新工科教育理念桥梁工程毕业设计

分类：教育技术论文发表 时间：2020-01-10 10:13 关注：(1)

　　桥梁工程毕业设计是高校土木工程专业路桥方向的一项重要实践教学课程，也是培养卓越工程师的最后一个关键环节。在“新工科”教育的背景下，大学教育更加注重多学科交叉性、实用性与综合性特征，使得传统的桥梁工程科学与新型的信息通讯、电子控制、软件设计等新技术紧密结合，为桥梁工程毕业设计改革提供了新的方向。本文基于新工科教育的发民现状，分析桥梁工程毕业设计存在的问题，探究桥梁工程毕业设计改革的措施与方法。将新工科教育理念引入至桥梁工程毕业设计选题、计算和设计过程中，有望解决毕业设计内容单一、缺乏创新性等问题。

　　关键词：桥梁工程;毕业设计;新工科教育;BIM技术

　　一引言

　　桥梁工程毕业设计是高校土木工程专业路桥方向的一项重要实践教学课程，也是培养卓越工程师的最后一个关键环节。毕业设计正是将学生在大学期间所学的专业课知识进行总结，并加以应用的实践性课程，是考核学生四年以来所学习知识的标准。桥梁工程毕业设计的优劣直接关系到人才培养的成败，也关系到学校的名誉问题。目前，桥梁工程毕业设计内容相对较单一，大多学生拿到地形图后，设计连续梁或连续刚构桥型即完成任务。桥梁工程毕业设计内容与过程中缺乏新颖性与创新性。随着计算理论的发展，新材料的出现，计算机的应用，高新技术的引入等，“新工科”教育逐渐形成。与“老工科”相比，“新工科”更强调学科的实用性、交叉性与综合性，尤其注重信息通讯、电子控制、软件设计等新技术与传统工业技术的紧密结合。相对于传统的旧工科人才，新工科背景下的桥梁工程高素质复合型人才应具备工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力，主动适应未来新兴产业和新经济的需要。在新工科教育的如火如荼的发展趋势之下，桥梁工程毕业设计面临着新的选择与挑战。本文基于新工程教育的发民现状，分析桥梁工程毕业设计存在的问题，探究桥梁工程毕业设计改革的措施与方法。将新工科理论引入至桥梁工程毕业设计选题、计算和设计过程中，解决桥梁工程毕业设计内容单一、缺乏创新性的问题。

