鋼橋課程本科教學(xué)改革研究探討

趙金鋼 杜斌 賈宏宇 王玲玲

摘 ?要：隨著我國(guó)推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)和新版公路鋼橋設(shè)計(jì)規(guī)范的頒布施行，對(duì)當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)橋梁課程教學(xué)和人才培養(yǎng)模式均提出了新的挑戰(zhàn)。根據(jù)在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問題，從鋼橋課程開設(shè)時(shí)間、講授方式、考核方式和講授內(nèi)容等方面探討了一些教學(xué)改革嘗試，以適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)需求。

關(guān)鍵詞：鋼橋;教學(xué)改革;考核方式;講授內(nèi)容

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2019）13-0115-03

Abstracts： With the promotion of highway steel bridge construction and the design and implementation of new highway steel bridges in China， new challenges have been raised for the current steel structure bridge teaching and talent training models. According to the problems found in the teaching practice， some teaching reform attempts were explored from the aspects of the opening time， teaching methods， assessment methods and teaching contents of steel bridge course， in order to meet the current teaching needs.

Keywords： steel bridge; teaching reform; testing mode; teaching content

一、概述

我國(guó)交通運(yùn)輸部于2016年印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見》決定推進(jìn)鋼箱梁、鋼桁梁、鋼混組合梁等公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)，提升公路橋梁品質(zhì)，發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)橋梁性能優(yōu)勢(shì)，助推公路建設(shè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。同時(shí)，為適應(yīng)當(dāng)前公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁應(yīng)用的需要，交通部于2015年底頒布施行了新版的《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64-2015）[1]，新規(guī)范中采納了橋梁可靠度的設(shè)計(jì)理念，要求鋼結(jié)構(gòu)橋梁分別按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這不同于以前規(guī)范中應(yīng)用的容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法。并且，新規(guī)范對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的設(shè)計(jì)根據(jù)橋型的不同分別作出了相應(yīng)的規(guī)定，這可進(jìn)一步促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)公路和市政橋梁中的應(yīng)用。

但是，當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)道橋?qū)I(yè)橋梁鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)的研究相對(duì)較少，較多的集中在房建專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)的研究方面，由于道橋?qū)I(yè)和房建專業(yè)依據(jù)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范不同，并且結(jié)構(gòu)構(gòu)造有較大區(qū)別，因此道橋?qū)I(yè)橋梁鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)有自己特有的特殊性，需要進(jìn)行專門探討其講授內(nèi)容、講授方式和課程安排，使學(xué)生能夠通過(guò)課程的學(xué)習(xí)了解并掌握新版鋼橋設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定。當(dāng)前對(duì)于道橋?qū)I(yè)橋梁鋼結(jié)構(gòu)課程改革方面的相關(guān)研究主要有：聶肅非等[2]基于道橋?qū)I(yè)方向鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理方面課程本科教學(xué)的特殊性，從教學(xué)內(nèi)容的選擇、運(yùn)用可以激發(fā)學(xué)生積極性的教學(xué)方法、重視學(xué)生實(shí)踐、合理安排考試環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行了鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)的探討，使教學(xué)相長(zhǎng)，讓學(xué)生從被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)化為自覺主動(dòng)的學(xué)習(xí);蘇慶田等[3]根據(jù)鋼橋教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中存在的問題和不足，提出了現(xiàn)代鋼橋課程體系的調(diào)整，并在實(shí)踐中取得了良好的效果;張志俊等[4]結(jié)合貴州理工學(xué)院的實(shí)際情況，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，探討了鋼橋課程教學(xué)改革方法，并以鋼桁橋章節(jié)為例，提出采用問題-啟發(fā)式教學(xué)模式，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)增強(qiáng)掌握知識(shí)的能力。根據(jù)道橋?qū)I(yè)橋梁鋼結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)，本文將結(jié)合貴州大學(xué)土木工程專業(yè)橋梁方向《鋼橋》課程的開設(shè)情況，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式等方面對(duì)《鋼橋》課程的教學(xué)改革進(jìn)行探討研究。

二、課程概況

貴州大學(xué)土木工程學(xué)院道路與橋隧工程系下設(shè)道路工程和橋梁與隧道工程兩個(gè)方向，《鋼橋》課程為面向橋梁與隧道工程方向?qū)W生開設(shè)的專業(yè)選修課，該課程在第七學(xué)期開設(shè)，共32課時(shí)。課程教學(xué)任務(wù)是通過(guò)系統(tǒng)的講授鋼結(jié)構(gòu)橋梁的構(gòu)造特點(diǎn)和計(jì)算方法，使學(xué)生掌握鋼橋設(shè)計(jì)的一般要求與原則、鋼橋的連接形式、鋼橋橋面結(jié)構(gòu)、鋼板梁橋、鋼箱梁橋、組合梁橋和鋼桁梁橋等相關(guān)知識(shí)，對(duì)現(xiàn)行《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》和《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]中關(guān)于公路鋼橋和鐵路鋼橋的基本構(gòu)造要求和相關(guān)規(guī)定有一定的了解。根據(jù)我校對(duì)土木工程專業(yè)橋梁方向?qū)W生的培養(yǎng)定位，當(dāng)前鋼橋課程選用的教材是由吉柏海和傅中秋主編，人民交通出版社出版的《鋼橋》。

