桥渡设计课程发展趋势与教学改革研究

摘  要：桥渡设计是高等院校土木工程专业桥梁工程方向或道路桥梁与渡河工程专业本科生的专业课。通过对北京交通大学、长安大学、东南大学、兰州交通大学、石家庄铁道大学、同济大学、西南交通大学、中南大学等典型高校桥渡设计课程的对比分析表明，尽管各校现行培养方案对本课程的设置存在差异，但在人才培养理念及行业发展需求发生变化的新形势下，该课程在各高校均面临着授课内容应增多、上课学时在减少的普遍问题。针对上述变化趋势，文章提出了包括新增行业急需教学内容、授课方式线上与线下结合及教学与科研融合、实施基于能力的综合型考核在内的具体教学改革建议。

关键词：桥渡设计;发展趋势;教学内容;授课方式;考核方法

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）02-0145-06

Abstract： Hydraulic Design of Bridges is a specialty course for undergraduates majoring in bridge engineering of civil engineering or road， bridge， and river-crossing engineering. Information on this course were compared among eight typical universities， including Beijing Jiaotong University， Chang'an University， Southeast University， Lanzhou Jiaotong University， Shijiazhuang Tiedao University， Tongji University， Southwest Jiaotong University， and Central South University. Results showed that arrangement of and requirements on this course are not the same in different universities. However， with new changes of the concept of talent training and the requirement of industry development， the course of hydraulic design of bridges in all universities faces the common situation of more teaching content and less teaching hours. In response to the above variation trend， suggestions on the teaching reform of the course were proposed. Firstly， knowledge urgently needed by the industry should be included in the course contents. Secondly， the combination of online and offline teaching and the merging of teaching and research should be adopted as the teaching method. Finally， capacity based comprehensive examination should be the assessment type of this course.

Keywords： Hydraulic Design of Bridges; development trend; course content; teaching method; assessment type

桥渡设计又称桥涵水文，是我国高等学校面向土木工程专业桥梁工程方向或道路桥梁与渡河工程专业本科生开设的专业课。课程主要研究修建在河流、海洋上的桥涵结构物与水流及泥沙之间的相互作用和影响，推求结构物的设计水流条件，确定结构物与水流相关的各种尺寸和布置，包括桥涵孔径及基础埋深的计算、桥位的选择和导流结构物的布设等，内容涉及水力学、水文学、河流动力学、海岸动力学、桥梁工程等多个学科，属于典型的交叉型学科。

我国于20世纪50年代从苏联引入桥渡设计学科。1955年，钱钟毅教授翻译的苏联高等院校桥梁与隧道工程专业教材《桥位设计》由人民交通出版社出版，为国内院校开设相关课程奠定了基础。60年代初，同济大学主编的《桥渡设计》和钱冬生教授主编的《桥梁水文》两本教材相继出版，标志着我国高等院校桥渡设计课程体系的初步形成[1]。70年来，我国桥梁建设事业从无到有、蓬勃发展，对技术的需求促进了相关科学研究的开展，使学科知识体系不断完善;对人才的需求促进了相关课程的升级完善，使课程教学改革不断推进。例如，多个高校的桥渡设计或桥涵水文任课教师结合学校特色，从不同角度开展了以提高教学效果为目的的教学改革研究[2-6];李想等[7]基于土木工程专业认证的内涵和要求，对桥涵水文课程设置、教学环节和考核方式进行了全面改革。但现有教学改革研究大多只针对各高校在课堂教学环节发现的具体问题而开展，缺少针对高校间共性问题的梳理和研究。

本文选取北京交通大学、长安大学、东南大学、兰州交通大学、石家庄铁道大学、同济大学、西南交通大学、中南大学八所培养桥梁工程专业本科生的典型高校为例，对比各高校现行的2016版和最新的2020版培养方案针对桥渡设计课程的具体要求，分析面临的共同问题，并结合行业发展新需求和人才培养新理念，提出新形势下桥渡设计课程教学改革的具体建议。

一、2016版培养方案

（一）方案概况

目前，大多数高校均按照2016版（部分高校按照2015版）本科生培养方案开展桥渡设计课程的教学。表1详细列举了选取的八所代表性高校现行培养方案及课程大纲对桥渡设计课程教学的具体安排，内容包括课程名称、课程性质、学时安排、上课学期、教材等。

（二）课程名称

目前，大多数高校均面向桥渡设计知识单独开课，并沿用了桥渡设计或桥涵水文作为课程名称。由于桥渡设计与水力学和水文学知识的内在联系最为紧密，长安大学和兰州交通大学将两个学科的知识合并为一门课程进行授课，有助于知识体系之间的贯通衔接，但也使得水力学这门土木工程专业基础课只能面向桥梁工程方向的本科生开设。西南交通大学将桥渡设计知识作为桥梁规划与总体设计课程的组成部分，符合桥渡设计的主要任务体现在实际桥梁工程的规划、勘测和总体设计阶段的一般规律。

