尹濤　李浩

【摘要】傳統(tǒng)的橋梁工程課程教學(xué)方式不僅方法枯燥無(wú)味、內(nèi)容過(guò)時(shí)落后，在考核方面也不能反映出學(xué)生真實(shí)的能力。為了更好地讓學(xué)生從理論與實(shí)踐兩方面同時(shí)掌握知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與工程能力，橋梁工程課程教學(xué)的改革勢(shì)在必行。國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一些可行有效的教學(xué)改革方法，其中仿真模擬教學(xué)法擁有交互性強(qiáng)的特點(diǎn)，取得了明顯的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程 教學(xué)改革 仿真模擬教學(xué) 創(chuàng)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

【基金項(xiàng)目】本文受武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院“卓越計(jì)劃”教學(xué)研究項(xiàng)目資助。

【中圖分類(lèi)號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）02-0221-02

《橋梁工程》課程是高等院校土木工程專(zhuān)業(yè)的主要課程，它涵括了土木工程各個(gè)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的內(nèi)容。通過(guò)對(duì)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、計(jì)算以及施工知識(shí)?，F(xiàn)在高等教育教學(xué)模式仍然是以教師口頭授課為主，這種重理論輕實(shí)踐的教學(xué)模式無(wú)法適應(yīng)橋梁工程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。因此，必須探索更有效的教學(xué)方法和手段。文章將討論當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀不足之處并分析主要的幾種教學(xué)改革方法，在仿真模擬教學(xué)這個(gè)改革方向上將重點(diǎn)展望其發(fā)展趨勢(shì)。

一、橋梁工程教學(xué)現(xiàn)狀及問(wèn)題所在

1.教學(xué)模式效果不佳

目前《橋梁工程》課程在我國(guó)高校的教學(xué)模式以教師講課為主，由于橋梁工程涵蓋知識(shí)點(diǎn)較多、涉及工程應(yīng)用方面較廣，同時(shí)講課教學(xué)模式又受到學(xué)時(shí)的限制，所以教師往往為了追趕教學(xué)進(jìn)度采取“填鴨式教學(xué)方式”[1]。這種教學(xué)方法會(huì)降低學(xué)生吸收知識(shí)的效率，長(zhǎng)期如此會(huì)嚴(yán)重影響學(xué)生對(duì)橋梁工程的學(xué)習(xí)興趣。在課程考核方面，學(xué)生的成績(jī)只以期末筆試成績(jī)?yōu)閰⒖?，這會(huì)讓學(xué)生陷入“死記硬背”的學(xué)習(xí)怪圈。

2.教學(xué)內(nèi)容較為陳舊

隨著國(guó)家交通設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，橋梁工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)也在飛速提高，新材料、新工藝以及新的結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)。而與此同時(shí)橋梁工程課程的教材卻仍然停滯在舊的版本，其更新速度已經(jīng)無(wú)法跟上工程技術(shù)的發(fā)展。大部分教材內(nèi)容中的施工方法落后，對(duì)于新技術(shù)和新理論也涉及不多。另外，教師沒(méi)有及時(shí)關(guān)注橋梁工程的發(fā)展現(xiàn)狀，導(dǎo)致授課內(nèi)容同教材一樣落后，這會(huì)使學(xué)生所學(xué)橋梁知識(shí)與實(shí)際工程脫節(jié)。

3.實(shí)踐的環(huán)節(jié)薄弱

橋梁工程是一門(mén)理論與實(shí)踐連系緊密的學(xué)科，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)只能在實(shí)踐的過(guò)程中得到進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。而長(zhǎng)期以來(lái)，受辦學(xué)經(jīng)費(fèi)、學(xué)時(shí)、施工單位經(jīng)營(yíng)方式等原因限制，實(shí)踐教學(xué)安排難度越來(lái)越大，造成了實(shí)踐教學(xué)管理松散、學(xué)生實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)較少等問(wèn)題。特別是實(shí)習(xí)時(shí)間較短，而橋梁建設(shè)期較長(zhǎng)，學(xué)生只能了解其中的部分工程或某個(gè)工序，無(wú)法全面了解整個(gè)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程，并且多為靜態(tài)的參觀，學(xué)生沒(méi)有參與其中[2]。

二、橋梁工程教學(xué)改革現(xiàn)狀

針對(duì)目前橋梁工程教學(xué)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，我國(guó)的工程教育工作者們對(duì)教學(xué)模式、內(nèi)容和方法等方面的改革進(jìn)行了探討與嘗試，并且提出了一些具體可行的改革措施。

1.多媒體教學(xué)

