劉 杰，王立彬，王秋東

（南京林業(yè)大學(xué) a.土木工程學(xué)院；b.教務(wù)處，江蘇 南京 210037）

引言

當(dāng)今時(shí)代，隨著智慧化、信息化水平的不斷提升，智慧技術(shù)在推動(dòng)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程的同時(shí)，也促進(jìn)了各個(gè)行業(yè)的變革與創(chuàng)新。在此背景下，作為高校教學(xué)科目的重要組成部分，傳統(tǒng)的土木工程專業(yè)教學(xué)受智慧時(shí)代的影響越來(lái)越大。同時(shí)，在教育不斷改革創(chuàng)新的發(fā)展環(huán)境下，對(duì)土木工程教學(xué)的要求與標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，為了順應(yīng)智慧時(shí)代的發(fā)展，滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)新式先進(jìn)人才的根本要求，需要切實(shí)提升土木工程教學(xué)的整體綜合質(zhì)量，推進(jìn)土木工程教學(xué)改革，才能確保維護(hù)土木工程專業(yè)教學(xué)的良性發(fā)展，從而推動(dòng)土木工程教學(xué)的不斷完善，最終提高學(xué)生的專業(yè)綜合能力?！皹蛄轰摻Y(jié)構(gòu)”是面向土木工程本科生的一門專業(yè)核心與特色課程，該課程主要介紹了鋼橋結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)、分析方法及要求，主要包括橋梁鋼材、鋼橋連接、鋼板橋梁、鋼箱梁橋、鋼桁架橋、組合梁橋、鋼斜拉橋與懸索橋結(jié)構(gòu)體系、鋼橋制造與施工、鋼橋病害與維護(hù)等內(nèi)容，具有邏輯性、體系性、抽象性、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，其前序課程包括“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”“結(jié)構(gòu)力學(xué)”“塑性力學(xué)”等。

隨著我國(guó)從建筑大國(guó)向建造強(qiáng)國(guó)的邁進(jìn)，“智慧建造”基本理論研究是提高我國(guó)建筑設(shè)計(jì)品質(zhì)的重要組成部分。智慧建造是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要支撐，隨著信息時(shí)代的到來(lái)，勢(shì)必要統(tǒng)籌傳統(tǒng)和新型基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展，打造節(jié)約高效、經(jīng)濟(jì)適用、智慧綠色、安全可靠的新型現(xiàn)代化橋梁智慧設(shè)計(jì)建造及維護(hù)體系?！皹蛄轰摻Y(jié)構(gòu)”課程主要介紹了鋼橋結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)、鋼橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建造方法及相關(guān)要求，但鮮有涉及“智慧化”建設(shè)背景下新型橋梁設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)與方法原理。為了培養(yǎng)適應(yīng)信息時(shí)代下新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的一流人才，迫切需要對(duì)該課程進(jìn)行更新建設(shè)，探索出一條融合傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施與新一代信息技術(shù)及智慧終端技術(shù)的智慧課程建設(shè)之路。

一、現(xiàn)階段土木工程教學(xué)存在的困境與問(wèn)題

（一）理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)倒掛

現(xiàn)階段，由于“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)內(nèi)容涉及眾多鋼橋結(jié)構(gòu)的基本理論知識(shí)及相關(guān)分析方法等內(nèi)容，教師教學(xué)的重點(diǎn)更加傾向于課堂上的理論教學(xué)，因而理論教學(xué)講解所占的比重較大，以至于對(duì)實(shí)踐教學(xué)講解稍顯不足，出現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)倒掛的問(wèn)題?！皹蛄轰摻Y(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)目的是為了讓學(xué)生熟練掌握與鋼橋結(jié)構(gòu)相關(guān)的理論知識(shí)基礎(chǔ)，在實(shí)際工程中加以有效運(yùn)用，但是出現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)倒掛的問(wèn)題，這在一定程度上阻礙了學(xué)生的專業(yè)發(fā)展，無(wú)法增長(zhǎng)學(xué)生的學(xué)科認(rèn)知和專業(yè)見(jiàn)識(shí)。同時(shí)，學(xué)生缺乏實(shí)踐操作鍛煉的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐操作能力不強(qiáng)，限制了學(xué)生的認(rèn)知能力與實(shí)踐操作能力的共同進(jìn)步、共同發(fā)展［1］。

