管仲国, 阮 欣

(同济大学 桥梁工程系， 上海 200092)

0 引 言

各种梁式桥设计曾一度成为土木工程专业桥梁工程方向本科生毕业设计的标准设计题目。自上世纪90年代以来，我国开始了大规模的交通基础设施建设，目前已成为世界上公路桥梁最多的国家，各种斜拉桥、悬索桥和拱桥等复杂现代桥梁技术不断发展，工程应用也日渐增多。为适应这一变化情况，本科毕业设计选题也越来越多地涉及斜拉桥、悬索桥和拱桥等复杂桥式。然而，复杂桥式设计难度大、内容多，在有限的本科毕业设计时间段内很难完整地完成。或者浅尝辄止，收获甚小，或者过分偏重于某一关键问题的分析和计算，导致毕业设计论文化[1-2]。本科毕业设计是本科生培养体系中的关键环节，是一次难得的工程实践完整过程的训练机会，对学生综合素质和创新实践能力的培养起着重要的作用[3]。如此，则难以达到本科毕业设计的培养目标。此外，这种选题变化也导致本科生在其培养历程中缺乏一次系统性的针对量大面广的梁式桥的设计实践机会。毕业设计论文化也使得本科生对桥梁设计从路线规划、分孔布跨、桥型方案选择、结构分析与设计及施工方案选择与施工组织计划等桥梁规划、设计、建造的全过程缺乏清晰的认识，从而导致专业视野窄、专业基础不全面等问题，甚至还在一定程度上导致“设计即是计算”的认知误区[4-5]。若将本科毕业设计选题重新回归到梁式桥设计上，又会造成与现代桥梁技术的严重脱节，不符合社会与时代的发展要求[6]。为此，我校土木工程专业在重新梳理本科生培养方案的基础上，提出在第7学期开展各专业方向的全过程设计课程建设，从项目规划、方案设计、施工建造的全过程实践培养学生的专业综合能力，同时调整毕业设计方案，允许和鼓励学生根据不同的兴趣和需要，针对复杂桥式的关键设计问题开展深入的技术研究与设计[7]。本文重点介绍全过程桥梁设计课程的建设实践与实施效果。

1 培养目标与课程建设原则

全过程桥梁设计课程的培养目标是熟悉桥梁工程的设计全过程，掌握基于现行桥梁设计规范进行桥梁结构设计的基本计算理论和方法，具有桥梁结构设计的初步能力。在此过程中，通过融汇和梳理已学过的各门专业基础课程、专业课程的相关知识，提升专业综合素养，为后续毕业设计以及今后工作中遇到各种交通工程结构物的设计奠定必要的基础。

基于上述培养目标，在课程的具体建设上重点坚持3个原则：

(1) 强调“全过程”的课程本质。重点为路线规划、分孔布跨、桥型方案选择、结构分析与设计以及施工方案选择与施工组织计划等的全过程，不纠结包含全部的桥型方案，学生可自由选择混凝土桥梁、组合结构桥梁和钢结构桥梁的一种或两种[8-9]。

(2) 强调“设计”，弱化“计算”。降低计算部分的内容和标准要求，不强调手算的内容，由同学自行根据实际需要选用合适的计算手段[10]。

(3) 强调“能力”培养[11-12]。依据从主到次，重点培养逻辑能力、设计表达、计算能力、沟通交流和创新能力。适当弱化课程设计中对最终“设计作品”的要求，切实提高学生的设计能力。

2 课程设计内容与组织实施方案

2.1 课程设计内容

课程设计总长约为400～800 m的接线桥梁，跨越既有道路和一条河流。提供的基础设计资料包括：两端道路接线点，道路规划建设红线范围，既有道路断面和建筑界限，河流通航要求，拟建道路等级和横断面、新建道路车道数和荷载等级。要求：① 确定道路合理竖曲线，确定合理桥跨分孔，选择合理跨河桥、跨线桥和引桥桥型方案；② 基于交通部标准图复核引桥上部结构设计，任选跨线桥或跨河桥开展主桥结构主要尺寸拟定，结构内力计算，配筋(束)设计(预应力混凝土结构)或加劲方案设计(组合结构和钢结构)，进行结构各阶段各项性能验算；③施工方案选择，编制施工计划进度。

