摘要：文章首先分析了道路桥梁与渡河工程专业结构力学课程教学现状，然后提出了新工科背景下道路桥梁与渡河工程专业结构力学课程教学改进策略，包括教学内容层面、教学方式层面、课程思政层面。

　　关键词：道路桥梁与渡河工程专业；结构力学课程；新工科

　　道路桥梁与波河工程（以下简称“道桥渡”）专业的设量旨在为满是我国交通基础设施工程建设发展和庞大公路路网管理及地下轨道交通建设和工程安全形势的实际需要，培育以土木工程基本知识为基础，以道路，桥梁，地下工程和工程安全为专业知识背景的复台型人才，而结构力学作为道桥渡专业中的经典基础理论必修谋程，是承接理论力学、材料力学等理论课程，接续工程结构设计原理、桥梁工程等专业谋程的关键一环，对学生专业现的建立有者十分重要的意义"1，在当前道桥渡专业课程体系中，在结构力学谋程之前开设的基本都是基础理论谋程，学生往往无法对道桥波专业形成具体认识，同时由于当前奥论环境对土建交通类专业存在错误认识，学生很容易会对专业产生反感情绪，在这种背景下，如果结构力学谋程仍按传统投课形式大量抽象的力学概念，只偏重解题技巧的板书推演，不与实际工程、时代背景相联系，势必会加重学生的负面情绪，不利于其后续对专业课程的学习，更不利于专业人才的培养！

　　在当今世界经济全球化、数智化发展大背景下，新工科是基于我国创新驱动发展战略新需求，为促进产业结构调整、转型、升级，以适应国际竞争新形势而提出的工程教育改革方向，要求各工程专业要面向未来，继承传统，同时更要注重创新交又与融合，从而培养出符合时代发展需要的新型卓越人才.道桥渡专业作为培养我国交通运输基础设施建设者的接篮，需要在新工科背景下故变定位，而结构力学谋程作为道桥波专业的关键一环，也要适应新时代的发展，不能再将自已定位为纯粹的力学类理论谋程，因此，在新工科背景下，道桥波专业结构力学谋程教学必须做出改进，以适应时代的发展，为我国当下交通运输发展培育人才。

　　一、道路桥梁与渡河工程专业结构力学课程教学现状

　　（一）教学内容与专业方向不匹配

　　交通运输是涉及国计民生发展的重点领域，而现代化交通基础设施是交通运输发展所依赖的硬件支持，道桥波专业作为现代化基础设施建设的重要方向，相应的人才需求非常旺盛，可以说我国交通运输行业的蓬勃发展离不开道桥波专业，当前，该专业立足培养面向交通运输基础设施建设的高素质工程技术人才，一般下设公路工程、桥梁工程和隧道工程三个方向41.

　　现阶段，在谋程设量上，道桥渡专业下设相关方向的专业谋程，如桥梁工程、隧道工程等，并且会根据各方向的不同单独设量，而结构力学课程作为工程基础谋，往往会在方向分流前面向所有学生开设"，但传统结构力学课程的内容主要是针对梁，拱。桁架、刚架等各类经典杆件结构的内力、变形计算，这会让学生觉得该谋程只对桥梁工程方向有用，如果未来计划选择路工程。隧道工程方向，学生潜意识里可能就会不重视本门谋程，但正如前文所述，结构力学谋程在道桥波专业中是唯一最贴近实际工程的力学类理论谋程，它可以很好地在理论谋程与专业谋程之间建立起衔接，让学生理解前两年的所有理论谋程学习都是为了给后续专业学习打好现论基础，这个衔接如果做

　　不好，加之专业谋程本身具有具体，实际，易理解的特性，学生最终很容易变成只懂得工程理论，不清超基础理论，经验来源的工程技术人员，而无法成为我国发展真正所需的综合全面型工程技术人才，