　　二传统桥梁工程毕业普遍存在的问题

　　在作者所在的高校，桥梁工程是其特色优势学科，该专业每年约有8个教学班级进行毕业设计工作。根据作者多年来在校指导桥梁工程毕业设计的经验，现将在指导毕业设计过程中遇到的问题总结如下：1.照搬往届毕业设计资料，缺乏创新性。作为一种创造性工作，桥梁设计本可以在现有规范下通过学生天马行空的思维激发出无限的创新，但长期以来他们所接受的应试教育，使得学生逐渐消失了对自主思考的追求。随着网络技术的发展，毕业设计大多通过设计软件在电脑上进行，而学生可以非常轻易的在网络上获取往届生的设计的计算书与图纸，或是现有桥梁的标准图，并在其基础上进行套用，甚至直接在原有图纸和计算书上进行修改。由此，学生几乎完全可以忽略对设计规范的学习，即便不清楚为什么如此拟定结构尺寸，为什么要如此调整参数，他们也能提交出一份合格的毕业设计，而这也导致了许多学生即使完成了毕业设计，但在毕业后的实际工作中遇见同样类型的设计却问题重重，且所作的设计与他人相似，缺乏创新。2.学生设计的桥型过于单一化。尽管在过去的课程学习中熟识了不少的桥梁形式，但学生在进行毕业设计的设计方案比选时，大多不会根据设计方案与实际情况的适用性进行选择，而会过多的考虑上手难度的高低，该桥型能否顺利的找到参考资料。因此，许多特点鲜明且在实际工程中大量应用的桥型如斜拉索桥、悬索桥在毕业设计时基本上无人问津，也导致学生的毕业设计大比例采用连续梁桥或多跨简支梁桥的桥型，设计雷同化严重，许多优秀学生的科研创新能力也因此埋没。3.毕业设计过多依赖设计软件，忽视对基础理论得理解。诸多优秀的桥梁结构设计与计算软件的发展，如Midascivil、桥梁博士等，为设计工作提供了许多有利条件，如繁杂的设计规范内置于软件，因此不需要再担心记混记错规范，桥梁复杂的结构计算也可以通过软件进行几次简单的指令输入即可获取结果，设计软件的一系列优点为社会各界人士所喜爱。但是，设计软件的强势应用的同时，也为学生的设计学习带来了不少问题。主要体现在两个方面：一是学生在设计初期，由于对设计软件的不熟悉，将大量时间投入于设计软件的学习，从而忽视了对桥梁基础知识的学习，极大的影响了学习质量与质量;二是通过软件学生可以很轻易的计算得出桥梁的相关结构数据，但却不甚了解其计算理论和设计规范的应用，基础学习的不扎实，限制了学生日后实际工作与学生的创新实践能力。4.重表面成果，轻实际收获。在每年的毕业设计档案袋中，往往包含了上百页的计算书与数十张的图纸，从表面上看似乎成果很多，内容很充实。但根据实际情况来看，在短暂的3个月时间里，学生作为初学者很难得出如此成果，经查看发现，计算书往往填充了大量无意义的文字，且毕业设计中有较大部分的内容不属于自己，如图纸中所有的附属结构构造图，伸缩缝构造图等，许多同学都是套取往年毕业设计图纸或相关桥型的标准图，而自己亲手画的图纸寥寥无几。

　　三桥梁工程的新工科教育特点

　　在新工科专业改革中，所覆盖的项目有19个。位于第11个项目群组的桥梁工程相关的分类属于“土木、建筑、水利、海洋类”。为了实现新时代人才模式改革，需要将新工科的内涵与传统的土木工程人才培养模式相结合。因此，可以从以下三个方向入手：1.桥梁的装配式施工。装配式施工即在预制场地预先制作好各类构件，如预制T梁/箱梁/柱等，随后将其运输到施工现场进行装配式作业。这种预制施工模式可以与桥梁下部结构施工同步进行，并且可以大幅度减少现浇所需要的时间，有效的缩短了工期，并带来较好的经济效应。2.桥梁工程的信息化。21世纪信息产业的爆炸发展，推动社会进入了信息时代，“互联网+”的理念也不断发展。结合桥梁工程现有的发展趋势，将信息技术与桥梁工程学科深度结合，具有非常好的发展前景。日前，以健康监测大数据为基础的桥梁防灾减灾工程是桥梁工程信息化的热点，而港珠澳大桥所采用的在线健康监测系统便是桥梁工程信息化的积极尝试。基于BIM系统桥梁施工控制系统。桥梁施工控制系统是以BIM技术为基础，结合通信、自动控制等信息汇集处理技术来改善传统土木工程的一些施工方法和技术，从而达到提高效率、降低成本的目的。

