科研反哺教學的“管道無損檢測技術”課程教學模式改革

［摘 要］ 針對“管道無損檢測技術”課程的教學過程中普遍存在教學方法單調、評價方式單一、學生學習興趣不高及教學效果不理想等問題，從課程性質和保障學生能力培養的課程銜接方案著手，探討了以提升應用型人才的工程實踐能力為教學改革目標的方法，完成了將最新科研成果融入各實踐教學環節的改革方案，在優化課程體系、構建科研實踐平臺及項目驅動保障等方面展開改革實踐。結果表明，改革措施有效改善了教學效果，調動了學生學習的積極性和主動性，使學生創新創業能力和工程實踐能力明顯提升。

［關鍵詞］ 科研反哺教學；教學模式；橫縱混合式；項目驅動

［基金項目］ 2020年度沈陽工業大學本科教育教學改革重點教學改革項目“利用科研反哺教學培養測控專業學生成為科技創新人才的研究與實踐”；2021年度遼寧省教育廳普通高等教育本科教學改革研究項目立項一般項目“面向新工科創新應用型人才培養的科研反哺教學方法的探究和實踐——以‘管道無損檢測技術’為例”（遼教通〔2022〕166號）

［作者簡介］ 耿 浩（1991—），女，遼寧沈陽人，博士，沈陽工業大學信息科學與工程學院副教授，主要從事長輸油氣管道內檢測技術、電磁無損檢測技術研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）22-0061-04 ［收稿日期］ 2023-10-07

引言

課程是教授學生知識能力的基礎，教學是保障學生課程目標實現的重要途徑，教學環節的好與壞決定了教學效果。“管道無損檢測技術”是隨著無損檢測技術不斷發展而形成的一種新的面向管道檢測應用方向的分支課程，也是測控技術與儀器專業的必修專業基礎課。管道無損檢測技術是一種通過非破壞性手段對管道自身存在的缺陷進行檢測的技術，這種技術可以避免對管道進行破壞性檢測，從而減少整體損失和維修成本。管道無損檢測技術在能源、石油化工等行業中得到了廣泛應用［1］。

“管道無損檢測技術”課程主要通過講述管道無損檢測技術的基本應用概況、檢測原理和方法、數據處理方法等，使學生了解管道無損檢測技術的發展、應用及其在本專業學科領域的地位與作用，培養學生運用專業理論知識分析和解決復雜工程問題的基本能力，為學生畢業后從事科學研究、信息技術方面的應用開發工作奠定堅實基礎。但由于“管道無損檢測技術”是一個相對比較專業的課程，其中包含的知識內容較為復雜且具有很多交叉學科知識，現有的教學模式過于注重理論知識傳授，缺乏實際操作和實踐環節，學生只能被動接受知識，但對知識只是進行了簡單了解，而沒有深入理解其原理和應用，這樣不利于學生的能力培養。因此，如何培養具有實踐能力、創新能力的高素質儀器類應用型人才的課程改革迫在眉睫［2-3］。目前，科研反哺教學方法，已根據不同課程特點，應用在多個課程改革應用中［4-6］。

本文以“管道無損檢測技術”課程為例，探討以保障學生能力培養為目標的教學方案改革，在教學過程中引入相關科研成果、科研資源，將科研課題的研究經驗、科研方法和取得的相關成果轉化為教學資源，實現科研與教學共同進步，以工程類項目為驅動的教學模式融入實踐環節，提高院校的辦學質量，培養新型高素質專業人才。

一、課程在教學中存在的問題

“管道無損檢測技術”是一門以工程應用為主而衍生的課程，專業性較強，必須通過不斷的學習、實踐及應用才能精通，目前該課程在教學中存在的一些問題如下。

（一）單一的講授方式

由于管道無損檢測技術是一門實踐性較強的學科，目前在教學過程中主要采用PPT多媒體教學單一的講授方式，簡單地將“管道無損檢測技術”課程的相關基礎知識傳授給學生，教學內容主要以理論為主，缺乏實踐教學環節，使學生無法真正理解和掌握相關技術及操作方法。