三、鋼橋課程中存在的問題

由于鋼橋課程僅有32課時(shí)，在有限的課時(shí)內(nèi)無(wú)法向?qū)W生全面的講授鋼橋課程的內(nèi)容。因此，貴州大學(xué)在第六學(xué)期向?qū)W生開設(shè)了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程，以使學(xué)生在學(xué)習(xí)鋼橋課程之前，能夠掌握一定鋼橋構(gòu)造、計(jì)算理論等鋼結(jié)構(gòu)橋梁的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。但是，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》教材基本都是基于適用于工業(yè)民用建筑的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）編寫的，其內(nèi)容幾乎從未涉及鋼結(jié)構(gòu)橋梁的專業(yè)知識(shí)，使得橋梁方向的學(xué)生在學(xué)習(xí)了一個(gè)學(xué)期的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》之后，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的構(gòu)造與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍然一無(wú)所知[6]，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁也沒有一個(gè)整體的、專業(yè)的認(rèn)識(shí)，并未達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)置時(shí)承上啟下的目的，也限制了鋼橋課程的學(xué)習(xí)效果。

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)特別是高速鐵路建設(shè)的迅速發(fā)展，使得橋梁方向的部分學(xué)生有機(jī)會(huì)參與鐵路工程建設(shè)，并且我國(guó)于2015年底頒布施行了新版的公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，但是當(dāng)前兼顧公路鋼橋新規(guī)范和鐵路鋼橋規(guī)范編寫的《鋼橋》教材較少。例如，我校當(dāng)前采用的吉柏海教授編寫的《鋼橋》教材在介紹橋梁用鋼的基礎(chǔ)上，以鋼主梁類型為主線，系統(tǒng)地介紹了各類鋼橋的受力和構(gòu)造原理，非常適合選為橋梁方向?qū)W生的教材，但是該書主要是依托現(xiàn)行的公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范編寫，對(duì)于鐵路鋼橋規(guī)范的內(nèi)容介紹較少;同濟(jì)大學(xué)吳沖教授編寫的《現(xiàn)代鋼橋》（上冊(cè)）對(duì)公路鋼橋和鐵路鋼橋設(shè)計(jì)規(guī)范具有涉及，并對(duì)日本、美國(guó)和歐洲的鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行講解，但是該書編寫于2006年，所采用的公路鋼橋設(shè)計(jì)規(guī)范是1986年頒布施行的《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，不能滿足當(dāng)前的鋼橋課程教學(xué)需要。同時(shí)，鋼橋課程在第七學(xué)期開設(shè)，即大四上學(xué)期，這一時(shí)期，學(xué)生面臨考研、就業(yè)等壓力，使得學(xué)生根本無(wú)法將全部精力投入到課程的學(xué)習(xí)中，也使得教學(xué)效果大打折扣。

四、教學(xué)改革的探討

根據(jù)當(dāng)前鋼橋課程的實(shí)際情況，從鋼橋課程開設(shè)時(shí)間、教授方式、考核方式和講授內(nèi)容等方面進(jìn)行改革嘗試，探索更加貼近工程實(shí)際、更加貼合新版公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的課程內(nèi)容設(shè)置，使學(xué)生能夠通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，真正的掌握鋼橋的相關(guān)專業(yè)知識(shí)。

（一）調(diào)整鋼橋課程開設(shè)時(shí)間

由于大四上學(xué)期學(xué)生面臨考研、就業(yè)方面的壓力，無(wú)法全心投入課程學(xué)習(xí)，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，因此我系將鋼橋課程開設(shè)時(shí)間由第七學(xué)期調(diào)整為第六學(xué)期（即大三下學(xué)期）。貴州大學(xué)當(dāng)前每學(xué)期共有16教學(xué)周，調(diào)整后鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和鋼橋每周均為4課時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理在第六學(xué)期前8周開設(shè)、鋼橋在第六學(xué)期后8周開設(shè)，可以同時(shí)滿足兩門課程各32課時(shí)的要求，并且不會(huì)對(duì)學(xué)生帶來(lái)過(guò)多的課業(yè)負(fù)擔(dān)。

