橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐研究

王榮霞　張彥平　宋娃麗

摘要：本文根據(jù)國(guó)內(nèi)高等工科院校的教育特點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生工程能力為目標(biāo)，對(duì)橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)課程的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出了該課程的教學(xué)改革途徑和方法，可為國(guó)內(nèi)具有類(lèi)似專(zhuān)業(yè)課程的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；教學(xué)改革；工程能力；實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）13-0104-02

一、工程能力培養(yǎng)的重要性

工程能力是現(xiàn)代工程師應(yīng)該具備的重要和基本素質(zhì)之一，其主要內(nèi)涵為對(duì)現(xiàn)代工程的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、研究能力、團(tuán)隊(duì)能力、溝通能力、自學(xué)能力和道德能力等諸多方面。近年來(lái)在我國(guó)高等教育面向國(guó)際水平發(fā)展的新形勢(shì)下，越來(lái)越多的大學(xué)畢業(yè)生需要適應(yīng)國(guó)際化的就業(yè)環(huán)境，需要具備綜合應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)手段等現(xiàn)代工程能力。

但是，目前高等學(xué)校教育缺乏對(duì)大學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，主要表現(xiàn)在只重視理論教學(xué)而輕視實(shí)踐教學(xué)，重視培養(yǎng)個(gè)人的學(xué)術(shù)研究能力而輕視個(gè)體在團(tuán)隊(duì)中的協(xié)作精神，重視對(duì)已有科技的應(yīng)用而輕視對(duì)科技的創(chuàng)新。因此，如何在大學(xué)學(xué)習(xí)期間培養(yǎng)學(xué)生的工程能力成為高等工科院校目前急需解決的問(wèn)題，也成為高校教學(xué)的重要目標(biāo)。

本文將結(jié)合我校橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)這一重要的教學(xué)實(shí)踐課程，深入分析和探討基于工程能力培養(yǎng)的教學(xué)改革途徑和方法，可為國(guó)內(nèi)其他高校類(lèi)似專(zhuān)業(yè)或課程教學(xué)提供參考。

二、橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)是我校土木工程專(zhuān)業(yè)和道橋?qū)I(yè)重要的實(shí)踐教學(xué)課程，也是培養(yǎng)和發(fā)掘?qū)W生創(chuàng)新性思維最關(guān)鍵的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。筆者基于多年指導(dǎo)橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，認(rèn)為在以往的橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)中尚存在較多的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：

1.學(xué)生缺乏對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。作為大四學(xué)生最后學(xué)習(xí)階段的一種總結(jié)性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)的總體要求內(nèi)容，包括從設(shè)計(jì)方案的選取、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算以及施工圖的繪制等，均需要學(xué)生有較強(qiáng)的自學(xué)意識(shí)和自學(xué)能力，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的各種專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，提高獨(dú)立思考問(wèn)題、分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。但是，從近幾年畢業(yè)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀來(lái)看，由于就業(yè)形勢(shì)及諸多因素的影響，學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間紀(jì)律渙散，自主學(xué)習(xí)意識(shí)差，不能積極主動(dòng)地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)各階段要求的內(nèi)容，成為影響畢業(yè)設(shè)計(jì)成果質(zhì)量的主要因素。有很多學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)到最后并不是出于自身的設(shè)計(jì)成果，甚至存在完全抄襲畢業(yè)設(shè)計(jì)的現(xiàn)象，這就很難能達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)目的和要求，影響了學(xué)生以后的就業(yè)和發(fā)展。

2.學(xué)生設(shè)計(jì)的橋型過(guò)于單一化。畢業(yè)設(shè)計(jì)中，雖然學(xué)過(guò)的橋梁形式有很多，但是學(xué)生在選擇設(shè)計(jì)方案時(shí)，一般是反向思維，即覺(jué)得哪個(gè)橋型好做，能方便找到參考示例，就以哪個(gè)橋型作為重點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)象。而對(duì)各類(lèi)拱橋、連續(xù)剛構(gòu)橋、T型剛構(gòu)橋、斜腿剛構(gòu)橋、懸索橋等很多具有結(jié)構(gòu)創(chuàng)新特點(diǎn)的，并且在實(shí)際工程中使用得也較多的橋型卻很少甚至沒(méi)有學(xué)生選擇，最終導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計(jì)成果雷同化的現(xiàn)象很?chē)?yán)重，也使優(yōu)秀學(xué)生的科研創(chuàng)新能力得不到很好的提升和鍛煉。

