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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称: 桥梁工程 一级学科:  08 工学
二级学科: 0807 土建类 教学层次:  本科
负责教师: 范立础 学校名称:  同济大学
院系名称:   申报状态:  已获奖
申报级别: 国家级 申报文件下载:  无下载文件
获奖名称: 获奖年度:  2006
主页地址: http://bridge.tongji.edu.cn/qiaoliang/index.html,http://10.10.175.23/jpkc/qlgc/, 是否交换: 
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课程介绍:

本课程的定位
我校作为教育部直属重点高校,致力于建设国内外知名的研究型、综合性的高水平大学,以“知识·能力·人格”模式培养综合素质优秀的合格人才。作为我校的传统优势学科,土木工程专业(包括桥梁工程)由于其良好的学术和社会声誉,生源质量居于全校前列,桥梁工程方向的学生质量更在土木工程各方向中名列前茅。因此我校土木工程专业的培养目标,不仅定位在使学生具有未来土木工程师的一般素质和技能,还要培养学生成为工程及相关领域的未来领导者和创新者的潜在素质。
本课程作为土木工程专业的重要专业课,是桥梁、道路课群组的核心课程,也是交通、运输、铁路等相关专业方向的建议选修课。结合上述培养目标,本课程的定位是:(1)主要培养学生从事桥梁工程技术及管理工作的基本能力,重视社会急需的实践能力的培养;(2)培养学生具有桥梁工程技术领域领导决策或探索创新的初步素质和能力。
2.本课程的教学目标
通过本课程的学习,使学生:
(1)掌握常用的各种体系中、小型混凝土桥梁的构造、设计理论和方法,熟悉其施工工艺;
(2)初步掌握大型、较复杂混凝土桥梁的构造、设计原理和施工方法;
(3)了解先进的桥梁设计、施工理念和方法,具备进行探索创新的初步素质和能力。
4-2-2知识模块顺序及对应的学时
知识模块顺序及对应的学时(以土木工程专业桥梁课群组为例)

序号
知识模块
具体内容
学时
1
桥梁设计思想与理念
(课堂讲授)
国内外桥梁建设和科技发展概况、桥梁结构体系和构件的基本概念
4
2
桥梁规划设计的一般原则和程序
3
3
桥梁的概念设计(方案比选、总体布置、造型与美学)与设计新理念(全寿命设计、耐久性设计)
[专题讲座,提交读书报告]
4
4
桥梁的养护与管理[专题讲座,提交读书报告]
2
5
桥梁设计理论与方法
(课堂讲授)
混凝土梁式体系桥梁的构造与设计原理、计算分析理论与方法、施工工艺
54
6
混凝土拱式体系桥梁的构造与设计原理、计算分析理论与方法、施工工艺
30
7
混凝土斜拉桥和悬索桥的构造与设计原理、计算分析特点、施工方法
14
8
理论知识考核
4
9
实践与能力
教学录像(桥梁构造、施工)[考核方式:提交报告或小论文]
4
10
桥梁施工现场、预制厂参观实习[考核方式:提交报告]
4
11
设计计算习题与考核(课外)
/
12
桥梁计算机辅助设计与软件应用[专题讲座]
3
13
预应力混凝土简支梁桥课程设计[课外36学时,考核方式:提交设计图纸和计算书]
/
14
预应力混凝土连续梁桥课程设计[课外36学时,考核方式:提交设计图纸和计算书]
/
合? 计
126

4-2-3课程的重点、难点及解决办法
本课程的特点是理论与实践并重,要求学生扎实掌握基础设计理论,并具有初步解决桥梁实际工程问题的动手能力。其重点和难点在于:
(1)各类结构体系桥梁的构造,特别是细部构造,由于学生缺乏工程概念的积累,用传统教学方式难以取得好的教学效果;
(2)常用桥梁的设计计算理论和方法,特别是梁桥空间分析理论、超静定桥梁内力计算、薄壁箱梁计算理论等部分,对结构力学知识的要求较高,而当前学生结构力学课程的学时比过去有所减少,因此较难充分理解和掌握。
解决办法有:
