基于卓越工程师培养目标导向的“桥梁工程”教学改革
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摘要：针对卓越工程师培养目标和目前“桥梁工程”教学中存在的问题，对“桥梁工程”教学改革进行研究和探索，通过不断的教学实践提高教学质量和教学效果，达到卓越工程师计划的培养目标。
关键词：桥梁工程；教学改革；卓越工程师；课堂教学
作者简介：周道传（1982-），男，安徽和县人，江苏科技大学土木工程与建筑学院，讲师；
董作超（1979-），男，江苏连云港人，江苏科技大学土木工程与建筑学院，讲师。
基金项目：本文系江苏科技大学引进人才项目（项目编号：35281003）、江苏科技大学2011年高等教育科研项目（项目编号：GJKTY2011-08）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0105-02
“桥梁工程”是土木工程专业道桥方向的一门重要的专业必修课程，在专业课程体系中占有重要的地位和作用，“桥梁工程”课程主要内容包括各种类型桥梁结构的设计计算，构造措施及施工技术等，“桥梁工程”课程教学课时多，教学内容多，信息量大，对教师的教学水平要求高。该课程的教学质量对土木工程专业道桥方向学生的培养质量关系重大，同时，该课程内容也是土木工程专业道桥方向学生后续进行毕业设计的主要内容和参考知识。针对该课程的特点，结合国家卓越工程师培养计划的推进和落实，对该课程的教学思路、教学方法进行教学改革和探索，对于提高教学质量和改善教学效果，培养具有较强工程实践能力和创新能力的综合性工程应用人才，具有重要的现实意义和长远的社会价值。
一、“桥梁工程”课程现状
“桥梁工程”课程是江苏科技大学土木工程专业道桥方向的一门重要的专业必修课程，该课程设置在大三的下学期，72学时，主要授课内容包括梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥的设计计算、构造及施工等。除了课堂教学环节之外还包括两周时间的课程设计实践环节。在平常的教学中理论教学内容偏多，学生的实践能力得不到应有的锻炼，通过设置课程设计实践环节可以提高学生的实践能力，但是现有的课程设计存在着一些问题，实践锻炼效果不佳，使学生的实践能力和工程素质有所欠缺，与国家对高层次工程人才所要求的卓越工程师培养有所不符。为满足国家对高层次工程人才的需求，国家把培养创新型卓越工程师计划上升为高等工科教育改革的国家战略，并列入国家长期发展改革纲要。
创新型卓越工程师计划要求通过高等工程教育培养一大批创新性强、能够适应国家经济和社会发展需求的各类工程科技人才，着力解决高等工程教育中的实践性和创新性问题，提高科技创新能力，最终为社会培养一大批具有卓越人才特征的高级专门人才和拔尖创新人才。创新型卓越工程师的培养内涵就是着力于创新能力的提高、创新意识的训练，特别是重视强化培养工程意识、工程素质和工程创新精神，以达到提升学生的工程实践能力和创新能力的目的。
对于没有相关从业经验的在校学生，如何通过课堂学习和专业实践培养工程素质和工程创新精神，提高学生的工程实践能力和创新能力，是国家创新型卓越工程师计划对高等教育提出的新要求。教师如何通过教学方法和教学模式的改革去引导学生对本专业课程的了解更为深入，提高学生的工程实践能力和创新能力，是需要进一步深入研究的问题。本文以江苏科技大学土木工程专业道桥方向的课堂教学为出发点和切入点，对基于卓越工程师培养目标的“桥梁工程”教学改革进行了初步的研究和探索。
二、课堂教学改革思路与方法
课堂教学改革的总体目标是：在“桥梁工程”的教学实践中，培养具有专业工程素质和工程创新能力的专业人才，培养和锻炼学生应用所学知识解决专业领域现实问题的能力。为了达到这个总体目标，在教学实践中采取了以下系统的教学方法和教学改革措施。