3.畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)多依賴(lài)設(shè)計(jì)軟件，忽視對(duì)基礎(chǔ)理論的理解。橋梁設(shè)計(jì)軟件為學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中選擇更多種形式的橋梁創(chuàng)造了條件，也為解決復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析計(jì)算提供了有效的途徑。但是，一些突出問(wèn)題也隨之而來(lái)。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是很多學(xué)生由于不能在短期內(nèi)熟悉設(shè)計(jì)軟件的操作方法和基本理論，在畢業(yè)設(shè)計(jì)初期，忽略了對(duì)橋梁基本知識(shí)的學(xué)習(xí)，而只是埋頭于對(duì)設(shè)計(jì)軟件的操作練習(xí)，影響了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效果；二是有的學(xué)生雖然能夠使用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，但是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)概念模糊、計(jì)算原理不清楚，使得學(xué)生的工程創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力受到了限制。

綜上所述，為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和工程創(chuàng)新能力，需要對(duì)現(xiàn)有的橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)進(jìn)行相應(yīng)的改革和完善。

三、橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革研究

針對(duì)橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，課題組人員從2012年開(kāi)始對(duì)其教學(xué)方法和手段進(jìn)行了改革探索嘗試，至今效果顯著?，F(xiàn)總結(jié)如下：

1.采取嚴(yán)格的教學(xué)監(jiān)管措施，督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)。①提前擬定思考題，定期匯報(bào)討論。指導(dǎo)老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)下達(dá)后，針對(duì)每個(gè)階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容，提前擬定一些思考的題目，采取每周定期匯報(bào)、定期集中討論的形式，督促學(xué)生真正深入自己的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行研究和思考，鍛煉他們的獨(dú)立思考能力和自學(xué)能力。例如在方案比選階段，要求每個(gè)學(xué)生結(jié)合擬定的思考題，把自己比選的方案逐一論述清楚，包括：橋梁結(jié)構(gòu)常用的上下部結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)分析；不同的橋梁結(jié)構(gòu)適用的跨徑范圍；主梁截面形式如何選擇等等。論述和討論問(wèn)題的過(guò)程，不僅可以鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言和溝通表達(dá)能力，使他們對(duì)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基本知識(shí)有更深入的掌握，另一方面還可以督促引導(dǎo)他們自行學(xué)習(xí)和研究，提高自主學(xué)習(xí)的能力。②嚴(yán)格控制階段性成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中要定期提交階段性成果，需嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。對(duì)那些不合格的設(shè)計(jì)結(jié)果或抄襲設(shè)計(jì)的成果，采取不允許進(jìn)入下一階段設(shè)計(jì)、退回修改或延遲提交，必要時(shí)增加中期答辯、推遲畢業(yè)答辯、畢業(yè)設(shè)計(jì)不予通過(guò)等處理。這些措施不應(yīng)只流于表面，而是要切實(shí)落到實(shí)處，這樣才能激勵(lì)督促學(xué)生重視自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)意識(shí)和主動(dòng)性。

2.舉辦各類(lèi)專(zhuān)題講座，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)不僅在于對(duì)學(xué)生，指導(dǎo)教師應(yīng)首先具有創(chuàng)新意識(shí)和指導(dǎo)能力，這是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)并實(shí)施創(chuàng)新設(shè)計(jì)的前提。兩年的實(shí)踐表明，舉辦各類(lèi)專(zhuān)題學(xué)術(shù)報(bào)告，無(wú)論對(duì)老師還是學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)都是非常有效的途徑和方法，具體實(shí)施如下：首先，在畢業(yè)設(shè)計(jì)正式開(kāi)始前，邀請(qǐng)了天津城建設(shè)計(jì)院的總工為所有師生做了專(zhuān)題報(bào)告，就城市景觀橋梁（包括天津大沽橋、赤峰橋、進(jìn)步橋等新型城市橋梁）的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)計(jì)算、施工管理等方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，進(jìn)一步拓展了廣大師生的知識(shí)面，極大地增進(jìn)了師生進(jìn)行創(chuàng)新橋梁設(shè)計(jì)的意識(shí)和興趣。除此之外，還邀請(qǐng)了同濟(jì)大學(xué)等名校的教授，進(jìn)行了橋梁抗震新理念、橋梁沖刷研究等方面的學(xué)術(shù)報(bào)告，這些都快速引導(dǎo)師生進(jìn)入學(xué)科最前沿，激發(fā)了他們的創(chuàng)新熱情和研究動(dòng)力。另外，還多次邀請(qǐng)高校及設(shè)計(jì)院技術(shù)人員就橋梁博士、Midas等橋梁設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用進(jìn)行培訓(xùn)講座，這些都為創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了必要的手段和工具，也使創(chuàng)新設(shè)計(jì)成為可能，避免了前期占用大量的時(shí)間學(xué)習(xí)軟件操作。endprint

