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土木工程专业桥梁工程课程教学

 摘要:本文以土木工程专业中桥梁工程课程教学为背景,探讨该门核心课程的特点,课堂讲课方式采用板书与多媒体相结合的方式,工程有限元软件与桥梁工程课程的结合,以及为培养国际工程人才加入一些国外桥梁工程设计和施工与国内的比较,同时尽量将专业术语用英文表达,为学生在国际工程的交流打下初步的基础。通过以上几点的教学探讨,为在高校土木工程专业的桥梁工程的学习提供了参考。

关键词:土木工程;桥梁工程;教学方法;国际化人才

一、土木工程专业桥梁工程课的特点

桥梁工程这门课包括桥梁的中、外发展历史,桥梁的基本组成和分类,同时涉及到了桥梁的荷载的讲述。此外,桥梁的基本体系中,该门课又从梁式桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥以及下部结构等内容分布于不同的篇章。需要多学科知识的串接和融合,往往其他一门专业基础课的知识不够扎实,会影响到学生对该课程学习理解的困难。由于涉及到不同的桥型,其受力不同,需要有扎实的力学基础,如梁桥有简支梁桥、连续梁桥和简支变连续梁桥,而这些桥梁有自身受力会有不同,根据不同的施工方法均会有结构体系的转化,因此在学习这些内容时,需要学生掌握很强的基本力学知识。目前现有的教材未能根据最新的规范进行更新,因此在讲授时相应插入新规范的内容,使上课的效果会有一些复杂,但过份依赖教材会让学生学习的内容比较陈旧。教材中部分内容无需大篇幅去讲解,如“荷载横向分布系数”的学习,该部分内容涉到杠杆法、刚性横梁法、修正刚性横梁法、铰接板法等,而讲解这部分内容较为复杂,大量的查表以及计算,得出“荷载横向分布系数”。但利用有限元软件的“梁格法”能够解决以上的问题,因此在讲授该部分内容里,仅可以让学生理解“荷载横向分布系数”意义即可。

二、该门课程的课堂教学方法探讨

科-凯利(Dick&Carey)模式常常用于教学当中,是从确定教学目标开始,到终结性评价结束,组成一个完整的教学系统开发过程。在这个过程中对于教师要进行教学过程的分析和分析学习者和环境,以及开发和选择教学材料。教与学的最高境界是老师教的少而精,学生学的多,因此会有两种不同的教学设计模式一种是以“教”为中心的教学模式,另一种是以“学”为中心的教学模式,如何将“教”与“学”相结合且达到较好的最终效果是值得研究的问题。在教学的过程中对于教学方法根据不同的课程内容进行调整,其中涉及到不同的课堂教学采用的媒介。课堂讲授黑板和多媒体是两种不同的教学方法,研究表明板书比多媒体更便于记忆,而多媒体更加易于激发学生的兴趣,因此结合本门课可以采用两种方式的课堂教学方法,对于概念的讲解、理论的推导以及桥梁结构构造通过板书可以讲授,便于学生深刻的理解和记忆,此外多媒体的可应用于桥梁桥型展示和不同的桥梁的施工方法,可以结合图片和拍摄较好的桥梁的施工视频,提起学生的兴趣,通过多媒体更好更直观的认识不同的桥梁的桥型和在施工过程中的施工方法和施工步骤,大大地减少了直接讲解的枯燥和空洞的语言表达。为了让学生学的多而广,需要补充一些桥梁的历史背景,如塔科马大桥的风振破坏,明石海峡大桥由于地震原因桥长的增长等一些课外的知识,去更多地了解桥梁相关的其他知识,既提高了专业学习的兴趣,也扩展了专业知识。因此,在教学过程中要根据不同的学习内容来调整教学方法,使“教”与“学”完美结合。