通过适当变化基本设计参数，确保“每人一题”，独立开展设计。

2.2 课时计划安排

课时安排采用7+7课时方案，即每周7个课内课时和约7个课后课时。7个课内课时采用3+4的组织方案，即3个授课课时和4个讨论与辅导课时。3个授课课时根据设计计划内容和要求，有针对性地补充有关线路规划、桥梁总体设计、结构建模与分析、结构配筋与调束、关键结构构造设计和规范制图等内容。这些课时内容要避免与已修课程内容重复，如结构设计原理、钢结构设计原理、桥梁工程等，重点介绍原理课与设计规范之间的衔接。4个讨论与辅导课时安排辅导老师，根据每周的计划进度检查学生们的设计进展，同时发现共性问题，开展针对性的讨论和辅导。7个课后课时由学生自行根据设计实际进展状况自行安排。

2.3 指导与答疑

讨论与辅导采用分班组和责任教师相结合的方式，每20个左右的学生划分为1个班组，每个班组包括4名指导教师，由具有不同专业专长的老师共同组成。同时，为明确指导责任，每名学生选择1名指导老师，全程督促学生的设计进度，并有义务亲自或者安排合适的老师解答学生在设计中遇到的各种疑难问题。对学生提出的问题，宜引导其通过文献检索或者工程案例阅读等自主寻找相应的解决方案。

2.4 考核与评价

桥梁全过程设计的考评采用分阶段考核和最终成果考核的综合总评方案。如表1所示，共分4次考核，前3次为阶段性考核，分别针对总体设计、引桥复核计算和主桥设计进行考核，以班组为单位，班组内全部指导老师共同参加，阶段性考核的成绩占总成绩的50%；第4次为成果总评，同样以班组为单位，但计入指导老师的考评结果，成果总评成绩占总成绩的50%，其中班组考评占40%，指导教师考评占10%。采用分阶段考核方案，主要是为促进学生设计工作按预定计划开展，避免出现“前松后紧”的拖沓问题。此外，之所以在整个考评体系中主要以班组为单位进行考评，减小指导教师部分的考评权重，也是为减轻指导教师的考评压力，并使考评的结果更加趋向公平[13-14]。

表1 总体考核评价表

由于全过程桥梁设计课程着重强调对学生设计能力的培养[15]，故针对不同考核阶段的工作内容及特点，分别对逻辑能力、设计表达、计算能力、沟通交流和挑战创新赋予不同的考评权重，如图1所示。在不同考核阶段，对各项能力的考核重点各有不同。在总体设计阶段，更强调逻辑能力和设计表达；在引桥复核阶段，注重考察计算能力；在主桥设计阶段，偏重设计表达；在成果总评阶段，则重点考察沟通交流。4个阶段，对挑战创新的权重都较小，这主要是因为通过全过程桥梁设计培养学生基本的、完整的桥梁设计能力，而不是追求某种技术上的突破[16]。

图1 阶段考核能力权重分布

3 课程实施效果评价

为考察全过程桥梁设计课程的实施效果，围绕全过程桥梁设计的总体方案和一些关键问题，设计了网络调查问卷，面向参加全过程桥梁设计课程的全体学生开展了匿名问卷调查，有效样本反馈53个。