（二）教學(xué)方法過(guò)于單一化

現(xiàn)階段，部分高校的“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”教學(xué)方法過(guò)于傳統(tǒng)化、單一化，習(xí)慣性地沿用過(guò)于陳舊的課堂教學(xué)方式。在此模式下，教師占主體地位，沒(méi)有充分考慮學(xué)生的主觀意識(shí)，學(xué)生只能被動(dòng)地接受關(guān)于“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”課程的相關(guān)理論知識(shí)內(nèi)容，致使學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，相比于其他科學(xué)專業(yè)，“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”課程的知識(shí)點(diǎn)綜合性較強(qiáng)，涉及“材料力學(xué)”“結(jié)構(gòu)力學(xué)”“塑性力學(xué)”等，門類眾多、繁雜，導(dǎo)致學(xué)生不易理解。同時(shí)，由于課程教學(xué)時(shí)間的限制，教師為了在有限的課時(shí)內(nèi)完成教學(xué)進(jìn)度，會(huì)忽視與學(xué)生的互動(dòng)環(huán)節(jié)?；诖朔N學(xué)習(xí)情況，學(xué)生面對(duì)“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”知識(shí)內(nèi)容，已經(jīng)稍顯吃力，更無(wú)法對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行全面內(nèi)化與吸收，長(zhǎng)此以往，會(huì)影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣會(huì)逐漸降低，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率及聽(tīng)課效果。

（三）沒(méi)有充分發(fā)揮信息化、先進(jìn)化的教學(xué)作用

現(xiàn)階段，信息化教學(xué)已經(jīng)成為各學(xué)科教學(xué)中不可或缺的教學(xué)方式，這也是教育教學(xué)走向信息化、先進(jìn)化發(fā)展的重要表現(xiàn)。多媒體計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為教師必備的教學(xué)工具。在目前的“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)中，部分高校還停留在播放課件階段，甚至有高校的課件完全與教學(xué)內(nèi)容一致，并沒(méi)有在土木教學(xué)的內(nèi)容上利用信息技術(shù)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合、設(shè)計(jì)、規(guī)劃，教學(xué)內(nèi)容缺乏系統(tǒng)化和科學(xué)化［2］。

“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”的教學(xué)效果不理想。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，由于課程內(nèi)容和方法所限，學(xué)生難以充分理解“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”的幾何構(gòu)造，容易產(chǎn)生枯燥感。同時(shí)，存在教師任務(wù)重、學(xué)生學(xué)習(xí)難度大、教與學(xué)雙向不對(duì)接等問(wèn)題［3］。因此，通過(guò)對(duì)“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)進(jìn)行研究，初步探索了以“智慧橋梁”為主題的課堂雙向討論教學(xué)，包括智慧設(shè)計(jì)、智慧施工、智慧監(jiān)測(cè)、智慧檢測(cè)與維護(hù)等討論環(huán)節(jié)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性，為后續(xù)的課程教學(xué)積累了一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

二、基于智慧建造視野的“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”課程教學(xué)思考

（一）課程改革的建設(shè)目標(biāo)

“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”課程建設(shè)以進(jìn)一步推進(jìn)“智慧化”與一流課程建設(shè)為目標(biāo)，融合智慧終端、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)和理論，對(duì)“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”課程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容與方法的更新，使學(xué)生進(jìn)一步掌握智慧橋梁結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、方法與原理，并結(jié)合實(shí)際工程案例分析和應(yīng)用，科學(xué)、合理、全面、系統(tǒng)地指導(dǎo)新型智慧基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生接受新事物、善用新事物的素養(yǎng)，以及主動(dòng)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、解決復(fù)雜工程問(wèn)題（尤其是橋梁結(jié)構(gòu)問(wèn)題）的能力。

