橋梁工程課堂教學(xué)方法研究實踐

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摘要：“橋梁工程”是土木工程專業(yè)道路與橋梁工程方向的核心專業(yè)課程，理論性和實踐性較強(qiáng)。結(jié)合課程特點，課前精心組織教學(xué)內(nèi)容，課中采用問題法、案例法、對比法、討論法、項目法、線上線下混合式教學(xué)等多種教學(xué)方法，課后高效、合理、靈活布置作業(yè)。實踐表明，通過把握課前、課中、課后三個重要環(huán)節(jié)，將教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”貫穿在課程教學(xué)的全過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，提高課堂教學(xué)質(zhì)量及學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：“橋梁工程”；課堂教學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)質(zhì)量

教學(xué)是教師和學(xué)生共同完成的活動。教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”相輔相成，互相促進(jìn)，缺一不可，方能實現(xiàn)教學(xué)相長。課堂教學(xué)又是課程多個教學(xué)環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵的一環(huán)。課堂教學(xué)的好壞直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果及教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。“橋梁工程”是土木工程專業(yè)道路與橋梁工程方向的重要的核心專業(yè)課程，與工程實踐密切相關(guān)，其教學(xué)效果決定著土木工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)及畢業(yè)要求的達(dá)成，影響著人才培養(yǎng)的綜合質(zhì)量[1]。目前，石河子大學(xué)土木工程專業(yè)（道路與橋梁工程方向）開設(shè)“橋梁工程”課程，64學(xué)時，第6學(xué)期開課，課程結(jié)束后開設(shè)1.5周課程設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)?！皹蛄汗こ獭敝饕v授不同類型橋跨結(jié)構(gòu)的組成與構(gòu)造、設(shè)計與計算、施工與計算。設(shè)計計算很重要，但構(gòu)造要求也不容忽視[2]。不清楚結(jié)構(gòu)的構(gòu)造就無法簡化計算模型；不了解施工過程，也不可能計算準(zhǔn)確。這對于沒有工程實踐經(jīng)驗的學(xué)生而言，學(xué)習(xí)起來是困難的；對沒有設(shè)計與施工經(jīng)驗的教師而言，講解清楚更具有挑戰(zhàn)。學(xué)生需要先系統(tǒng)地學(xué)習(xí)“材料力學(xué)”“結(jié)構(gòu)力學(xué)”“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理”等先修課程，一般在三年級開課。學(xué)習(xí)的思路和重點：不同橋型的構(gòu)造→受力特性→結(jié)構(gòu)分析計算方法→結(jié)構(gòu)驗算方法→繪制設(shè)計圖。所以，“橋梁工程”對學(xué)生的“學(xué)”和教師的“教”都提出了較高的要求。怎樣教得有效，教得更好、更有趣，教師結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)歷，以石河子大學(xué)“橋梁工程”課程為例，總結(jié)出一些教學(xué)思考和體會。

一、課前備課：

精心組織教學(xué)內(nèi)容，做好教學(xué)設(shè)計教學(xué)是一種有目的、有計劃的活動。因此，在教學(xué)之前，教師必須進(jìn)行必要的準(zhǔn)備，在頭腦中或書面上形成一個計劃或設(shè)計，即備課，而絕非“背課”。對比學(xué)習(xí)、參考多種經(jīng)典教材，吃透教學(xué)內(nèi)容，從宏觀上把握主次及重難點，而不能上一課，準(zhǔn)備一課。課程按橋梁結(jié)構(gòu)三大基本體系———梁、拱、吊，進(jìn)行分類教學(xué)，從小、中等跨徑橋梁向大跨徑橋梁，遵循由淺到深、循序漸進(jìn)的教學(xué)組織方式，并將橋梁的構(gòu)造、設(shè)計計算、施工方法貫穿于整個授課體系中，突出重點，加強(qiáng)知識的針對性和實用性。教學(xué)設(shè)計是把教學(xué)內(nèi)容精心組織之后，解決“講什么、怎么講”的問題。不能是知識內(nèi)容的簡單羅列，應(yīng)明確重、難點問題并列出解決對策和方案等，教師才能在課堂上做到胸有成竹、游刃有余[3]。例如，在講解《連續(xù)體系梁橋的構(gòu)造》一節(jié)內(nèi)容時，圍繞與連續(xù)體系梁橋的構(gòu)造相關(guān)的四個核心問題，組織教學(xué)設(shè)計，開展課堂教學(xué)，見圖1。另外，課前須充分掌握學(xué)生學(xué)情。教師通過“橋梁工程”的授課經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生對“橋梁工程”這門課比較感興趣，也知道其在專業(yè)學(xué)習(xí)中的重要性，但不少學(xué)生片面認(rèn)為個人力學(xué)基礎(chǔ)不好，學(xué)習(xí)上有畏難情緒，缺乏動力甚至自暴自棄。因此，教師備課時須調(diào)動各種教學(xué)資源和手段，將復(fù)雜的問題簡單化、抽象的問題具體化，讓基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生聽懂，讓基礎(chǔ)好的學(xué)生有提升空間。另外，提前一周將預(yù)習(xí)提綱通過課程QQ群或“雨課堂”發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生帶著問題和任務(wù)去學(xué)，提高學(xué)習(xí)效率。

