基于土木工程專業(yè)認證的《橋涵水文》課程教學改革研究

李想 王振 高凌霞 孫建剛 杜蓬娟 崔利富 張慶高

摘? 要：橋涵水文是土木工程專業(yè)道橋方向的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，內(nèi)容涵蓋橋梁工程、水文學、水力學等多個學科，教學難度大。如何在教學過程中能結(jié)合土木工程專業(yè)認證，并且抓住重點，提升學生學習能力、運用更豐富的教學手段和考核方式值得研究和思考。對此，結(jié)合多年教學實踐，通過對課程設(shè)置、教學環(huán)節(jié)和考核方式等三方面的改革進行具體闡述與論證，為基于土木工程專業(yè)認證的橋涵水文的課程改革提供參考依據(jù)。

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）14-0141-03

Abstract： Hydrology and Hydraulics for bridge engineering is an important basic course for civil engineering road and bridge direction， the content covers bridge engineering， hydrology， hydraulics and other disciplines， which is difficult to teach. How to combine the civil engineering professional certification in the teaching process， and focus on key points， improve students' learning ability， and use more abundant teaching methods and assessment methods are worth studying and thinking. In view of this， combining with years of teaching practice， the paper carries on the specific elaboration and demonstration through the three aspects reforms of course setting， teaching links and assessment methods. It provides reference basis for the curriculum reform of hydrology and hydraulics for bridge engineering based on civil engineering professional certification.

Keywords： hydrology and hydraulics for bridge engineering; professional certification; teaching reform; course setting; teaching link

工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，是用來衡量所培養(yǎng)的畢業(yè)生是否達到該專業(yè)所制訂的培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求的一種合格性評價體系，是工科畢業(yè)生達到專業(yè)培養(yǎng)要求的制度保障[1];同時專業(yè)認證既是實現(xiàn)學位互認國際實質(zhì)等效的工程教育，又是當前新工科發(fā)展的需要，故開展專業(yè)認證建設(shè)具有重要現(xiàn)實意義[2]。為全面貫徹落實學校教育教學改革和學科專業(yè)認證建設(shè)重要精神，大連民族大學土木工程學院土木工程專業(yè)作為學校第一批參與專業(yè)認證建設(shè)的專業(yè)，擬以專業(yè)認證為契機加強土木工程專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，彰顯專業(yè)特色，通過對人才培養(yǎng)方案優(yōu)化、達成度評價、持續(xù)改進、實踐平臺、師資隊伍等五個主要方面建設(shè)，提高專業(yè)教育教學水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量，使給土木工程專業(yè)畢業(yè)生逐步符合國家規(guī)定的工程教育認證人才培養(yǎng)質(zhì)量標準要求，為申請國家專業(yè)認證奠定較好前期基礎(chǔ)，為符合土木工程專業(yè)認證中關(guān)于課程體系的建設(shè)，以《橋涵水文》課程教學改革研究為例。

橋涵水文不僅是土木工程專業(yè)道橋方向一門專業(yè)基礎(chǔ)課[3-5]，而且也是土木工程專業(yè)認證所應(yīng)具有課程。該課程是一門闡述和運用水文規(guī)律開發(fā)和發(fā)揮工程效益的學科，主要介紹在水循環(huán)從降水到徑流過程中，關(guān)于地面徑流的形成、觀測以及對土木工程建筑結(jié)構(gòu)物的影響。使土木工程專業(yè)學生了解自然界中的水的運行變化與河川徑流的關(guān)系，具有分析計算河渠設(shè)計流量和確定過水建筑物孔徑等的設(shè)計知識，為從事橋梁和道路施工與設(shè)計等相關(guān)工作打基礎(chǔ)。本課程內(nèi)容涵蓋橋梁工程、水文學、水力學等多個學科，教學難度大，以大連民族大學土木工程專業(yè)所開設(shè)的橋涵水文為例，該課程一般開設(shè)于土木工程專業(yè)道橋方向第五學期，性質(zhì)為選修課，教學計劃為16學時。根據(jù)土木工程認證的要求即以學生為中心，依據(jù)成果導向的方式進行教學體系的設(shè)計，其中必須有周期性的評價環(huán)節(jié)和有效的持續(xù)改進機制，且如何在有限的學時和學生無水力學知識的條件下，講授這門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，并保證學生的聽課效果？作者根據(jù)對該課程多年教學實踐的經(jīng)驗，通過對課程設(shè)置、教學環(huán)節(jié)和考核方式三方面改革進行具體闡述與論證[6，7]。

