橋梁檢測課程教學模式探討

焦峪波　張禹維　宮亞峰　譚國金　畢海鵬

摘要：學生的綜合能力是我國高等院校培養高水平人才的關注焦點，人才培養離不開良好的課程體系建設。本文結合道路橋梁與渡河工程專業的橋梁檢測課程，對教學過程中容易出現的問題進行探討，提出了從教學內容到教學方法的完善措施。旨在提高學生學習的積極性、主動性，有效提升該課程的教學效果。

關鍵詞：橋梁檢測；教學；實踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）14-0176-02

隨著我國科技事業的不斷發展、綜合國力的不斷增強，交通基礎設施的建設正不斷加大，為迎合這一形勢，則需要交通領域的專業技術人員不僅要求數量的提高，更要求注重專業素質的培養。如何培養具有扎實的理論基礎、較強的工程認知能力、具有創新思維以及工程實踐能力的復合型人才已然成為我國高等院校育人的重要課題。同時，針對我國橋梁建設這一領域，所有橋梁結構在環境侵蝕、長期的載荷效應、材料疲勞老化等外部因素的共同作用下，都會不可避免地出現整體結構承載力衰減等諸多問題，這就導致在極端因素條件下結構很可能出現不可預測的重大事故，造成財產損失和人員傷亡。為避免此類事故的發生，橋梁檢測工作便顯得非常重要。為此，許多高校在道路橋梁與渡河工程專業中開設了這一專業性很強的課程。同時，橋梁檢測又是一門新興的課程，不但具有很強的理論性，又有很強的實踐性。目前為止，橋梁檢測課程并沒有非常成熟的教材，為使學生們理解透徹，則需要主講教師具有很高的技術水平，并從事相關工作一段時間。如何教學、如何使本專業學生對這門課程產生濃厚的興趣又鍛煉出其綜合運用知識的能力、如何提高教學質量從而為行業輸出高水平人才是進行該課程改革研究探討的根本出發點。

一、教學目標

橋梁檢測課程是一門理論與實踐結合緊密的課程，需要學生有相當的專業基礎，對常見的橋梁形式，如T梁、箱型梁、空心板梁的設計以及構造原理有一定認識，同時這門課程又包含了理論力學、材料力學、結構力學、結構設計原理、橋梁工程等一系列專業課程的基礎知識，是一門綜合性較強的專業技術課程。這就決定著這門課程適宜在大四本科生及研究生中開展。同時學生通過學習，可以對橋梁建設中的理論設計、施工控制、試驗檢測等一系列內容進行更深層次的理解，對工程質量的保證具有更加清醒的認識，這對工程人員至關重要。

1.對于本科生，學校這門課程要求他們熟悉工程試驗規范、了解測試儀器的使用方法及新型檢測方法（如靜載試驗中的攝影測量法等），把學到的知識應用到實際當中，做好工作的提前準備，激發學生創新能力。

2.對于研究生而言，學習這門課程更加注重于理論的教學，在學習之前要求學生們能夠掌握試驗應力分析方法以及結構動力學基礎等。之后則更加方便于課堂講解以及理論推導，能夠將很強的專業知識用于工程試驗作為指導，使這一實踐性工作變得事半功倍，充分激發出學生的潛能，使之對這一門課程產生濃厚的興趣，為這一行業的科研打下良好的基礎。

二、課程現狀以及存在的問題

我專業已開設該課程幾年，根據教學經驗以及教學效果，提出以下問題用于參考。

1.橋梁檢測是一門理論性與實踐強有力結合的科目，課程知識穿插點多，覆蓋門類廣，若學生對某一門課程理解較差，則會影響整體理解的程度，這就需要在前期的課程的設置上著重強調與實際工程相結合的知識，而不是純理論的設計計算教學。

2.課堂教學形式不夠豐富，學生們只是在學校中學習了相關課程，缺乏實際橋梁施工及構造原理的認識，雖然在課堂中采用了多媒體教學，但畢竟與實際操作和感官有一定差距，比較局限，難以緊密結合。

3.高等學校教育中一直注重理論研究、輕視實踐教學，造成實踐教學課程中管理不足、經費緊缺、考慮問題過于多樣復雜，從而影響了實踐教學的時間進而影響了教學的效果，我們要更加注重實踐教學，增加教學時間及教師數量，在學生們的實踐教學中激發他們對專業的興趣、加強對橋梁結構形式及施工方式的認識，為之后的橋梁檢測課程打下良好基礎。

三、教學改革措施與實踐

橋梁檢測技術是直接為工程實踐服務的技術，涉及到理論計算、現場試驗檢測（靜載試驗、動載試驗）、儀器儀表性能判斷、現場試驗組織、數理統計分析以及試驗報告撰寫方法等，具有較強的綜合性和應用性。

根據以往的試驗經驗，橋梁檢測時間短、效率高。檢測一聯連續梁橋，結構計算3～4天，現場試驗1天即可完成，教師可根據教學進度，結合項目，開展為期一周的實習，在實習場地選擇地點安全、工期適宜的待檢測橋梁進行參觀檢測，靈活地將學生穿插開進行參觀及結構計算等實踐教學活動。將計算的結構直接應用到檢測項目中，這樣可以極大地增加學生們的學習熱情和積極性，同時，學校承擔的實習經費與大規模參觀現場檢測相比有所降低。

