以编程为主的《桥梁结构电算》教学思考

杜柏松

【摘要】论文讨论了以编程为主的《桥梁结构电算》教学模式优点和缺点，从教和学两种不同的角度去阐述了以编程为主的《桥梁结构电算》教学的利与弊。根据作者多年的教学经验，作者认为以编程为主的《桥梁结构电算》教学属于精英教育模式，不应该完全丢弃。

【关键词】桥梁结构电算；编程为主；编程能力；综合能力

《桥梁结构电算》是土木工程专业的核心专业课程，这门课的教学难度非常大，参考教材量大，不仅需要非常宽广的专业知识，还必须具备深厚的计算机基础。在90年代的《桥梁结构电算》教材中，以编程为主，而在近年的新版教材中，教学内容则逐步转变为以软件应用为主。论文是根据作者多年的《桥梁结构电算》教学实践，从教与学的优点和缺点两个方面谈谈以编程为主的《桥梁结构电算》教学思考。

1、教学缺点

1）程序调试难度大

以程序编制为主的《桥梁结构电算》教学难度非常大，要求从事教学的老师具备深厚的编程基础，编程是一门艺术，也是一门学问，编程的过程涉及代码编写、代码调试以及代码优化。没有深厚的编程基础，代码调试是无法过关的，特别是在上机操作中，很多代码是学生自己编写的，如果里边出现了错误老师需要现场帮助学生调试程序，没有扎实的编程基础，老师很可能花很长时间都无法发现错误，导致学生怀疑老师能力水平，教学效果也会大打折扣。

2）程序优化算法复杂

众所周知，不同的人编程思路不同，编制的代码也不一样，程序代码的好坏是以程序运行效率来评判的，这就涉及到程序代码的优化，优化的代码占用计算机资源少，运行效率高，但是算法也相对复杂，不是每个模块都能够有良好的优化算法。从实际教学上讲，一般只要求学生能够编制出程序即可，对算法并没有过多的要求，也即是说不要求学生对代码进行高水平的优化，从一定程度上降低了学习的难度。

3）需求学时多

程序教学是非常费时的，特别是现在的学生编程基础薄弱，并且在教学学时削减的大环境下，将《桥梁结构电算》的程序讲透是很难的，如果要保证80%的学生都能够理解，教学时间可能更长，少量的教学时间根本无法胜任。如果要学好《桥梁结构电算》这门课光靠课堂讲解肯定不行，还必须安排大量的上机学时，目前这课程的最低学时要达到48学时，含上机16学时，但实际学时很难满足这种基本要求，导致教学内容无法完成，只能缩减教学内容。

4）编程基础要求高

编程为主的教学不仅对老师的编程基础要求高，同样也要求学生的编程基础扎实，否则这门课的教学难度过大，不仅仅要教会学生编制桥梁结构分析程序，还得首先教会学生编程语言，而现在很多学生在学习编程语言的时候没有达到基本要求，导致教学过程中還要抽时间复习编程语言，也间接增加了需求的教学学时。

5）专业课基础要求高

《桥梁结构电算》涉及到桥梁工程课程、结构力学课程、有限元课程以及程序语言，是一门交叉性的学科课程，不仅要求编程基础高，同时具备扎实的专业课基础，如果桥梁工程、结构力学和有限元课程中有一门不熟悉，就会增加教学难度和教学时间，先得花时间给学生讲解欠缺桥梁工程、结构力学和有限元相关的知识。

2、教学优点

以程序为主的《桥梁结构电算》在90年代非常流行，主要是当时的计算机操作环境以DOS为主，并且计算机价格昂贵，能够用于桥梁结构分析的软件极少，当时的桥梁结构设计计算主要以手工计算辅助自编程序进行，因此，编制程序是当时《桥梁结构电算》教学的主流，当然这种教学方式优点也非常明显。

1）编程能力强

学生在学习编程语言的时候往往都是偏重于数学公式或者数据库，而用于桥梁结构分析方面的程序则完全类似于实战，是对数学公式、力学理论和数据库的诠释，因此，学生的编程能力从理论走向了实践，并且以实践为主，这种大型的训练使得学生的编程能力得到极大的提升，很多学生甚至由厌恶编程变成喜爱编程。

2）专业能力强

编程是代码、算法和专业理论的结合，在编程的过程中，学生对算法和专业理论的理解更深，有一点理论没有理解透，就会导致计算结果错误，因此，编程之时必须深入的理解理论，在理论的理解过程中需要查阅大量的文献资料，获取了大量的专业理论知识，无形中也提升了学生的专业水平和学习兴趣。

3）综合能力强

可以说编程为主的《桥梁结构电算》教学是一种精英教育，因为编程是数学、力学及计算机的完美结合，在编程的过程中要求编程者具备数学和力学（专业）方面的深厚基础，编程的同时学生不仅能够复习桥梁工程、结构力学、计算机和有限元理论，还能够促进学生对理论的运用，在编制程序的过程中也深入的理解了涉及到的专业理论知识，更好的掌握了桥梁结构分析的机理和内涵，这部分能够学好《桥梁结构电算》的学生最后的专业能力非常强，绝大部分学生的专业水平都会有所提高。

以编程为主的《桥梁结构电算》随着时间的推移逐渐退出了教学的舞台，但是这种教学模式培养出了很多的精英人才，他们开发出了很多商业化的桥梁专业软件，而现在以软件应用为主的《桥梁结构电算》则重点在培养应用型的大众化人才。从我个人的角度讲，我觉得完全丢掉以编程为主的《桥梁结构电算》教学模式非常遗憾，从这门课的教学角度讲，从以编程为主转变为以软件应用为主的《桥梁结构电算》教学意味着学生的培养模式由精英培养转变为大众化培养，培养出的学生能够掌握软件的应用，但是对软件内部编程机制并不熟悉，增加了学生对所学软件的依赖性。

参考文献：

[1]石洞等.桥梁结构电算[M].同济大学出版社，1985.

[2]周水兴等.桥梁结构电算[M].北京：人民交通出版社，2013.

[3]熊川武.反思性教学[M].上海：华东师范大学出版社，1999.

基金项目：论文由重庆交通大学教育教学改革研究课题（1202004）资助。