一、課程設(shè)置的改革

橋涵水文講述的是水力學基本理論在道路和橋梁工程水文計算中的應(yīng)用，主要內(nèi)容為設(shè)計流量推求、孔徑布置、橋梁墩臺沖刷計算等。目前大連民族大學土木工程學院僅開設(shè)橋涵水文，并未開設(shè)水力學課程[8-12]。雖然看起來現(xiàn)階段學生也能通過學習解決工程應(yīng)用問題，但由于對水力學基本原理缺乏一定深度的認知，學習橋涵水文知識難度加大，工程應(yīng)用時也會因為一知半解而出現(xiàn)問題，因此在現(xiàn)有教學大綱要求下，橋涵水文這門課程應(yīng)增加部分水力學知識點，雖然本門課程學時較少，但要求不能降低，基本方法、基本理論、基本概念和重要內(nèi)容學時必須掌握。

根據(jù)這一原則“橋涵水文”教學大綱與課程內(nèi)容做了以下調(diào)整：1. 減少水文統(tǒng)計原理和大中小孔徑計算的有關(guān)內(nèi)容，增加“水靜動力學”、“水流阻力和水頭損失”和“明渠水流”以此來提高學生對水力學知識的掌握為后續(xù)課程打基礎(chǔ)。2. 減少設(shè)計洪水流量和大中橋孔徑計算章節(jié)中公式的推導，側(cè)重讓學生掌握公式的運用。3. 按照新的教學大綱學時要求，刪除工程應(yīng)用價值相對較少的章節(jié)如“海洋水文”、“橋梁水工模型試驗”和“橋位勘測和橋位選擇”等。4. 在教學結(jié)構(gòu)布置上，各章節(jié)的銜接做了較多的調(diào)整，如將水靜力學和水動力學兩章進行了合并，稱為“水靜動力學”，具體調(diào)整后課時安排見表1。

調(diào)整后教學大綱與老版相比改動較大，但是核心內(nèi)容的增減較少，使橋涵水位的內(nèi)容更加豐富合理，調(diào)整后教學內(nèi)容和大綱更有利于學生學和教師教。

二、教學環(huán)節(jié)的改革

橋涵水文課程設(shè)置改革后，其課程內(nèi)容和教學大綱內(nèi)容并未減少，要求并未降低，但是總學時相比其它高校卻是較少，為了達到預(yù)期的教學目標，要求任課教師在教學組織、教學方法和教學手段等教學環(huán)節(jié)上做較大的改革，才能提高本課程的教學質(zhì)量，充分發(fā)揮與調(diào)動學生的主動性和積極性。教學改革的關(guān)鍵在于任課教師對本門課程教學環(huán)節(jié)的把握，根據(jù)作者的經(jīng)驗，針對橋涵水文這門課程，采取如下措施。

首先，橋涵水文是一門工程實踐性很強的課程，教師在授課過程中一定要結(jié)合工程實際經(jīng)驗來引起學生學習本門課程的興趣，將一些抽象的概念、復雜的公式以及枯燥的文字敘述，通過視頻或者圖片的形式給學生呈現(xiàn)出來，提高學生聽課效率。例如，通過鄭州市內(nèi)的黃河大橋分部圖，分析并講授橋位選擇的原則。通過水流沖擊橋墩的視頻，啟發(fā)學生了解橋墩處水流的擾流形式。結(jié)合武漢長江大橋的圖片，講授橋梁的初步設(shè)計除了需要計算橋面高程和橋孔寬度，還要計算墩臺的埋置深度，化抽象為具體，通過工程實際案例來尋找解決辦法，相比純文字的理論講授，更容易調(diào)動學生學習的興趣。

其次，在課堂教學中采用傳統(tǒng)教學與多媒體結(jié)合的教學方式。橋涵水文原理部分較為枯燥、抽象，學生普遍聽課過程中往往注意力不集中，可將教學內(nèi)容制作成多媒體課件，使抽象的問題具體化，易于學生掌握與理解，提高學生課堂學習效率。橋墩的沖刷圖示、平原河流與山區(qū)河流的水流特征、丁壩和導流堤的形勢與布置等，這些內(nèi)容建議任課教師采用多媒體的方法進行授課。雖然多媒體課件好處多多，但是對于一些重要的公式及其推導過程還需要運用板書的教學方式，因為在老師書寫板書的過程中，不僅有利于學生理解，更給學生充分的時間去消化知識點，例如橋涵孔徑大小，橋面高程和明渠均勻流水利計算等。

