挥出“学科交叉融合”的显著优势。坚持“以人为本”教育方针，同时为实践教学改革提供模式和方法，人才培养向多样化、有效化、多元化方向发展。例如:讲解完梁桥知识点后，利用课余时间带学生到工程项目上进行实地学习，了解梁桥构造组成和施工工艺，学习具体仪器的使用和相关数据的检测，通过实践学习，让学生真实了解桥梁工程的新技术和新方法，让学生学到实用的知识，并用之于实践之中，培养学生的实践创新能力，让枯燥无味的课堂学习变得生动有趣，激发学生专业兴趣，提高学生专业自豪感，保证理想的教学效果。

(五)桥梁工程课程考核体系改革

首先，将学期成绩组成由单纯的传统的期末考试决定，转变为由考试和平时各项教学内容评分综合决定，内容包括考试、课堂讨论、课后作业与论文、论坛讨论、课后思考题等，在学期开始时就将考核的方法、内容在学生中公布，便于学生控制学习进度，有规律地学习课程内容，提高学生综合素质水平，保证教育教学质量［11］。其次，考试题目设计由传统的概念叙述、计算方法与流程应用转变为工程问题的解决，自主决定应用什么原理、如何应用，多与实践工程中的具体流程和操作联系，让学生将书本上的知识真正运用到工程中，提高学生专业能力水平，符合新工科背景的人才培养目标，培养出专业领域上的高素质复合型“新工科”人才［12］。

五、新工科背景下桥梁工程的教学效果

通过开展新工科桥梁工程教学改革，在课程建设和学生培养方面取得了优良的教学效果，在三个方面得到体现:

(1)学生自主学习和思考热情高涨。土木工程3班的课堂教学上，多采取与学生多互动的方式，积极引导学生发现和提出问题，让学生成为课堂上的主要表现者和参与者，培养了学生自主思考创新能力，营造了良好的学习气氛。

(2)班级学习氛围得到了很大提升。通过对新工科视域下的桥梁工程改革，班上同学的专业自豪感和学习热情得到了高涨，班级荣誉和纪律得到了明显改善。在优秀班集体评选活动中荣获了“优秀班集体”的荣誉称号。

(3)学科竞赛获得了不少的奖项。班级学生积极参加大学生结构设计竞赛，分别取得了校级一等奖和二等奖的好成绩，给班集体带来了荣誉感，让班级学生懂得了团队合作的重要性。总体而言，通过《桥梁工程》新工科育人建设，辅以任课老师和学生等人员的协同作用，班级学习氛围、自主学习思考能力、实践动手能力、学科竞赛参与积极性等得到巨大提升，实现了知识与实践的有机结合，推进了课程建设。

六、结语

通过《桥梁工程》新工科育人建设，从教学内容、教学方法、实践教学内容、考核体系等方面出发进行改革与实践，将实际工程与课程内容有机结合，用新思想、新技术、新知识来解决新工科视域下的《桥梁工程》课程新问题，以立德树人为引领，通过强化“形而上”观念和工程创新思维，构建新工科视域下桥梁工程教育教学新体系，可提高学生的创新思考能力。

参考文献:

［1］吴巧云，肖如峰．“新工科”时代背景下德才兼备型土木工程人才培养改革与实践［J］．高等建筑教育，2020，29:8-15．

［2］郜新军，张景伟．新工科背景下基础工程课程教学改革与实践［J］．教育现代化，2020，7:59-61．

［3］王士龙，江涛，曹现雷．新工科建设背景下理论力学课程教学改革探究［J］．安徽工业大学学报(社会科学版)，2020，37:69-70+75．

［4］石雪飞，李珂．传统工科课程在新工科建设要求下的改革［J］．教育教学论坛，2020:80-82．

［5］鲁乃唯，王鸿浩．基于新工科教育理念的桥梁工程毕业设计探索［J］．教育现代化，2019，6:145-147．

［6］谢娟，阳月明，张永宁．新工科背景下土木工程材料课程教学方法探索与实践［J］．科技资讯，2019，17:117-118+121．

作者：戴理朝 单位：长沙理工大学土木工程学院