(1)在构造概念方面,有针对性地安排教学录像、多媒体演示和参观实习等环节,使学生多接触实际工程,并通过三维演示辅助教学课件,使学生直观了解结构的内部构造,增加感性认识,激发学习兴趣,从而深化理解构造与受力、材料特性、施工方法等相互之间的关系;
(2)在课堂教学中有针对性地加强与桥梁设计有关的结构力学知识的讲解,如影响线、超静定拱和薄壁杆件结构力学等,通过传统板书推导的教学方式,并结合一定量的习题和课程设计,使学生加深对理论知识的理解,掌握设计计算方法,强化实际动手能力的培养,使理论与实践紧密相结合。
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4-2-4实践教学的设计思想与效果(不含实践教学内容的课程不填)
实践教学的设计思想:通过教学录像、参观实习、习题、课程设计等多种形式,使学生掌握常规桥梁的构造、设计计算方法和施工工艺,深化对基本理论的理解,着重培养学生的实际工作能力和初步的研究创新能力。通过实践教学,学生基本可以从事常规桥梁的设计与施工管理工作。因此,实践教学的质量如何可认为是本课程教学目标的直接反映。
实践教学的效果:主要体现在毕业设计/论文的质量和用人单位对毕业生的评价两个方面。经过多年的跟踪调查和社会信息反馈,学生毕业设计/论文的总体水平优良,我校桥梁工程专业/方向毕业生的总体质量得到了用人单位的普遍好评,尤其是理论基础好、动手能力强,大多数可以较快地成长为技术骨干。这都表明实践教学环节取得了预期的成效。
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4-3教学条件(含教材使用与建设;促进学生主动学习的扩充性资料使用情况;配套实验教材的教学效果;实践性教学环境;网络教学环境)
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1.教材使用与建设
本课程主要使用自编的多个版本的优质教材,另外挑选少数外校编写的优秀教材推荐给学生作为教学参考书。
课程组历来重视教材建设,所编写的多个版本的《桥梁工程》系列教材在国内桥梁工程界久负盛名:1980年,肖振群、范立础教授编写出版了第一版交通部统编教材《桥梁工程》(上、中、下册);1985年,姚玲森教授主编出版了道路工程专业用交通部统编教材《桥梁工程》,1988年获第一届全国高校优秀教材奖,被全国所有路桥专业所选用,至今已累计发行26万多册,目前该教材正在修订改版之中,将于近期出版;1987年,范立础教授主编出版了第二版桥梁专业用交通部统编教材《桥梁工程》(上、下册),1993年获交通部优秀教材二等奖,1998年获上海市科技进步二等奖,被全国13所设有桥梁工程专业的高校所选用,至今已累计发行8.6万册;2001年,范立础教授结合土木工程专业教学改革和国内外桥梁工程的发展,总结先进设计思想和施工技术,充实更新教学内容,主编出版了新版土木工程专业用教材《桥梁工程》(上册),被列为教育部“全国百本精品教材”,至今已累计发行2.1万册。
本课程组编写出版的《桥梁工程》系列教材受到国内桥梁界的普遍好评,除作为本科教材广泛使用外,还被作为广大公路桥梁工程技术人员的经典参考书,总发行量已近37万册
同时,为适应现代远程教学的需要,课程组近年来在国内率先进行了《桥梁工程》网络教材的编写、开发和试用工作。在网络教材的开发过程中,我们充分考虑了网络环境中非线性学习和阅读的特点,按知识脉络对传统教材进行了重新梳理和整合,并发挥多媒体的优势,扩充了多媒体资料库,形成了独具特色的网络教材。目前,《桥梁工程》(上)网络教材已经试用四年,下册部分也已完成了编写,即将投入试用。
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2.促进学生自主学习的扩充性资料使用情况
早在2000年,我们就意识到仅仅依靠有限的课内教学时数和教学资源,远远不能满足学生旺盛的学习需求和桥梁科技迅速发展的形势。课程组因此将拓展课外学习时间、建立便于学生自主学习且具有丰富教学资源的教学平台作为课程建设的重要内容之一,从而激发学生学习的自主性和主动性,促进教学互动,拓宽学生的知识面,增加教学信息量。