二、課中講課：

采用多樣化的教學(xué)方式，活躍課堂氣氛，提高授課質(zhì)量和效果教師要努力使不想學(xué)的學(xué)生想學(xué)，使想學(xué)的學(xué)生會學(xué)、學(xué)好、持續(xù)地學(xué)，既要講方法又要有藝術(shù)。對于“橋梁工程”這門理論和專業(yè)性都很強(qiáng)的課程，如何把枯燥、煩冗的內(nèi)容用輕松、愉悅、幽默的方式讓學(xué)生理解和接受，確實是一門教學(xué)藝術(shù)。以下教學(xué)方法僅供參考。

（一）問題法提興趣興趣是最好的老師。每節(jié)課前以一個或若干個問題作為新課導(dǎo)入。問題應(yīng)切合教學(xué)內(nèi)容，密切聯(lián)系工程實際，難度宜小不宜大。例如，在講解《概述》時，對于橋梁結(jié)構(gòu)三大基本體系———梁、拱、吊，提出“三種結(jié)構(gòu)體系適應(yīng)的跨徑范圍是多少？”“其受力特點和構(gòu)造要求有什么區(qū)別？”通過設(shè)置問題，學(xué)生的興趣被調(diào)動起來，主動思考和回答問題，收到良好的教學(xué)效果[4]。

（二）案例法找規(guī)律案例教學(xué)法是指以案例為教材，在教師的指導(dǎo)下，運用多種方式啟發(fā)學(xué)生獨立思考，從而達(dá)到教學(xué)目的的一種教學(xué)方法。與傳統(tǒng)的教學(xué)法相比，案例教學(xué)能使學(xué)生成為教學(xué)活動的主體，形成學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)和探索性學(xué)習(xí)的開放式的學(xué)習(xí)氛圍。例如，在連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋的教學(xué)中，教師在完成基本知識的講授后，可安排開展案例教學(xué)，以挪威的Raftsundet和Stol-masundet橋、重慶石板坡長江大橋復(fù)線橋等具有典型意義的橋梁為例，使學(xué)生對這一類型橋梁的設(shè)計、施工及養(yǎng)護(hù)有更為深刻的認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行獨立、批判性的思考，提高分析問題和解決問題的能力。

（三）對比法找差異對比教學(xué)法是把彼此之間具有某種聯(lián)系的教學(xué)內(nèi)容放在一起加以對比，以分析其異同，幫助學(xué)生認(rèn)識其本質(zhì)差異。教學(xué)中恰當(dāng)采用對比教學(xué)法，一方面可以幫助學(xué)生分析同類問題的共性，便于學(xué)生抓住教學(xué)內(nèi)容的實質(zhì)，另一方面通過比較可以發(fā)現(xiàn)同類問題中單一問題的特殊性，有助于學(xué)生對相似教學(xué)內(nèi)容的區(qū)分，應(yīng)用這些理論知識解決實際工程問題。例如，在講解《荷載橫向分布系數(shù)》時，可采用杠桿原理法、偏心壓力法、鉸接板梁法、剛接梁法、比擬正交異性板法等計算荷載橫向分布系數(shù)，根據(jù)橋梁不同的橫向連接構(gòu)造及剛度，不同方法的計算假定、適用范圍，采用不同的方法計算。在計算橋梁恒載內(nèi)力時，簡支梁橋與連續(xù)體系梁橋完全不同，通過分析對比，使學(xué)生明白，簡支梁橋是靜定結(jié)構(gòu)，在預(yù)制、施工、運營時受力圖示基本一致，故只算成橋狀態(tài)即可；而連續(xù)體系梁橋恒載內(nèi)力計算必須考慮施工過程及體系轉(zhuǎn)換問題，其在施工和運營階段的受力計算圖式不同，只算成橋狀態(tài)與實際情況相差太大，故必須考慮施工過程，最終恒載內(nèi)力是各個施工階段的恒載內(nèi)力之和。

（四）討論法尋本質(zhì)討論教學(xué)法是根據(jù)教學(xué)的需要，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下為解決某個問題而進(jìn)行探討、辨明是非真?zhèn)我垣@取知識的方法。討論法是一種研究性教學(xué)方法。例如，對于上承式多孔連續(xù)拱橋，采用不等跨徑時，拱腳處會產(chǎn)生不平衡推力，如何減小不平衡推力，改善橋墩、基礎(chǔ)的受力情況，節(jié)省材料和造價。教師引導(dǎo)和組織學(xué)生思考和討論“水平推力和哪些因素有關(guān)”。討論法有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，拓寬其知識面，使之學(xué)會通過多種途徑解決問題。