　　四新工科型的桥梁工程毕业设计选题

　　基于新工科发展的前景，往后桥梁工程毕业设计的选题可采用以下两个学科研究前沿的方向：1.互联网+桥梁工程技术。从2015年制定的“互联网+”行动计划开始，互联网与土木工程学科的融合已经成为趋势。互联网即时传递信息的优势与桥梁庞大的施工现场深入融合，大幅度的提高了桥梁的建造技术与管理水平。目前，“互联网+”技术与桥梁工程学科的交叉应用是“互联网+桥梁监测”，即建立桥梁在线健康监测系统，通过传感器即时传输桥梁结构相关数据，并以此判断桥梁健康状态。此外，还有“互联网+云计算”，“互联网+智能建造”等技术。以此为基础，学生在进行毕业设计选题时，在老师的指导下，可大胆跟紧学科前沿，进行桥梁工程互联网+的研究。2.桥梁BIM技术应用。桥梁BIM技术是一种通过数字信息仿真模拟桥梁施工，建立多维桥梁模型的技术，因其具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等突出优点，近年来在国内外桥梁工程界受到了很大力度的推广和应用。住建部等相关部门均颁布了相关的文件来指导和推动BIM技术的应用，推动了BIM技术的发展。BIM技术在基建行业的应用日益增加，这也使得BIM技术的人才缺口也越来越大。在就业情况日益紧张的当下，桥梁工程专业完全有必要改变传统的教学方式，增加学生对该技术的学习，通过毕业设计学习BIM技术进行理论与实践的结合，来增加学生未来就业砝码。

　　五桥梁工程毕业设计改革措施

　　基于上述桥梁工程毕业设计常见的问题与桥梁工程领域的发展趋势，关于毕业设计改革的措施可从以下几个方面入手：1.设计内容与“新工科”市场相结合。在为学生安排实习单位时，学校会充分根据用人单位的需求以及学生个人的意向进行安排。由于学生实习时间较长，用人单位可以细致了解该生的工作能力与学习能力，经过长时间的考察后，往往会在实习期间就与部分优秀学生签订工作录用合同。而这部分同学在毕业设计选题时会结合实习期间的工程项目进行选择，也愿意主动思考解决设计中存在的问题。在“新工科”市场的引领下，学生参与过实际工程的建设，通常在设计相关的桥梁时也会更加的得心应手，积极性更高。2.加强过程控制，定期组织集中讨论。现今高校毕业设计在大四下学期多数不再开设其他课程，将所有时间交由学生自由安排进行设计，然而有部分学生自制力较差，无法合理利用时间完成设计，从而在答辩前临时抱佛脚套用往届资料导致设计效果差。因此，指导老师应加强对学生毕业设计的过程管理，每周至少组织学生进行集中面授答疑一次，并在平时通过网络社交软件、电话等形式为学生处理相关设计问题。在面授答疑时，鼓励学生之间相互交流讨论，搞清楚自己所做的工作的技术原理，也可以使得他们更加具有团队合作精神。3.鼓励交叉学科，提高师资国际化与工程化水平。有计划的对专业老师进行培养培训，鼓励教师参加相关工程项目，积累实践经验，将理论与实践相结合，从而为学生提高更加生动的课堂。加强国际合作与交流的对接，培养一批高水准的教师团队，并选派教师到国际院校进行学习合作，开展项目研究。此外，可聘请具有丰富工程经验，长期战斗在建设一线的专家作为兼职教师。鼓励教师承担工程监测、咨询、设计等技术项目，全方位提升教师个人的工程素养。

　　参考文献

　　[1]王颖,钏晨,潘福婷.基于翻转课堂的毕业设计“翻转设计”模式创新研究——以土木工程为例[J].教育教学论坛,2019，34:121-122.

　　[2]李彦龙.应用型本科土木工程专业毕业设计改革与实践-以许昌学院为例[J].高等建筑教育,2019,28(4):109-114.

　　[3]林上顺,张祖柱,林文.关于桥梁工程本科毕业设计的几点思考[J].高教学刊,2019,12:78-81.

　　[4]胡强,贾松林,陈劲飙,葛新广.桥梁设计软件课程教学探讨及在毕业设计中的应用[J].四川建筑,2017,37(6):62-63.

　　[5]羊日华,王新忠,黄国平.有限元分析软件MIDAS在桥梁工程课程设计教学中的应用[J].教育教学论坛,2016,51:193-194.

　　[6]卢春玲,刘均利,王志兵.桥梁工程毕业设计教学改革与探讨[J].教育教学论坛,2016,38:97-98.

　　作者：鲁乃唯 王鸿浩 单位：长沙理工大学土木工程学院

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