桥梁工程教学内容和教学模式,本文是关于教学模式相关本科论文开题报告范文和桥梁工程和教学模式探讨和教学内容相关专升本论文范文.
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［摘 要］受“厚基础,宽口径”指导教学思想的影响,桥梁工程课程教学学时缩减；同时随着桥梁工程理论与技术的发展,要在有限的学时内,完成既定教学内容,使学生具备桥梁工程知识的同时,具备解决实际工程问题的能力,并具有创新意识,桥梁工程课程需要在教学内容的安排和教学模式上探索与创新.高校教师应在桥梁工程教学中对教学内容进行合理安排,并加强课程资源建设,重视和合理利用各种教学方法,实现教学方式多元化,重视实践教学环节、课程设计,对其教学模式进行改革.这些改革措施能有效提高桥梁工程的教学质量.
［关键词］桥梁工程；教学；问题；内容；模式；探讨
［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2018）11-0055-03
桥梁工程是土木工程专业的一门专业主干课程,同时又是道路桥梁工程专业的核心课程.其要求学生掌握常用桥梁构造、力学特征、计算理论和设计方法等,熟悉桥梁施工方面的知识,了解各类大跨度桥梁构造、计算和施工特点,最终使学生具备进行桥梁比选、结构尺寸拟定、设计计算以及施工方案拟定的能力.
多年来,伴随着计算理论水平的发展,新材料、新工艺的不断出现,世界范围内出现了众多新型结构桥梁,特别是我国桥梁设计理论和施工技术发展迅速,已经远远超过了目前本科教学中桥梁工程教材的更新步伐.然而,受“厚基础,宽口径”指导思想的影响,桥梁工程授课时数多被缩减64学时［1］［2］.如何在保证基本教学要求的前提下,给学生介绍更多、更广和更新的桥梁工程知识,使学生具备应有的专业素质和解决实际工程问题能力,同时又有创新意识,是目前桥梁工程教学中亟须解决的问题,需要教师在教学内容和教学模式等方面不断进行探索和创新.
一、桥梁工程教学中存在的问题
（一）教学内容滞后于桥梁发展现状
桥梁工程的授课内容如以被广泛采用的范立础、顾安邦主编的《桥梁工程》（上、下册）的教学内容来看,需要在有限的学时内讲授完简支梁桥、曲线梁桥、连续梁桥、刚构桥和拱桥等基本桥型的相关教学内容,并介绍斜拉桥、悬索桥的结构组成、基本构造和计算要点等［2］［3］.但是在实际教学时,受学时限制,一般更多的学时用于重点讲授钢筋混凝土梁桥、拱桥的结构组成、构造受力特点和设计计算,而其他桥梁,如混凝土刚构桥、钢管混凝土拱桥、斜拉桥和悬索桥大跨径桥梁只能作简要讲解,甚至将部分内容作为自学内容.同时,桥梁建设技术日新月异,设计理论和技术飞速进步,新的桥梁结构体系不断推陈出新,其发展内容远远超过教材的更新步伐.这样就形成了实际教学内容多、新知识层出不穷与有限教学学时的矛盾,以及教学内容滞后于桥梁发展的现状.
（二）教学模式传统落后
桥梁工程的教学一般受课时限制,为了完成现行教学大纲规定和教学任务,其教学模式基本都是以教室为环境,教师授课,学生听课做笔记,平时留有一定的习题作业,期末进行考试或课程设计考试.这样的教学模式常也被称为“填鸭式”教学模式［4］.而桥梁工程本身就是一门实践性很强的专业课程,学生在学习的过程中,需要将理论知识和工程实践密切结合起来,才能牢固地掌握课堂所学知识.目前“填鸭式”的教学模式是不能满足上述教学要求的,其使学生在课堂上接受的理论难以和实践相结合,对桥梁的构造原理和施工工艺缺乏直观的认识；再加上课时受限,不能留出足够时间引导学生独立思考,全面深刻理解课程内容,也不能有效地调动学生学习的积极性和主动性,培养其发现问题和解决问题的能力；同时,因课堂教学灵活性不足,缺乏学生自主研究性学习内容和训练环节,这样的教学模式对培养学生的创新思维和创新能力的目标作用有限.目前,采用新的教学模式与理念已成为桥梁工程教学中需要考虑与解决的重要问题.