《橋梁工程》課程要求學(xué)生對(duì)橋梁的基本結(jié)構(gòu)和構(gòu)造有很高的感性認(rèn)識(shí)和空間想象能力，這恰恰是學(xué)生學(xué)習(xí)中的一大難題。多媒體技術(shù)具有人機(jī)交互、文、圖、聲、像并茂的特點(diǎn)，能很好解決這個(gè)問(wèn)題[3]。利用多媒體技術(shù)中的圖片可以展示出橋梁的各個(gè)構(gòu)件的實(shí)際情況、橋梁施工機(jī)械特點(diǎn)等用文字難以描繪的教學(xué)內(nèi)容；利用動(dòng)畫(huà)可以展現(xiàn)出橋梁建設(shè)過(guò)程。多媒體自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)讓橋梁知識(shí)從書(shū)本中枯燥的文字搖身一變成為活生生的影像，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

多媒體教學(xué)方式靈活，內(nèi)容豐富，能夠直觀地將課本知識(shí)以各種多媒體形式傳授給學(xué)生。目前社會(huì)上已經(jīng)有多所大學(xué)采用了多媒體教學(xué)方式，這也確實(shí)是更便于落實(shí)且有效的一種教學(xué)改革方法。但這種教學(xué)方法仍然繼承了傳統(tǒng)的單向傳遞形式，由于其缺乏足夠互動(dòng)性，難以反饋學(xué)生真正的學(xué)習(xí)情況。

2.工程資料教學(xué)

土木工程專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生在參加工作后，不管是處在設(shè)計(jì)還是施工等工作崗位，必然要和工程圖紙、施工規(guī)范打交道。如果在大學(xué)學(xué)習(xí)階段培養(yǎng)學(xué)生對(duì)圖紙的學(xué)習(xí)能力以及設(shè)計(jì)圖紙的能力，就能讓學(xué)生將專(zhuān)業(yè)知識(shí)以較大程度加以應(yīng)用。陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院的羅建華[4]提出了以施工圖為載體的《橋梁施工》課程教學(xué)改革。教學(xué)中選用實(shí)際工程項(xiàng)目施工圖作為教學(xué)材料，向?qū)W生布置讀圖任務(wù)，讓學(xué)生提前進(jìn)入施工技術(shù)人員的角色，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)查閱資料，帶著問(wèn)題去認(rèn)識(shí)施工圖紙。在課堂教學(xué)方面以分組討論為主，通過(guò)分析研究具體的橋梁施工圖來(lái)總結(jié)橋梁的構(gòu)造特點(diǎn)和施工方法，同時(shí)將課程內(nèi)容與工程項(xiàng)目施工圖相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

工程資料教學(xué)法解決了教學(xué)內(nèi)容落后的問(wèn)題，通過(guò)最新施工技術(shù)的工程資料來(lái)彌補(bǔ)教科書(shū)知識(shí)陳舊的不足。然而圖紙等資料終歸是紙面知識(shí)，學(xué)生將其與實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)相聯(lián)系起來(lái)還具有一定的難度。若只是單純學(xué)習(xí)紙面工程資料，沒(méi)有從三維結(jié)構(gòu)層面來(lái)了解橋梁結(jié)構(gòu)的話，難以取得較好的教學(xué)效果。所以工程資料教學(xué)僅僅只是補(bǔ)充了教學(xué)內(nèi)容，而在形式上還停留于傳統(tǒng)教學(xué)模式。

3.結(jié)構(gòu)競(jìng)賽教學(xué)

結(jié)構(gòu)競(jìng)賽的開(kāi)展目前在各大高校之間越來(lái)越廣泛，這種形式的競(jìng)賽也確實(shí)考驗(yàn)著學(xué)生的基礎(chǔ)能力和創(chuàng)新意識(shí)。橋梁結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)聯(lián)系著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算和制作方法等多個(gè)方面的知識(shí)，如果想要設(shè)計(jì)并制作出一個(gè)比較理想并且不失新穎的結(jié)構(gòu)模型，必須要求參與者具備相當(dāng)?shù)臉蛄汗こ讨R(shí)。在橋梁模型制作過(guò)程中要考慮模型材料的受力特性，在不同材料中選擇最適合的方案也需要參與者應(yīng)用到土木工程基礎(chǔ)課程中學(xué)到的力學(xué)知識(shí)，既鞏固了基礎(chǔ)也開(kāi)拓了思維。

結(jié)構(gòu)競(jìng)賽教學(xué)開(kāi)辟了一條與傳統(tǒng)教學(xué)模式完全不同的道路，其要求學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)并親自動(dòng)手“建造橋梁”，從理論與實(shí)踐兩方面同時(shí)掌握并應(yīng)用知識(shí)。但結(jié)構(gòu)競(jìng)賽對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)的程度要求較高，若事先沒(méi)有學(xué)習(xí)好橋梁工程的相關(guān)學(xué)科知識(shí)，制作橋梁模型需要耗費(fèi)大量時(shí)間和精力。所以結(jié)構(gòu)競(jìng)賽教學(xué)過(guò)于超前，對(duì)教師的指導(dǎo)能力和精力以及學(xué)生的學(xué)習(xí)能力要求過(guò)高，無(wú)法兼顧所有學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，目前只能是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的一種課外補(bǔ)充教學(xué)。