（二）“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”教學(xué)改革的創(chuàng)新思路

1.課程建設(shè)與應(yīng)用方面。隨著我國(guó)從建筑大國(guó)向建造強(qiáng)國(guó)的邁進(jìn)，智慧建造（或“智慧建造”）基本理論研究是提高我國(guó)建筑設(shè)計(jì)品質(zhì)的重要組成部分。以適應(yīng)新一代信息技術(shù)革命、深入推進(jìn)智慧化與一流課程建設(shè)為目標(biāo)，將新一代信息技術(shù)與理論（如大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)）融入傳統(tǒng)鋼橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，探索大數(shù)據(jù)時(shí)代下智慧化課程的建設(shè)之路，以期促進(jìn)智慧化新型基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)。

2.教學(xué)理念與方法改革方面。努力嘗試改革傳統(tǒng)的教授方式，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新教學(xué)模式，在教學(xué)過(guò)程中開(kāi)發(fā)新的教學(xué)模式，采用線上線下混合教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課前學(xué)習(xí)，并于課前發(fā)布思考內(nèi)容；課間以多媒體為載體，引導(dǎo)學(xué)生接觸國(guó)內(nèi)外前沿的智慧建造技術(shù)及BIM系統(tǒng)，對(duì)其中的橋梁鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性講學(xué)；課下組織開(kāi)展智慧化橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建造及養(yǎng)護(hù)主題討論等，使學(xué)生在掌握傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)培養(yǎng)創(chuàng)新思維，充分提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和發(fā)散性；探索開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂，鼓勵(lì)學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課上以雙向交流討論的形式答疑解惑，合作探究。

（三）思路方法

從以下三個(gè)方面逐步探索和推進(jìn)“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”的智慧化及新工科課程的建設(shè)。

1.以新一代信息技術(shù)為融合點(diǎn)構(gòu)建課程知識(shí)框架。在信息化時(shí)代下，教師應(yīng)意識(shí)到BIM課程設(shè)置的必要性，并在此基礎(chǔ)上合理設(shè)置“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)內(nèi)容，充分考慮學(xué)生的前期專業(yè)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，例如“建筑施工”“結(jié)構(gòu)知識(shí)”“建筑工程計(jì)價(jià)”課程等，進(jìn)而讓學(xué)生在學(xué)習(xí)BIM課程前奠定良好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。學(xué)生只有全面掌握建筑工程的相關(guān)理論知識(shí)，才能更好地理解BIM技術(shù)的應(yīng)用，提高實(shí)踐技能水平。與此同時(shí)，由于BIM課程涉及眾多實(shí)踐與理論知識(shí)，因此需要教師具備豐富的土木建筑工程相關(guān)專業(yè)知識(shí)，能夠合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，并利用信息技術(shù)手段，將抽象、復(fù)雜的建筑圖紙變得生動(dòng)具體，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。在此種思路下，教師在教授基本知識(shí)、方法與原理的基礎(chǔ)上，充分挖掘橋梁鋼結(jié)構(gòu)與新一代信息技術(shù)和智慧終端的融合點(diǎn)，增設(shè)智慧化教學(xué)內(nèi)容，即基于新一代信息技術(shù)下的智慧建造技術(shù)：智慧化體系—BIM技術(shù)—智慧建造裝備與服務(wù)—智慧建造核心技術(shù)—智慧建造的應(yīng)用及展望，由宏觀到具體，由整體到局部，最后回歸主題展望，對(duì)“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)框架的再構(gòu)建。

