基于土木工程专业认证的《桥涵水文》课程教学改革研究

李想 王振 高凌霞 孙建刚 杜蓬娟 崔利富 张庆高

摘  要：桥涵水文是土木工程专业道桥方向的一门重要的专业基础课程，内容涵盖桥梁工程、水文学、水力学等多个学科，教学难度大。如何在教学过程中能结合土木工程专业认证，并且抓住重点，提升学生学习能力、运用更丰富的教学手段和考核方式值得研究和思考。对此，结合多年教学实践，通过对课程设置、教学环节和考核方式等三方面的改革进行具体阐述与论证，为基于土木工程专业认证的桥涵水文的课程改革提供参考依据。

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）14-0141-03

Abstract： Hydrology and Hydraulics for bridge engineering is an important basic course for civil engineering road and bridge direction， the content covers bridge engineering， hydrology， hydraulics and other disciplines， which is difficult to teach. How to combine the civil engineering professional certification in the teaching process， and focus on key points， improve students' learning ability， and use more abundant teaching methods and assessment methods are worth studying and thinking. In view of this， combining with years of teaching practice， the paper carries on the specific elaboration and demonstration through the three aspects reforms of course setting， teaching links and assessment methods. It provides reference basis for the curriculum reform of hydrology and hydraulics for bridge engineering based on civil engineering professional certification.

Keywords： hydrology and hydraulics for bridge engineering; professional certification; teaching reform; course setting; teaching link

工程教育專业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，是用来衡量所培养的毕业生是否达到该专业所制订的培养目标和毕业要求的一种合格性评价体系，是工科毕业生达到专业培养要求的制度保障[1];同时专业认证既是实现学位互认国际实质等效的工程教育，又是当前新工科发展的需要，故开展专业认证建设具有重要现实意义[2]。为全面贯彻落实学校教育教学改革和学科专业认证建设重要精神，大连民族大学土木工程学院土木工程专业作为学校第一批参与专业认证建设的专业，拟以专业认证为契机加强土木工程专业内涵建设，彰显专业特色，通过对人才培养方案优化、达成度评价、持续改进、实践平台、师资队伍等五个主要方面建设，提高专业教育教学水平和人才培养质量，使给土木工程专业毕业生逐步符合国家规定的工程教育认证人才培养质量标准要求，为申请国家专业认证奠定较好前期基础，为符合土木工程专业认证中关于课程体系的建设，以《桥涵水文》课程教学改革研究为例。

桥涵水文不仅是土木工程专业道桥方向一门专业基础课[3-5]，而且也是土木工程专业认证所应具有课程。该课程是一门阐述和运用水文规律开发和发挥工程效益的学科，主要介绍在水循环从降水到径流过程中，关于地面径流的形成、观测以及对土木工程建筑结构物的影响。使土木工程专业学生了解自然界中的水的运行变化与河川径流的关系，具有分析计算河渠设计流量和确定过水建筑物孔径等的设计知识，为从事桥梁和道路施工与设计等相关工作打基础。本课程内容涵盖桥梁工程、水文学、水力学等多个学科，教学难度大，以大连民族大学土木工程专业所开设的桥涵水文为例，该课程一般开设于土木工程专业道桥方向第五学期，性质为选修课，教学计划为16学时。根据土木工程认证的要求即以学生为中心，依据成果导向的方式进行教学体系的设计，其中必须有周期性的评价环节和有效的持续改进机制，且如何在有限的学时和学生无水力学知识的条件下，讲授这门重要的专业基础课，并保证学生的听课效果？作者根据对该课程多年教学实践的经验，通过对课程设置、教学环节和考核方式三方面改革进行具体阐述与论证[6，7]。

一、课程设置的改革

桥涵水文讲述的是水力学基本理论在道路和桥梁工程水文计算中的应用，主要内容为设计流量推求、孔径布置、桥梁墩台冲刷计算等。目前大连民族大学土木工程学院仅开设桥涵水文，并未开设水力学课程[8-12]。虽然看起来现阶段学生也能通过学习解决工程应用问题，但由于对水力学基本原理缺乏一定深度的认知，学习桥涵水文知识难度加大，工程应用时也会因为一知半解而出现问题，因此在现有教学大纲要求下，桥涵水文这门课程应增加部分水力学知识点，虽然本门课程学时较少，但要求不能降低，基本方法、基本理论、基本概念和重要内容学时必须掌握。

根据这一原则“桥涵水文”教学大纲与课程内容做了以下调整：1. 减少水文统计原理和大中小孔径计算的有关内容，增加“水静动力学”、“水流阻力和水头损失”和“明渠水流”以此来提高学生对水力学知识的掌握为后续课程打基础。2. 减少设计洪水流量和大中桥孔径计算章节中公式的推导，侧重让学生掌握公式的运用。3. 按照新的教学大纲学时要求，删除工程应用价值相对较少的章节如“海洋水文”、“桥梁水工模型试验”和“桥位勘测和桥位选择”等。4. 在教学结构布置上，各章节的衔接做了较多的调整，如将水静力学和水动力学两章进行了合并，称为“水静动力学”，具体调整后课时安排见表1。

