高校桥梁工程课程教学改革探讨

尹涛　李浩

【摘要】传统的桥梁工程课程教学方式不仅方法枯燥无味、内容过时落后，在考核方面也不能反映出学生真实的能力。为了更好地让学生从理论与实践两方面同时掌握知识，培养学生的创新与工程能力，桥梁工程课程教学的改革势在必行。国内出现了一些可行有效的教学改革方法，其中仿真模拟教学法拥有交互性强的特点，取得了明显的教学效果。

【关键词】桥梁工程 教学改革 仿真模拟教学 创新教育

【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

【基金项目】本文受武汉大学土木建筑工程学院“卓越计划”教学研究项目资助。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）02-0221-02

《桥梁工程》课程是高等院校土木工程专业的主要课程，它涵括了土木工程各个专业基础课程的内容。通过对这门课程的学习，学生可以掌握桥梁的结构设计原理、计算以及施工知识。现在高等教育教学模式仍然是以教师口头授课为主，这种重理论轻实践的教学模式无法适应桥梁工程实践性强的特点。因此，必须探索更有效的教学方法和手段。文章将讨论当前教学现状不足之处并分析主要的几种教学改革方法，在仿真模拟教学这个改革方向上将重点展望其发展趋势。

一、桥梁工程教学现状及问题所在

1.教学模式效果不佳

目前《桥梁工程》课程在我国高校的教学模式以教师讲课为主，由于桥梁工程涵盖知识点较多、涉及工程应用方面较广，同时讲课教学模式又受到学时的限制，所以教师往往为了追赶教学进度采取“填鸭式教学方式”[1]。这种教学方法会降低学生吸收知识的效率，长期如此会严重影响学生对桥梁工程的学习兴趣。在课程考核方面，学生的成绩只以期末笔试成绩为参考，这会让学生陷入“死记硬背”的学习怪圈。

2.教学内容较为陈旧

随着国家交通设施建设的发展，桥梁工程设计与施工技术也在飞速提高，新材料、新工艺以及新的结构形式不断涌现。而与此同时桥梁工程课程的教材却仍然停滞在旧的版本，其更新速度已经无法跟上工程技术的发展。大部分教材内容中的施工方法落后，对于新技术和新理论也涉及不多。另外，教师没有及时关注桥梁工程的发展现状，导致授课内容同教材一样落后，这会使学生所学桥梁知识与实际工程脱节。

3.实践的环节薄弱

桥梁工程是一门理论与实践连系紧密的学科，学生在课堂上学习到的理论知识只能在实践的过程中得到进一步的认识。而长期以来，受办学经费、学时、施工单位经营方式等原因限制，实践教学安排难度越来越大，造成了实践教学管理松散、学生实践锻炼机会较少等问题。特别是实习时间较短，而桥梁建设期较长，学生只能了解其中的部分工程或某个工序，无法全面了解整个设计、施工过程，并且多为静态的参观，学生没有参与其中[2]。

二、桥梁工程教学改革现状

针对目前桥梁工程教学中出现的各种问题，我国的工程教育工作者们对教学模式、内容和方法等方面的改革进行了探讨与尝试，并且提出了一些具体可行的改革措施。

1.多媒体教学

《桥梁工程》课程要求学生对桥梁的基本结构和构造有很高的感性认识和空间想象能力，这恰恰是学生学习中的一大难题。多媒体技术具有人机交互、文、图、声、像并茂的特点，能很好解决这个问题[3]。利用多媒体技术中的图片可以展示出桥梁的各个构件的实际情况、桥梁施工机械特点等用文字难以描绘的教学内容；利用动画可以展现出桥梁建设过程。多媒体自身独特的优点让桥梁知识从书本中枯燥的文字摇身一变成为活生生的影像，从而提高了学生的学习效率。

多媒体教学方式灵活，内容丰富，能够直观地将课本知识以各种多媒体形式传授给学生。目前社会上已经有多所大学采用了多媒体教学方式，这也确实是更便于落实且有效的一种教学改革方法。但这种教学方法仍然继承了传统的单向传递形式，由于其缺乏足够互动性，难以反馈学生真正的学习情况。

2.工程资料教学

土木工程专业的毕业生在参加工作后，不管是处在设计还是施工等工作岗位，必然要和工程图纸、施工规范打交道。如果在大学学习阶段培养学生对图纸的学习能力以及设计图纸的能力，就能让学生将专业知识以较大程度加以应用。陕西铁路工程职业技术学院的罗建华[4]提出了以施工图为载体的《桥梁施工》课程教学改革。教学中选用实际工程项目施工图作为教学材料，向学生布置读图任务，让学生提前进入施工技术人员的角色，引导学生主动查阅资料，带着问题去认识施工图纸。在课堂教学方面以分组讨论为主，通过分析研究具体的桥梁施工图来总结桥梁的构造特点和施工方法，同时将课程内容与工程项目施工图相结合，培养学生分析问题和解决问题的能力。