（二）課程教學內容陳舊

目前教學課件多數采用以往多年的教學內容，課件內容主要是傳統應用中取得的一些成果，在教學過程中缺乏新科研成果的應用，導致課上教學內容過于遲滯化、理論化，學生無法實時跟蹤前沿的技術知識，不能及時掌握新技術的發展動態。

（三）缺乏與實際應用的聯系

目前在教學過程中只是單純地對一些理論知識點進行介紹，使得學生難以將所學的理論知識與實際應用場景和需求場景相結合，無法真正理解其實際意義和課程內容的應用價值，同時缺少對行業發展需求的洞察力。

二、“管道無損檢測技術”課程的特點

“管道無損檢測技術”課程的教學改革方式主要是從課程的銜接特點和課程性質入手，確定課程的教學改革思路。

（一）“管道無損檢測技術”課程在測控課程體系中的位置

“管道無損檢測技術”課程是測控技術與儀器專業大學四年級學生最后學年的課程，屬于工程應用實例模塊，課程涵蓋“無損檢測技術”“電磁場理論”“測量及信號處理”等課程的基礎知識，是從基礎理論課向專業技術應用與工程應用過渡的橋梁，旨在大學最后階段進一步鞏固學生的工程基礎知識，培養學生具備深度分析和解決復雜工程問題的能力。“管道無損檢測技術”既是注重知識的技術應用課程，又是注重培養學生的實踐能力，學習這門課程可以幫助學生掌握相關的技術和方法，為下一階段大學生畢業設計順利完成奠定基礎，為畢業后從事相關領域的工作、適應社會及科學研究提供基礎和支持。

（二）明確課程的知識和能力的支撐關系

“管道無損檢測技術”課程的內容是以漏磁、電磁、超聲、磁記憶、聲發射等無損檢測技術為研究對象，結合石油-天然氣管道進行檢測機理、信號識別、定量化分析、性能評估等方面的科學技術研究，課程的教學目標主要包括以下四個方面：（1）能闡述管道無損檢測技術的基本概念、基本分析方法和基本應用情況。（2）能區別無損檢測技術的特點、類別、常用檢測方法及檢測原理、長輸油氣管道檢測原理及方法；能綜合運用學科理論和技術手段分析并解決工程問題；能夠綜合運用專業知識研究、開發、設計、制造測量與控制系統。（3）能遵守油氣長輸管道內檢測技術相關的法律法規；能夠運用相關專業知識對工程實踐與復雜工程問題解決方案做出分析。（4）能闡述油氣管道內檢測技術發展歷程和發展動向與學術價值，培養學生的創新意識。課程的知識目標、能力目標及素質目標必須滿足整體學生發展需求，因此，課程的完整性和前沿性至關重要。

基于上述課程性質和銜接特點的分析，開展“管道無損檢測技術”課程改革能力保障方案，如圖1所示。

三、科研反哺教學在“管道無損檢測技術”課程改革中的實踐

根據圖1所示的改革方案，針對目前“管道無損檢測技術”課程教學過程中存在的問題，主要改革方案如下。

（一）“科研成果”豐富“教學內容”

針對“管道無損檢測技術”的課程內容和課程性質特點，進行課程內容的及時更新和調整，實時跟蹤國外新技術、新方法和案例，豐富教學資源，不僅能讓學生深入了解管道無損檢測技術的應用和發展趨勢，還能讓學生了解和掌握當前領域的前沿知識，確保與新的科研成果和應用實踐相符。同時，課后留與本課程章節相關的作業，鼓勵學生借助網絡資源、書籍資源等，針對作業內容，補充完善相關技術特點和最新應用，使其提高學生的分析能力和解決問題的能力。

