結(jié)構(gòu)無損檢測課程混合教學(xué)模式探索與改革

王自平 郝東暉 熊禧強 陳華雄

（江蘇大學(xué)<土木工程與力學(xué)學(xué)院>，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

0 引言

力學(xué)是工程科學(xué)的基礎(chǔ)、支撐和先導(dǎo)，在行業(yè)與技術(shù)發(fā)展中往往是超前的，同時又與國民經(jīng)濟各行各業(yè)密不可分[1]。 而結(jié)構(gòu)無損檢測是力學(xué)中一門重要實踐學(xué)科[2]，其在工程實踐中應(yīng)用廣泛，尤其某些重點工程領(lǐng)域（如載運工程、航空航天工程、土木工程等）的重要設(shè)施建設(shè)直接關(guān)系到國計民生和國家經(jīng)濟命脈，這些關(guān)鍵設(shè)施受不完善的設(shè)計理論、環(huán)境載荷作用、疲勞、腐蝕和材料老化等不利影響[3]，不可避免地產(chǎn)生損傷積累和功能衰退， 縮短了結(jié)構(gòu)的服役壽命，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)突發(fā)性失效和災(zāi)難性事故，因此，無損檢測就顯得尤為重要，極大地提高了產(chǎn)品安全與使用的可靠性， 在設(shè)施和工件的檢測維護中有重要作用，故學(xué)生能夠熟練運用掌握這門技術(shù)并將其應(yīng)用在以后的工結(jié)構(gòu)損傷檢測中具有重要意義。 傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)無損檢測”課程重點在于學(xué)習(xí)各種無損檢測原理與發(fā)展概況，忽略了與工程應(yīng)用背景的聯(lián)系[4-5]，沒能充分表現(xiàn)出與其他學(xué)科的交流融合，導(dǎo)致學(xué)生不能將檢測方法與工程實踐很好地結(jié)合起來[6-7]，不能很好地掌握無損檢測設(shè)備應(yīng)用的機理，失去對該課程學(xué)習(xí)的主動性[8]。

1 “結(jié)構(gòu)無損檢測”線下教學(xué)方式本身的弊端

同大多數(shù)課程一樣，“結(jié)構(gòu)無損檢測”大部分院校采用傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，教師主要通過板書和課件進行授課，講述內(nèi)容一般就結(jié)構(gòu)無損檢測的集中主要方法，簡答介紹其發(fā)展歷史，讓學(xué)生了解其理想狀態(tài)下的工作原理。 在這種情況下，學(xué)生只是抽象地了解結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)的概述，不能滿足掌握一門技術(shù)的真正要求。 部分院校本課程也開設(shè)了相關(guān)實驗，但由于數(shù)量有限，只能供學(xué)生進行部分參觀；其實驗材料、實驗環(huán)境的單一性，也僅僅滿足教學(xué)要求，談不上學(xué)生真正掌握實際的操作情況；實驗操作中出現(xiàn)一人做實驗多人旁觀的現(xiàn)象， 造成實驗個人的操作時間短；這都造成了學(xué)生不能夠真正在掌握實際操作流程，此類問題的出現(xiàn)導(dǎo)致學(xué)生本身學(xué)習(xí)熱情下降，使學(xué)生對該課程的應(yīng)用背景產(chǎn)生困惑，不能很好地認識到無損檢測技術(shù)在當(dāng)今工業(yè)發(fā)展中的重要意義，不利于繼續(xù)培養(yǎng)優(yōu)秀的無損檢測技術(shù)人員及學(xué)生未來在無損檢測方面發(fā)展科研的積極性和可能性。

2 “結(jié)構(gòu)無損檢測”課程改革環(huán)節(jié)

本課題嘗試改變現(xiàn)有教學(xué)過程中的不足，通過多種教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生充分了解該課程的重要作用，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，利用包括微課、板書、實驗、實習(xí)等的多種方式學(xué)習(xí)無損檢測方式的各種原理。 加強培養(yǎng)學(xué)生對力學(xué)先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性和支承性作用的認知， 增進教學(xué)過程中的互動性，進一步鍛煉本專業(yè)學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。

2.1 超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

如圖1 所示，借助超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程，教師將無損檢測方法的原理在網(wǎng)絡(luò)上講解。 改變以往的教學(xué)內(nèi)容，線上網(wǎng)絡(luò)講解視頻實際操作來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改善部分檢測技術(shù)無對應(yīng)儀器設(shè)備操作的不足。 針對所學(xué)內(nèi)容，選擇多位研究方向與課程相關(guān)的教師進行授課，由于所選教師對研究方向的熟悉程度明顯高于以往同一位任課教師，這無形中大大提高了上課的深度和廣度，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，了解本學(xué)科最新發(fā)展狀態(tài)，拓展知識面。