(1)基于网络环境的扩充性资料
目前在我们建设的“桥梁工程”网络教学平台上,专门设置了自主学习模块,主要由桥梁图片库、桥梁三维模型库、桥梁工程学习指导等模块组成。
桥梁图片库收集了国内外2000多张桥梁图片资料,并附有详细资料,可按多种方式查询,可大大开阔学生的视野,更方便地了解桥梁的发展概况和趋势。
桥梁三维模型库利用Flash、VRML、Avi、三维透视图片等多种多媒体手段,对梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等典型桥型的主要构件、施工过程等进行了形象、生动的三维描述,学生可以从现实环境中不可能实现的各种角度非常直观地观察构件,有助于学生更好地掌握课内关于桥梁构造设计和施工方面的教学内容。
桥梁工程学习指导根据本课程教学大纲,对教学内容中的重点、难点部分进行了进一步的阐述和分析,有助于同学消化和掌握课堂讲授内容。
此外,网络平台上还备有多个教学录像剪辑,内容涉及桥梁规划、设计、施工和新工艺等方面,帮助学生开阔知识面,增加信息量,激发学习热情。
上述教学资源均在本课程网站上公开,学生和社会工程技术人员均可通过校园网或外网访问浏览,进行开放式远程学习和自主学习。学习本课程的本校学生已从2001届开始陆续试用课程网络教学平台,受到师生的一致好评,目前已正式投入使用。
(2)桥梁工程系图书资料室的扩充性资料
本课程组所属的桥梁工程系拥有藏书丰富、阅读条件良好的图书资料室,目前藏有各类桥梁工程及相关学科科技书籍3万多册,其中:中文图书3万余册,外文原版图书500多册,其中《桥梁工程》教材有10余种;常年订阅国内外桥梁工程及相关学科的专业、学术类期刊80多种,其中:中文期刊50多种,外文期刊30余种。资料室内还备有接入校园网的多台PC机,读者可很方便地利用这些设备查找自己需要的专业资料和信息。
为了便于学生及时掌握和了解国内外桥梁建设和科技发展的最新动态和前沿热点,多年来桥梁工程系一直坚持将供教师教学科研使用的资料室向本课程的学生开放,并根据本课程教学需要,有针对性地随时向资料室补充有关资料,尤其是各种教材和教辅资料。
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3.配套实验教材的教学效果
与本课程相配套,桥梁工程系为桥梁课群组学生开设有“桥梁结构试验”课程,并编写了《桥梁结构试验》教材,于2002年由人民交通出版社出版。该教材系统地介绍了桥梁结构试验常用的仪器设备以及桥梁现场静力试验、动力试验和桥梁模型试验的方法,介绍了多座大桥的实桥试验过程,并附有六个课程配套试验的试验指导书。
该教材的使用大大拓宽了“桥梁结构试验”课程的教学内容,提高了试验教学质量,培养了学生的试验动手能力。
4.实践性教学环境
在实践性教学环境方面,我们主要从实验室建设、生产实习基地建设和设计院实践基地建设等方面做了大量的工作,为实践性教学的开展创造了良好的条件。
(1)实验室建设
桥梁工程系是土木工程防灾国家重点实验室的依托单位之一,我们充分利用这一优势,与该重点实验室下属的风洞实验室、抗震实验室等保持密切的联系,组织学生开展实验室参观、试验模型讲解、典型桥梁试验观摩等活动,使学生了解了试验研究实践,开阔了视野,激发了他们将来从事创新研究的浓厚兴趣。
同时,我系还设有桥梁结构试验室,能够承担桥梁构件的教学试验和小型桥梁模型试验。为本课程中部分试验实践环节提供了支持。该试验室还向桥梁方向的学生开放,为他们进行自由探索性的模型试验研究(如学生开展的“桥梁结构设计大奖赛”活动)提供便利条件。
(2)生产实习基地建设
从1990年代起,我们就充分利用丰富的校友资源和同广大生产单位建立的良好合作关系,建立了众多的桥梁生产实习基地。
上海浦江缆索厂和上海彭浦橡胶厂是我系传统的生产实习基地。通过现场参观和技术人员的讲解,很好地弥补了课堂教学的不足,加深了同学对缆索、支座等桥梁关键部件的认识。同时,我们密切关注上海地区的桥梁建设,积极建立桥梁现场实习基地。最近几年,我系已和上海东海大桥建设指挥部、上海黄浦江大桥建设指挥部、上海中环线建设指挥部等单位建立了良好的联系,多次安排学生进行现场生产实习。