最后，教學內(nèi)容的設(shè)計和組織。橋涵水文這門課程的專業(yè)知識豐富，教學難度極大，因此本門課程要本著以橋梁工程和道路工程應(yīng)用研究為目標，在教學過程中突出橋涵水文設(shè)計技能，以工程應(yīng)用為前提，設(shè)計教學內(nèi)容的廣度、難度和深度，且不需要面面俱到。例如水力學部分重點講授明渠水流及水靜動力學，橋涵水文部分重點講授設(shè)計流量、橋梁孔徑、橋面高程和橋梁墩臺的沖刷。簡單講授河川徑流、水文統(tǒng)計原理及調(diào)治構(gòu)造物等。以這種講課方式不僅能合理分配講授學時，而且可以突出重點，有利于加強學生對橋涵水文這門課程的掌握。

三、考核方式的改革

除教學環(huán)節(jié)的改革外，進一步改革考試方式刻不容緩。目前大學選修課的考核方式有考試和考查兩種。采用考試的考核方式，目前綜合性和主觀性試題較少，而客觀題較多，雖然可以給出學生客觀的評判，但是對于學生綜合能力的評判的力度不夠。采用考查的考核方式，對于相關(guān)選題學生會有全面的了解，但是，對于本門課程整體的知識脈絡(luò)掌握的可能較為薄弱。目前大學考試改革的方向應(yīng)該與國際接軌，符合專業(yè)認證的標準，既要有非考試的測評，又要有標準化的考試，而且要增加綜合性和主觀性的試題，重視考核學生的綜合能力。鑒于此，作者認為橋涵水文這門課程的考核方式的改革應(yīng)采取如下措施。

第一，設(shè)置平時成績（占20%），主要包括課堂表現(xiàn)（10%）和作業(yè)（10%）。加強學生對平時成績的考核，有助于調(diào)動學生學習的積極性，督促學生學習，調(diào)節(jié)課堂上課氣氛。平時成績體現(xiàn)在學生上課回答老師問題、學生出勤、課堂搶答問題、作業(yè)完成情況等。

第二，課程設(shè)計成績（占30%）。課程設(shè)計可以讓學生將課內(nèi)所學與工程實際案例相結(jié)合，提高學生對所學知識的理解與運用能力。本門課程的課程設(shè)計要避免傳統(tǒng)課程設(shè)計集中在繪圖室進行（枯燥無味，學生機械性的畫圖）。既有內(nèi)業(yè)設(shè)計又有外業(yè)設(shè)計，具體做法為：首先將學生分組（每組3-5人），事先選定橋位、組織學生勘測水面坡度、河床粗糙系數(shù)和水位等，收集歷史洪水調(diào)查資料、當?shù)厮膮?shù)和調(diào)查歷史特大洪水情況等，而后每組同學完成橋位處設(shè)計洪水流量、孔徑寬度、橋面高程等計算。

第三，卷面成績（50%）。在考試題型的選擇上，減少客觀題分值，增加問答題、計算題的比重，尤其是綜合分析題。如從可持續(xù)發(fā)展的角度談?wù)劰窐蛄航ㄔO(shè)應(yīng)該考慮的問題有哪些？請結(jié)合工程實例說明。這類問題既綜合考核了相關(guān)知識點，又與工程實際緊密結(jié)合，能有效培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。

第四，對于在實踐應(yīng)用和理論方面有獨到見解和創(chuàng)新成果的同學，應(yīng)該給予一定的加分。

四、結(jié)束語

本文從課程設(shè)置改革、教學環(huán)節(jié)改革和考核標準改革三方面進行闡述和論證，一是在現(xiàn)有課時量的前提條件下，將水力學的知識融入到橋涵水文中。二是采用合適的教學方法，并結(jié)合工程案例進行授課。三是制定合理的考核標準，培養(yǎng)學生的綜合能力，并用其解決工程實際問題。從本學期教學實踐情況來看，約有80%的同學卷面成績優(yōu)良、課堂表現(xiàn)良好、課程設(shè)計優(yōu)秀，符合國家規(guī)定的工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量標準。

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