(1) 总体评价。问题1：开展全过程教学对于提高个人的专业能力的作用？79.25%的学生认为作用很大，对既往的知识学习起到系统的梳理和提升，18.87%的学生认为作用一般，仅是对既有知识的梳理而已；1.89%的学生认为无作用，个人专业能力无提升。问题2：认为开展全过程桥梁设计与已开设专业课之间的关系评价结果为71.70%的学生认为有良好的互补作用，可以较好地在设计实践中进一步深化专业能力，24.53%的学生认为互补作用不明显，与其他专业课联系不大，3.77%的学生认为有较大的重复，没有提高。由此可见，开展全过程桥梁设计积极作用非常明显，对提升学生的专业能力有较大帮助。

(2) 课程组织实施。对课后学生自觉投入课程设计的时间统计结果显示，最大值为每周42学时，最小值为0，平均值为10.81学时。在设计题目上，77.36%的学生认为有合适的桥型方案选择空间，86.79%的学生认为达到了“一人一题”的效果。对分班组和责任教师相结合的的指导机制上，96.23%的学生表示满意，98.11%的学生认为指导教师的数量合适，不宜增减。由此可见，学生对课程组织实施方案的总体反馈较好。

(3) 考核方式。对于分阶段考核，75.47%的学生认为积极作用明显，有助于督促全过程设计进度，15.09%的学生认为作用不明显，9.43%的学生认为作用消极，增加学生负担。对于强化以班组为单位进行集体考核，弱化指导教师考评权重，67.92%的学生认为满意，有助于统一标准和公平，26.42%的学生认为无影响，5.66%的学生不满意，认为班组集体考核不能充分反映个人的平时表现。

此外，对于全过程桥梁设计最重要的能力培养认知方面，选择逻辑能力、设计表达、计算能力、沟通交流和挑战创新的占比依次为71.70%、15.09%、9.43%、1.89%和1.89%。可见，学生选择的能力重要性排序与最初的设计目标基本一致，对逻辑能力的充分肯定也充分反映了“设计”的重要性，而不是“计算”。从整个全过程设计的教学实践反馈上看，学生在“总体设计”阶段有明显的迷茫性，表现出明显的“无从下手”的状态，而在第2、第3阶段的建模计算中，则相对从容很多。

(4) 问题与建议。对于每周3课时的授课内容，原设计的教学方案是“注重结合规范，阐述桥梁工程、结构设计原理的前述课程中的原理问题在规范中具体如何落实”。但从问卷的结果来看，仅21.15%的学生肯定了这一方案，59.62%的学生选择“结合某个实际工程案例，进行选型、构造、计算分析方面的演示，所选的桥型可以仅是简直变连续的梁式桥，主桥部分由学生自己举一反三”。后期的教学方案，可根据这一情况适当地修改，强化案例教学。

此外，71.15%的学生认为最初选择的桥型方案工

作量适中，23.08%的学生认为工作量远超预期，5.77%的学生认为可以选择更具有挑战性的桥型。从实际的课程设计来看，约13.6%的学生主桥选择了斜拉桥或拱桥等复杂桥型，但从实际的设计效果和完成度上看并不好，因此建议全过程桥梁设计结构选型宜以梁式桥为主。

4 结 语

全过程桥梁设计课程建设，是我校为适应现代桥梁技术的时代发展背景，面向2014届土木工程专业桥梁工程方向本科生，调整土木工程专业本科生培养方案，开展全过程桥梁设计课程的首次改革尝试。针对现行培养方案中存在问题，通过针对性的改革设计，明确课程建设的培养目标和建设原则。在具体的组织实施方案上，有针对性地设计桥梁选题，做到“一人一题”；在课时安排上，采用课堂授课、集中指导和课后灵活补充的方案；在指导方案上，采用班组和责任教师相结合的方式；在考核和评价机制上，采用分阶段考核和重点面向能力培养的评价体系。从实际的教学效果上看，学生对全过程桥梁设计课程的积极意义给予了充分肯定，对课程具体组织方式中的改革和尝试也给予了正面的评价。下一步将根据调研结果进一步完善教学方案，提升课程的教学质量，为新的培养方案改革提供直接支持。