课 程 思 政 案 例 展 示

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1. 案例主题

中华优秀传统科学和技术“中国古今桥梁建造史”——电阻应变片传感器的应用。

2. 结合章节

第3章 电阻应变片传感器

3. 案例意义

俗语说：“逢山开路，遇水搭桥”。可见对于人们的交通而言，在自然界中的主要障碍便是山与河，而建筑桥梁，无疑是突破大山阻隔和河流天堑的最主要且最有效的手段。中国古代桥梁建筑的发展历程始于原始社会，结束于清代，历史悠久，成就卓越。而今的中国是世界上拥有桥梁最多的国家，用一座座拥有自主可控核心技术的大桥，一次次刷新世界纪录，走出了一条从“建成学会”到“创新跨越”的中国桥梁制造之路。全世界现有排名前十的桥梁中国及占据了6座，完全凭一国之力占据了世界桥梁的大半壁江山。

启发学生了解对中国优秀传统科学和技术，激发学生的文化自信和民族自豪感，启发学生思考系统的科学体系的重要性，从而更深刻理解在研究生阶段，科学地有责任心、有使命感地做好学术基础的重要性。

4. 案例展示

4.1 案例描述

中国桥梁的历史可以上溯到6000年前的氏族公社时代，到了1000年前的隋唐宋三代，古代桥梁发展到了巅峰时期。数千年来勤劳智慧的中国人民因地制宜、就地取材，用各种建筑材料，建造了数以百万计、类型众多，构造新颖的桥梁。我国古桥不仅艺术造型上有很高的成就，表现出鲜明的民族风格，而且在建桥理论、构造处理、平面布局以及施工方法上，都有不少独特的创造。

n 原始时期：在浙江余姚出土的河姆渡遗址中，发现了木梁柱结构的建筑，从形制上它们采用了榫卯和藤索连接房屋构件的方式。从时间上这些建筑建造于距今约7000年的新石器时代晚期，推测出当时的人民已经初步掌握了不同性能材质的组合使用方法，已经具备了建造木梁木柱桥的物质和技术基础。

n 周秦时期：到春秋末期即战国初期，随着冶炼技术的日益成熟，铁器丰富了桥梁的选材列表，同时各种建筑物的兴起也对石材的利用起到了推波助澜的作用。随着铁器连接券石技术的产生，石拱桥也开始出现了。这一时期的桥梁建筑，不仅结构理论得以提升，施工技术也得以完善，桥梁的使用寿命变长，维修费用也随之大幅缩减。

² 李冰建造的最著名与北斗七星对应的——成都七桥（冲治桥——冲星桥；市桥——玑星桥；江桥——员星桥；万里桥——长星桥；夷里桥——夷星桥；长升桥——尾星桥；永平桥——曲星桥）；

² 公园257年秦昭襄王建造了一座正式的浮桥——蒲津桥。

n 两汉时期：汉代承继了战国空心砖墓拱的圆拱，中国的拱桥是从圆弧拱开始的。据考证，中国的圬工拱起始于西汉。在四川一些盛产竹子的地方，当地的人民就地取材创造了竹索桥。至此我国已经具备了梁、拱、索、浮四大桥梁基本体系。

n 晋代至隋唐时期：永嘉之乱时，西迁甘肃的吐谷浑在黄河上游建造了河厉桥，这是一座木制的伸臂梁桥，相比于以往的简支木梁，它的跨度足可达到简直梁桥的四倍有余，是木桥发展史上的一次飞跃。由于京杭大运河彻底贯通，随着南北方文化的交融，北方的造桥技术在南方得以施展，南方的桥梁建设也日渐发达完善。

n 两宋时期：两宋的统治时间长达300多年，在此期间，我国取得了较长时间的安定统一，桥梁建设相比前代也全面进步，在桥梁形式上也有诸多创新之处，比如叠梁结构虹桥、筏形基础、植蜗胶固技术、石梁结合的开关活动式浮桥等。著名宋画《清明上河图》所绘的汴京虹桥采用了当时称为“贯木”的架桥方法。其特点是使用大量木材贯插成拱，而不使用桥柱，这种技术在世界桥梁史上是独一无二的。

n 元明清时期：元代桥梁受宋代桥梁的影响是巨大的。明万历十年在河北邯郸永年县建造了弘济桥，这是一座仿照安济桥建造的敞肩圆拱桥，尽管体量相对较小，但其构造精良程度与赵州桥难分伯仲。还提升了索桥技术水平，到了清末，古代桥梁的技术革命开始了，随着各式新型材料、施工技术的引进，各种新式桥梁相继出现，如钢桥、铁桥、钢筋混凝土桥等。

现代经济高速发展的中国，桥梁的建设突飞猛进，建成了一座座拥有自主可控核心技术的大桥。有人曾经说过，纵观世界桥梁建设史，上世纪70年代前看欧美，90年代看日本，而21世纪，则要看中国，这已成为世界桥梁建筑领域公认的观点。中国短短的30几年时间，已经引领了世界造桥的潮流。数据显示，世界排名前10位的跨海长桥中，中国占据6座，分别是港珠澳大桥、杭州湾大桥、东海大桥、青岛海湾大桥、舟山大陆连岛工程、嘉绍大桥。世界排名前10位的斜拉桥，中国占据超过7座；世界排名前10位的悬索桥，中国占据超过6座等等。