（三）课堂教学与实践、实际工程脱节
课程设计和认识实习是桥梁工程教学中的重要实践教学环节.课程设计一般是学期课堂教学完成后实施的重要实践环节,受指导教师和课题的限制,一般都是课本设计算例的重复,导致学生往往仅是在参考算例上进行,自己动手和动脑思考的机会明显不足,且受到学时限制,一般仅能开展梁桥的课程设计,而其他梁桥的设计和训练往往得不到保障,实际上很难达到培养学生运用所学知识去分析和解决实际工程问题的能力的教学要求.认识实习又受教学经费、学时和施工单位经营模式等原因限制,使得该实践教学环节难度越来越大,仅能带领学生认知学校所处地固有形式桥梁的结构与构造,不能使他们广泛认识各类桥梁结构形式,特别是各类新型桥梁结构.结果,认识实践环节的作用逐步减弱,导致学生不能带着问题去观察与学习,对桥梁的构造原理和施工工艺缺乏直观认识,使学生在课堂上接受的理论难以与实践相结合.
由此,课程设计和认识实习等实践环节将影响后续课程学习以及毕业设计等教学环节内容的开展,甚至影响到毕业生到工作单位后的适应期.
二、教学内容改革探讨
目前,国内桥梁工程的教学内容主要包括［1］［2］：1.桥梁工程发展概况、桥梁的组成部分、各种桥梁结构体系、桥面布置与构造、桥梁的设计荷载、桥梁的总体规划和设计及桥梁方案比选；2.混凝土梁桥（包括钢筋混凝土梁桥和预应力钢筋混凝土梁桥）各种体系的受力特点和构造、内力计算、空间分析理论,超静定预应力混凝土梁桥的次内力计算,箱梁分析和斜弯桥理论,以及混凝土连续梁和刚构桥构造的设计计算和施工要点；3.拱桥的发展、各种拱桥结构体系及适用条件,拱桥构造及布置,拱桥的设计计算与施工；4.缆索承重桥（斜拉桥、悬索桥）的结构体系、总体布置和设计计算；5.桥梁墩台和支座.
可以说从教材的内容编排来看,桥梁工程教学内容众多,而目前又受到教学学时缩减的限制,很难在有限的时间内完成所有教材编排内容.而且,随着桥梁理论和技术的更新,新的桥梁结构体系不断地推陈出新,其发展内容远远超过教材的更新步伐.这就需要对实际教学内容,考虑目前各类结构体系的桥梁结构的实际应用状况,以及目前桥梁工程领域的不断发展和更新,对教学内容进行精心的设计,辅以教学模式的改革和更新,才能达到教学目的.建议在实际教学中,应根据目前桥梁工程的应用和发展状况,并根据教学内容的重要性,精心安排桥梁工程各部分教学内容.
对于第一部分总论的内容,应主要讲述桥梁的组成,各种桥梁结构体系及桥梁荷载中的车辆荷载部分.而桥梁发展概况、桥面布置和构造、总体规划和选型等内容可简要讲述,可结合课程网站资源、图片、视频和案例等形式以自学形式开展.
由于混凝土简支梁桥、预应力连续梁桥、连续刚构桥已大量修建并成为主要桥型,对于混凝土梁桥相关内容的讲解,是本科桥梁工程教学的重点.应重点讲述各种混凝土梁桥的受力特点、内力计算、空间分析理论以及超静定预应力混凝土梁桥的次内力计算,其中又以梁桥空间计算理论中荷载横向分布以及预应力混凝土梁桥的次内力计算为重中之重,其次是介绍斜弯桥、刚构桥的构造、受力特点、设计计算要点,该部分内容可配合自学多媒体课件、图片、视频等开展.
