《高等桥梁结构理论》英文版教材建设及教学实践

摘  要：高等桥梁结构理论课程一直是桥梁工程专业研究生的必修课程，也是针对留学生开放的专业课程。从2017—2018学年第一学期开始全英文授课，面向国际学生以及选择英文学习的国内学生。高等桥梁结构理论的英文版教材Advanced Theory of Bridge Structures是在中文版基础上内容适当取舍，主干内容不变，并结合教学课时和教学实践编写的全英文教材。该文首先介绍原中文版课程及教材背景，重点对英文版教材的编写思路、目录编排、选材内容特点等进行较为详细的叙述。同时，经过几年的英文版教学实践，该文也介绍英文版教学在课程建设和学生能力提升等方面的进展情况。

关键词：全英文教学；高等桥梁结构理论；教材建设；研究生课程；教学实践

中图分类号：G643.2      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）17-0058-05

Abstract： The course Advanced Theory of Bridge Structures has always been a compulsory course for graduate students majoring in bridge engineering and is also a specialized course open to international students. Starting from the first semester of the 2017—2018 academic year， the course has been taught entirely in English， targeting both international students and domestic students who choose to study in English. The English version of the textbook for Advanced Theory of Bridge Structures， is based on the Chinese version with appropriate adjustments to its content while maintaining the core material. It was developed as a fully English-language textbook in conjunction with teaching hours and practical teaching experiences. This paper begins by introducing the background of the original Chinese version of the course and textbook， with a focus on providing a detailed description of the thought process behind the development， organization of the table of contents， and the distinctive features of the selected materials for the English version. Additionally， after several years of English-language teaching practice， this paper also discusses the progress of the English version in terms of course development and enhancement of student capabilities.

Keywords： English teaching; Advanced Theory of Bridge Structures; textbooks construction; graduate courses; teaching practice

近些年来，我国经济建设高速发展，政治影响力持续提升。随着“一带一路”倡议的开展，大量留学生进入我国高等学校留学学习。土木工程是同济大学传统优势学科之一，中国桥梁也是我国对外宣传新名片，来桥梁系攻读硕士和博士研究生的留学生逐年增多。

高等桥梁结构理论课程一直是桥梁工程专业研究生的必修课程，也是针对留学生开放的专业课程。从2017—2018学年第一学期开始全英文授课，面向国际学生以及选择英文学习的国内学生。近年来随着教材国际化战略的不断实施，特别是随着国家“一带一路”倡议的推进，来自国外特别是“一带一路”地区的留学生越来越多，但尚无对应《高等桥梁结构理论》中文版的英文教材，给英文教育带来一定的困难。同时，由于本科教学体系与国外不尽相同，所以不能完全翻译中文版教材，需要建设一本与国外教学相适应的教材。此外，近年来在土木工程研究生教育教学方面的教材改革研究上国内也有不少学者作出了一定的工作[1-10]，遗憾的是尚无对相关英文教材改革方面的工作开展。

在这个背景下，笔者作为目前正执教该课程的任课老师，负责编写《高等桥梁结构理论》英文版教材Advanced Theory of Bridge Structures，该书已于2023—2024学年第一学期正式采用。本文将对英文版教材的编写思路、内容编排以及课程教学改革等方面进行探讨，介绍笔者在此方面开展的一些工作。

一  原中文版课程及教材背景

高等桥梁结构理论是在20世纪80年代初为桥梁工程专业硕士研究生开设的专业课。课程目的是在桥梁专业本科桥梁工程的基础上对内容进行深化，着重介绍桥梁设计公式和规范条文的理论依据，系统、全面讲授桥梁各主要静力研究方向的基础知识，使研究生能够从原理上和问题的本质上去认识桥梁结构的受力性能，利于培养学生全面发展，为从事研究工作打下理论基础，并掌握基本的研究方法。该课程内容包括四部分：桥梁空间分析理论、钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁计算理论、钢桥和结合梁桥的计算理论及大跨度桥梁的计算理论。内容涵盖目前桥梁工程静力特性研究的各主要方向，体现了各方向的最新研究成果，有利于各研究方向研究生系统掌握桥梁结构分析理论，为后续研究打下良好基础。

桥梁与隧道工程专业研究生课程体系由学位课和非学位课组成，学位课又分为公共课与专业课。高等桥梁结构理论是目前桥梁与隧道工程专业最重要的专业学位课程，所有研究生在硕士阶段或博士阶段必修。同时，该课程的教师队伍强大，讲授课程的教授均为各主要研究方向的领军人，保证了讲授内容的权威性、先进性。

课程最早由同济大学桥梁系肖振群、张士铎和范立础教授讲授，分别承担空间分析理论、钢筋混凝土桥梁和预应力混凝土桥梁计算理论、钢桥计算理论三大部分内容的教学工作。1984年肖振群教授去世后由项海帆教授接下钢桥计算理论部分，并根据当时斜拉桥的发展形势增加了包括几何非线性、桥梁稳定等内容的大跨度桥梁计算理论。1990年后，陈忠延教授和杜国华研究员经常代替工作日渐繁忙的项海帆和范立础教授分担有关部分的教学工作。其后，授课教师几经变化，包括肖汝诚、陈艾荣、李国平、吴定俊和袁万城等教授，目前由徐栋教授、贾丽君副教授、徐晨副教授共同讲授。

