摘要：研究型課程是綜合訓練學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力的有效手段，同時也可以融入團隊合作、表達演講等技能訓練，是學生綜合素質培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。文章以同濟大學土木工程專業(yè)橋梁工程系斜彎橋設計選修課為例，論述了研究型課程改革背景、目的和組織方式，并通過實例說明具體實施過程。實踐證明研究型課程可快速提升高年級本科生的綜合素質，值得深入探索和進一步推廣。

關鍵詞：土木工程專業(yè)；教學改革；研究型課程

中圖分類號：G6424文獻標志碼：A文章編號：10052909（2012）06012004研究型課程在土木工程教學中，多在基礎課程或專業(yè)基礎課程中進行，高年級專業(yè)課程因為專業(yè)性強、授課內容多、學習難度大等，實施研究型課程有一定困難。

同濟大學橋梁工程專業(yè)是國家重點學科，在橋梁工程專業(yè)教學方面積累了豐富的經(jīng)驗。近年來，教學改革重點由引入新的教學技術［1-2］轉變?yōu)榻虒W方法和課程建設方面的變化。以下將簡要介紹選修課斜彎橋設計作為研究型課程的教學方法。

一、課程背景

同濟大學土木工程專業(yè)本科學制4年，學生前兩年主要學習基礎課程和專業(yè)基礎課程。二年級結束時，可在建筑工程、橋梁工程、地下工程等多個課群方向中選擇，課群方向確定后，相關的專業(yè)課程也將有所不同。斜彎橋設計是橋梁工程課群方向中的選修課，安排在四年級上學期開設，每周2學時，學期內共34個學時。

課程目的是使學生了解斜橋和彎橋的受力及構造特點，掌握斜橋及彎橋設計計算基本理論和方法，為立交橋設計中的匝道等特殊部分設計提供幫助，同時也為研究生階段的學習奠定基礎。

課程理論部分較為復雜，公式推導多且抽象，以經(jīng)驗公式為主，講授和學習難度較大，如何讓學生保持對課程學習的興趣一直是教學難點。另一方面，隨著計算機技術發(fā)展，斜彎橋設計越來越多借助程序，經(jīng)驗方法使用逐漸減少，橋型變化更加復雜多樣，如何讓學生在有限時間內充分理解斜彎橋結構特性和設計要點，并掌握解決具體工程問題的技能成為斜彎橋設計課程面臨的最大挑戰(zhàn)。二、課程組織思路和方法

基于上述問題，結合卓越工程師教學改革計劃，嘗試以研究型課程的形式對課程全面改革?；舅悸肥牵海?）在簡要介紹課程內容和斜彎橋背景基礎上，要求學生組成3～4人的研究小組。（2）以小組為單位，通過文獻調研等方式，確定一個研究題目。（3）自主確定研究路線和計劃，分配各自研究任務，并獨立開展研究工作。期間，教師結合課程進展，講授教學大綱要求的相關知識點。學生則每堂課匯報研究進展，教師點評并指導下個階段研究。在課程結束時，學生完成研究報告并進行匯報。

12高等建筑教育2012年第21卷第6期

阮欣，等土木工程專業(yè)研究型課程教學方法探討

從學生能力培養(yǎng)的角度，這樣的組織形式是對學生素質和能力的全面提升。首先，將以往枯燥的學習融入具體的工程問題中，學以致用，有利于提高教學質量。整個研究過程以學生為中心，課程的組織方式體現(xiàn)了實際工程中自主發(fā)現(xiàn)問題、限時解決等特點，培養(yǎng)學生工程師職業(yè)感和使命感。課程要求3～4人組成團隊完成研究課題，整個研究過程需要團隊密切協(xié)作，需要各位組員通力配合。各位組員將承擔不同的研究內容，每個人的研究質量都將影響最終的研究成果，以此增強學生責任感。課程要求定期匯報研究成果，為了做好每節(jié)課的匯報，各位組員必須全面了解組內其他成員的進展情況、面臨的問題，以及研究計劃等，如此可培養(yǎng)學生的交流能力、溝通能力和表達能力，對學生的人格養(yǎng)成具有重要意義。在研究過程中，學生將會使用到各種軟件，對前期基礎學習全面回顧的同時鍛煉實際動手能力。

通過這樣的形式，整個課程轉變?yōu)橐粋€有關斜彎橋的課題研究過程，以教師為中心的學習模式轉變?yōu)橐詫W生為中心的模式。通過調動學生積極性，避免學生學習中的畏難情緒，全面提升專業(yè)研究能力。更為重要的是適應了目前斜彎橋和異性橋梁發(fā)展變化快的特點，培養(yǎng)了學生自主解決問題的能力，從而逐步適應未來的設計工作。