圖1 結(jié)構(gòu)無損檢測網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

通過講解國內(nèi)外的先進無損檢測技術(shù)典型案例，幫助學(xué)生了解無損檢測技術(shù)在工程中的重要作用。展示結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)與其他領(lǐng)學(xué)科的交叉融合與最新成果，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。 講解最新發(fā)生的熱點問題，拓寬學(xué)生的視野。 在線上平臺給學(xué)生布置基礎(chǔ)的隨堂作業(yè)和課后作業(yè)， 教師在平臺上批改作業(yè)，利用平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以更好地了解學(xué)生基本知識點的掌握程度。

如圖2 所示在講解紅外熱像檢測時， 教師使用PPT 講解了紅外熱像檢測的原理和分類，隨后通過視頻介紹了該技術(shù)在工程中的應(yīng)用，讓學(xué)生觀看了使用紅外熱像檢測方法的工作場景，使學(xué)生對該技術(shù)的檢測效果有了更直觀的認識。在線上課程結(jié)束后教師還組織了線下的實驗，學(xué)生通過動手操作加深了對于紅外熱像檢測方法的理解。

圖2 紅外檢測實例

2.2 線下實驗、實習(xí)與討論

對于課程中所講的典型和常用的檢測方法，在線下組織學(xué)生進行試驗。在課前要求學(xué)生對該實驗進行預(yù)習(xí)，基本掌握該檢測技術(shù)的原理和操作方法，對實驗流程有一定了解。 在實驗課上，由老師簡單講解該注意事項，延長留給學(xué)生做實驗的時間，盡量使每位學(xué)生都能動手操作， 讓學(xué)生在實際操作中發(fā)現(xiàn)問題，提高興趣，解決問題，深入學(xué)習(xí)。在研討中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維，導(dǎo)師借助學(xué)生觀點來對學(xué)生學(xué)習(xí)程度進行評估，針對共性問題作出指導(dǎo)解答。例如，在線下進行有關(guān)超聲波檢測的實驗時，學(xué)生在課前基本了解了金屬超聲及非金屬超聲檢測的原理，探頭等器械的選擇方法， 檢測的具體操作方法以及如何分析實驗結(jié)果，大大節(jié)約了老師在實驗課上的講解，延長了做實驗的時間。 在討論課上學(xué)生們對實驗結(jié)果進行了分析，分享了實驗的心得體會，加強了對于該方法的理解。

除了要將實驗課開展的順利，給更多學(xué)生實際動手的機會，還要培養(yǎng)學(xué)生針對不同的實際情況應(yīng)用不同檢測方法的能力。如組織學(xué)生1～2 次參觀無損檢測公司的工作現(xiàn)場，對常用的無損檢測方法，如射線檢驗、超聲檢測、磁粉檢測和液體滲透檢測等，有了更深刻的理解。 真正把技術(shù)帶入實踐中，對課堂所學(xué)專業(yè)知識更加深入。

3 混合式教學(xué)改革效果

在教學(xué)方式上，該課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式是線下授課， 改革后逐漸過渡到超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺線上微課、線下實驗與討論以及實習(xí)的混合教學(xué)模式中。教師除可利用傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)勢外，還提供了視頻在線輔導(dǎo)，包括講授法、討論法、演示法、研究型教學(xué)方法等，通過吸收內(nèi)化實踐環(huán)節(jié)來完成。 在考核方式上，增加了考核面，逐漸過渡到原理掌握與課程實踐并重的評價體系中，更好地培養(yǎng)學(xué)生的無損檢測技能。 平時成績增加了課堂討論， 線上教學(xué)互動和實驗環(huán)節(jié)三部分，占比60%，而期末考試占40%。 通過綜合考評，該門課程總評優(yōu)秀率有了大幅度提高，反響較好。

4 結(jié)語

通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本具備了應(yīng)用結(jié)構(gòu)無損檢測的基本原理和方法解決實際工程中焊縫、夾層、脫粘等典型損傷識別問題的能力，充分體現(xiàn)了師生互動性，學(xué)習(xí)的新穎性和教學(xué)的前瞻性。 通過培養(yǎng)學(xué)生將結(jié)構(gòu)無損檢測理論與工程實際相結(jié)合的能力，為今后從事專業(yè)工作和進行科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。教師利用超星學(xué)習(xí)通等教學(xué)平臺進行多樣化的教學(xué)可以引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，多樣化的教學(xué)方式提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣， 通過實驗與實習(xí)了激發(fā)學(xué)生的研究熱情，課后研討學(xué)生在課后研討上自主發(fā)現(xiàn)問題并討論解決，教師幫助學(xué)生解決難題，深入教學(xué)。通過學(xué)習(xí)該課程，加強了學(xué)生對力學(xué)專業(yè)的了解，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)， 使學(xué)生具有綜合厚實的力學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)和背景，為學(xué)生今后創(chuàng)業(yè)就業(yè)提供新的思路。