“桥梁结构电算”课程思政教学改革途径探索

［摘 要］ 如何将思政元素融入高校专业课教学，与思想政治理论课程形成协同效应，达到润物无声的育人效果，已成为高校工科专业课教师面临的共同问题。探索将国内外近期发生的热点事件、案例和有限元软件在工程中应用的案例等融入“桥梁结构电算”课程的思想政治教学改革新途径，构建有温度的“桥梁结构电算”课程思政，提高课程的吸引力，用使命感感召学生，引领学生树立正确的世界观、人生观和价值观。

［关键词］ “桥梁结构电算”课程；思政元素；国内外热点事件；教学改革

［基金项目］ 2021年度贵州省本科生教改项目“基于育人育才双目标的‘材料力学’课程教学改革研究与实践”（2021030）

［作者简介］ 赵金钢（1984—），男，山东聊城人，工学博士，贵州大学土木工程学院副教授，主要从事桥梁专业研究。

［中图分类号］ G641 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）24-0171-04 ［收稿日期］ 2023-04-12

当前的大学生已是“00后”，是在我国物质极大丰富、经济迅速发展的新时代下成长起来的一代，网络是这个时代的必备，在使生活方便快捷的同时，网络也加快了各种信息的传递速度，并且网络中各种思想泛滥，学生易受各种负面舆论的影响。青年强，则国强。如何正确引导学生，使其免受负面舆论的影响，成为有理想、有担当、肯奋斗、拥护中国共产党的领导和社会主义制度、立志为社会主义事业奋斗终身的新时代好青年，是每个教育工作者面临的重要课题。对此，在大学专业课程的讲授过程中，专业课教师应有侧重地将思政元素融入专业课程，让学生在学习过程中既能学到专业知识和技能，又能树立正确的“三观”［1］，达到润物无声的育人效果。

当前，有限元计算软件已成为开展桥梁工程结构设计、施工和检测加固等的重要工具，熟练使用相关计算软件也成为桥梁工程结构相关专业技术人员和科研工作者的必备技能［2］。“桥梁结构电算”课程就是顺应这一形势面向土木工程专业桥梁与隧道工程方向的本科生开设的一门专业课程，以培养学生熟练使用桥梁专业计算软件的能力，提高学生的竞争力［3］。在过往课程讲授过程中，只采用“填鸭式”的教学方式，向学生讲授软件使用、建模等专业知识，并未关注思政元素的融入。“桥梁结构电算”是一门实践性较强的专业课，涉及“材料力学”“结构力学”“桥梁工程”“混凝土结构设计原理”和“钢结构设计原理”等多门课程的相关知识［4］，并且桥梁设计软件是一个“黑匣子”［5］，“桥梁结构电算”课程对许多学生来说学习难度较大，“填鸭式”的教学方法无法达到课程开设的目的，甚至使部分学生产生了厌学情绪。因此，作为“桥梁结构电算”课程的讲授教师，如何种好自己的责任田，将思政元素有机地融入“桥梁结构电算”课程讲授过程，避免课程讲授过程空洞乏味［6］，在无声中转变学生的厌学情绪，使课程与思想政治理论课同向同行，是笔者面临并一直思考的难点问题。

一、提高学生对有限元软件的学习兴趣

当前，桥梁工程专业中应用较为广泛的有限元软件主要有：桥梁博士、MIDAS/Civil、SAP2000、TDV RM2006、GQGS、BSAS、ANSYS和ABAQUS等。其中，桥梁博士和MIDAS/Civil等有限元软件中嵌入了我国公路、铁路和市政桥桥梁设计规范，专业性强，并且可以采用梁单元快速建立全桥模型，开展计算分析，在我国的桥梁设计、施工和检测等行业的企事业单位中得到广泛应用；ANSYS和ABAQUS等有限元软件属于综合性有限元软件，对板壳和实体单元模型的计算分析具有较强的优势，并具有较强的非线性分析能力，对于桥梁结构局部区域的精细化计算较有优势。由此可见，桥梁博士、MIDAS/Civil、ANSYS和ABAQUS等有限元软件在桥梁结构计算中各有适用的领域。