4.仿真模擬教學(xué)

橋梁結(jié)構(gòu)型式眾多，同一種橋型又涉及不同的施工方法和設(shè)計(jì)程序，且采用不同的施工方法時(shí)，結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)又不一樣，這些都是學(xué)生必須掌握的知識(shí)要點(diǎn)，但是對(duì)交通工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，這些內(nèi)容顯得比較復(fù)雜，難以理解[5]。仿真模擬教學(xué)在建立三維模型的基礎(chǔ)上也可以制作出模擬動(dòng)畫(huà)來(lái)表現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的施工工藝和構(gòu)造特點(diǎn)。山東科技大學(xué)的張憲堂等人[6]提出了“基于VRML的橋梁工程多媒體仿真教學(xué)系統(tǒng)”教學(xué)改革方法。VRML（Virtual Reality Modeling Language虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言）是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體技術(shù)和因特網(wǎng)密切相關(guān)的新技術(shù)，是這三項(xiàng)技術(shù)的交叉點(diǎn)。VRML利用AutoCAD和3DMAX等二、三維建模軟件可以創(chuàng)造出一個(gè)互動(dòng)式三維環(huán)境。VRML可以讓用戶自定義參觀路線來(lái)漫游三維環(huán)境，這種完全自由的體驗(yàn)方式是其與普通動(dòng)畫(huà)最明顯的區(qū)別。

仿真模擬教學(xué)讓學(xué)生更容易吸收所學(xué)知識(shí)，取得了良好的效果。相比多媒體教學(xué)，仿真模擬教學(xué)是一種交互性更強(qiáng)的可視化教學(xué)方法，它已經(jīng)融入了多種計(jì)算機(jī)編程手段來(lái)充實(shí)教學(xué)內(nèi)容和加強(qiáng)互動(dòng)性，這種新的教學(xué)形式使傳統(tǒng)的單向傳遞式教學(xué)變?yōu)殡p向互動(dòng)性教學(xué)，有助于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)并反饋學(xué)習(xí)效果。但目前為止，仿真模擬教學(xué)只能對(duì)橋梁施工的某個(gè)局部施工過(guò)程進(jìn)行模擬，而無(wú)法表現(xiàn)出整個(gè)建造過(guò)程，在這點(diǎn)上仿真模擬教學(xué)有待完善。

三、結(jié)論

以上幾種教學(xué)方法使教學(xué)手段更加現(xiàn)代化和多樣化，不僅提高了教學(xué)質(zhì)量也讓學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)更具有主動(dòng)性，在體會(huì)到學(xué)習(xí)樂(lè)趣的同時(shí)也對(duì)橋梁知識(shí)有了比較清楚深刻的掌握，這將為學(xué)生將來(lái)的科研或者技術(shù)工作打下良好的基礎(chǔ)。這些改革方法雖然有各自的優(yōu)勢(shì)但同時(shí)也存在著不足之處，其中仿真模擬教學(xué)方法相比之下互動(dòng)性更強(qiáng)，教學(xué)效果的提高更明顯。仿真模擬教學(xué)在多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加入了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使學(xué)生與教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生雙向互動(dòng)，教學(xué)效果也能夠得到及時(shí)反饋，新奇而逼真的3D環(huán)境也能讓學(xué)生產(chǎn)生極大的學(xué)習(xí)興趣。目前仿真模擬教學(xué)雖取得了一定的效果，但只能進(jìn)行部分教學(xué)內(nèi)容的仿真，如果能模擬橋梁完整的施工過(guò)程，就可以整合各個(gè)章節(jié)的知識(shí)，讓學(xué)生能夠?qū)蛄航ㄔO(shè)有更完整的認(rèn)識(shí)。在這個(gè)方向上，仿真模擬教學(xué)仍然有很大的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]張鵬，李清富.橋梁工程課程教學(xué)改革探討[A].高等建筑教育，2009，（6）：71-74.

[2]曹曉川，周兵.與工程檢測(cè)相結(jié)合的橋梁工程課程實(shí)踐教學(xué)改革探討[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，（8）：116-118.

[3]任大龍.橋梁工程課程教學(xué)問(wèn)題與改革對(duì)策探討[A].企業(yè)家天地，2010，（1）：231-232.

[4]羅建華.以施工圖為載體的橋梁施工課程教學(xué)改革[A].溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，（1）：86-88.

[5]林春姣.淺談橋梁結(jié)構(gòu)模型競(jìng)賽對(duì)橋梁工程教學(xué)的促進(jìn)[A].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，（1）：34-35.

[6]張憲堂，盧玉華，周紅敏，等.基于VRML的橋梁工程多媒體仿真教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[A].金屬礦山，2006，（8）：325-328.

作者簡(jiǎn)介：

尹濤（1979年12月-），男，博士，副教授。