杜斌++王濤++張玉濤

摘要：本文以貴州大學(xué)土木工程學(xué)院《橋梁工程》教學(xué)為例，提出了基于工程設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的教學(xué)改革措施，包括編制課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)、調(diào)整教學(xué)大綱，介紹指導(dǎo)手冊(cè)的使用和具體實(shí)施思路，并對(duì)其預(yù)期效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；指導(dǎo)手冊(cè)；教學(xué)大綱

【中圖分類號(hào)】U44-4

一、引言

隨著交通行業(yè)的不斷深化發(fā)展，實(shí)際生產(chǎn)對(duì)培養(yǎng)建設(shè)性人才的本科教育也提出了新的要求。在貴州大學(xué)《橋梁工程》課程教育教學(xué)改革的過程中，項(xiàng)目一直以提高橋梁工程方向本科學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力為宗旨，從課程設(shè)計(jì)改革的基本點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)一步探索課程改革的具體思路，從而培養(yǎng)出優(yōu)秀合格的建設(shè)者。橋梁工程專業(yè)的畢業(yè)生在其工作的崗位上，要求其要對(duì)構(gòu)造物有全面的把握，以保證設(shè)計(jì)、施工的結(jié)構(gòu)合格。對(duì)于橋梁建設(shè)來說，橋梁工程設(shè)計(jì)能力主要指的是學(xué)生對(duì)橋梁構(gòu)造物有足夠的設(shè)計(jì)概念，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造有充分的了解，能夠完成相關(guān)工程的設(shè)計(jì)的能力。因此，培養(yǎng)提高學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力與滿足橋梁建設(shè)發(fā)展的需求在一定程度上是相互統(tǒng)一的。此外，培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力還有助于學(xué)生在畢業(yè)階段提交出優(yōu)秀合格的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在畢業(yè)后的工作中也增強(qiáng)了學(xué)生的工作能力。

作為一名合格的工程師，應(yīng)當(dāng)具備多種素質(zhì)和能力，其中具有設(shè)計(jì)能力至關(guān)重要，這是衡量一名工程師是否合格的標(biāo)志[1]。南京工業(yè)大學(xué)李湘健副教授在其論文中指出目前我國高等院校工科學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力普遍下滑的現(xiàn)象，正確培養(yǎng)提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力成為了各個(gè)高校研究的熱門研究課題。作為貴州省唯一一所211高校，貴州大學(xué)也面臨著同樣的問題。針對(duì)于我校的實(shí)際情況，《橋梁工程》課程教育教學(xué)改革課題通過調(diào)整《橋梁工程》教學(xué)大綱、編制課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)等手段，以增強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，實(shí)際改革實(shí)施內(nèi)容具體如下。

二、調(diào)整教學(xué)大綱

貴州大學(xué)《橋梁工程》課程教材采用的是姚林森教授主編、人民交通出版社出版的第二版《橋梁工程》，其教學(xué)大綱也依據(jù)此教材為依據(jù)來編寫安排的。原版的教學(xué)大綱在一定程度上受該教材的制約，且培養(yǎng)目的不足，學(xué)時(shí)安排和分配上也是不夠的，所以建議修改和調(diào)整《橋梁工程》教學(xué)大綱。

調(diào)整后的教學(xué)大綱，以培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力為教學(xué)目標(biāo)，配合《橋梁工程》課程設(shè)計(jì)，同步培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，具體的修改和調(diào)整如下：

1）正確定義《橋梁工程》教學(xué)目標(biāo)

原版的教學(xué)大綱中對(duì)教學(xué)的目標(biāo)定義為：“通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握公路梁式橋、拱式橋的總體規(guī)劃、設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)，熟練掌握我國常用中、小橋梁的構(gòu)造原理和設(shè)計(jì)計(jì)算方法，了解大跨徑斜拉橋、懸索橋的構(gòu)造特點(diǎn)，獲得有關(guān)橋梁方面系統(tǒng)的專業(yè)訓(xùn)練，并能運(yùn)用自己的知識(shí)解決一般的橋梁問題?！?/p>