2001年，项海帆教授组织该课程的主讲教师总结教学内容，编写了教材《高等桥梁结构理论》（第一版），由人民交通出版社正式出版，并被列入“面向21世纪交通版高等学校教材”。2013年，为适应桥梁计算分析理论和软件的不断向前发展，以及更具有空间受力特征的桥梁的不断增加，项海帆教授组织主讲教师修编了《高等桥梁结构理论》（第二版），并由人民交通出版社出版。2021年10月，国家教材委员会发布了关于首届全国教材建设奖奖励的决定，《高等桥梁结构理论》（第二版）荣获全国优秀教材一等奖。教材特点是具有很强的综合性、前沿性、完整性，重点强调基础理论，是国内外不多见的研究生教材。

二  英文版教材建设特点

（一）  编写思路

《高等桥梁结构理论》（第二版）中文版教材共有5篇19章内容，章节划分主要按材料和桥梁跨径见表1。英文版教材Advanced Theory of Bridge Structures的编写思路有所改变。因为中文原教材体量博大，考虑到英文语言特点以及国外留学生的实际桥梁专业基础，选材内容及章节目录并没有与中文版一一对应。主要表现如下。

1  专注于理论基础，放弃了与实际桥梁工程经验相关的内容

中文版第4章“空间异型桥梁结构分析”的结构理论及主要分析手段与常规桥梁差别不大，主要是结构特征不同，且需要一定的理论基础，对于没有实际桥梁经验的学生较难掌握，所以没有放在英文教材里面。

中文版第5篇“桥梁施工控制理论”，包括第17章“现代桥梁的施工控制”和第18章“各类桥梁的施工控制”，同样需要实际桥梁的工程经验，结构分析理论和方法基本相同，所以也没有放在英文教材里面。

2  重新编排、合并了关于箱梁结构的相关内容，纳入了近年来理论体系的新发展

中文版第2章“薄壁箱梁弯曲、扭转、畸变分析”、第7章“混凝土桥梁空间系效应的实用精细化分析”都是关于箱梁结构分析的内容，前者着重于经典理论，后者着重于桥梁分析手段的发展，更具有实用性。所以，英文教材将这两章编排为连续的两章。

中文版第3章“斜梁桥与曲线梁桥分析”中的曲线梁桥部分是上述箱梁分析的实际桥梁应用，所以英文教材将曲线梁桥分析作为最后一节并入实用精细化分析的那一章。

图1所示的完整空间应力指标体系是箱梁精细化分析的最新发展，也是箱梁精细化分析的最终落脚点。

在我国，混凝土桥梁量大面广，旧桥比例更大，混凝土旧桥的评估、维修和加固将是桥梁建设的最重要环节之一。图1所示的箱梁完整应力体系也将发挥重要的作用。

3  混凝土桥梁徐变收缩和温度效应分析采用了推导过程更为清晰的版本

中文版第5章“混凝土桥梁徐变、收缩及温度效应分析”所参考文献中的写法比较跳跃，不利于学生学习掌握，英文教材选用了逻辑性更强的国内外相关文献，每一步的推导过程明确，符号及公式更为简洁明了。

对于混凝土徐变的应力应变关系引入了“徐变应力”和“徐变应变”概念，从而建立更为简洁的两者关系

εs（t）=φ（t，τ0）+[1+φ（t，τ）]dτ。（1）

在此基础上详细推导Dischinger微分方程方法和Trost-Bazant代数方程方法，从而建立物理意义明确的相应化简形式。

Dischinger微分方程方法

dεs（t）=dφ（t）+=dφ（t）+。（2）

Trost-Bazant代数方程方法

εs（t）=φ（t，τ0）+。（3）

变换的徐变应力与初应变关系

σs（t）=Eφ[εs（t）-φ（t，τ0）]。     （4）

从这些基本公式出发，以力法和位移法两种方法对徐变问题做了解答，推导了徐变问题求解的求解超静定结构徐变赘余力的力法基本方程，以及杆端力和杆端位移的位移法基本方程。在此基础上重新补充了位移法求解徐变问题的例题。

（二）  英文教材目录编排

与原中文版教材相比，本次英文版教材在目录编排上进行了调整，主要涉及对原教材小章节的合并重组，同时根据目前的教学顺序安排对章节顺序进行调整，英文版教材目录编排见表2。

三  英文版教学实践

（一）  课程建设

在英文版教材的编写过程中，英文版的课程讲义和PPT课件建设也在同步进行。截至2023年10月，累计完成了近1 000张PPT课件的制作。这些课件一方面可为英文授课提供便利，同时也有助于留学生和本国学生更好地理解授课内容，提升英文授课的教学效果和质量。

在英文教学实践中发现，留学生和中国籍学生的英文水平存在差异。为了能够增强学生在现场听课过程中对授课内容和关键知识点的理解力、提升学习的主动性和积极性，教学中设置了4次英文翻转课堂和1次英文文献的调研讲座。这些活动要求每一位学生要制作相应的课件，并用英语进行发表。在这个过程中，学生要动手、动口、动脑，用英文思维来进行学习，教学效果得到了明显提升。