三、課程實施過程

以斜彎橋設計課程2011—2012年秋季學期的授課過程為例，具體說明課程實施和組織方法，整個過程分為緒論、開題、技術路線確定、研究展開、結論與建議等部分。

（一）緒論

緒論部分共4學時。主要由教師講述課程的目的、主要內容，斜彎橋發(fā)展的原因、目前的水平、主要問題等。然后用30分鐘介紹課程的組織方式，使學生對新的教學方式有充分的準備，然后確定研究小組，每組3～4人為宜。

四年級學生可能面臨考研、就業(yè)等壓力，因此教師在這一階段要充分了解學生的基礎情況、專業(yè)程度，以及未來的打算等，并在小組組建、任務分配過程中予以考慮。

（二）開題

第3、4周為研究開題過程，這一階段的任務是確定研究題目。為幫助學生盡快進入角色，教師可從近年來發(fā)表的有關斜彎橋論文中挑選出200篇左右提供給學生，每人閱讀約50篇文獻，完成一篇文獻綜述，同時提出自己認為需要深入研究的問題。這一階段的研究，要求獨立開展，時間為1周。

第4周要求學生完成文獻綜述，并提交各自的研究問題。在匯報結束后，教師首先從文獻綜述的質量、專業(yè)問題的涉及范圍等角度點評，然后讓學生對所有可行性研究問題進行討論、表決，篩選出值得深入研究的課題。這個過程中，教師應適當給予引導，把握研究課題深度、時間節(jié)點等。最后，學生根據(jù)確定的研究課題，重新組織文獻綜述，作為研究報告的一個章節(jié)。

以此次授課為例，4名學生閱讀了總計200篇文獻，提出了彎橋的動力問題、彎橋的施工控制方法、斜橋病害處置、彎橋傾覆事故等幾個課題。在分析問題的研究現(xiàn)狀、難度、可行性、需要的時間和條件等方面后，最終確定了獨柱彎橋傾覆的機理與對策這一研究課程。

開題階段應注意培養(yǎng)團隊合作精神，同時，注意培養(yǎng)學生根據(jù)問題自主學習的意識和能力，這也是研究型課程與以往學習模式最大的不同，對學生是很大的挑戰(zhàn)。

在課程內容方面，考慮后期需要應用相關分析軟件，教師講授了常用的軟件在分析斜彎橋過程中需要注意的問題，并介紹了幾個典型工程實例的分析過程。

（三）確定技術路線

研究課題建立后，應盡快明確研究思路，并確定研究分工。這部分工作需要在一定的研究基礎之上進行，要求從事人員在斜彎橋研究領域有一定的經(jīng)驗積累，對學生而言難度較大，需要教師較多地參與。教師應結合授課內容，充分考慮研究工作量、研究時間、難度等因素，協(xié)助學生確定基本分析模型，并在此基礎上明確研究思路，分配研究任務。

在此次課程中，這部分用時2周，教師首先要求學生在文獻綜述的基礎上，提出一個獨柱彎橋傾覆判定的基本力學模型。由于前期文獻綜述的積累，學生很快結合實橋事故，提出“繞支座連線形成的軸轉動傾翻”的傾覆機理模型。在此基礎上，初步形成理論解析方法、數(shù)值方法等分析此問題的基本路線，規(guī)劃了荷載模型、反力模型等幾個研究內容。教師結合前一段時間對學生特點的了解，為4名小組成員規(guī)劃研究內容，即傾覆機理模型完善及總體成果整理、基于解析模型的彎橋反力特性分析、用于傾覆分析的車輛荷載模型、基于大型有限元程序的數(shù)值計算驗證，并具體指導各自的技術路線。為便于后續(xù)研究工作展開，教師還要提供三跨獨柱支承的預應力混凝土曲線梁橋作為后續(xù)研究的背景橋梁。

考慮到研究的主要對象是彎橋，教師對授課順序進行了靈活調整，將原本安排在后半學期的彎橋部分內容提前到這個階段講授。講解彎橋的受力特點、構造特點、設計計算、施工以及運營過程的問題及對策等內容。

（四）研究展開

這個部分是研究主要的展開階段，用時8周，學生根據(jù)各自負責的研究內容，獨立開展研究工作。為各部分研究工作能很好銜接，學生之間必須保持密切的接觸和交流，明晰各自工作的接口，同時交流研究過程中的心得和經(jīng)驗。為促進交流，教師要求每堂課有一個學生代表，匯報整個研究團隊的階段研究成果、研究中遇到的問題和下一步計劃。同時，每堂課還安排專人負責系統(tǒng)介紹研究內容，師生共同參與討論并提出建議。