工程资料教学法解决了教学内容落后的问题，通过最新施工技术的工程资料来弥补教科书知识陈旧的不足。然而图纸等资料终归是纸面知识，学生将其与实际桥梁结构相联系起来还具有一定的难度。若只是单纯学习纸面工程资料，没有从三维结构层面来了解桥梁结构的话，难以取得较好的教学效果。所以工程资料教学仅仅只是补充了教学内容，而在形式上还停留于传统教学模式。

3.结构竞赛教学

结构竞赛的开展目前在各大高校之间越来越广泛，这种形式的竞赛也确实考验着学生的基础能力和创新意识。桥梁结构模型的设计联系着结构设计、计算和制作方法等多个方面的知识，如果想要设计并制作出一个比较理想并且不失新颖的结构模型，必须要求参与者具备相当的桥梁工程知识。在桥梁模型制作过程中要考虑模型材料的受力特性，在不同材料中选择最适合的方案也需要参与者应用到土木工程基础课程中学到的力学知识，既巩固了基础也开拓了思维。

结构竞赛教学开辟了一条与传统教学模式完全不同的道路，其要求学生主动学习并亲自动手“建造桥梁”，从理论与实践两方面同时掌握并应用知识。但结构竞赛对学生掌握知识的程度要求较高，若事先没有学习好桥梁工程的相关学科知识，制作桥梁模型需要耗费大量时间和精力。所以结构竞赛教学过于超前，对教师的指导能力和精力以及学生的学习能力要求过高，无法兼顾所有学生的学习状态，目前只能是对传统教学模式的一种课外补充教学。

4.仿真模拟教学

桥梁结构型式众多，同一种桥型又涉及不同的施工方法和设计程序，且采用不同的施工方法时，结构的受力状态又不一样，这些都是学生必须掌握的知识要点，但是对交通工程专业的学生而言，这些内容显得比较复杂，难以理解[5]。仿真模拟教学在建立三维模型的基础上也可以制作出模拟动画来表现桥梁结构的施工工艺和构造特点。山东科技大学的张宪堂等人[6]提出了“基于VRML的桥梁工程多媒体仿真教学系统”教学改革方法。VRML（Virtual Reality Modeling Language虚拟现实建模语言）是虚拟现实技术、多媒体技术和因特网密切相关的新技术，是这三项技术的交叉点。VRML利用AutoCAD和3DMAX等二、三维建模软件可以创造出一个互动式三维环境。VRML可以让用户自定义参观路线来漫游三维环境，这种完全自由的体验方式是其与普通动画最明显的区别。

仿真模拟教学让学生更容易吸收所学知识，取得了良好的效果。相比多媒体教学，仿真模拟教学是一种交互性更强的可视化教学方法，它已经融入了多种计算机编程手段来充实教学内容和加强互动性，这种新的教学形式使传统的单向传递式教学变为双向互动性教学，有助于学生主动学习知识并反馈学习效果。但目前为止，仿真模拟教学只能对桥梁施工的某个局部施工过程进行模拟，而无法表现出整个建造过程，在这点上仿真模拟教学有待完善。

三、结论

以上几种教学方法使教学手段更加现代化和多样化，不仅提高了教学质量也让学生对于学习更具有主动性，在体会到学习乐趣的同时也对桥梁知识有了比较清楚深刻的掌握，这将为学生将来的科研或者技术工作打下良好的基础。这些改革方法虽然有各自的优势但同时也存在着不足之处，其中仿真模拟教学方法相比之下互动性更强，教学效果的提高更明显。仿真模拟教学在多媒体教学的基础上进一步加入了虚拟现实技术，使学生与教学内容产生双向互动，教学效果也能够得到及时反馈，新奇而逼真的3D环境也能让学生产生极大的学习兴趣。目前仿真模拟教学虽取得了一定的效果，但只能进行部分教学内容的仿真，如果能模拟桥梁完整的施工过程，就可以整合各个章节的知识，让学生能够对桥梁建设有更完整的认识。在这个方向上，仿真模拟教学仍然有很大的发展空间。

参考文献：

[1]张鹏，李清富.桥梁工程课程教学改革探讨[A].高等建筑教育，2009，（6）：71-74.

[2]曹晓川，周兵.与工程检测相结合的桥梁工程课程实践教学改革探讨[J].重庆交通大学学报，2009，（8）：116-118.

[3]任大龙.桥梁工程课程教学问题与改革对策探讨[A].企业家天地，2010，（1）：231-232.

[4]罗建华.以施工图为载体的桥梁施工课程教学改革[A].温州职业技术学院学报，2011，（1）：86-88.

[5]林春姣.浅谈桥梁结构模型竞赛对桥梁工程教学的促进[A].广西大学学报，2006，（1）：34-35.

[6]张宪堂，卢玉华，周红敏，等.基于VRML的桥梁工程多媒体仿真教学系统开发[A].金属矿山，2006，（8）：325-328.

作者简介：

尹涛（1979年12月-），男，博士，副教授。