1.在計算方面，與橋梁的設計相比，橋梁檢測試驗的結構計算重點在于上部結構的力學分析，簡化細部構造，針對結構的最不利位置進行檢測，對于大四的學生而言，難度適中、計算量小，同時有利于科目之間的交叉，有較強的可操作性。授課教師可以選取結構簡單、受力明確的橋梁作為試驗檢測項目，讓同學們分組進行計算，同時在授課的過程中安排計算進度和內容。例如：在討論計算方法時，引導學生側重于結構模型的有限元離散；討論結構最不利載荷位置時，引導學生側重計算截面內力，按影響線最不利加載，同時將現有試驗規范結合進去，讓同學們深入理解；講到橫向分布系數理論計算時，結合橋梁工程相關知識，讓同學們理解針對不同橋型適宜使用的計算方法，了解其異同點及使用范圍。在最后的結構理論驗算時，拿出同學們的計算結果與教師的理論計算結果進行對比，使同學們能夠快速發現問題并進行改正，并在最后介紹設計院常用的相關計算軟件，如橋梁博士、MIDAS CIVIL的使用方法，并借由電算結果對手算結果進行修正。通過這樣的計算實踐，可使同學們對結構的計算方法、試驗相關規范、計算機軟件等有更加深入的認識，提高理論水平的同時又培養了獨立思考的能力。endprint

2.靜載試驗與外觀檢測方面，借由項目或工程實際對所在城市的待檢測橋梁進行檢測。針對本科生教學而言，在檢測前可安排同學在實驗室室內對等強度梁模型進行應變片粘貼操作，這樣做可以讓同學們復習材料力學、試驗應力分析等相關課程的知識。與此同時，同學們或許會反應這種室內試驗與工地上真實的橋梁檢測項目聯系不夠緊密，對此，我系在課程規劃中可以安排學生參觀，在有條件的情況下甚至可以讓同學們實際參與到靜載試驗的前期準備工作中，在保證安全為前提的條件下讓學生在參與到在橋梁底面粘貼應變片、應變計以及反支位移計的工作中去，這樣可以讓學生更好地進行工程實踐。同時，教師可以教授如何跳出“目測”的瓶頸，應用設備來進行混凝土橋梁的外觀檢測，講解如數顯式回彈儀、鋼筋探測儀、超聲波探傷儀等一系列儀器規范使用方法以及測試的混凝土橋梁相應指標以及測試原理。并且結合現場講解活躍課堂，達到高水平的教學目標。針對研究生教學而言，不僅要求學生達到本科生課程要求的水平，更加要注重培養學生們提出問題、解決問題的能力。如：靜載試驗中，在橋梁底面反支位移計，但這種方法僅僅應用在橋梁凈空高度較低的情況下，若凈空高度非常高則將如何操作；若項目中要求檢測跨鐵道的連續梁橋，甚至沒有條件在橋下安裝位移計，這種情況下應該如何測量等等問題，培養學生善于思考的能力，并引導講解近幾年發展出的新型橋梁撓度測試方法。

3.在橋梁動載試驗方面，由于相關理論性較強，穿插學科多，我專業現有設備東華測試DH-5920動態加速度采集儀，對于本科生教學，可簡單教授其儀器相關操作以及原理，比如：采集儀配套軟件是如何應用FFT快速傅立葉變換以及海寧窗函數將時間——加速度信號轉變為頻率——振幅信號的，并在現場做完靜載試驗后，指導學生操作DH-5920得到全橋的一階頻率；針對研究生教學而言，應指導學生跳出動力特性測試分析軟件的“黑匣子”模式（即只給出一個分析結果），使同學們去思考分析橋梁動力特性的步驟以及分析過程，例如：如何應用有限元分析方法將橋梁離散化，形成獨立的剛度陣以及質量陣，再應用橋梁頻率計算公式以及應用計算軟件matlab等計算出全橋一階振動頻率等。同時，學生們結合相關研究方向教師的課題研究對橋梁頻率進行展開，如：可以深入研究橋梁結構不同程度的損傷以及不同溫度對橋梁自振頻率的影響，這無疑會使學生了解頻率可以反映結構剛度；溫度改變了混凝土彈性模量進而影響了橋梁自振頻率等結論，同時會思考在溫度及損傷耦合作用下橋梁頻率值中如何能夠剔除掉溫度的影響值來得出損傷的真實效應結果等科技前沿問題，為研究生期間的科學研究打下良好的基礎，更好地激發出學生的科研潛力。

四、結語

橋梁檢測這門課程偏重于實踐，但在教學中難免會偏重于理論，現在的課程實習時間較短卻更加偏重于基礎認知以及施工，會導致實習效果不佳，理論與實踐脫節。筆者認為對于這樣的現象，應該理清思路，站在學生的角度一步一步地去了解橋梁從設計到施工到檢測，使這一課程真正作為道路橋梁與渡河工程專業同學的“收尾課程”，通過這門課讓理論基礎更加扎實，使學生學以致用、學為所用。

參考文獻：

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[3]譚國金，吳艷玲.“橋梁檢測”課程教學方法探索[J].中國科教創新導刊，2013，（23）：139.endprint