針對(duì)培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力來說，以上對(duì)《橋梁工程》課程教學(xué)目標(biāo)是不夠的。通過橋梁工程的教學(xué)，應(yīng)該要使學(xué)生能夠掌握相關(guān)橋型的計(jì)算，并能獨(dú)立完成相關(guān)橋梁的設(shè)計(jì)任務(wù)。只是掌握和理解而不能運(yùn)用是不行的，一定要強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，這也對(duì)教學(xué)任務(wù)提出了新的要求。

2）增加課時(shí)，合理分配課時(shí)

原本的教學(xué)大綱為72學(xué)時(shí)，現(xiàn)增加為148學(xué)時(shí)，并分上下兩個(gè)學(xué)期進(jìn)行，上學(xué)期為84學(xué)時(shí)，下學(xué)期為64學(xué)時(shí)。上學(xué)期主要進(jìn)行理論講解，重點(diǎn)放在簡支梁橋、連續(xù)梁橋、剛構(gòu)橋和拱橋的講解上，其余內(nèi)容適當(dāng)講解；下學(xué)期主要進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，配合課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)進(jìn)行，對(duì)各種橋型給出設(shè)計(jì)任務(wù)，完成對(duì)各種橋型的初步設(shè)計(jì)，并達(dá)到對(duì)各種橋型設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容、設(shè)計(jì)要點(diǎn)、實(shí)際流程掌握熟悉。

3）增加課程設(shè)計(jì)數(shù)量，課程設(shè)計(jì)學(xué)期制

在原本的教學(xué)安排中，只安排了“鋼筋混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì)”作為《橋梁工程》課程設(shè)計(jì)，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，現(xiàn)對(duì)課程設(shè)計(jì)數(shù)量增加為六個(gè)，分別為：鋼筋混凝土簡支梁橋設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力簡支梁橋設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)、鋼筋混凝土拱橋設(shè)計(jì)和纜索承重橋設(shè)計(jì)。

4）與相關(guān)課程聯(lián)系、增加教學(xué)實(shí)踐程度

《橋梁工程》配合《橋梁電算》，在《橋梁工程》中的課程設(shè)計(jì)，再次通過電算程序進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的同時(shí)也增加了學(xué)生對(duì)電算程序的掌握，其次還可以配合《鋼結(jié)構(gòu)》、《基礎(chǔ)工程》等課程進(jìn)行相關(guān)橋梁的設(shè)計(jì)，增加學(xué)生的知識(shí)面。

三、設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)編制與實(shí)施

3.1手冊(cè)的編制

培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力是工程教育的核心目標(biāo)，而課程設(shè)計(jì)則是實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的重要手段[2]。但是若盲目地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，沒有專業(yè)的指導(dǎo)和方法是不能夠很好地實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目標(biāo)的，為此，根據(jù)修改過的教學(xué)大綱，對(duì)所布置的課程設(shè)計(jì)任務(wù)編寫對(duì)應(yīng)的指導(dǎo)手冊(cè)，有目的地指導(dǎo)學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)，各手冊(cè)的編制情況如下。

1）鋼筋混凝土簡支梁板橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算指導(dǎo)手冊(cè)

此冊(cè)分為四個(gè)章節(jié)，按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般順序劃分為：尺寸擬定和構(gòu)造要求、作用效應(yīng)及組合、設(shè)計(jì)計(jì)算與驗(yàn)算、短暫狀況應(yīng)力驗(yàn)算。在內(nèi)容上，除規(guī)范硬性規(guī)定的構(gòu)造要求外，尺寸擬定中，如跨徑的擬定、梁高的擬定、截面的擬定等，手冊(cè)中只給出了鋼筋混凝土簡支梁橋在受力上、經(jīng)上和常用的跨徑范圍，給學(xué)生留有一定的自主空間，按照規(guī)范對(duì)鋼筋混凝土梁的設(shè)計(jì)計(jì)算要求，給出相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算的要點(diǎn)，學(xué)生可以根據(jù)手冊(cè)便可以知道此種結(jié)構(gòu)要計(jì)算驗(yàn)算的主要內(nèi)容，且在手冊(cè)中有意識(shí)地將知識(shí)點(diǎn)引向?qū)I(yè)書籍和規(guī)范，在學(xué)生使用手冊(cè)的同時(shí)也將其引向其它知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)更為系統(tǒng)。