由于拱桥结构体系较多,近年来又不断出现新的拱桥结构,如钢管混凝土拱桥和组合结构拱桥等,因此对于拱桥这一部分内容,如在有限的时间内要完成所有教学内容更为困难,故对拱桥所涉及的教学内容更需精心设计.可主要将各类拱桥的力学特点和内力计算方法作为重点内容精心讲解,其中空腹式拱桥悬链线计算方面的内容尤其需要给学生讲解清楚,对于其他方面的计算内容则仅做简要讲述即可.
对于斜拉桥、悬索桥这两种缆索式承重桥梁的教学内容,由于涉及非线性等超出本科生知识结构的内容,计算比较复杂,宜在有限的学时内介绍相关桥梁的概念、结构组成,对相关计算原理进行介绍即可.
对于支座和墩台等内容,在课堂上主要将支座的布置,墩台等下部结构构造及计算原理讲述清楚即可,其内容的深入展开,可以配合课程资源建设,以自学多媒体课件、图片、视频和工程案例的形式展开.
三、教学模式的改革探讨
从上述教学内容的改革探讨不难发现,很多教学内容在课堂上是无法深入展开的,更不能满足使学生广泛认知各类新型桥梁结构形式,把握目前桥梁工程的发展新动向,培养学生发现问题、解决问题的能力以及创新能力的教学需求.因此,为弥补有限学时内不能完成教学和学生对桥梁工程专业知识需求的缺陷,需要结合教学内容需求,在教学模式上积极探索和创新.建议在如下方面加强教学模式的创新和改革.
（一）加强课程资源建设
基于互联网技术,建立适用功能齐全的,包括课程教学多媒体课件,各种桥梁结构构造图片、视频、施工动画、纪录片、自学指导书、课程设计任务书、规范、习题集、试题集等丰富多彩的课程资源.特别是对课堂上无法深入开展的教学内容,比如桥梁发展概况、桥面布置与构造、各种桥梁的构造及施工方法、新型结构桥梁、支座和墩台等,建立与之对应的自学多媒体课件、图片、视频和施工动画等学习资源,以供学生利用课余时间自学教师未在课堂上深入讲述的内容,以发挥学生的主动性,以弥补目前有限时间无法完成规定教学任务,采用“填鸭式”教学方式的缺陷.同时,通过现代网络技术手段（群、微信）开展课程学习答疑、讨论,以加强学生与教师之间的交流.
（二）重视教学方法上革新、合理利用各种教学方法,实现教学方式多元化
在有限的课时量的情况下,要高效地完成桥梁工程的全部教学任务和内容,需要重视教学方法上的革新,并合理利用各种教学方法.传统的板书教学虽有利于公式的推导,但难以满足剧增的课堂信息量,多媒体是现代化教学手段,对大信息量的内容有很好的效果.因此在教学过程中,可根据教学的需要,合理利用“多媒体+板书”相结合的授课方式.
而针对不同知识,在教学方法上可灵活运用,如在讲述各种混凝土梁桥的受力特点时,宜采用比较教学法；在介绍桥梁施工时,可采用视频教学法,播放多种桥型施工动画、flash和现场视频,使学生对桥梁基础—墩台—上部结构—桥面铺装的整个施工过程有更直观的认识［5］.
