“桥梁工程”课堂教学方法的研究与实践
高丽 王勇 梁路
摘 ? ?要：“桥梁工程”是土木工程专业道路与桥梁工程方向的核心专业课程，理论性和实践性较强。结合课程特点，课前精心组织教学内容，课中采用问题法、案例法、对比法、讨论法、项目法、线上线下混合式教学等多种教学方法，课后高效、合理、灵活布置作业。实践表明，通过把握课前、课中、课后三个重要环节，将教师的“教”和学生的“学”贯穿在课程教学的全过程，激发学生的学习兴趣和主动性，提高课堂教学质量及学生的学习效果。
关键词：“桥梁工程”;课堂教学;教学方法;教学质量
中图分类号：G642 ? ? ?文献标识码：A ? ? ?文章编号：1002-4107（2021）06-0071-03
教学是教师和学生共同完成的活动。教师的“教”和学生的“学”相辅相成，互相促进，缺一不可，方能实现教学相长。课堂教学又是课程多个教学环节中最关键的一环。课堂教学的好坏直接影响学生的学习效果及教学目标的实现。“桥梁工程”是土木工程专业道路与桥梁工程方向的重要的核心专业课程，与工程实践密切相关，其教学效果决定着土木工程专业培养目标的实现及毕业要求的达成，影响着人才培养的综合质量[1]。
目前，石河子大学土木工程专业（道路与桥梁工程方向）开设“桥梁工程”课程，64学时，第6学期开课，课程结束后开设 1.5 周课程设计的实践环节。“桥梁工程”主要讲授不同类型桥跨结构的组成与构造、设计与计算、施工與计算。设计计算很重要，但构造要求也不容忽视[2]。不清楚结构的构造就无法简化计算模型;不了解施工过程，也不可能计算准确。这对于没有工程实践经验的学生而言，学习起来是困难的;对没有设计与施工经验的教师而言，讲解清楚更具有挑战。学生需要先系统地学习“材料力学”“结构力学”“混凝土结构设计原理”等先修课程，一般在三年级开课。学习的思路和重点：不同桥型的构造→受力特性→结构分析计算方法→结构验算方法→绘制设计图。所以，“桥梁工程”对学生的“学”和教师的“教”都提出了较高的要求。怎样教得有效，教得更好、更有趣，教师结合多年的教学经历，以石河子大学“桥梁工程”课程为例，总结出一些教学思考和体会。
一、课前备课：精心组织教学内容，做好教学设计
教学是一种有目的、有计划的活动。因此，在教学之前，教师必须进行必要的准备，在头脑中或书面上形成一个计划或设计，即备课，而绝非“背课”。对比学习、参考多种经典教材，吃透教学内容，从宏观上把握主次及重难点，而不能上一课，准备一课。课程按桥梁结构三大基本体系——梁、拱、吊，进行分类教学，从小、中等跨径桥梁向大跨径桥梁，遵循由浅到深、循序渐进的教学组织方式，并将桥梁的构造、设计计算、施工方法贯穿于整个授课体系中，突出重点，加强知识的针对性和实用性。
教学设计是把教学内容精心组织之后，解决“讲什
么、怎么讲”的问题。不能是知识内容的简单罗列，应明确重、难点问题并列出解决对策和方案等，教师才能在课堂上做到胸有成竹、游刃有余[3]。例如，在讲解《连续体系梁桥的构造》一节内容时，围绕与连续体系梁桥的构造相关的四个核心问题，组织教学设计，开展课堂教学，见图1。
另外，课前须充分掌握学生学情。教师通过“桥梁工程”的授课经历发现，大部分学生对“桥梁工程”这门课比较感兴趣，也知道其在专业学习中的重要性，但不少学生片面认为个人力学基础不好，学习上有畏难情绪，缺乏动力甚至自暴自弃。因此，教师备课时须调动各种教学资源和手段，将复杂的问题简单化、抽象的问题具体化，让基础薄弱的学生听懂，让基础好的学生有提升空间。另外，提前一周将预习提纲通过课程QQ群或“雨课堂”发送给学生，让学生带着问题和任务去学，提高学习效率。
二、课中讲课：采用多样化的教学方式，活跃课堂气氛，提高授课质量和效果
教师要努力使不想学的学生想学，使想学的学生会学、学好、持续地学，既要讲方法又要有艺术。对于“桥梁工程”这门理论和专业性都很强的课程，如何把枯燥、烦冗的内容用轻松、愉悦、幽默的方式让学生理解和接受，确实是一门教学艺术。以下教学方法仅供参考。