2.重視理論教學(xué)與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。國(guó)家發(fā)展需要的應(yīng)用型人才應(yīng)該具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。土木工程專業(yè)是一門應(yīng)用型極強(qiáng)的專業(yè)學(xué)科，涉及的知識(shí)范圍廣，學(xué)科視野寬，需要多結(jié)合實(shí)際，以理論促實(shí)踐、以實(shí)踐印證理論。高校教師應(yīng)該基于國(guó)家的發(fā)展與行業(yè)人才的需求，重組工程實(shí)踐的內(nèi)容設(shè)計(jì)，在原有教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理增刪，通過(guò)探索型實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生自創(chuàng)、自研、自學(xué)、自用，最終培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及實(shí)踐能力。在“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”教學(xué)過(guò)程中，邀請(qǐng)行業(yè)或企業(yè)專家分階段遠(yuǎn)程或現(xiàn)場(chǎng)剖析實(shí)際工程運(yùn)用案例，將產(chǎn)業(yè)視角代入教學(xué)環(huán)境，幫助學(xué)生了解產(chǎn)業(yè)前沿及行業(yè)動(dòng)態(tài)，強(qiáng)化教學(xué)效果。通過(guò)提供實(shí)際工程背景，讓學(xué)生獨(dú)立完成橋梁設(shè)計(jì)規(guī)劃方案、實(shí)踐操作等工作。在此基礎(chǔ)上，加強(qiáng)課程理論教學(xué)與實(shí)際工程運(yùn)用的結(jié)合，鼓勵(lì)或指導(dǎo)學(xué)生參加行業(yè)競(jìng)賽（如大學(xué)生結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等），將所學(xué)知識(shí)與社會(huì)發(fā)展實(shí)際需求相結(jié)合，真正使學(xué)生學(xué)有所得、學(xué)以致用。

3.以重視行業(yè)動(dòng)態(tài)及市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，著手教學(xué)考核體系改革，具體體現(xiàn)在教學(xué)考核目標(biāo)從原有的“重課本”轉(zhuǎn)向“重實(shí)踐”。學(xué)生終歸要面臨市場(chǎng)的檢驗(yàn)，因此滿足市場(chǎng)需要始終是一桿人才標(biāo)尺。因此，“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”的課程教學(xué)應(yīng)始終堅(jiān)持以市場(chǎng)人才需求為導(dǎo)向，以塑造有用人才為目標(biāo)，多維驅(qū)動(dòng)。針對(duì)課程教學(xué)，優(yōu)化課程設(shè)計(jì)，全過(guò)程精心設(shè)計(jì)課程任務(wù)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式，對(duì)教學(xué)成果的考核方式進(jìn)行多元引入，改革傳統(tǒng)的試卷測(cè)試考核，兼顧課堂表現(xiàn)、作業(yè)考核、實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)、期末測(cè)試等多元考核的有機(jī)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程考核和評(píng)價(jià)，構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)的“軟環(huán)境”，破除“死讀書(shū)”的應(yīng)試教育模式。在各項(xiàng)環(huán)節(jié)中全過(guò)程地記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，反饋學(xué)習(xí)效果，客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的綜合應(yīng)用實(shí)踐能力。

除了基本課程教學(xué)外，還應(yīng)多向?qū)W生提供課外實(shí)踐創(chuàng)新機(jī)會(huì)，積極提供大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃、個(gè)性化實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目（包括大學(xué)生“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、大學(xué)生結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽等比賽活動(dòng)），利用“互聯(lián)網(wǎng)+”及結(jié)構(gòu)大賽競(jìng)爭(zhēng)平臺(tái)，激發(fā)學(xué)生的思辨能力和創(chuàng)新熱情，弘揚(yáng)創(chuàng)新精神，塑造創(chuàng)新個(gè)性品質(zhì)，更好地服務(wù)國(guó)家和社會(huì)。

結(jié)語(yǔ)

在智慧時(shí)代下，社會(huì)對(duì)新式綜合人才的需求量逐漸加大，土木工程專業(yè)學(xué)生作為未來(lái)發(fā)展的希望和國(guó)家的棟梁之材，教師應(yīng)意識(shí)到提高土木工程教學(xué)質(zhì)量的重要性。“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”作為土木工程專業(yè)領(lǐng)域中較為綜合性、專業(yè)性的課程之一，要求學(xué)生掌握更多的專業(yè)知識(shí)內(nèi)容，這在客觀上增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。但是，現(xiàn)階段傳統(tǒng)的“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)觀念存在一定的時(shí)代滯后，難以滿足社會(huì)發(fā)展的根本要求，因此加大“橋梁鋼結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)改革力度已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果。通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)教學(xué)的創(chuàng)新與發(fā)展，才能使土木工程順應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展，滿足社會(huì)對(duì)人才的根本需求，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。