同时,在课堂教学中,应采用启发及互动的方式开展课堂教学,在讲授课程知识之前,先将新知识以问题的形式提出,布置给学生作为课后作业、思考题,使学生带着问题预习,同时在课堂上设置一些与课程重要知识点相关的关键性、启发性和兴趣性的问题提问,提高学生学习的主动性,激发他们的学习兴趣,引导学生将过去知识与课堂教授知识有机结合,融会贯通［6］..在课后有针对性地制订一些有讨论性的课题,对教学班进行分组,要求学生通过查阅资料和文献,集体讨论,然后制作成多媒体PPT,由小组派人给全班学生讲解,以调动学生的主动性和积极性.也可布置一些小的设计题目,将各个需要掌握的知识串联起来,要求学生根据课本知识,结合规范和一些已建桥梁的资料,绘制出合理可行的梁式/拱式桥方案图,这样可以将零碎的知识点串联起来,达到学以致用的目的,激发学生的积极性.
通过上述方式可以逐渐地将以教师为中心的传统教学模式向以学生为主体、以教师为主导的教学方式转变.通过比较教学法、视频教法、问题教学法、项目教学法、案例教学法、技能教学法等多种教学方法来激发学生的主动性、培养发现问题和解决实际工程问题的能力.
（三）重视实践教学环节、合理科学安排课程设计
桥梁工程的教学过程中,存在认识实习、课程设计和桥梁结构设计、模型制作大赛等实践教学环节.这些环节对桥梁工程的教学有很重要的促进作用,能培养学生理论联系实际地解决工程问题的能力,以及创新意识,因此,需精心设计并开展相关教学活动.
认识实习是最直观认识桥梁结构组成和构造的最好环节.在认识实习的安排上,应针对每一类桥梁结构,选择一个具有代表性的桥梁,教师在认识实习的现场,针对每一类桥梁结构作仔细讲解,并尽量组织学生到桥梁施工现场和桥梁预制构件厂参观实习.
桥梁工程课程设计是桥梁工程教学中的重要环节,也是培养桥梁工程师必备能力的初步训练,更是毕业设计的前项训练,可针对常见的桥型安排课程设计.如钢筋混凝土/预应力混凝土简支梁桥课程设计、空腹式悬链线拱桥的课程设计.在课程设计的实际安排上,为防止学生抄袭,可以将简支梁桥的设计分为普通混凝土空心板、T梁和箱型截面,对每一类项目可再划分为不同的主梁宽度、计算跨径等.在课程设计上重点要求学生能够进行主梁截面尺寸的拟定、截面特性的计算、主梁的内力计算、配筋计算、结构性能验算和施工图绘制.最终通过设计过程,初步掌握桥梁结构内力设计计算方法,达到培养学生计算、绘图和独立思考与进行桥梁设计的能力.
除此之外,也可以学生科技活动的形式开展桥梁结构设计和模型设计大赛,使学生对桥梁结构的形式、受力、整体性、稳定性及细部构造有更进一步的理解和掌握,巩固和加深基础课程的力学知识、对桥梁结构受力性能的掌握,促进学生对课程的兴趣,培养学生动手能力和创新意识.还可以鼓励学生参与到教师的科研课题中去,主动听一些学术报告,让学生了解专业热门问题和学科发展前沿问题.上述形式的认识实习、课程设计和课堂外的教学活动能促进课堂教学内容的拓展.
四、结语
桥梁工程是一门非常重要的土木工程专业课程,其课程内容多,综合性强,有综合理论和实践的特点,同时新的桥梁结构体系和知识层出不穷,在有限的学时内要使该课程的教学获得理想的效果,必须对该课程的各部分教学内容根据其重要性进行精心安排,加强课程资源的建设,在教学模式上予以革新,采用多元化的教学方法,并注重认识实习、课程设计和结构、模型设计大赛等课堂外的教学环节.这样才能有效地完成教学内容,达到理想的效果,做到教学模式从以教师为中心的传统教学模式向以学生为主体、以教师为主导的教学方式上转变,充分发挥学生学习的兴趣和主动性,使学生有足够的桥梁工程专业知识储备,以达到综合培养学生解决实际工程问题的能力和创新意识的目的,从而提高教学质量.
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