过往在讲授这一部分时，作者只是侧重对这些有限元软件的应用范围和特点进行介绍，让学生对当前专业软件有一定的了解。然而，在课程讲授中发现，学生的学习热情不高，在单一的文字性讲述下，学生对各种软件只是有一个空洞的认识，学生对学习有限元软件的使用方法有畏难情绪。对此，在这一部分的讲授中，笔者尝试将国家体育场（鸟巢）、南京眼步行桥、广西南宁大桥、贵州北盘江特大桥等一批具有代表性的大型建筑的有限元模型图片插入课件，让学生能够直观地了解有限元软件在实际工程中的应用，提高课程的生动性。同时让学生了解我国土木工程领域近年的发展，增强学生的民族自豪感和把青春融入社会主义建设的使命感。此外，将各有限元软件的分析结果云图等插入课件，让学生了解工程师使用有限元软件的目的，并清楚软件只是工程师手中的工具，同时通过漂亮的有限元计算结果云图形成视觉冲击，激发学生的好奇心和求知欲，让学生有足够的动力应对接下来的有限元软件使用方法学习。

二、对我国工业软件领域的影响

近年来，我国综合实力得到迅速发展。当今，我国是全球唯一拥有联合国划定的所有工业门类（41个工业大类，191个中类，525个小类）的国家。然而，我国存在“缺芯少魂”的问题，还存在一个“卡脖子”的关键性短板——工业软件。我国当前对国外的工业软件依赖度很高，导致每当被断供后一时很难找到替代品，对我国许多高科技领域的研发、创新有明显的负面影响。例如，华为的海思芯片绘制电路图时所需的EDA软件是外国开发的，被制裁后，便无法继续使用。导致华为不得不分拆手机业务，并且长期无法生产5G手机，企业的健康发展受到了极大的影响。通过对这一部分的讲解，让学生了解软件工业生产和科技研发的重要性，并让学生明白“科学无国界，软件有国籍”，关键核心技术是买不来、换不来、求不来的。我国只有加大关键核心技术攻关力度，提高科技自主创新能力，才能真正实现科技的自立自强，在事关国家安全和发展的核心领域不再受制于人。最后，讲解华为公司于2023年8月顺利推出某系列5G手机，迈出打破对我们封锁的重要一步，让学生清楚一切成就都不是偶然。坚定信念，坚定地在新型的科技举国体制下，以我们“也能行”的信念，投身社会主义建设，为实现我们自己的中国梦而奋斗，彻底打破西方国家对我国工业软件等高科技产业的封锁，完成产业链的国产化替代。

三、国产桥梁设计软件的进步

雅万高铁、中老铁路、孟加拉国帕德玛大桥和克罗地亚佩列沙茨大桥等一系列由中国工程建设企业在国外建设的、具有较大国际影响力的基础设施顺利建设完成，标志着我国建设企业已经成功地走出去，并且建设能力得到了国际认可。然而，作为具有强大基建能力的“基建狂魔”，没有一款被国内外广泛应用、具有一定影响力的高端桥梁设计软件，一直是一种遗憾，桥梁博士V4的推出，一定程度上填补了这一空白。桥梁博士V4是上海同豪土木工程咨询有限公司自主研发的一款真正基于BIM的桥梁结构三维空间有限元分析软件，可以为我国由桥梁大国向桥梁强国迈进保驾护航。

在桥梁博士V4出现之前，我国自主研发的桥梁设计软件一直停留在平面杆系的水平上，90%的用户使用国外的有限元软件（如ANSYS、ABAQUS和MIDAS等）［7］。桥梁博士V4的成功应用，让我们看到了完成全产业链国产化替代、打破海外软件巨头垄断的希望。相较于桥梁结构的二维有限元模型，三维有限元模型具有更好的可视性和交互性，对桥梁建模的初学者更为友好。学生可以更为直观地将所建桥梁模型与实际桥梁进行对比，检查异同，能够让学生更快地掌握软件的使用方法。通过对桥梁博士V3的二维模型和桥梁博士V4建立的三维空间模型的对比，向学生讲述笔者学习使用桥梁博士V3建立二维桥梁模型时所遇到的困难，让学生更为直观地了解国产桥梁设计软件的进步，使学生坚定“四个自信”，培养学生的家国情怀。最后，融入采用桥梁博士软件设计的有代表性的大型、特大型桥梁的工程实例，与前文外国对我国工业软件的遏制内容相呼应，让学生进一步认识到拥有一款先进的国产桥梁设计软件对我国由桥梁大国向桥梁强国迈进的重要性，提高学生学习软件的主观能动性。

