新工科背景下桥梁计算机辅助设计课程教学创新改革实践

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2025）13-0070-04

Abstract：Theteachingphilosophyof"student-centered"educationisthecoreembodimentoftheprinciplethat "students comefirst".InthecourseofComputer-aidedDesignforBridges，basedonthecurentstatusof disciplinarydevelopment，we thoroughlyanalyzeteachingpainpoints，clarifyteachingchallenges，andinitiatecomprehensiveteachingreformsacordingly.By employingapplication-orientedandpractice-integratedteachingmethods，withafocusonpracticalaplication，weintroducecase studiesandproject-drivenapproaches，allowingstudentstoaplyknowledgeintheoreticallearningandfosteringinovative capabilities.Multiple-dimensionalassessmentsareemployed，incorporatingwhole-processevaluationandoutcomeorinted fedbackmechanisms.Theintegrationofideologicalandpoliticaleducationintothecoursecontentisemphasized，withsocial responsibilityconeptsreflectedthroughcaseanalyses，genuinelyintegratingideologicalandpoliticaleducationintothelas. Basedontheseinovativeteachinginititives，anewteachingmodelhasbeenestablished，achievingpositiveandefectieresults inteachingresearch，facultydevelopment，andstudentperformance，layingasolidfoundationforfurtherexcelenceincourse development.

Keywords： bridge engineering; computer-aid design; teaching diffculties;teaching innovation； promotion effect

中国自改革开放以来，经济飞速发展，城市化进程迅猛，对交通运输系统的需求也在不断增加。为了适应社会经济的发展，中国提出了建设“交通强国”的战略目标。这一战略旨在发展全方位、多层次、高效能的综合交通运输系统，包括公路、铁路、航空、水运等多个领域。交通强国战略的实施推动了桥梁工程领域的发展，促使桥梁工程更加科技化、智能化，以适应日益增长和复杂的交通需求[1-3]。新工科教育理念正是为了适应这种新时代产业发展对工程技术人才的需求而提出的4。传统的工科教育侧重理论知识和基础技能培养，而新工科教育更注重培养学生的创新能力、实践能力和团队协作能力，以应对日益复杂、跨学科的工程问题5-。为此，新工科教育鼓励不同学科之间的融合，培养学生具备多学科的知识背景，能够更好地应对复杂的工程问题7-8]。同时，重视培养学生的创新思维和创业精神，使他们能够在不断变化的科技和产业环境中脱颖而出。

在交通强国战略的背景下，桥梁计算机辅助设计课程发挥着重要的战略性意义。这一课程为学生提供了先进的计算机工具和技术，加速了桥梁设计领域的数字化、信息化、智能化进程[9-0]。首先，通过培训学生掌握桥梁设计软件和技术，提高了设计效率，促使工程项目更迅速地实施，符合交通强国战略的要求。其次，推动了桥梁工程领域的技术创新，培养了桥梁专业学生在数字化建设方面的先进能力，有助于我国在国际舞台上更具竞争力。此外，该课程不仅关注工程专业知识，还培养学生的跨学科能力，使其能够更全面地理解和解决桥梁工程中的复杂问题。通过团队协作和沟通，学生能够更好地应对不断发展的技术和需求。最终，桥梁计算机辅助设计课程有助于降低工程成本和资源浪费，通过模拟和优化提前发现和解决问题，符合可持续发展的理念。总体而言，该课程在培养高水平工程技术人才、推动科技创新、提高工程效率等方面，为实现交通强国战略目标提供了重要支持。

桥梁计算机辅助设计是面向桥梁专业本科三年级学生开设的专业必修课，学生在完成了桥梁专业基础课程后，通过本课程进一步地学习桥梁有限元分析以及计算机辅助设计，从而深化对桥梁工程的认识，培养创造性思维，提升工程实践能力。后续学生将能够利用本课程所学技能针对桥梁结构计算与验算更专业地进行工程培养。虽然本课程的教学思路符合新工科建设理念，但传统的教学模式存在一些不足之处，导致课程未能充分发挥培养综合型人才的潜力。因此，迫切需要进行教学创新改革，以更好地满足培养要求。本文将从教学痛点、教学创新以及推广效果方面对课程进行梳理总结，为同类课程提供改革思路。

一课程教学中遇到的痛点问题

桥梁计算机辅助设计专业课程教学改革经历了多年探索，对该门课程的专业教学发展历程中所存在的教学问题进行了系统梳理总结，其中包括了传统教学的共性问题以及本门课程涉及的专业痛点。

当前的教学方法主要偏向理论，而对实际应用的关注相对较少，这导致要培养出有潜力的领军人才面临一些挑战，而掌握实际的应用技能是塑造杰出工程领袖所必需的。本课程内容虽然涉及了力学模型和程序计算，具有理论与应用相结合的特征，但当前教学思路忽略了学生在实际问题中应用这些知识的能力。

当前教学方式相对传统，主要依赖于传统手段，例如粉笔和黑板，而辅助工具如电脑和多媒体仅被用于播放教师的课件。缺乏适当的教学平台，未能将常用的结构计算软件的操作与分析有效整合于课程教学之中，学生未能充分掌握专业软件的应用技能。这种教学方式在当今信息化发展背景下存在明显短板，特别是在培养学生创新意识和实践能力方面难以达到预期效果。