　　（二）救学方或不直观

　　道桥波专业结构力学谋程跟其他力学类课程一样，具有大量抽象化力学概念，同时一直以来课程的教学偏重各类力学题型的求解技巧，忽视实际工程情况，这样会让学生只关注题目求解，无法形成结构受力的基本概念，从而无法认识实际工程中的力学思想，更无法形成工程思维能力和习惯。同时，抽象化的概念加上平面板书的讲授方式会天然树立起多道理解的“壁垒”，很多时候需要依赖学生的想象和理解能力来突破。另外，教师在为学生答疑解惑时也只能依赖抽象手段，导致知识传授过程往往效率较低。比如，在温度作用下判断构件受拉、受压侧时，学生经常难以准确进行判断。这种“重理论、轻工程”的情况影响了结构力学这门课程衔接基础学课和应用学课的有效性。而在专业课时量大幅缩减的背景下，这种问题就显得更为严重。

　　针对上述问题，道桥渡专业结构力学课程教学亟须结合道桥渡专业自身需求、特点及新工科发展进行改革，以期通过针对性更强的课程内容及教授方式，夯实学生工程思维根基，培养适应时代发展需要的交通工程专业人才。

　　二、新工科背景下道路桥梁与渡河工程专业结构力学课程教学改进策略

　　针对以上两方面问题，笔者结合自身结构力学课程授课经验，提出如下改进策略。

　　（一）教学内容层面

　　相较土木工程专业中的结构力学课程，道桥渡专业结构力学课程在教学内容的设置上，首先应该更有针对性地面向桥梁工程、隧道工程、公路工程三个道桥渡专业主干方向，像桥梁工程中的斜拉桥结构，隧道工程中的支护结构，道路工程中的挡土墙、明洞结构等结构，这些可以作为例题内容加入既有结构力学的位移法、力法求解超静定结构章节，在讲解的过程中，教师不能仅将这些内容作为结构力学课程的简单例题，还要由此引申出各方向中各结构的受力特点，从而逐步让学生形成工程思维。例如，在讲解斜拉桥例题时，教师可以通过设置不同桥梁高度，让学生提前了解斜拉桥拉索索力与桥塔高度的关系，同时还可以设置不同的塔梁连接关系，在桥梁工程课程教学前提前让学生思考漂浮、半漂浮、固接等斜拉桥结构体系的受力特点。通过这样的设置，学生可以认识到目前交通运输基础设施中各类结构形式是由受力决定的。结构力学课程可以舍弃部分土木工程专业中面向建筑工程的课程内容，如位移法中的弯矩分配法，因为道桥渡专业涉及的交通运输基础设施中几乎没有类似建筑工程中由多个固结节点组成的框架结构，而弯矩分配法的提出主要面向框架结构，对于道桥渡专业的学生而言，这部分内容的专业指向性低，故可以予以舍弃。同时，在当前教学改革大背景下，结构力学的课时已经被大幅压缩，因此精简与本专业关联性低的内容，也有助于整个道桥渡专业学生的培养。

　　结构力学课程教师在进行知识讲解前，可先以实际且有时代性的工程案例进行导入，如近年来新建成或在建的各类超级工程，像世界上最难建的铁路“川藏铁路”、世界最长跨海大桥“港珠澳大桥”、世界在建最长高速公路隧道“天山胜利隧道”、世界在建最大跨径公铁两用大桥“常泰长江大桥”等[6-9]。通过这些超级工程案例，学生能够意识到，道桥渡专业发展到今天，仍会面临更多的挑战，随着社会经济的发展，相应的挑战不仅来源于初始的设计施工，还要考虑结构在服役过程中的退化，从全寿命周期的角度看待交通运输基础设施，进而明白如果不具有新时代的工程思维，就无法跟上时代的发展。随后，教师可从结构力学角度切入，分析如何从受力出发实现这些超级工程，引导学生发现超级工程的实现与结构力学课程的知识点是高度契合的。例如，目前正在建设的常泰长江大桥作为最大跨径的公铁两用大桥，如果按传统思路设计，主梁在纵桥向会存在极大的温度应力和变形，导致无法满足规范要求，在这个背景下，设计师创造性地利用了新型高强度碳纤维复合材料，通过在主梁跨中和桥塔横梁间布设碳纤维复合材料拉索，为温度应力和变形提供了新的传导路径，降低了其对结构本身的影响，从而满足了规范要求，实现了该超级工程的建设，达到了世界领先水平[10]。教师在课堂上以这些超级工程为案例，引导学生运用结构力学所学知识分析并解决工程建设难题，可以使学生理解结构力学对道桥渡专业的重要性，培养学生工程思维能力。