（一）问题法提兴趣
兴趣是最好的老师。每节课前以一个或若干个问题作为新课导入。问题应切合教学内容，密切联系工程实际，难度宜小不宜大。例如，在讲解《概述》时，对于桥梁结构三大基本体系——梁、拱、吊，提出“三种结构体系适应的跨径范围是多少？”“其受力特点和构造要求有什么区别？”通过设置问题，学生的兴趣被调动起来，主动思考和回答问题，收到良好的教学效果[4]。
（二）案例法找规律
案例教学法是指以案例为教材，在教师的指导下，运用多种方式启发学生独立思考，从而达到教学目的的一种教学方法。与传统的教学法相比，案例教学能使学生成为教学活动的主体，形成学生自主学习、合作学习、研究性学习和探索性学习的开放式的学习氛围。例如，在连续梁桥和连续刚构桥的教学中，教师在完成基本知识的讲授后，可安排开展案例教学，以挪威的Raftsundet 和 Stolmasundet桥、重庆石板坡长江大桥复线桥等具有典型意义的桥梁为例，使学生对这一类型桥梁的设计、施工及养护有更为深刻的认识，引导学生进行独立、批判性的思考，提高分析问题和解决问题的能力。
（三）对比法找差异
对比教学法是把彼此之间具有某种联系的教学内容放在一起加以对比，以分析其异同，帮助学生认识其本质差异。教学中恰当采用对比教学法，一方面可以帮助学生分析同类问题的共性，便于学生抓住教学内容的实质，另一方面通过比较可以发现同类问题中单一问题的特殊性，有助于学生对相似教学内容的区分，应用这些理论知识解决实际工程问题。例如，在讲解《荷载横向分布系数》时，可采用杠杆原理法、偏心压力法、铰接板梁法、刚接梁法、比拟正交异性板法等计算荷载横向分布系数，根据桥梁不同的横向连接构造及刚度，不同方法的计算假定、适用范围，采用不同的方法计算。在计算桥梁恒载内力时，简支梁桥与连续体系梁桥完全不同，通过分析对比，使学生明白，简支梁桥是静定结构，在预制、施工、运营时受力图示基本一致，故只算成桥状态即可;而连续体系梁桥恒载内力计算必须考虑施工过程及体系转换问题，其在施工和运营阶段的受力计算图式不同，只算成桥状态与实际情况相差太大，故必须考虑施工过程，最终恒载内力是各个施工阶段的恒载内力之和。
（四）讨论法寻本质
讨论教学法是根据教学的需要，学生在教师的指导下为解决某个问题而进行探讨、辨明是非真伪以获取知识的方法。讨论法是一种研究性教学方法。例如，对于上承式多孔连续拱桥，采用不等跨径时，拱脚处会产生不平衡推力，如何减小不平衡推力，改善桥墩、基础的受力情况，节省材料和造价。教师引导和组织学生思考和讨论“水平推力和哪些因素有关”。讨论法有利于培养学生的发散思维，拓宽其知识面，使之学会通过多种途径解决问题。
（五）项目法重实践
项目教学法是指通过一个完整工程项目而实施的教学活动，使学生关注并完成指定实际工程项目，掌握并灵活应用所学过的专业知识和技能。项目任务举例：在学习完混凝土简支梁桥计算之后，教师根据每个学生的特点，把学生分成小组，每组5～6人，完成“装配式预应力混凝土简支梁桥设计”，项目设计资料来源于实际工程，每组的跨径、设计荷载、主梁截面尺寸不同，让学生完成主梁、横隔梁、桥面板的内力计算，完成设计计算书一份，绘制一套桥梁施工图。项目完成后，学生掌握了预应力混凝土简支梁桥设计的全过程。最后，教师组织学生自评和互评，吸取经验，取长补短，学生对不合理之处进行完善和修改，提出最佳设计方案。
（六）利用“雨课堂”开展混合式教学
“雨课堂”操作简便，可实现随堂练习、测验实时发布、学生实时提交及教师点评等，不仅提升了教师的信息化素养，也能激发学生的学习兴趣，提高参与度和教学效果，让教学互动永不下线。具体应用如下：开启“雨课堂”授课后，学生通过扫码进课堂，教师可及时看到学生签到及出勤情况，然后开启弹幕，学生反馈预习情况;授课过程中，教师在每讲完一个大问题后推送随堂练习或测验;下课前预留1～2分钟通过弹幕分享本节课收获;教师课后及时总结梳理，反思教学设计和方法（如图2）。