四、土耳其大地震

北京时间2023年2月6日9时17分（土耳其时间4时17分），土耳其发生7.8级大地震；之后，在18时24分（土耳其时间13时24分）再次发生7.8级大地震。土耳其有超过20万栋建筑在地震中倒塌或严重损坏，超过4.5万人遇难，数百万人无家可归［8］。此次地震造成如此重大的人员、经济损失的原因，除了此次地震是罕见的“双强震”叠加和地震发生于凌晨4点，熟睡中的居民丧失了最佳逃生时机外，震区建筑抗震等级不高也是造成严重损失的重要原因。2021年，土耳其中东技术大学对加济安泰普的11万栋建筑的调查表明，只有11%的建筑完全符合建筑规范，多达38%的建筑不符合抗震建筑规范，许多5至8层的公寓楼通常在没有正式批准的情况下建造［9］。同时，一座建成于2013年的12层豪华住宅建筑，位于土耳其南部哈塔伊省省会城市安塔基亚，该建筑据称是按照最高建筑标准设计、建造，号称哈塔伊最坚固的建筑之一。但是，该建筑在地震中发生整体侧翻、倒塌，致使大量的人被埋，造成了非常严重的后果，因此该建筑的首席设计师在机场被警方逮捕。此外，截至当地时间3月6日，土耳其司法部门已对至少247名涉嫌参与建造劣质建筑物的人员进行拘留或发出逮捕令［8］。

将土耳其大地震引入课程讲授，通过对该次大地震背景的介绍，特别是地震造成的重大人员、经济损失和建筑物大量倒塌照片带来的视觉冲击力，让学生认识到地震的危害，以及工程结构抗震研究的重要性，提高学生对学习本课程将要讲授的桥梁抗震计算分析的兴趣。此外，通过因工程人员的玩忽职守和贪婪利益建造不满足要求的劣质建筑物，导致严重后果的案例，让学生认识到身为一名结构工程师的责任，增强学生学习专业知识的动力，并告诫学生在参加工作后，一定要守护好自己的良知，坚守职业道德。此外，在该部分的最后，向学生介绍我国在土耳其南部阿达纳省投资、建设、管理和运营的胡努特鲁电厂，虽然处于震中区域（距离震中仅110千米），但震后电厂的厂房结构牢固，仅2号电机出现氢气泄漏，很快便修复运营，为灾区提供电力供应。通过这一案例，让学生看到我国建设的基础设施的质量，增强学生的民族自豪感，提高学生的自信心。同时也让学生认识到只要有合理的设计、过硬的建造质量，就可以尽可能地降低地震造成的损失，保护人民生命和财产的安全，进一步提高学生的学习热情。

结语

本文探索了将有限元模型、西方国家对我国工业软件的遏制、国产桥梁设计软件的发展和土耳其大地震等案例和国内外热点事件融入“桥梁结构电算”课程讲授过程，构建“桥梁结构电算”与思想政治教学相融合的途径，建立有温度的“桥梁结构电算”课程思政。通过西方国家对我国工业软件领域的遏制行为，让学生放弃幻想，明白关键技术是无法买到的，激发学生的使命感，坚定科技自立自强、构建新型科技举国体制的信心；通过对我国桥梁设计软件进步的介绍，向学生彰显中国特色社会主义制度的优势，坚持把国家和民族发展放在自己力量的基点上，坚持把中国发展进步的命运牢牢掌握在自己手中；通过土耳其大地震造成的严重损失，让学生认识到一个工程师的责任，明白坚守底线的重要性，增强学生的职业道德。将思政元素融入专业课程教学，是一个长期的工程，笔者在后续的教学中，将不断以每年最新的国内外热点事件、案例和有限元软件在工程领域应用的最新案例等更新到课件中，以保持新鲜感，提高教学效果，在潜移默化中增强学生的道路自信、理论自信、制度自信、文化自信，立志为我国由桥梁大国向桥梁强国奋进贡献自己的力量。

参考文献

［1］孙斌，刘永旗，周牧楷，等.桥梁工程专业选修课课程思政建设的思考：以“桥梁结构数值分析”课程为例［J］.教育教学论坛，2020（50）：136-138.

［2］毛德均，代艳，贾毅，等.“桥梁软件+毕业设计”关联教

学模式探究与实践［J］.实验室研究与探索，2021，40（2）：

204-207+214.

［3］赵金钢，贾宏宇，王学敏，等.基于毕业设计的桥梁电算课程教学方法探索［J］.高教学刊，2020（31）：100-103.