在橋梁監(jiān)測監(jiān)控模擬系統(tǒng)上開設創(chuàng)新實驗的教學改革嘗試

李永信

摘 要：筆者在教學實踐中從應變片粘貼實驗開始，按照橋梁建造順序所做的實驗，先后開出了結構檢測教學大綱中要做的一些綜合型的創(chuàng)新實驗，收到了好的教學效果。本文就橋梁監(jiān)測監(jiān)控模擬系統(tǒng)開設綜合型創(chuàng)新實驗作了初步總結和探討。

關鍵詞：橋梁監(jiān)控模擬系統(tǒng)；綜合型創(chuàng)新實驗；教學效果

中圖分類號：G482 文獻標識碼： A

1 在橋梁監(jiān)測監(jiān)控模擬系統(tǒng)上能做哪些實驗

橋梁檢測監(jiān)控模擬系統(tǒng)（見圖1-1）將橋梁建造過程簡化，采用模擬仿真的形式搬進課堂，可以開出多種綜合型及研究型的實驗。應用模擬系統(tǒng)軟件，可以進行橋梁建造過程的模擬、鋼管拱吊裝過程的模擬、塔架位移模擬、混凝土灌注過程的模擬、成橋試驗的模擬、自爬吊籃的模擬等。可以演示監(jiān)測監(jiān)控的全過程，安裝到每一部分時的各部位的應力情況。由于監(jiān)測監(jiān)控關系到工程建設項目的成敗，所以，對保證工程質(zhì)量有重大意義。

在橋梁的建造過程中，在塔架根部、鋼管拱的兩拱腳、L/4、3L/8及拱頂處安裝了單向拉、壓應變傳感器，測其鋼管拱在施工過程中的應變值，以保證安全可靠地施工。本系統(tǒng)為學生開設綜合、設計、研究型實驗提供一個基礎平臺。應用本模擬系統(tǒng)，可以系統(tǒng)地培訓熟練的監(jiān)測監(jiān)控人員，讓學生在這個平臺之上，來從事設計、研究型的實驗。所能開設的實驗有：應變片粘貼實驗；塔架系統(tǒng)測繪調(diào)整 應力測試實驗；傳感器標定實驗；鋼管拱線型及應力測量實驗；索力測試實驗；鋼管混凝土探傷實驗；成橋荷載實驗；動應力及固有頻率測量實驗等。

2 實驗內(nèi)容及學時安排

實驗內(nèi)容及學時安排見表2-1。

3 創(chuàng)新實驗的教學管理

針對以上教學及實驗內(nèi)容，特制定開放實驗室管理辦法，首先制定了開放實驗室的規(guī)章制度，之后按照規(guī)章制度執(zhí)行。時間開放：開放是相對于“約束”而言。常規(guī)的實驗教學，一是時間上的約束；二是內(nèi)容上的約束，只有必做實驗，沒有選作實驗；三是方法上的約束，只能按實驗指導書上規(guī)定的方案、方法、步驟做實驗，這對于學生能力培養(yǎng)十分不利。而時間開放，就是不受時間的限制，學生就可以認真仔細地將一個設計性的實驗做完。內(nèi)容和教學方法上的開放：除必做實驗外，還應安排學生自選實驗。可以將教師的部分科研任務，安排為專題性的研究型實驗，以及開展第二課堂和學生科技小組活動。個人或小組，可以自擬實驗題目，自行設計實驗方案，自選儀器設備組裝實驗裝置，經(jīng)比準后，獨立進行實驗。實驗報告可以以小論文的形式提交。總之，將實驗教學開發(fā)內(nèi)化的方法落到了實處。

4 創(chuàng)新實驗的教學過程

4.1 測試系統(tǒng)的制作

根據(jù)測試系統(tǒng)的制作所涉及的內(nèi)容，講解了鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控的整個實驗過程，在本系統(tǒng)上所要開設的所有實驗（見表2-1的實驗內(nèi)容），并提供參考資料及電子文件，進而開拓學生的創(chuàng)新思路。之后學生根據(jù)功能設計制作出樣機及實際測試系統(tǒng)，見圖1-1橋梁監(jiān)測監(jiān)控模擬系統(tǒng)。

4.2 應變片的粘貼及儀器調(diào)試

根據(jù)要求，在塔架，鋼管拱、橋面上分別貼上應變片，從貼片方案設計、應變片粘貼、接線、應變片接橋及儀器調(diào)試，都由學生獨立完成，真正地鍛煉他們的動手能力。他們基本功扎實，動手能力強，經(jīng)過努力，終于完成了測試系統(tǒng)，并在本系統(tǒng)上開出了研究、設計綜合型實驗。見圖4-1應變片

的粘貼實驗；圖4-2塔架系統(tǒng)測繪調(diào)整應力測試實驗；圖4-3傳感器標定實驗；圖4-4鋼管拱線型及應力測量實驗；圖4-5索力測試實驗；圖4-6鋼管混凝土探傷實驗；圖4-7橋梁荷載試驗；圖4-8動應力及固有頻率測量實驗等。

5 創(chuàng)新實驗的教學成效

創(chuàng)新實驗教學極大調(diào)動了學生的學習熱情，激發(fā)了學生的創(chuàng)新潛能。學生組成創(chuàng)新實驗組，參加了湖北省第十屆大學生“挑戰(zhàn)杯”課外科技競賽，具體完成了：

1.湖北省第十屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽作品申報書，作品名稱為：鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控模擬仿真系統(tǒng)；

2.測試系統(tǒng)設計圖紙及模型制作；

3.鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控模擬仿真系統(tǒng)設計說明書；

4.鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控模擬仿真系統(tǒng)指導手冊；

5.在鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控模擬仿真系統(tǒng)上，所能開設實驗的實驗報告；

6.答辯講演稿（PPT）等。

經(jīng)過參賽學生及指導老師的努力，《鋼管混凝土拱橋建造監(jiān)測監(jiān)控模擬仿真系統(tǒng)》在湖北省第十屆“挑戰(zhàn)杯·青春在沃”大學生課外學術科技作品競賽中榮獲二等獎。學生從申請書填寫、模型設計與制作、應變片粘貼及各個綜合型實驗的試做，到實驗報告及教學資料的整理，整個過程開發(fā)了學生的潛能，提高了動手能力及測試水平，同時將實驗開發(fā)內(nèi)化教學落到了實處，并取得了豐碩的成果。

（本文審稿 柳立生）