（二）“科研設計”導入“教學實踐

結合“管道無損檢測技術”的實踐應用特點，將科研元素融入教學中，設計相關的實踐項目，讓學生通過實際操作和實驗，掌握技術的操作流程和應用技巧，同時將本科畢業設計與科研過程緊密相連，增加畢業設計的專業深度，根據學生的研究方向和興趣制定相關的科研項目。例如，針對管道無損檢測技術的應用和發展趨勢，以設計本科畢業設計項目為例，讓學生通過調查、研究等方式掌握行業的最新動態和技術發展方向，親身體驗項目從資料查找到設計再到應用的全流程，幫助學生順利完成本科畢業設計環節，同時通過科研設計的導入，提升了學生的實踐能力和解決實際問題的能力，目前已有學生發表相關學術論文2篇。

（三）“科研資源”轉化為“教學資源”

隨著現代社會的發展，多學科多專業交叉對知識能力體系的量和結構提出了新的要求［7-8］。基于團隊橫向、縱向科研課題的實踐環境和基礎，采用“實虛”結合，同時采用“精講多練，講學互動”的方式改進實踐教學模式，組織學生分小組參與到一些實際的管道無損檢測項目中，鼓勵學生進行科研探究和創新實踐，采用多元科學知識，引導學生選擇感興趣的問題進行深入研究，培養他們的科研思維和創新意識，提高學生的自主設計能力和創新實踐能力，同時提升了學生的團隊合作能力，目前已有學生申請國際發明專利1項、國家發明專利1項、國家實用新型專利1項。同時，可以利用課題組或實驗室具有的與相關企業或科研團隊建立的合作關系資源，共享實驗室先進設備、技術資源和實踐項目，給學生提供更豐富的學習和實踐機會，邀請企業人員、已畢業從事本專業的師兄和師姐等，加強對學生前沿知識的介紹和實際指導，激發學生的科研興趣。

（四）“科研方法”轉化成“教學手段”

考核評價方式是能直觀了解學生學習的體現，對于“管道無損檢測技術”這門以應用為主的課程而言，考核評價方式也尤為重要。采用多元化的評價方式，教學不僅要注重學生的知識掌握程度，還要關注他們的實踐能力、創新能力和團隊合作能力。因此，對于學生的考核不僅限于試卷，改革后對于學生的能力考核主要采用項目報告、實驗報告及團隊合作評價等方式，全面評價學生的綜合能力。此外，鼓勵和引導學生積極參加相關的科技競賽、大學生創新創業項目等，自主提出研究項目，通過項目競賽等讓學生產生自驅力，將所學、所想、所會應用于實際，使其提高學生的創新創業能力和實踐能力。以《城市管網健康可視化檢測系統》《基于物聯網技術的管道內檢測器定位監測系統》等為題目的大學生創新創業訓練計劃的開展，目前已有學生順利結題完成大學生創新創業計劃國家級2項、省級3項、校級5項。

綜上，將科研資源、科研方法及科研成果等納入教學體系中，以教學平臺為基礎，以工程項目為載體，以學生培養目標中心為主，聯合企業，構建學生實踐創新協同體系，“管道無損檢測技術”課程改革協同模式如圖2所示，將科研項目、企業平臺、課程后續銜接的畢業設計相結合，共筑科研資源、科研方法和科研成果，提升學生的工程實踐能力和創新能力。

結語

“管道無損檢測技術”課程注重培養學生的實踐能力和創新能力，針對目前課程教學過程中存在的問題，闡述了改革方案的具體措施和實施，將學校現有的科研資源、科研方法、科研設計和科研成果引入教學環節，將學生作為教學活動的主體，加強學生的獨立分析、設計和動手實踐能力，激發學生的學習熱情。以項目為驅動的教學主體方法，對學生的創新能力和實踐能力培養顯著。多元化的評價和考核方法，使學生的自主性和積極性有了很大提升。綜上，將科研反哺于教學，有效改善了教學和學習效果，為新工科背景下創新應用型人才培養的課程教學提供了一個新的思路。

參考文獻

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