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

李永信

摘 要：筆者在教學(xué)實踐中從應(yīng)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(jié)構(gòu)檢測教學(xué)大綱中要做的一些綜合型的創(chuàng)新實驗，收到了好的教學(xué)效果。本文就橋梁監(jiān)測監(jiān)控模擬系統(tǒng)開設(shè)綜合型創(chuàng)新實驗作了初步總結(jié)和探討。

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

中圖分類號：G482 文獻(xiàn)標(biāo)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(jìn)課堂，可以開出多種綜合型及研究型的實驗。應(yīng)用模擬系統(tǒng)軟件，可以進(jìn)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?？梢匝菔颈O(jiān)測監(jiān)控的全過程，安裝到每一部分時的各部位的應(yīng)力情況。由于監(jiān)測監(jiān)控關(guān)系到工程建設(shè)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(yīng)變傳感器，測其鋼管拱在施工過程中的應(yīng)變值，以保證安全可靠地施工。本系統(tǒng)為學(xué)生開設(shè)綜合、設(shè)計、研究型實驗提供一個基礎(chǔ)平臺。應(yīng)用本模擬系統(tǒng)，可以系統(tǒng)地培訓(xùn)熟練的監(jiān)測監(jiān)控人員，讓學(xué)生在這個平臺之上，來從事設(shè)計、研究型的實驗。所能開設(shè)的實驗有：應(yīng)變片粘貼實驗；塔架系統(tǒng)測繪調(diào)整 應(yīng)力測試實驗；傳感器標(biāo)定實驗；鋼管拱線型及應(yīng)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(yīng)力及固有頻率測量實驗等。

2 實驗內(nèi)容及學(xué)時安排

實驗內(nèi)容及學(xué)時安排見表2-1。

3 創(chuàng)新實驗的教學(xué)管理

針對以上教學(xué)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(xué)，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(dǎo)書上規(guī)定的方案、方法、步驟做實驗，這對于學(xué)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(xué)生就可以認(rèn)真仔細(xì)地將一個設(shè)計性的實驗做完。內(nèi)容和教學(xué)方法上的開放：除必做實驗外，還應(yīng)安排學(xué)生自選實驗?？梢詫⒔處煹牟糠挚蒲腥蝿?wù)，安排為專題性的研究型實驗，以及開展第二課堂和學(xué)生科技小組活動。個人或小組，可以自擬實驗題目，自行設(shè)計實驗方案，自選儀器設(shè)備組裝實驗裝置，經(jīng)比準(zhǔn)后，獨(dú)立進(jìn)行實驗。實驗報告可以以小論文的形式提交?？傊?，將實驗教學(xué)開發(fā)內(nèi)化的方法落到了實處。

4 創(chuàng)新實驗的教學(xué)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(shè)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(jìn)而開拓學(xué)生的創(chuàng)新思路。之后學(xué)生根據(jù)功能設(shè)計制作出樣機(jī)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(yīng)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(yīng)變片，從貼片方案設(shè)計、應(yīng)變片粘貼、接線、應(yīng)變片接橋及儀器調(diào)試，都由學(xué)生獨(dú)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(qiáng)，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(shè)計綜合型實驗。見圖4-1應(yīng)變片

的粘貼實驗；圖4-2塔架系統(tǒng)測繪調(diào)整應(yīng)力測試實驗；圖4-3傳感器標(biāo)定實驗；圖4-4鋼管拱線型及應(yīng)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(yīng)力及固有頻率測量實驗等。

5 創(chuàng)新實驗的教學(xué)成效

創(chuàng)新實驗教學(xué)極大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新潛能。學(xué)生組成創(chuàng)新實驗組，參加了湖北省第十屆大學(xué)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(xué)生課外學(xué)術(shù)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(shè)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(shè)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(dǎo)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(shè)實驗的實驗報告；

6.答辯講演稿（PPT）等。

經(jīng)過參賽學(xué)生及指導(dǎo)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(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中榮獲二等獎。學(xué)生從申請書填寫、模型設(shè)計與制作、應(yīng)變片粘貼及各個綜合型實驗的試做，到實驗報告及教學(xué)資料的整理，整個過程開發(fā)了學(xué)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(xué)落到了實處，并取得了豐碩的成果。

（本文審稿 柳立生）