　　除了工程案例，结构力学课程教师还要在授课过程中积极引入当下新型交通基础设施形式，如超大跨径缆索承重桥梁、深海悬浮隧道、自发电光伏道路等富含新工科时代特色的工程案例，让学生认识到道桥渡专业也是随时代发展而不断演化的，从而学会用发展的眼光看待事物，树立起正确的世界观、人生观、价值观。同时，新时代的道桥渡专业在新工科背景下对学生也有着更多更高的要求，需要学生全面学习、了解多门类学科专业知识，而不能像过去仅局限于传统工程本身，从而认识到自己身上肩负的责任和使命。

　　（二）教学方式层面

　　笔者在道桥渡专业结构力学课程教学方式上采用了实体、虚拟教具相结合的方式，最大限度地降低了各力学概念的抽象性，以最为直观的途径，让学生对结构、结构受力变形等基础概念形成正确的认识。同时，在讲授中降低板书解题的比重，着重力学概念的讲授。

　　关于实体教具，笔者选用了利用弹簧、磁铁等基础构件组成的实体教具，如图1所示。它可以灵活地模拟各类典型交通基础设施，如悬索桥，可以通过最为直接的双手交互，让学生直观感受到在各类荷载作用下悬索桥结构真实的变形形态，同时认识到荷载的传递路径是从桥面板到吊索，再到主缆，最后通过桥塔传递到基础。这样不仅可以让学生轻松掌握结构中荷载传力路径的概念，同时也可以让学生提前对后期的桥梁工程课程知识进行预览，从而串联起道桥渡专业前期的基础理论课程及后期的专业课程。例如，在第一章的几何分析中，可以让学生直接拿教具构件进行组合。而对于结构力学课程中温度效应等难以在实体教具上直接展示的内容，笔者充分利用现有成熟的有限元软件，如桥梁博士、FLAC3D、ANSYS、ABAQUS，配合虚拟仿真试验平台，组成虚拟教具，用来配合实体教具，让学生掌握静定结构在温度作用下的变形状态，以及超静定结构在升、降温情况下由于多余约束而产生的次生内力及相应的变形情况。这样就能让学生直观了解结构变形状况，理解刚接、铰接等不同连接形式下结构的整体变形特点。

　　为了符合当前工程领域数智化发展趋势及新工科建设要求，结构力学课程教师在教学过程中可以进一步结合BIM、AR、VR技术，将实际结构及其相应结构力学抽象化的过程更为直观地展现在学生面前，这样不仅能加深学生的理解，还能更早地将先进技术引入教学，从而有利于学生成长为多学科交叉的复合型人才。同时，有了这些新技术的引入，结构力学课程教师还可以进一步对学生讲述道路桥梁渡河工程中设计、施工、运维全过程的概念，如桥梁隧道在施工过程中面临的体系转换问题，以及在运维过程中由构件性能退化导致的结构体系变换及基于体系改变的结构加固等，这更符合我国当前交通基础设施“建管并重”的新常态。例如，传统结构力学课程设置的问题都是从完整建成的结构出发的，对于道桥渡专业还不够有针对性，对此，教师可以在课程中设置以一三跨连续刚构桥为原型的题目，展示刚构桥在桥塔0号块现浇施工、悬臂浇筑、边跨合拢、中跨合拢四个过程中结构整体的受力、变形情况，从而让学生提前意识到后续专业课涉及的内容，同时让学生理解结构力学的内容不是单调的理论问题，而是真正可以用于解决实际工程问题的。

　　此外，结构力学课程教师要降低对各个章节例题板书推导讲解的比重，因为内容重精不重多，讲透一道题胜过讲完十道题，且例题应更多地与道桥渡专业相关工程贴近，并着重力学概念的讲授，而非只讲授解题技巧。例如，对于第一章结构几何分析，可删减不符合工程实际的偏题、怪题；在超静定刚架结构章节，应重点讲解桥梁工程中连续刚构桥、隧道工程中的箱涵等工程对应的题目，而舍弃多层刚架、十字刚架等与道桥渡专业联系不紧密或是失真的题目。同时，教师不能把结构力学课程当成纯粹的力学类理论课程，而要将其放在整个道桥渡专业工程框架下，从而紧密串联起整个培养方案，让学生能深刻意识到课程学习对专业素养的形成有着不可或缺的意义。