调整后教学大纲与老版相比改动较大，但是核心内容的增减较少，使桥涵水位的内容更加丰富合理，调整后教学内容和大纲更有利于学生学和教师教。

二、教学环节的改革

桥涵水文课程设置改革后，其课程内容和教学大纲内容并未减少，要求并未降低，但是总学时相比其它高校却是较少，为了达到预期的教学目标，要求任课教师在教学组织、教学方法和教学手段等教学环节上做较大的改革，才能提高本课程的教学质量，充分发挥与调动学生的主动性和积极性。教学改革的关键在于任课教师对本门课程教学环节的把握，根据作者的经验，针对桥涵水文这门课程，采取如下措施。

首先，桥涵水文是一门工程实践性很强的课程，教师在授课过程中一定要结合工程实际经验来引起学生学习本门课程的兴趣，将一些抽象的概念、复杂的公式以及枯燥的文字叙述，通过视频或者图片的形式给学生呈现出来，提高学生听课效率。例如，通过郑州市内的黄河大桥分部图，分析并讲授桥位选择的原则。通过水流冲击桥墩的视频，启发学生了解桥墩处水流的扰流形式。结合武汉长江大桥的图片，讲授桥梁的初步设计除了需要计算桥面高程和桥孔宽度，还要计算墩台的埋置深度，化抽象为具体，通过工程实际案例来寻找解决办法，相比纯文字的理论讲授，更容易调动学生学习的兴趣。

其次，在课堂教学中采用传统教学与多媒体结合的教学方式。桥涵水文原理部分较为枯燥、抽象，学生普遍听课过程中往往注意力不集中，可将教学内容制作成多媒体课件，使抽象的问题具体化，易于学生掌握与理解，提高学生课堂学习效率。桥墩的冲刷图示、平原河流与山区河流的水流特征、丁坝和导流堤的形势与布置等，这些内容建议任课教师采用多媒体的方法进行授课。虽然多媒体课件好处多多，但是对于一些重要的公式及其推导过程还需要运用板书的教学方式，因为在老师书写板书的过程中，不仅有利于学生理解，更给学生充分的时间去消化知识点，例如桥涵孔径大小，桥面高程和明渠均匀流水利计算等。

最后，教学内容的设计和组织。桥涵水文这门课程的专业知识丰富，教学难度极大，因此本门课程要本着以桥梁工程和道路工程应用研究为目标，在教学过程中突出桥涵水文设计技能，以工程应用为前提，设计教学内容的广度、难度和深度，且不需要面面俱到。例如水力学部分重点讲授明渠水流及水静动力学，桥涵水文部分重点讲授设计流量、桥梁孔径、桥面高程和桥梁墩台的冲刷。简单讲授河川径流、水文统计原理及调治构造物等。以这种讲课方式不仅能合理分配讲授学时，而且可以突出重点，有利于加强学生对桥涵水文这门课程的掌握。

三、考核方式的改革

除教学环节的改革外，进一步改革考试方式刻不容缓。目前大学选修课的考核方式有考试和考查两种。采用考试的考核方式，目前综合性和主观性试题较少，而客观题较多，虽然可以给出学生客观的评判，但是对于学生综合能力的评判的力度不够。采用考查的考核方式，对于相关选题学生会有全面的了解，但是，对于本门课程整体的知识脉络掌握的可能较为薄弱。目前大学考试改革的方向应该与国际接轨，符合专业认证的标准，既要有非考试的测评，又要有标准化的考试，而且要增加综合性和主观性的试题，重视考核学生的综合能力。鉴于此，作者认为桥涵水文这门课程的考核方式的改革应采取如下措施。

第一，設置平时成绩（占20%），主要包括课堂表现（10%）和作业（10%）。加强学生对平时成绩的考核，有助于调动学生学习的积极性，督促学生学习，调节课堂上课气氛。平时成绩体现在学生上课回答老师问题、学生出勤、课堂抢答问题、作业完成情况等。

第二，课程设计成绩（占30%）。课程设计可以让学生将课内所学与工程实际案例相结合，提高学生对所学知识的理解与运用能力。本门课程的课程设计要避免传统课程设计集中在绘图室进行（枯燥无味，学生机械性的画图）。既有内业设计又有外业设计，具体做法为：首先将学生分组（每组3-5人），事先选定桥位、组织学生勘测水面坡度、河床粗糙系数和水位等，收集历史洪水调查资料、当地水文参数和调查历史特大洪水情况等，而后每组同学完成桥位处设计洪水流量、孔径宽度、桥面高程等计算。

第三，卷面成绩（50%）。在考试题型的选择上，减少客观题分值，增加问答题、计算题的比重，尤其是综合分析题。如从可持续发展的角度谈谈公路桥梁建设应该考虑的问题有哪些？请结合工程实例说明。这类问题既综合考核了相关知识点，又与工程实际紧密结合，能有效培养学生解决实际问题的能力。

第四，对于在实践应用和理论方面有独到见解和创新成果的同学，应该给予一定的加分。

四、结束语

本文从课程设置改革、教学环节改革和考核标准改革三方面进行阐述和论证，一是在现有课时量的前提条件下，将水力学的知识融入到桥涵水文中。二是采用合适的教学方法，并结合工程案例进行授课。三是制定合理的考核标准，培养学生的综合能力，并用其解决工程实际问题。从本学期教学实践情况来看，约有80%的同学卷面成绩优良、课堂表现良好、课程设计优秀，符合国家规定的工程教育人才培养质量标准。

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