另外，学生学习过程中，往往对于所学理论知识在实际工程中的应用比较感兴趣，教学过程中始终以“教学内容服务于工程实践”为目标，抓住学生的学习兴趣，将新疆区域特色，施工工艺，工程事故案例，国家注册工程师职业资格考试，标准、规范的更新，行业最新发展动态等内容融入“桥梁工程”课程教学中，提高学生的学习兴趣和求知欲，提高学习效率。
三、课后巩固和提高：高效、合理、灵活布置课后作业
1.手算作业。根据不同的教学内容布置小型的手算作业题，目的是让学生熟悉传统的理论计算方法，规范计算步骤和流程，加强对理论知识点的理解。
2.电算作业。利用计算软件、自编程序等完成中、小跨径桥梁的设计计算。例如，学习完《荷载横向分布系数计算》之后，要求学生编制通用程序，计算一铰接空心板桥各片梁的跨中截面荷载横向分布影响线。
3.电子作业。即通过查资料、查文献，提交文献综述和报告类作业。例如，《总论》之后布置电子作业，在“桥梁工程”课程网络教学平台上传提交作业，要求总结跨径在世界上排名前5位的混凝土梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥的桥型、跨径、结构体系、主要特点。
4.施工图研读作业。图纸是工程师的语言，所有的设计意图都必须通过图纸准确表达。在讲解《桥梁结构构
造》的过程中，教材中的大量插图是从交通部公路桥梁标准图中选择的标准跨径桥梁，但仅选取了部分图纸，很难全面反映全桥的构造。因此，教师搜集若干套不同桥型的桥梁整套施工圖，包括纸质版和电子版，指导学生认真识读，提高学生的工程实践能力。通过此法，加强课程与工程实际的联系，培养学生分析问题、解决问题的能力。
此外，课后利用“腾讯会议”“腾讯课堂”开展线上答疑，既节省了时间，提高了效率，同时也更容易及时发现学生的问题，使学生与教师间的沟通更便捷、高效。
想要学生学好“桥梁工程”这门理论和实践性都很强的课程，教师的“教”和学生的“学”都很重要。教师必须结合课程特点，明确每节课的重点、难点内容及对策，把握课前、课中、课后三个环节的教学目标和预期效果，在每节课的教学设计上多下功夫，采用多样化、灵活的教学方法，激发学生的学习兴趣，调动其主观能动性。通过以上举措，让学生在课前、课中、课后都动起来、忙起来。在教师和学生共同努力下，近三年“桥梁工程”课程教学质量评价大幅度提高，但课程建设的脚步不能停。国内各工科院校土木工程专业认证的号角已经吹响，如何将石河子大学“桥梁工程”课程建设达到专业认证的要求，还需要不断探索、实践和总结。
参考文献：
[1]上官萍.桥梁工程课程体系教学改革探讨[J].高等建筑教育，2007（A1）：20-22.
[2]钟小平，肖鹏.桥梁工程系列结构类课程教学内容一体化研究[J].高等建筑教育，2008（1）：47-50.
[3]张俊平，禹奇才，童华炜，等.教师素质提升与创新性应用型人才培养——以土木工程专业为例[J].中国大学教学，2011（12）：54-59.
[4]高丽，王勇，何明胜.多样化教学在“水工钢筋混凝土结构”课程中的应用[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2017（11）：30-31.
编辑∕李梦迪
作者简介：高丽（1981—），女，河南夏邑人，石河子大学水利建筑工程学院土木工程系副教授，研究方向：桥梁工程基本理论与工程应用。
基金项目：2019年石河子大学教育教学改革研究项目“基于工程教育专业认证理念的道路与桥梁工程课程群建设”（JGY-2019-16）;2019年石河子大学教育教学改革研究项目“基于三维可视化设计的土木工程专业（道路与桥梁工程方向）多模块协同毕业设计研究与实践”（JGY-2019-15）