（五）項目法重實踐項目教學(xué)法是指通過一個完整工程項目而實施的教學(xué)活動，使學(xué)生關(guān)注并完成指定實際工程項目，掌握并靈活應(yīng)用所學(xué)過的專業(yè)知識和技能。項目任務(wù)舉例：在學(xué)習(xí)完混凝土簡支梁橋計算之后，教師根據(jù)每個學(xué)生的特點，把學(xué)生分成小組，每組5~6人，完成“裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計”，項目設(shè)計資料來源于實際工程，每組的跨徑、設(shè)計荷載、主梁截面尺寸不同，讓學(xué)生完成主梁、橫隔梁、橋面板的內(nèi)力計算，完成設(shè)計計算書一份，繪制一套橋梁施工圖。項目完成后，學(xué)生掌握了預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計的全過程。最后，教師組織學(xué)生自評和互評，吸取經(jīng)驗，取長補(bǔ)短，學(xué)生對不合理之處進(jìn)行完善和修改，提出最佳設(shè)計方案。

（六）利用“雨課堂”開展混合式教學(xué)“雨課堂”操作簡便，可實現(xiàn)隨堂練習(xí)、測驗實時、學(xué)生實時提交及教師點評等，不僅提升了教師的信息化素養(yǎng)，也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高參與度和教學(xué)效果，讓教學(xué)互動永不下線。具體應(yīng)用如下：開啟“雨課堂”授課后，學(xué)生通過掃碼進(jìn)課堂，教師可及時看到學(xué)生簽到及出勤情況，然后開啟彈幕，學(xué)生反饋預(yù)習(xí)情況；授課過程中，教師在每講完一個大問題后推送隨堂練習(xí)或測驗；下課前預(yù)留1~2分鐘通過彈幕分享本節(jié)課收獲；教師課后及時總結(jié)梳理，反思教學(xué)設(shè)計和方法（如圖2）。另外，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，往往對于所學(xué)理論知識在實際工程中的應(yīng)用比較感興趣，教學(xué)過程中始終以“教學(xué)內(nèi)容服務(wù)于工程實踐”為目標(biāo)，抓住學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將新疆區(qū)域特色，施工工藝，工程事故案例，國家注冊工程師職業(yè)資格考試，標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的更新，行業(yè)最新發(fā)展動態(tài)等內(nèi)容融入“橋梁工程”課程教學(xué)中，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，提高學(xué)習(xí)效率。

三、課后鞏固和提高：

高效、合理、靈活布置課后作業(yè)1.手算作業(yè)。根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容布置小型的手算作業(yè)題，目的是讓學(xué)生熟悉傳統(tǒng)的理論計算方法，規(guī)范計算步驟和流程，加強(qiáng)對理論知識點的理解。2.電算作業(yè)。利用計算軟件、自編程序等完成中、小跨徑橋梁的設(shè)計計算。例如，學(xué)習(xí)完《荷載橫向分布系數(shù)計算》之后，要求學(xué)生編制通用程序，計算一鉸接空心板橋各片梁的跨中截面荷載橫向分布影響線。3.電子作業(yè)。即通過查資料、查文獻(xiàn)，提交文獻(xiàn)綜述和報告類作業(yè)。例如，《總論》之后布置電子作業(yè)，在“橋梁工程”課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上傳提交作業(yè)，要求總結(jié)跨徑在世界上排名前5位的混凝土梁橋、拱橋、懸索橋、斜拉橋的橋型、跨徑、結(jié)構(gòu)體系、主要特點。4.施工圖研讀作業(yè)。圖紙是工程師的語言，所有的設(shè)計意圖都必須通過圖紙準(zhǔn)確表達(dá)。在講解《橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造》的過程中，教材中的大量插圖是從交通部公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)圖中選擇的標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋梁，但僅選取了部分圖紙，很難全面反映全橋的構(gòu)造。因此，教師搜集若干套不同橋型的橋梁整套施工圖，包括紙質(zhì)版和電子版，指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真識讀，提高學(xué)生的工程實踐能力。通過此法，加強(qiáng)課程與工程實際的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。此外，課后利用“騰訊會議”“騰訊課堂”開展線上答疑，既節(jié)省了時間，提高了效率，同時也更容易及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題，使學(xué)生與教師間的溝通更便捷、高效。想要學(xué)生學(xué)好“橋梁工程”這門理論和實踐性都很強(qiáng)的課程，教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”都很重要。教師必須結(jié)合課程特點，明確每節(jié)課的重點、難點內(nèi)容及對策，把握課前、課中、課后三個環(huán)節(jié)的教學(xué)目標(biāo)和預(yù)期效果，在每節(jié)課的教學(xué)設(shè)計上多下功夫，采用多樣化、靈活的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動其主觀能動性。通過以上舉措，讓學(xué)生在課前、課中、課后都動起來、忙起來。在教師和學(xué)生共同努力下，近三年“橋梁工程”課程教學(xué)質(zhì)量評價大幅度提高，但課程建設(shè)的腳步不能停。國內(nèi)各工科院校土木工程專業(yè)認(rèn)證的號角已經(jīng)吹響，如何將石河子大學(xué)“橋梁工程”課程建設(shè)達(dá)到專業(yè)認(rèn)證的要求，還需要不斷探索、實踐和總結(jié)。

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作者：高麗 王勇 梁路 單位：石河子大學(xué)