（三）课程性质

在所调研的八所高校中，有四所学校将讲授桥渡设计知识的相关课程设置为专业必修课。其它高校尽管将课程性质设定为专业选修课，但往往也将该课程设置为桥梁工程本科生的专业限选课预先置入学生课表，使得该门课程实质上变为了本方向学生的必修课（如北京交通大学）。由此可见，桥渡设计在桥梁工程本科生知识体系的培养方面具有举足轻重的地位。

（四）课程学时及安排

授课学时方面，不同高校之间存在较大差异，多的如东南大学为40学时，少的如西南交通大学为16学时。课时的多少一方面取决于培养方案中对专业总课时的约束，另一方面可能也与学校在该领域的科研活跃度有一定关系。例如，东南大学、北京交通大学近十年以来均有从事桥渡设计领域科学研究的专门师资力量，为加强本课程的教学提供了良好条件。同时也应该看到，尽管桥渡设计是一门与实际工程紧密结合的专业设计类课程，各高校现行培养方案均没有为本课程安排必要的实践教学学时。

课程安排方面，大多数高校将桥渡设计或桥涵水文课程安排在了大三下学期或大四上学期。与之相对应，作为本门课程先修课的水力学或流体力学一般安排在大二下学期或大三上学期（文中未列出）;另一方面，与本门课程有密切联系的桥梁工程一般也安排在大三下学期，没有明显的先修或后续课关系。

（五）课程教材

在教材选用方面，除西南交通大学没有明确指定课程教材外，有四所高校使用了本校自编的专门教材，另有两所高校选择由长安大学高冬光、王亚玲老师主编的《桥涵水文》教材，这表明各高校均比较注重专业教材的自主编写工作。特别需要指出的是，高冬光、王亚玲老师主编的《桥涵水文》教材自1980年第一版问世以来，截止2019年已更新出版至第五版，可见其具有较高的行业认可度。

二、新形势下的课程建设趋势

（一）课程形势分析

2020年，全国大多数高校均进入了新一轮本科生培养方案的修订周期。此次培养方案是在深入贯彻党的十九大和全国教育大会精神，落实新时代全国高等学校本科教育工作会议要求的背景下开展的，其显著特点是课程体系需要响应立德树人、一流本科教育、以学生为中心、课程思政、新工科等新内涵要求[8]。

具体于桥渡设计这门传统课程，则进一步面临以下新问题：首先，面对新一轮科技革命及产业变革，本课程需要主动拥抱高端装备、高性能计算、物联网、人工智能等新技术，实现教学内容的更新升级;其次，在全球气候变暖导致极端天气频发的背景下，跨海及山区桥梁建设面临波浪、山洪、泥石流等复杂水流条件作用的新问题，桥渡设计学科知识体系正随着科学研究和工程实践的开展而不断扩张;再次，随着我国在役桥梁规模的快速扩大，桥梁运维需要的水下监测、检测、防护等任务对桥渡设计知识体系提出了新要求。

（二）2020版培养方案

面对新形势和新变化，高等学校桥梁工程专业必须对传统课程体系进行升级优化，对课程内容进行更新，对课堂教学进行改革。目前，本文调研的八所代表性高校均已完成2020版培养方案的编写工作，表2列举了各高校在新培养方案中对桥渡设计课程的具体要求。

（三）新旧培养方案对比

对比表1和表2可知，各高校在新形势下编写的培养方案中依然保留了桥渡设计或桥涵水文课程，但部分高校对课程信息进行了优化调整。例如，北京交通大学将课程学时由24缩减为16;东南大学将课程学时由40缩减为32;兰州交通大学将课程名称由工程水文与桥渡设计变更为桥涵水文，课程性质由专业方向选修课变更为专业基础必修课，上课学期由大四上学期提前至大三下学期，学时由32学时变更为16学时;同济大学将课程教材由本校自编的《桥涵水文》变更为高冬光、王亚玲主编的《桥涵水文》。

为了突出新旧培养方案的关键差异，对课程性质和课程学时进行详细对比。图1为代表性高校新旧培养方案中关于桥渡设计课程性质的规定对比，其中设置为必修课的高校比例由原来的50%提高至62.5%，表明各高校在新形势下进一步增加了对桥渡设计课程的重视程度，这符合近年来桥梁建设实践对桥渡设计知识和人才需求增长的变化趋势。但是，在图2所示的课程学时变化趋势图中，桥渡设计的教学学时整体被压缩的趋势较为显著，这主要与各高校应对科技革命及产业变革冲击而实施的专业升级有关。

三、适应新变化的课程改革建议

面对学科新知识不断涌现但教学学时不增反减的新趋势，桥渡设计课程唯有深入推进教学改革，实现课程内容升级、教学方式转变、考核方法创新，才能适应人才培养战略和行业发展需求。

（一）课程内容升级

1. 增加跨海桥梁设计知识

为满足跨海大桥建设对桥渡设计知识与人才的需求，结合当前跨海大桥基础冲刷、波浪对墩台作用力等工程问题研究的不断深入，桥渡设计课程的教学内容应在传统跨河桥梁设计的基础上，增加波浪与近海岸流动基础知识、设计波浪、波流作用下的墩台冲刷以及波浪对墩台作用力等专门知识。事实上，这些知识在最新出版的《桥涵水文》教材中已得到部分体现。