1.理论教学和实践能力培养相结合的教学改革
在重视理论教学的同时更加突出专业知识的实用性，增加大量实际工程的文字和图片介绍，例如，在绪论中介绍桥梁类型时，结合大量的实际“桥梁工程”图片和文字介绍，加深学生对于实际工程的印象，突出专业知识的实用性。在介绍桥面铺装和伸缩缝类型时，着重介绍每一种桥面铺装和伸缩缝的施工方法和技术特点，让学生对每一种类型的桥面铺装和伸缩缝细部构造有较深入的了解，与工程实际结合起来进行教学，这样既增加了课堂内容的知识含量，也激发了学生的学习热情和学习主动性，变教师填鸭式教学为学生为主体的教学方式，体现了以工程实用性为指导的教学方法的转变。
在课堂教学中穿插介绍实际工程的设计图纸和资料，结合专业教研室的设计图纸和资料，有针对性地给学生在课堂上介绍实际工程相关部分的设计图纸、设计方法和设计要点、构造方法及措施，不再只是对书本知识的介绍。让学生接触到实际桥梁设计内容，设计图纸的绘制注意事项，设计图表的格式等。这是一个生动的专业工程教育的例子，在培养学生实践能力方面起到了很积极的作用。
在教学中期开展相关专题讲座。在教学中期学生已经学习了较丰富的“桥梁工程”课程内容，教师通过专题的形式对某一个相关工程领域的知识和内容进行综述，既具有知识型也具有趣味性，可以丰富学生的专业知识，拓宽学生的专业视野。例如，对缆索支承桥梁体系开设讲座，介绍缆索支承桥梁的发展历史，设计历史过程，现有成就和存在问题等，给学生增加了书本之外的知识，激发了学生的学习热情，增强了学生的专业工程素质，也为学生打开了工程创新能力培养的思路。
精讲专业工程案例，每讲完一种类型桥梁的内容之后，都通过专业的桥梁设计施工案例对内容进行全面总结和复习，通过视频动画介绍设计施工过程，精讲专业案例，全面加强桥梁工程专业教育和专业认识，提高专业应用能力。专业案例是学生了解专业应用的一个比较好的形式，具有较全面的专业设计施工的内容，可以弥补专业实习缺乏的不足，提高学生专业实践能力和工程创新能力。
2.启发式、讨论式教学方法的应用
在介绍每个部分新内容的时候，采用向学生提问的形式，激发学生思考，引出这一节新的内容，例如，在介绍预应力混凝土简支梁桥之前，提问学生：当桥梁跨径大于20m之后，混凝土简支梁桥是否能继续使用，如果继续采用混凝土简支梁桥将带来哪些问题，有没有办法去解决这些问题。激发学生思考这些问题，让学生发言并进行讨论，总结发言和讨论的内容后再引出预应力混凝土简支梁桥的概念，指出跨径增大后的预应力混凝土简支梁桥解决方案，开始下一节内容的讲授。通过这种启发式讨论式教学方法的应用，将更加有助于学生去总结先前学习的知识，并能将新旧知识进行对比区别，加深对知识系统性的吸收和理解。
例如，在介绍斜拉桥和悬索桥内容时，为了对比不同类型桥梁类型在跨径上的适应性，进行桥梁类型方案的对比选择讨论，假设跨径在400m～600m范围，让学生提出自己设想的桥梁类型并说明采用这种桥梁类型的理由，让学生分组讨论该种桥梁类型存在哪些设计和施工问题，加深学生对不同桥梁类型跨越能力的认识，提升了学生应用所学知识解决实际问题的能力，通过讨论指出问题，帮助学生进一步加深和强化对理论知识的学习，提高应用能力和创新能力。
3.以工程素质和创新能力为导向的考核方式改革
以前，“桥梁工程”的考核方式一般采用理论考试或者小论文形式进行考查，由于本课程内容多，知识点繁杂，理论考试只能考查一些基本知识点和基本计算方法，没有办法对创新能力和工程应用能力进行考核。