课程范围受限，在有限的教学课时内缺乏突出的应用性和综合性，导致学生在特定领域的知识掌握相对狭窄。缺乏贴近实际的专业案例分析，使学生在解决实际问题时缺乏经验和实践基础。此外丰富高质量的课外学习资源匮乏，限制了学生对广泛知识领域的深入研究，从而影响了他们的综合素养和终身学习能力的培养。因此，传统教学模式在促进实践教学和培养学生创新能力方面存在不足。

学生在学习过程中缺乏表达观点的能力。虽然在单独的答疑辅导中，学生们表现得十分积极，能够充分表达自己的想法和意见，然而一到课堂展示的环节，他们却显得拘谨，有的甚至选择回避。这可能是因为有些学生可能担心自己的观点与众不同，怕得不到同学的认同，其次，缺乏自信心也是制约学生表达的一大障碍。一些学生可能因为自己的知识储备不够充足或对自己的观点缺乏信心而选择保持沉默，害怕自已的言论受到质疑。

一些学生可能会根据考核方式进行学习策略的调整，这种调整可能是出于对成绩的追求或是对学科知识的适应。在某些情况下，学生可能会选择采取一种被称为“临时抱佛脚"的学习方式。这使得教师难以准确评估学生的日常学习态度和实际掌握程度，另外这种学习方式可能妨碍学生有效地调整学习状态，因为他们未能在平时建立扎实的基础，而仅仅依赖短期的努力。

学生对教师的教学能力和风格寄予了相当高的期望。然而有些学生可能对教师的授课能力表示疑虑，尤其是对于新来的教师，他们可能因经验不足而难以有效组织教学，导致教学时缺乏自信，进而可能逐渐失去对教学的热情。因此，学生们的期望与教师的实际表现之间存在一种微妙的平衡。

在桥梁计算机辅助设计这门课程中，思政教育的形式化呈现使得其在教学内容中显得有些机械和刻板。尽管课程设有相关的思政教育模块，但却缺乏一种潜移默化的渗透，这使得学生难以深刻理解和领会其中蕴含的思想内涵。思政元素似乎只是被简单地植入某些章节，而未能真正融入整个教学过程，缺乏贯穿全课程的主题线索。

二通过课程教学创新解决问题

自2021年起，课程组对课程教学体系进行改革，探索新形势下的课程教学模式，制定了桥梁计算机辅助设计课程体系化改造方案，深入分析、总结以前课程教学中存在的问题，贯彻“以学生为中心”的教育理念，从教学理念、教学内容、教学设计、教学方法、考核方式等方面提出了课程改造方案，通过以下教学创新方式，“对症下药"解决问题（图1）。

（1） 应用导向，实践贯穿

传授理论知识固然重要，但在培养工程领袖这一目标上，注重实际应用的教学创新至关重要。为解决力学计算方面教学困境，教学策略需要转向强调实践应用。首先，引入案例研究、项目驱动的教学模式，使学生在理论学习的同时，通过真实案例和项目应用所学知识。其次，采用仿真软件、实验室实践等形式，让学生亲身体验力学模型的建立和计算实践，加强他们的技能。同时，与行业合作，提供实习机会，让学生在真实工程项目中应用所学，培养他们的领导潜力。这样的教学创新将使学生更好地掌握力学模型、熟练计算，为塑造未来杰出工程领袖打下坚实基础。

（二）技术整合，实践引领

传统教学方法限制了学生的创新和实践能力的培养。为了解决这一问题，教学需要更多地整合现代科技和实践。通过引人教学平台，结合常用结构计算软件，让学生在课程中实际操作并分析数据，提升他们的实践能力。同时，教师利用现代融媒体等方式展示更丰富的教学内容，激发学生的创新意识。教学不应只限于传统手段，而是要充分利用现代工具，使教学更贴近实际工作场景，培养出更具创新能力的学生。

（三） 拓展课程视野，实践结合

解决教学问题需要拓展课程范围，提升应用性和综合性。引人更多专业案例，并结合实践，让学生从课堂走向实际场景，培养创新能力。丰富课外学习资源也至关重要，如引入高质量的在线资源和实践项目，以补充课堂教学。这样的教学创新将促进实践教学，激发学生的创新潜能，使他们能更好地应对未来的挑战。

（四） 鼓励自信表达，多元支持

学生表达能力的不足可能源于缺乏自信或对观点的认同感不足。为解决这一问题，教学需要鼓励学生表达自己的想法，并创造一个多元支持的环境。采用小组讨论、展示等方式，让学生在相对轻松的氛围下表达观点，逐渐建立自信。同时，教师给予积极反馈，鼓励多元思维，让学生感受到对不同观点的尊重和接纳。这种教学创新将有助于培养学生自信表达，拓展他们的观点和想法。

（五）培养学习习惯，多维度评估

学生学习策略被考核方式所左右，这影响了真实学习状态和评估。教学创新应该着眼于培养全面学习习惯，采取多维度评估。引入日常表现、课堂参与和项自评估等方式，让学生学会持续性学习，不只是临时备考。同时，评估方式也应更多元，考虑到学生的综合能力和实际掌握程度，避免单一方式对学生学习策略的影响。这样的教学创新将有助于学生建立持续性学习意识，提升他们的整体学习水平。