同学们看看，“一百万座桥梁是如何改变我们的中国？”

中国建造的大桥不仅国内开花，在海外也取得了非常大成就。

n 2013年9月3日，美国旧金山一奥克兰海湾大桥正式通车。这是世界上同类钢结构桥梁中技术难度最高，跨度最大的单塔自锚抗震悬索钢桥，是由中国的振华重工承建。

n 2014年3月1日，马来西亚槟城第二大桥举行通车典礼，标志着东南亚地区最长跨海大桥正式通车。这座大桥由中国的中交集团承建。

n 2014年12月18日，位于塞尔维亚首都贝尔格莱德的泽蒙一博尔擦大桥建成通车，这是中国企业在欧洲承建的首个大桥工程，成为一道横跨多瑙河的靓丽风景。

n 2009年6月建成通车的印尼泗马大桥，连接爪哇岛和马都拉岛，全长5438米，由中交集团承建，这是中国将自主知识产权技术输出国门的第一个大型桥梁项目。

n 2016年4月建成通车的坦桑尼亚基甘博尼大桥，全长680米，主桥为钢筋混凝土双塔单索面斜拉桥，是东非“最大斜拉式跨海大桥”，由中铁大桥局承建。

n 2016年7月建成通车的摩洛哥穆罕默德六世大桥，横跨布里格里格河谷，全长951.66米，是非洲“最大斜拉桥”，由中铁大桥局牵头建造。

n 2013年开建，预计2018年建成的巴拿马运河三桥，是世界“最大跨径的混凝土斜拉桥”之一。由中交公路规划设计院设计，并提供技术服务及施工监理。

n 2015年5月开工，预计2018年完工的文莱大摩拉岛大桥，全长5915米，包括一座2680米长的跨海大桥，是文莱首座跨海大桥，由中交集团所属中国港湾公司承建。

n 2015年底开建， 2018年建成的马尔代夫中马友谊大桥，连接马尔代夫首都马累岛和机场岛，全长约2000米，是世界首座“建在珊瑚礁上的跨海大桥”，由中交集团承建。

n 2018年建成的孟加拉帕德玛大桥，是一座“公铁两用”的大桥，横跨帕德玛河（恒河），全长6150米，由中铁大桥局承建，是中国企业中标的最大国际桥梁项目。

       播放纪录片大国建造《栋梁之材》——“南京江心洲大桥的建设”视频案例，同时展示与视频中的电阻应变片传感器实物，在桥梁形变测量中的作用。

建造各式各样的桥梁，就得有各式各样的装置和部件。随着我国桥梁事业的突飞猛进，相应的在桥梁装置和部件制造领域也涌现出不少隐形冠军企业。他们专心致志、不断创新，讲究工匠精神，把一个个桥梁装置和部件做到了极致。

n 桥梁中的“柔”与“钢”，“以柔克刚”太极原理——宁波路桥的多向变位桥梁伸缩装置。桥梁伸缩装置俗称伸缩缝，就是安装在桥梁两端，应对桥梁由于气温变化、车辆超载、大风、地震等原因都会发生特殊变位的多方向运动装置。

n 桥梁中钢结构的隐形冠军——中铁山桥的自动化焊接技术。以自动焊接机器人为核心，提高钢箱梁U型类加工精度的新型数控机床，解决定位焊接难题的自动组装机床，解决焊接质量的相控阵雷达探测等一系列填补国际空白的自动化焊接技术。

4.2 教学方法与教学设计

4.2.1教学方法

       采用“案例引导--课堂启发、分析与讨论与-教师总结-课后思考”一系列闭环教学模式，全面提升学生的学习、分析、思考、应用的高阶能力。

4.2.2教学设计

       第一步：用PPT课件（图片及文字）展示中国古代的桥梁的发展历程，观看视频电视片“一百万座桥梁是如何改变我们的中国？”和大国建造《栋梁之材》——“南京江心洲大桥的建设”视频，展示电阻应变片传感器实物，以及桥梁装置和部件制造的隐形冠军内容；

第二步：组织学生分析与思考中国传统科学技术在近代衰落的历史原因；

第三步：组织学生讨论保障桥梁建设与安全还会应用那些传感器？

第四步：教师总结，提出互动思考问题。

5. 案例反思

“一桥飞架南北，天鉴变通途”，“人与自然和谐统一”，在桥梁建设的同时，应考虑推进绿色、低碳、循环的可持续发展，才能造福子孙后代。

1） 高水平的造桥技术均来自传统社会长期地渐进式的经验与积累，是中国古典文明延续几千年的产物，这一优势是世界上其他国家和文明所不具备的；

2） 这些经验技术要与现代传感器相结合，通过现代科学技术体系予以有效地支撑，才能实现重大的具有现代意义的技术突破；

3） 发扬工匠精神，通过砥砺前行、不断创新、精益求精，破除国外壁垒，突破传感器制造的瓶颈；

4） 科学技术的进步必须有利于人类社会与自然环境的可持续发展，以确保“科技向善”。