小论文的考核形式是在这门课结束之后，让学生选择一个题目，查阅相关资料，进行综述和评论，通常，由于小论文的题目是一个比较窄的知识面，学生看的资料也是集中在一个课题上，写出的小论文虽然有深度，但是广度不足。以上的两种考核方式都无法体现对“桥梁工程”全面知识的把握和创新能力的培养。所以，采用了以工程素质和创新能力为导向的考核方式改革，新的考核方式主要以综合形式出现，考核包括理论考试，小论文及研究报告综述，综合应用考试和建筑模型设计等。理论考试和小论文放在平时的课堂教学中，作为课堂作业去完成，这样在每讲完一个章节部分的内容之后，就可以对这个章节进行理论考试，并以小论文及研究报告综述的形式拓展课堂学习知识，让学生在课下去了解这个章节部分内容的研究和应用情况，并以研究报告综述的形式写出来。
综合应用考试是对每一种桥梁类型提供设计资料，让学生去设计构思桥梁设计的内容，将设计的思路和内容以文字和图纸的形式表达，这是一项对学生综合应用能力进行培养和考核的教学活动，有助于学生工程应用能力的提高和工程创新能力的培养。
建筑模型设计是将学生分成小组的形式，通过对桥梁结构模型的制作，帮助学生强化专业知识，提高实验动手能力。对建筑模型进行打分和点评，不仅有利于学生对于专业知识进一步的消化吸收，也有利于学生对“桥梁工程”实际施工方法的把握和明确，提高了他们的创新能力，学生提交的建筑模型经过修改优化后也可作为相关的建筑模型设计比赛的参赛作品。
4.课程设计改革
课程设计是在课程学习结束后，用两周的时间对某种跨度的桥梁上部结构进行设计，提交设计计算书和手绘的设计图纸。课程设计是一项重要的专业实践活动，可以弥补学生专业实践的不足，通过两周的设计工作锻炼和提高学生对知识的应用能力和实践能力。以往在课程设计中布置的设计任务是以几个学生为一个小组，一个小组布置一个设计题目作为设计任务，这样，在两周设计时间后一个小组所有学生提交的结果都是一样的，无法衡量一个小组内每个学生提交设计的优劣，一个小组中有的学生做，有的学生不做，反映出学生的积极性普遍不高，课程设计的锻炼实践效果不明显，只有部分学生得到了锻炼和培养。
针对这种情况，为了提高课程设计的实践效果，首先精心准备课程设计任务书，做到每个学生一个设计题目，通过变化设计条件，如桥梁上部结构类型的变化，跨径变化，混凝土材料的标号变化等，使每个学生的设计初始条件都不一样，让每个学生都能独立去做自己的课程设计，这样的做法明显端正了学生的学习态度，改善了学习风气，提高了学生的主动性积极性。其次，加强设计过程中的指导，在学生初步拟定截面尺寸、设计计算、整理设计结果和开始绘图这几个时间节点特别加强指导，确保学生能够顺利正确进行桥梁上部结构的设计工作。最后，加强对设计结果的点评工作。以往学生提交的设计计算书和设计图纸经过评阅打分之后就结束了课程设计，但是这样学生并不能了解自己设计结果的优劣和设计中存在哪些问题，没能帮助他们改正设计中的不足和提高设计水平。因此，对设计结果的点评工作不可缺少，并且需要加强这部分的工作：对每个学生提交的结果逐一检查，记录下该学生设计的优点和缺点，整理大部分学生共同存在的问题，先讲共性的问题，再逐个点评学生设计工作的优劣。通过对课程设计实践环节的教学改革，明显提高了每个学生的动手能力、实践能力和创新能力，弥补了学生工程实践教学内容的不足。
三、结语
以卓越工程师培养目标为导向的“桥梁工程”教学改革改变了以往单一的课堂灌输知识的教学方式，通过系统的教育教学改革措施，培养了学生的学习主动性和积极性，学生不仅获得全面的专业知识，而且实践能力和创新能力得到了大幅度的提高，取得了良好的教学效果。课堂教学方法和教学措施是需要不断完善的，教师也需要不断完善自己的教学和科研业务能力，总结教育方法和教学规律，提高教学水平，只有这样不断思考，反复实践，不断进步，才能按照卓越工程师的培养计划培养出更加优秀的卓越工程师人才。
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