2）預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁板橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算指導(dǎo)手冊(cè)

該冊(cè)共分為五個(gè)章節(jié)，由于在結(jié)構(gòu)形式上同屬于簡支結(jié)構(gòu)，相關(guān)內(nèi)容與上一側(cè)是相似的，但是增加了對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土材料的介紹章節(jié)，幫助學(xué)生了解預(yù)應(yīng)力混凝土的材料性質(zhì)和工作特性。章節(jié)的結(jié)構(gòu)為：緒論、 尺寸擬定和鋼筋（束）構(gòu)造、作用效應(yīng)計(jì)算及組合、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算與驗(yàn)算、預(yù)應(yīng)力混凝土的發(fā)展及未來的研究方向。重點(diǎn)內(nèi)容在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算與驗(yàn)算上，在這個(gè)章節(jié)中，除鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中原有的內(nèi)容外，根據(jù)規(guī)范對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算要求，還增加了預(yù)應(yīng)力筋（束）估算、持久狀況應(yīng)力驗(yàn)算等內(nèi)容。本冊(cè)從預(yù)應(yīng)力的基本知識(shí)出發(fā)，系統(tǒng)地對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算及驗(yàn)算內(nèi)容進(jìn)行了歸納，知識(shí)相對(duì)全面。

3）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算指導(dǎo)手冊(cè)

在本冊(cè)中，針對(duì)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，按照前面手冊(cè)的框架給出連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算的相關(guān)內(nèi)容，從連續(xù)梁橋的基本概念出發(fā)，到連續(xù)梁橋的計(jì)算驗(yàn)算。此處需要提出的是，由于連續(xù)梁橋?qū)儆诔o定結(jié)構(gòu)，在預(yù)應(yīng)力次應(yīng)力、溫度次應(yīng)力和不均勻沉降次應(yīng)力等上面的計(jì)算會(huì)有所增加，施工驗(yàn)算時(shí)也對(duì)預(yù)拱度設(shè)置等關(guān)鍵設(shè)計(jì)做出了相關(guān)的敘述。

4）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)計(jì)算指導(dǎo)手冊(cè)

在此冊(cè)中，由于連續(xù)剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)的相似性，在計(jì)算驗(yàn)算的內(nèi)容上也大致相同，因此只對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋中的相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的說明。

5）鋼筋混凝土拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算指導(dǎo)手冊(cè)

此手冊(cè)共分為五個(gè)章節(jié)，按照橋梁設(shè)計(jì)的一般順序編寫，第一章對(duì)拱橋的構(gòu)造以及特點(diǎn)進(jìn)行闡述；第二章開始介紹拱橋設(shè)計(jì)，分別對(duì)拱橋的總體設(shè)計(jì)和各細(xì)部構(gòu)件的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，包括確定橋型、跨徑擬定、截面擬定、梁高擬定等；后面三章便進(jìn)行幾種常見形式的拱橋內(nèi)力計(jì)算。手冊(cè)按照《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)—拱橋》以及拱橋相關(guān)規(guī)范，從橋梁適用跨徑、受力、經(jīng)濟(jì)等層面給出了上承式拱橋的構(gòu)造特點(diǎn)和計(jì)算引導(dǎo)，其他橋式需要同學(xué)們自行查閱資料，養(yǎng)成自學(xué)的習(xí)慣。學(xué)生可以通過手冊(cè)更快的了解所作橋型的設(shè)計(jì)及計(jì)算的大體過程，并通過手冊(cè)的指引去翻閱更多的相關(guān)書籍和規(guī)范，達(dá)到系統(tǒng)學(xué)習(xí)的目的，學(xué)習(xí)更為主動(dòng)，更為全面。