三、桥梁工程课程与有限元软件相结合

目前国内各大设计院应用的桥梁计算软件有Midascivil、桥梁博士、慧加等软件进行桥梁的设计。该门课程在学习的过程中若能同时或滞后半学期来学习桥梁工程软件,对于有限元计算桥梁有了初步的认识,帮助桥梁工程以及其他专业基础学科的学习。通过有限元软件,介绍节点、单元、荷载、边界条件、活载等,结合学到的“荷载横向分布系数”的计算应用到实际的桥梁上部板和梁的设计当中,手算和工程软件同时计算比对结果,既能掌握理论知识也能掌握初步的软件应用,在做桥梁工程毕业设计时充分应用工程软件来设计桥梁,为今后工作中遇到桥梁设计和施工奠定了初步的基础。

四、桥梁工程课程在国际化人才的培养作用

随着我国综合实力、国际竞争力和工程技术装备水平的不断提高,我国在建筑行业对外工程承包业务的领域和规模在不断扩大,国际工程市场的承包份额稳步提高。以交通土建行业为例,我国企业对外承包工程取得了显著的成绩,年均增长速度保持在20%左右,承担的国际工程项目遍及所有发展中国家,涉及领域有建筑、铁路、道路、桥梁、港口码头等。尤其随着中国桥梁技术的不断进步,在国际上有一定的声誉,港-珠-澳大桥、西堠门大桥、润扬大桥等桥梁的建成为承揽国际项目打开了大门。而面对这样的机遇,在桥梁建设领域应用型国际化人才的缺乏一直是困扰我国企业对外工程承包的主要问题,也是这些涉外企业与国际大承包商之间存在较大差距的重要原因。因此,在该门课程的讲授中,部分内容各个国家规范中取值或计算方法都不同,应尽量介绍给学生,例如温度梯度中国规范与英国规范的计算的不同,如活载中的汽车荷载中国规范、日本规范、英国和美国规范均有不同,如桥梁设计中中国和英国桥梁工程师的设计方法和更细的专业划分的不同。同时讲解不同国家桥梁发展的历史以及桥梁设计和施工方法的不同。此外,帮助学生提高专业英语的能力,在授课中将专业术语全部以中、英文的形式呈现给学生,让学生在学习的过程中掌握一些桥梁方面的专业英语知识,在国际桥梁建设工程中,便于和业主及施工方进行沟通,能够较好地适应当地的设计及施工方法,为土木工程专业的学生进入到国际桥梁建设工作中有初步的知识储备。

五、结语

桥梁工程课程作为土木工程,尤其路桥专业的核心课程,以学习其他的专业基础课为背景来讲授,综合性强。引导学生串联各门课与该课程之间的关系,弱化部分教材中的内容,强化目前新规范和新的桥梁工程设计和施工的方法的内容,使学生能够接收到最新的桥梁工程知识。此外,对于课堂教学的方法,根据不同的教学内容,可以采用板书和多媒体进行教学,一方面强化了学生对于知识的记忆同时也能够提高学生学习该门课程的兴趣。桥梁有限元软件的学习对于桥梁工程的学习起到非常重要的作用,既能初步掌握软件的应用,又能在实际的桥梁施工和设计中进行有限元计算,为毕业设计和将来的工作打下初步的应用基础。最后,对于目前国际化土木工程人才的缺少,在讲授该门课的同时,引入各个国家规范的比较学习,通过一些国外桥梁的实际工程的讲解,让学生了解更多的国际桥梁建设的知识。此外专业术语采用中、英文标注,为今后的国际工程的交流打下初步的基础。

【参考文献】

[1]高等学校土木工程学科专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[2]刘清颖,刘启泓,赵冉.基于工程实践能力的土建类专业课程体系探索——以土木工程专业为例[J].陕西教育(高教),2018(10):52-53.

[3]汪琼.教学系统化设计[M].北京:高等教育出版社,2002.

[4]陆春华.高校土木工程应用型国际化人才的培养与实践[J].科教导刊,2017(10):47-48

 

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