在這個階段，學生會使用大量的計算和分析工具，涉及到復雜的設計理論和分析方法。因此教師應適時組織學生交流學習工具的使用方法，補充講授一些相關知識，并根據(jù)學生學習能力把握研究的難度、深度，幫助學生調整研究方向等。在此次研究中，負責解析模型研究的學生力學基礎好、學習主動，教師適時增加研究深度，要求其利用數(shù)值計算軟件，建立在任意活載加載條件下彎橋反力的計算程序，這已經(jīng)達到了高年級研究生的程度，該學生用3周時間順利完成。研究中，負責傾覆荷載研究的學生發(fā)現(xiàn)引起傾覆事故的多是超載車，因此提出建立專門用于傾覆分析的超載車輛荷載模型。車輛荷載模型建立的方法和過程不在課程內容中，但鑒于這部分需要的理論基礎較為寬泛，教師用1個學時簡要介紹相關理論背景、研究方法，并提示了關鍵問題，提高了研究效率。

在此階段，教師講授了教學大綱要求的斜橋相關內容，并結合研究進展補充了大量斜彎橋工程實例。在工程實例的介紹中，除說明工程要點、工程與課程知識點的關系外，還與學生討論了這些工程問題產(chǎn)生的原因，形成解決方案，希望對學生調整和完善自己的研究思路有所幫助。

（五）匯報與總結

這個階段是研究的收尾，同時也是課程結束，用時3周。教師要求學生完成研究報告，并進行25分鐘的成果匯報。成果整理過程為2周，要求學生整合所有組員的研究內容，突出已完成的研究成果，不能簡單地按研究過程記流水賬。報告應體現(xiàn)工程問題的特點，易于理解、簡單明確。

成果匯報是保證教學質量的重要環(huán)節(jié)，這也是此次教學的重要經(jīng)驗之一。以往學生注重學習過程，認為過程是最重要的，而成果匯報則是形式。實際上，整理過程是對研究思路的重新梳理和對成果的深入解讀。成果的充分表達和完美展現(xiàn)也是學生從被動向主動轉變的關鍵。教師應指導學生完成這一轉變。

此次課題的研究成果豐富：學生建立了獨柱曲線梁橋的傾覆機理模型，提供了判據(jù)傾覆判據(jù)；建立了基于結構力學方法的曲線梁橋反力分析工具，可以快速分析四跨以內任意曲線半徑的彎橋在任意車輛荷載布置條件下的全部支座反力；建立了用于傾覆判定的重車車輛荷載模型，并明確了相關加載規(guī)則；利用大型有限元程序建立了背景橋梁的實體單元模型，以數(shù)值計算對前述成果進行了數(shù)值驗證。最終形成從基本理論、分析方法、工程應用工具到實橋應用的系統(tǒng)成果。整個研究內容完整，思路清晰，并有一定的創(chuàng)新。

最后，教師對整個課程進行總結。除強調教學大綱要求的教學要點外，還應回顧整個研究過程，對研究成果點評，從專業(yè)學習、技能培養(yǎng)、能力提升等方面進行總結，同時廣泛聽取學生意見。

在進行了20余次匯報和最終提交研究報告后，教師對學生的學習情況已經(jīng)了然于胸，不需要再進行傳統(tǒng)形式的考核，學生的課程成績根據(jù)在項目研究中的表現(xiàn)判定。

四、結語

研究型課程組織難度較大，教師在相關研究領域應有一定的研究基礎，在研究方法和專業(yè)知識方面有所積淀。這對把握整個研究過程和形成最終研究成果非常重要，教師必須適時把握研究方向，確保能夠按時完成一個具有新意的成果，否則不但課程教學失敗，學生的積極性和自信心也將遭受嚴重打擊。

研究過程中，教師與學生應建立良好的互動關系，從而達到無障礙交流。教師對學生成果應以肯定為主，并適時指出存在的不足。學生的主動性是推動課程的關鍵。如何保持學生的興趣，激發(fā)學生學習熱情，是教師必須時刻考慮的問題。研究型課程希望通過研究形式讓學生獲得更多的提升，這與研究生培養(yǎng)過程中期望的創(chuàng)新成果不同。

研究型課程在四年級開設，對學生的要求也相應提高，如何保證學生的時間和精力投入是課程組織的難點。解決這個問題需要師生共同努力，教師方面，應該合理安排研究內容和深度，為學生順利完成研究課題提供條件；學生方面，則需要合理安排，提高效率，特別是提高團隊合作的效率，達到事半功倍的效果。

實施研究型課程教學以來，所有選課學生對課程的組織方式和教學效果都給予了較高評價，這是研究型課程的良好開端。

參考文獻：

［1］石雪飛，阮欣，涂雪.橋梁工程多媒體教材的研究與開發(fā)［J］.高等工程教育研究，2004（3）：81-83.

［2］石雪飛，阮欣.橋梁工程教學輔助軟件研究與開發(fā)實踐［J］.高等建筑教育，2004，13（2）：81-84.

編輯 周沫