6）纜索承重橋設(shè)計(jì)計(jì)算指導(dǎo)手冊(cè)

此冊(cè)共分為六個(gè)章節(jié)，考慮到本科教學(xué)中的深度，手冊(cè)中對(duì)纜索承重橋的基本概念對(duì)教材作了補(bǔ)充，但是在設(shè)計(jì)計(jì)算中并沒有像其他幾冊(cè)一樣給出詳細(xì)的計(jì)算，這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)決定的。纜索承重橋不管是斜拉橋還是懸索橋都屬于超高次靜定結(jié)構(gòu)，手算的計(jì)算方法已經(jīng)不能再滿足計(jì)算的精度，所以只給出了相關(guān)構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算的程序，考慮到初步設(shè)計(jì)的需要，在相關(guān)章節(jié)對(duì)相關(guān)構(gòu)件，如索塔系統(tǒng)、纜索系統(tǒng)、加勁梁系統(tǒng)的近似計(jì)算做了敘述。

3.2指導(dǎo)手冊(cè)在課程設(shè)計(jì)中的實(shí)施

在具備專業(yè)指導(dǎo)手冊(cè)和充分的課時(shí)安排后，制定相關(guān)的實(shí)施方案是必要的。實(shí)施方案的主要內(nèi)容是課時(shí)的分配和具體的設(shè)計(jì)任務(wù)布置，課程設(shè)計(jì)的實(shí)施如下。

1）課時(shí)的分配

按照各課程設(shè)計(jì)的難度對(duì)課程設(shè)計(jì)學(xué)期進(jìn)行課時(shí)分配：①鋼筋混凝土梁板橋設(shè)計(jì)計(jì)算8學(xué)時(shí)；②預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土設(shè)計(jì)計(jì)算12學(xué)時(shí)；③預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算14學(xué)時(shí)；④預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)計(jì)算12學(xué)時(shí)；⑤鋼筋混凝土拱橋設(shè)計(jì)計(jì)算12學(xué)時(shí)；⑥纜索承重體系橋6學(xué)時(shí)。

2）具體的實(shí)施

在進(jìn)行每一個(gè)課程設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)相關(guān)的課程設(shè)計(jì)任務(wù)書和對(duì)應(yīng)的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)，自行擬定相關(guān)的橋梁結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸，根據(jù)指導(dǎo)手冊(cè)完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算和驗(yàn)算，在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，并提交設(shè)計(jì)計(jì)算書，按設(shè)計(jì)要求提交相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙，由教師組織查閱評(píng)判，條件允許的情況下可以組織學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)答辯，充分了解學(xué)生對(duì)此次設(shè)計(jì)的掌握程度。

四、預(yù)期效果評(píng)價(jià)

通過對(duì)教學(xué)大綱的修改、指導(dǎo)手冊(cè)的編輯、相關(guān)課程輔助等針對(duì)性手段，對(duì)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力的提升效果是有預(yù)判的，在課改中涉及到的相關(guān)改革手段都在一定程度上服務(wù)于提升學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力，各個(gè)改革手段相互促進(jìn)并相互補(bǔ)充，在配合實(shí)施一定的時(shí)間后，學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力必然會(huì)有大幅度的提升。

首先，在教學(xué)大綱中規(guī)定，增加課程設(shè)計(jì)的數(shù)量，提高課程設(shè)計(jì)難度，并給出充足的學(xué)時(shí)，這讓課程改革在課程政策上有支持，在課時(shí)上有了保證，學(xué)生有機(jī)會(huì)、有時(shí)間來進(jìn)行更多的實(shí)踐設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，這是十分重要的一點(diǎn)。