　　（三）课程思政层面

　　立德树人是高等教育的根本任务，将思想政治教育与专业课内容有机融合是贯彻“三全育人”的要务，能够培养学生爱党、爱国精神，增强学生的责任感、使命感，同时激发他们学习本专业的兴趣和动力，使其毕业后更好地为国家建设发展添砖加瓦[11]。对于道桥渡专业结构力学这门偏理论的课程来说，融入思政元素往往容易出现“两张皮”的状况，讲授过于生硬，也会适得其反，但通过深入挖掘，可以发现这门课是非常适合开展课程思政教学的，尤其是在道桥渡专业背景下。

　　首先，教师可以结合相关历史名人的事迹展开思政教育。例如，钱伟长院士那篇关于交通基础设施著名的论文《宁波甬江大桥的大挠度非线性计算问题》，文内参考文献中的“本文不必参考任何文献”可以很容易地激发学生的学习兴趣；接着教师可以引出钱伟长院士的生平，讲述钱伟长院士1946年时虽然在美国的事业如日中天，但还是毅然决然选择了回国奉献[12]；之后教师可以引入钱伟长院士的教育理念，即主张培养全面的人，使学生成为一个爱国者，一个辩证唯物主义者，一个有文化修养和心灵美好的人，一个有专业知识的人；随后教师可以介绍钱伟长院士在力学领域的突出贡献，包括对广义变分原理的贡献等；最后回归论文本身涉及的几何非线性问题，结合结构力学课程讲述知识点，如讲述桥梁结构在小变形假设下与考虑大变形后的异同点。通过这样一套编排，学生可以自然而然地对本课程、本专业产生极大的兴趣，同时可以培养学生的爱国精神。其次，学校的杰出校友事迹也是很好的课程思政素材。例如，笔者所在学校杰出校友苏权科带领相关技术团队，在没有任何前人经验可以借鉴的情况下，历经10余年建成了创下多项世界之最的超级交通基础设施工程，体现了我国一直以来逢山开路、遇水架桥的奋斗精神[13-14]。这样的案例可以极大地增强学生对本专业、学校乃至国家的荣誉感，能激发学生学习专业知识的热情。

　　此外，教师还可以通过工程实例介绍结构力学的相关知识点。例如，我国目前正在建设的世界最大跨径斜拉桥常泰长江大桥（主跨达1 176 m），以及世界最大跨径悬索桥张靖皋长江大桥（主跨达2 300 m），这两座桥从科研、设计到施工阶段处处有着长安大学人才的身影，如此可以加深学生对学校的自豪感，同时教师还可以给学生设计一个“为什么悬索桥世界最大跨径比斜拉桥大这么多”的思考问题，让学生基于已有的结构力学知识进行思考，最后可以引导他们发现从结构受力角度来看，悬索是一种更为高效的结构体系，但在控制主梁变形方面斜拉桥又更具优势。由此，不仅完成了知识点的传授，还让学生懂得如何辩证地看待事物，完成课程思政到专业知识的自然过渡和闭环流转。

　　三、结语

　　随着新工科的推进，我国交通基础设施发展迈入新阶段，道桥渡专业建设也面临机遇与挑战，急需对课程教学模式进行改革和创新。结构力学课程作为道桥渡专业必不可少的一门专业基础衔接课，对于本专业学生专业观的形成有着重要的意义，同时对学生未来走上工作岗位也有着十分重要的现实意义。虽然很多专业都开设了结构力学这门课，但对于道桥渡专业而言，结构力学这门课有着完全不同的地位和意义。本文结合道桥渡专业及学生思想特点，从新工科背景出发，在教学内容、教学方式、课程思政等层面探寻更为合适的教学改进策略，以便将道桥渡工程实际及发展动态引入教学，提升教学质量，进而在有限的课时量下提高学生的综合能力，助力学生提高综合素养，形成工程思维。

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