3.設(shè)計(jì)選題中鼓勵(lì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)中具有創(chuàng)新性的題目有兩類(lèi)：一是來(lái)自于與工程實(shí)際相結(jié)合的科研項(xiàng)目，二是自擬設(shè)計(jì)選題，包括復(fù)雜橋型（如拱式橋、斜拉橋、懸索橋、連續(xù)剛構(gòu)橋等）或傳統(tǒng)橋型的部分創(chuàng)新性的研究?jī)?nèi)容（如不同施工方法、抗風(fēng)抗震、優(yōu)化設(shè)計(jì)、拱軸線型確定及各類(lèi)專(zhuān)題研究）。其中科研性的題目，一般要由師生團(tuán)體合作完成，不僅可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、科研能力、創(chuàng)新能力，更能鍛煉他們的溝通和團(tuán)體協(xié)作能力，是培養(yǎng)學(xué)生工程能力重要的途徑。尤其對(duì)于優(yōu)秀的學(xué)生，要鼓勵(lì)他們積極參與，大膽創(chuàng)新，并把是否有創(chuàng)新作為畢業(yè)設(shè)計(jì)最終評(píng)價(jià)體系的重要因素。

近幾年，隨著計(jì)算手段的先進(jìn)化和師生創(chuàng)新意識(shí)的提高，針對(duì)不同層次水平的學(xué)生，橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)向著多樣化、創(chuàng)新型方向積極發(fā)展，體現(xiàn)了教學(xué)改革的新氣象。我校橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)除了常規(guī)的梁式橋設(shè)計(jì)外，更增添了多方面的創(chuàng)新型研究?jī)?nèi)容，其中與實(shí)際工程相結(jié)合的科研選題包括體外預(yù)應(yīng)力或碳纖維加固鋼筋混凝土T梁設(shè)計(jì)、倒T梁體系設(shè)計(jì)研究、既有橋梁檢測(cè)與荷載試驗(yàn)、斜拉橋的設(shè)計(jì)優(yōu)化研究、輕質(zhì)混凝土梁橋設(shè)計(jì)，等等；復(fù)雜橋型的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)包括自錨式梁拱組合體系拱橋設(shè)計(jì)、無(wú)背索斜塔式部分斜拉橋設(shè)計(jì)、波形鋼腹板PC梁矮塔斜拉橋設(shè)計(jì)、大跨徑組合體系拱橋設(shè)計(jì)、無(wú)橋臺(tái)斜腿剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)、采用懸澆法施工的連續(xù)剛構(gòu)橋或連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)、斜拉橋設(shè)計(jì)，等等。在這樣的教學(xué)環(huán)境影響下，學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的熱情和信心逐年上升，連續(xù)幾屆的畢業(yè)生的工程能力得到了充分的提高，其就業(yè)水平逐步提升，也體現(xiàn)了畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新性選題對(duì)培養(yǎng)學(xué)生工程能力的重要性。

通過(guò)橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)方法的改革，越來(lái)越多的學(xué)生選擇具有創(chuàng)新性的題目作為主要設(shè)計(jì)內(nèi)容，其創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)和工程能力的提高也成為他們個(gè)人的需求和努力的目標(biāo)。在每年的優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)選中，大約80%左右的優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)均來(lái)自于他們的設(shè)計(jì)成果，教學(xué)改革效果明顯。

幾年來(lái)的教學(xué)改革及實(shí)踐表明，橋梁畢業(yè)設(shè)計(jì)在培養(yǎng)學(xué)生工程能力方面取得日益顯著的成效，基本達(dá)到了大學(xué)生工程能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)水平逐年提高，保證了畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，扭轉(zhuǎn)了以往畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)的不足之處，為他們走向工作崗位奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，深受廣大師生的認(rèn)可。

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