此外,我们还积极与上海周边地区的大桥建设工地联系,建立临时合作关系,安排学生实习。近几年安排过学生实习的大桥工地包括:苏通长江大桥、润扬长江大桥、江阴长江大桥、南京长江二桥、南京长江三桥、钱江四桥、温州瓯江三桥、上海沪闵线二期工程等。通过在这些特大型桥梁工程工地的实习参观,一方面加强了课程教学中理论与实践的联系,另一方面也有效地提高了学生对桥梁专业的热爱和学习的兴趣,促进了课内学习。
(3)设计院实践基地建设
为了弥补工程现场实习知识点零散、不系统的缺陷,我们克服种种困难,在上海地区多家著名设计院建立了设计院实践学习基地。利用假期定期选拔优秀学生,安排他们在设计院进行系统的设计实践学习,巩固和提高课内学到的知识,受到了学生的欢迎和好评。
目前,已建立实践基地的设计院有上海市政工程设计研究总院、上海城建设计研究院、上海市政工程研究院、同济大学建筑设计研究院等。
(4)重视毕业设计环节
毕业设计环节是衡量“桥梁工程”课程教学质量的最重要一环。我系长期坚持选取与工程实践密切结合的课题作为本科生毕业设计/论文题目,近年来我系毕业设计/论文题目有80%来自于工程实践,并有部分真题习作,这一做法受到了学生和老师的好评。近年来,我系每年均有学生获得“校优秀毕业设计/论文”称号,部分优秀毕业设计/论文见下表。
年度
毕业设计/论文题目
学生
指导教师
1999
开槽箱梁横向挠曲刚度分析
孙智
陈艾荣
2000
基于浏览器的桥梁工程教学辅助软件开发
阮欣
石雪飞
2001
体外预应力标准化节段施工桥梁研究
许树壮
李国平
2002
超大跨径斜拉桥动力相互作用研究
杨素哲
陈艾荣
2003
大跨度悬索桥主缆线形及索股长度分析研究
谭红梅
肖汝诚
2004
桥梁桩基空间分析软件的开发
马旭涛
董冰
2005
钢斜拉桥索梁锚固区局部分析
胡斌
石雪飞
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5.网络教学环境
经过多年建设,课程组目前建成了总容量近10GB的网络教学资料,包括本课程的教学大纲、电子教材、课堂讲义、学习指导、教辅资料、生产实习资料等栏目,长期在互联网上提供,并定期更新和充实,供学生自学。
同时,我们还制作了10多部教学录像片,可以在多媒体教室播放,也可以在同济大学校园网上在线播放观看。
本课程向学生推荐的国内外部分有关网络教学资源列表如下:
(1)本课程精品课程建设网站:http://bridge.tongji.edu.cn/qiaoliang/index.html
(2)本课程教学参考电子书籍:http://bridge.tongji.edu.cn/bridgebooks/default.asp
(3)中国交通部网站:http://www.moc.gov.cn
(4)美国About bridges 网站:http://www.nireland.com/bridgeman
(5)英国Bridge design and engineering 杂志网站:
http://www.bridgeweb.com/home/index.cfm
(6)BridgeSight 软件网站:http://www.bridgesite.com
(7)国际桥梁及结构工程协会(IABSE)网站:http://www.iabse.org
(8)美国土木工程师学会(ASCE)网站:http://www.asce.org
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4-4教学方法与教学手段(含多种教学方法灵活使用的形式与目的;教育技术应用与教学改革)
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1.多种教学方法配合使用的目的、实施过程与实施效果
本课程是一门理论性与实践性兼备的课程,特别是工程实践性很强,因此单纯依靠传统的课堂板书讲授一种教学方法是不够的,不可能保证取得好的教学效果。经过长期积累,本课程针对各类教学内容的不同特点,而在教学活动中使用了课堂板书、多媒体演示、网络自学、工程现场实习参观和课程设计等互为配合、补充的多种教学方法和手段,例如:
(1)对于桥梁设计理论与方法的教学内容,主要通过课堂讲解、板书推导与课外习题的形式进行,实践证明这种方法比采用多媒体教学效果要好,学生较易理解、吃透。
(2)对于桥梁结构构造和施工的教学内容,这是过去课堂教学中最难讲授清楚的部分。但目前利用多媒体计算机仿真技术已较好地解决了这一难题。学生通过本课程开发的“多媒体桥梁工程教学辅助系统”中的桥梁图片资料库和桥梁计算机三维动画模型库,可以很方便地查询各类桥梁图片,观看常用桥梁形式的施工全过程动画,通过VR形式的桥梁局部构件动画,学生可以自己转动构件,从不同的角度观察构件。此外还使用了计算机数字模型特有的透明技术,使学生可以透过构件的外表面看到内部的钢筋构造,达到施工现场也无法实现的极好教学效果,同时也大大节省了课堂教学时数。
(3)课程设计是锻炼学生动手能力的主要手段。配合本课程设计了3个课程设计,可按不同的专业方向灵活选用。“钢筋混凝土简支梁课程设计”要求学生完成钢筋混凝土简支梁桥的设计计算与构造设计,“预应力混凝土简支梁课程设计”要求学生完成预应力体系的设计计算与构造设计,“混凝土桥梁课程设计”要求学生完成预应力混凝土连续梁桥的构造设计与简单的设计计算。通过这三个课程设计,使学生基本掌握常规桥梁的设计计算与构造,为毕业设计中进行较复杂桥梁的完整设计打下基础。
(4)生产实习是本课程课堂教学的补充,通过桥梁现场施工的参观实习,使学生对书本知识有更加感性的认识。
多年来的教学实践证明,上述多种教学方法与手段的实施取得显著的教学效果。
2.相应的上课学生规模
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姓 名
承担的具体课程
授课学生总数(近5年)
范立础
土木工程概论
约1200
石雪飞
桥梁工程(上)(桥)
约260
李建中
桥梁工程(下)(桥)
约260
孙建渊
桥梁工程(道路)
250
张国泉
桥梁工程(运输)
250
吴培峰
桥梁工程(函授)
约1000
王志强
桥梁道路结构(高技)
约300
合? 计
约3520
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3.信息技术手段在教学中的应用及效果
经过多年建设,课程组运用现代信息技术手段,目前建成了包括总容量近10GB的网络教学资料的网络教学平台,包括本课程的教学大纲、电子教材、课堂讲义、学习指导、教辅资料、生产实习资料等栏目,进行定期更新和充实,供学生自学。同时,我们还制作了10多部教学录像片,可以在多媒体教室播放,也可以在同济大学校园网上在线播放观看。
值得一提的是网络教学平台的建设,吸收了一批本科生参与部分工作,一方面有利于提高他们的专业水平,同时也保证了所开发的网络教学资源符合学生的实际学习需求,使教学收到实效。
信息技术手段在教学中的应用极大地调动了学生自主学习的积极性,取得了很好的效果。
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4.教学方法、作业、考试等教改举措
结合教学内容的充实和实践教学,除原来单一形式的习题作业外,我们适当增加了部分研究性作业,例如课程中的专题讲座要求学生提交读书报告或小论文,其成绩也计入本课程的总成绩。
本课程的考核方式改变了过去“期末考卷定成绩”的方式,而将期末理论考试(60%)、读书报告/小论文(10%)、习题(10%)和课程设计(20%)各部分按不同的权重计入课程的总成绩。
这些举措实施以来,极大地调动了学生自主、全面学习的积极性,取得了较好的效果。
此外,针对目前大土木工程专业的培养要求,以及桥梁工程结构越来越复杂化的发展趋势,我们进行了课程教学体系和内容改革的探索。本课程新的教学方案将教学内容围绕“桥梁工程总论”来安排,每种典型桥型均配合课程设计或大型作业,适当削减部分繁琐的手算教学内容,大量增加计算机辅助设计的内容和训练,使课程的教学内容更加贴近桥梁设计与施工技术的最新发展实际。

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