在桥梁监测监控模拟系统上开设创新实验的教学改革尝试

李永信

摘 要：笔者在教学实践中从应变片粘贴实验开始，按照桥梁建造顺序所做的实验，先后开出了结构检测教学大纲中要做的一些综合型的创新实验，收到了好的教学效果。本文就桥梁监测监控模拟系统开设综合型创新实验作了初步总结和探讨。

关键词：桥梁监控模拟系统；综合型创新实验；教学效果

中图分类号：G482 文献标识码： A

1 在桥梁监测监控模拟系统上能做哪些实验

桥梁检测监控模拟系统（见图1-1）将桥梁建造过程简化，采用模拟仿真的形式搬进课堂，可以开出多种综合型及研究型的实验。应用模拟系统软件，可以进行桥梁建造过程的模拟、钢管拱吊装过程的模拟、塔架位移模拟、混凝土灌注过程的模拟、成桥试验的模拟、自爬吊篮的模拟等。可以演示监测监控的全过程，安装到每一部分时的各部位的应力情况。由于监测监控关系到工程建设项目的成败，所以，对保证工程质量有重大意义。

在桥梁的建造过程中，在塔架根部、钢管拱的两拱脚、L/4、3L/8及拱顶处安装了单向拉、压应变传感器，测其钢管拱在施工过程中的应变值，以保证安全可靠地施工。本系统为学生开设综合、设计、研究型实验提供一个基础平台。应用本模拟系统，可以系统地培训熟练的监测监控人员，让学生在这个平台之上，来从事设计、研究型的实验。所能开设的实验有：应变片粘贴实验；塔架系统测绘调整 应力测试实验；传感器标定实验；钢管拱线型及应力测量实验；索力测试实验；钢管混凝土探伤实验；成桥荷载实验；动应力及固有频率测量实验等。

2 实验内容及学时安排

实验内容及学时安排见表2-1。

3 创新实验的教学管理

针对以上教学及实验内容，特制定开放实验室管理办法，首先制定了开放实验室的规章制度，之后按照规章制度执行。时间开放：开放是相对于“约束”而言。常规的实验教学，一是时间上的约束；二是内容上的约束，只有必做实验，没有选作实验；三是方法上的约束，只能按实验指导书上规定的方案、方法、步骤做实验，这对于学生能力培养十分不利。而时间开放，就是不受时间的限制，学生就可以认真仔细地将一个设计性的实验做完。内容和教学方法上的开放：除必做实验外，还应安排学生自选实验。可以将教师的部分科研任务，安排为专题性的研究型实验，以及开展第二课堂和学生科技小组活动。个人或小组，可以自拟实验题目，自行设计实验方案，自选仪器设备组装实验装置，经比准后，独立进行实验。实验报告可以以小论文的形式提交。总之，将实验教学开发内化的方法落到了实处。

4 创新实验的教学过程

4.1 测试系统的制作

根据测试系统的制作所涉及的内容，讲解了钢管混凝土拱桥建造监测监控的整个实验过程，在本系统上所要开设的所有实验（见表2-1的实验内容），并提供参考资料及电子文件，进而开拓学生的创新思路。之后学生根据功能设计制作出样机及实际测试系统，见图1-1桥梁监测监控模拟系统。

4.2 应变片的粘贴及仪器调试

根据要求，在塔架，钢管拱、桥面上分别贴上应变片，从贴片方案设计、应变片粘贴、接线、应变片接桥及仪器调试，都由学生独立完成，真正地锻炼他们的动手能力。他们基本功扎实，动手能力强，经过努力，终于完成了测试系统，并在本系统上开出了研究、设计综合型实验。见图4-1应变片

的粘贴实验；图4-2塔架系统测绘调整应力测试实验；图4-3传感器标定实验；图4-4钢管拱线型及应力测量实验；图4-5索力测试实验；图4-6钢管混凝土探伤实验；图4-7桥梁荷载试验；图4-8动应力及固有频率测量实验等。

5 创新实验的教学成效

创新实验教学极大调动了学生的学习热情，激发了学生的创新潜能。学生组成创新实验组，参加了湖北省第十届大学生“挑战杯”课外科技竞赛，具体完成了：

1.湖北省第十届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书，作品名称为：钢管混凝土拱桥建造监测监控模拟仿真系统；

2.测试系统设计图纸及模型制作；

3.钢管混凝土拱桥建造监测监控模拟仿真系统设计说明书；

4.钢管混凝土拱桥建造监测监控模拟仿真系统指导手册；

5.在钢管混凝土拱桥建造监测监控模拟仿真系统上，所能开设实验的实验报告；

6.答辩讲演稿（PPT）等。

经过参赛学生及指导老师的努力，《钢管混凝土拱桥建造监测监控模拟仿真系统》在湖北省第十届“挑战杯·青春在沃”大学生课外学术科技作品竞赛中荣获二等奖。学生从申请书填写、模型设计与制作、应变片粘贴及各个综合型实验的试做，到实验报告及教学资料的整理，整个过程开发了学生的潜能，提高了动手能力及测试水平，同时将实验开发内化教学落到了实处，并取得了丰硕的成果。

（本文审稿 柳立生）