（二）講授方式調(diào)整

筆者在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前學(xué)生在課堂上不愿或怯于發(fā)言，導(dǎo)致老師與學(xué)生之間無(wú)法形成良好的互動(dòng)。此外，鋼結(jié)構(gòu)橋梁構(gòu)造復(fù)雜，如果教師采用滿堂灌的教學(xué)方式，僅是通過(guò)語(yǔ)言描述是無(wú)法向?qū)W生講解清楚的。因此，探索在課堂上設(shè)置互動(dòng)環(huán)節(jié)，將學(xué)生分為若干學(xué)習(xí)小組，在講完每一章講完后，均安排一組學(xué)生緊密結(jié)合課程內(nèi)容[7]，通過(guò)對(duì)周邊鋼結(jié)構(gòu)橋梁工程實(shí)地調(diào)研、網(wǎng)上搜集資料等方式搜集相關(guān)資料，合作完成PPT并向全班同學(xué)講解所搜集到的相關(guān)資料，探討對(duì)相關(guān)類型橋梁構(gòu)造的理解，授課教師和其余學(xué)生可以就講解內(nèi)容進(jìn)行提問，以增強(qiáng)課堂互動(dòng)性，并解決教學(xué)中“重理論，輕實(shí)踐”的問題。

（三）考核方式改革

當(dāng)前，鋼橋課程的分?jǐn)?shù)分配比例為平時(shí)成績(jī)30%、期終考試成績(jī)70%，其中平時(shí)成績(jī)按照每名學(xué)生的到課率給出。這種課程成績(jī)劃分方法過(guò)于簡(jiǎn)單，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂互動(dòng)的積極性，并且不能充分反映學(xué)生對(duì)課程的掌握程度。因此，筆者探索將平時(shí)成績(jī)和期終考試成績(jī)分配比例調(diào)整為50%：50%，并且平時(shí)成績(jī)由到課率和課堂表現(xiàn)兩部分構(gòu)成。期終考試試卷中除包括教材上的內(nèi)容外，還應(yīng)將上文中學(xué)生分組報(bào)告的內(nèi)容納入考試范圍，以調(diào)動(dòng)學(xué)生參與調(diào)研的積極性。

（四）課程教授內(nèi)容調(diào)整

當(dāng)前鋼橋課程設(shè)置課時(shí)量較少，因此在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程講授時(shí)，穿插講授一些鋼橋的基礎(chǔ)知識(shí)，或?qū)摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教材與鋼橋相對(duì)應(yīng)的內(nèi)容替換為鋼橋相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行講授。如，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的“鋼結(jié)構(gòu)的連接和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造”部分內(nèi)容，教材中為房建鋼結(jié)構(gòu)的連接和構(gòu)造，將其替換為鋼結(jié)構(gòu)橋梁的連接和構(gòu)造內(nèi)容，這樣處理既可以使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程貼近鋼橋的內(nèi)容，又可以使鋼橋課程有足夠的課時(shí)進(jìn)行鋼橋其他內(nèi)容的講授。

此外，在鋼橋課程講授時(shí)，除選用的《鋼橋》教材內(nèi)容之外，增加對(duì)鐵路鋼橋規(guī)范相關(guān)內(nèi)容的講解，使學(xué)生能夠?qū)蜂摻Y(jié)構(gòu)橋梁和鐵路鋼結(jié)構(gòu)橋梁的知識(shí)都有所了解，如：公路鋼橋設(shè)計(jì)規(guī)范和鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)豎向撓度容許值差別較大，因此在鋼橋課程中給出兩個(gè)規(guī)范的豎向撓度容許值對(duì)比（如表1所示），并擴(kuò)展講解公路和鐵路橋梁規(guī)范中對(duì)移動(dòng)荷載規(guī)定的差異，使學(xué)生能夠?qū)﹁F路鋼橋有一定的了解，拓展知識(shí)面。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的推廣應(yīng)用和新版公路鋼橋設(shè)計(jì)規(guī)范的頒布施行，使得高校鋼橋課程面臨越來(lái)越多的挑戰(zhàn)，因此應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況對(duì)鋼橋課程進(jìn)行改革，以滿足社會(huì)需要。根據(jù)鋼橋課程教學(xué)實(shí)踐中存在的問題和不足，并從培養(yǎng)滿足企業(yè)需要的實(shí)用型人才出發(fā)，筆者從鋼橋課程開設(shè)時(shí)間、講授方式、考核方式和講授內(nèi)容等方面進(jìn)行了一些改革嘗試，以逐漸提高鋼橋課程的講授效果，使學(xué)生能夠掌握鋼結(jié)構(gòu)橋梁的相關(guān)知識(shí)，滿足企業(yè)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、施工人才的需要。

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