指導(dǎo)手冊(cè)的編制是本次課程改革的關(guān)鍵，制定相關(guān)的課程設(shè)計(jì)任務(wù)，同時(shí)也要指導(dǎo)學(xué)生如何正確地完成設(shè)計(jì)。近年來《橋梁工程》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教材寥寥無幾，僅有的幾本都只是以相關(guān)的計(jì)算示例來作為參考，達(dá)不到發(fā)散學(xué)生思維和促進(jìn)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)把握的效果，甚至?xí)寣W(xué)生產(chǎn)生依賴性，嚴(yán)格意義上講，類似的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教材是不合格的。在本次編制的指導(dǎo)手冊(cè)中，內(nèi)容上盡可能給學(xué)生自由思考的空間，讓其在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)物時(shí)能夠?qū)Y(jié)構(gòu)有一個(gè)整體的構(gòu)思，通過所設(shè)置的六個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生可以基礎(chǔ)地掌握基于手算的六種橋型的設(shè)計(jì)程序和基本的計(jì)算內(nèi)容，對(duì)于電算程序的計(jì)算也起到了打基礎(chǔ)的作用，進(jìn)而服務(wù)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)。

與相關(guān)課程的聯(lián)系同時(shí)起到輔助改革的效果提升。對(duì)于橋梁工程專業(yè)的學(xué)生，與培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)能力聯(lián)系的最為密切的莫過于是相關(guān)結(jié)構(gòu)電算課程，一方面通過電算課程學(xué)生可以學(xué)習(xí)使用到目前行業(yè)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軟件，另一方面，通過用電算軟件對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算相當(dāng)于對(duì)結(jié)構(gòu)再進(jìn)行了一次設(shè)計(jì)。

總的來說，通過三個(gè)措施的聯(lián)合使用，橋梁工程專業(yè)的學(xué)生在橋梁結(jié)構(gòu)上有了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，并掌握了一定的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。從理論到實(shí)踐，從手算到電算，綜合地考慮了以現(xiàn)有資源情況下改革的可能性，加以一定的時(shí)間，可以肯定的是，我校橋梁工程專業(yè)的學(xué)生的設(shè)計(jì)能力會(huì)有明顯、大幅度的提升，這便是本次課改要達(dá)到的目的。

五、結(jié)論

成功的課程改革需要協(xié)調(diào)各個(gè)方面，首先是政策上要有支持，對(duì)于本次改革來說，對(duì)教學(xué)大綱的修改還需要學(xué)院培養(yǎng)部門予以配合。其次是資源的調(diào)配，增加相關(guān)課程和課程課時(shí)，一方面需要配備專業(yè)教師，增加了教學(xué)任務(wù)，另一方面，增加的學(xué)時(shí)會(huì)和其他的課程有沖突，還需合理的調(diào)整課程安排。改革是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，隨著行業(yè)發(fā)展的需要，教學(xué)應(yīng)該定期地進(jìn)行調(diào)整。教學(xué)的成功與否是沒有標(biāo)準(zhǔn)的，但對(duì)于工科的教學(xué)來說，學(xué)不致用便是教學(xué)的失敗。本次基于工程設(shè)計(jì)能力的《橋梁工程》課程教學(xué)改革在實(shí)際中的效果需要時(shí)間和實(shí)踐的進(jìn)一步驗(yàn)證，屆時(shí)還需要對(duì)改革的措施進(jìn)一步的修正和完善，直至盡可能滿足學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)為止。

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[3]倪獻(xiàn)智.以工程設(shè)計(jì)為主導(dǎo)思想 培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力。山東教育學(xué)院學(xué)報(bào)[J]，2006年第6期：

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[4]曾勇.譚紅梅.橋梁工程教學(xué)中若干能力培養(yǎng)的探索.高等建筑教育[J]，2014年第23卷地2期：66-69.

基金項(xiàng)目：貴州大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目：基于工程設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的橋梁工程課程教學(xué)建設(shè)實(shí)踐（JG2013015）

作者簡介：杜斌（1982-），男，博士，貴州大學(xué)土木工程學(xué)院副教授，主要研究方向?yàn)榇罂缍葮蛄航Y(jié)構(gòu)力學(xué)行為。