結構無損檢測課程混合教學模式探索與改革

王自平 郝東暉 熊禧強 陳華雄

（江蘇大學<土木工程與力學學院>，江蘇 鎮江 212013）

0 引言

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

1 “結構無損檢測”線下教學方式本身的弊端

同大多數課程一樣，“結構無損檢測”大部分院校采用傳統的線下教學模式，教師主要通過板書和課件進行授課，講述內容一般就結構無損檢測的集中主要方法，簡答介紹其發展歷史，讓學生了解其理想狀態下的工作原理。 在這種情況下，學生只是抽象地了解結構無損檢測技術的概述，不能滿足掌握一門技術的真正要求。 部分院校本課程也開設了相關實驗，但由于數量有限，只能供學生進行部分參觀；其實驗材料、實驗環境的單一性，也僅僅滿足教學要求，談不上學生真正掌握實際的操作情況；實驗操作中出現一人做實驗多人旁觀的現象， 造成實驗個人的操作時間短；這都造成了學生不能夠真正在掌握實際操作流程，此類問題的出現導致學生本身學習熱情下降，使學生對該課程的應用背景產生困惑，不能很好地認識到無損檢測技術在當今工業發展中的重要意義，不利于繼續培養優秀的無損檢測技術人員及學生未來在無損檢測方面發展科研的積極性和可能性。

2 “結構無損檢測”課程改革環節

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

2.1 超星網絡教學平臺

如圖1 所示，借助超星學習通網絡教學平臺建立網絡教學課程，教師將無損檢測方法的原理在網絡上講解。 改變以往的教學內容，線上網絡講解視頻實際操作來激發學生的學習積極性，改善部分檢測技術無對應儀器設備操作的不足。 針對所學內容，選擇多位研究方向與課程相關的教師進行授課，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，調動了學生學習的熱情，了解本學科最新發展狀態，拓展知識面。

圖1 結構無損檢測網絡教學平臺

通過講解國內外的先進無損檢測技術典型案例，幫助學生了解無損檢測技術在工程中的重要作用。展示結構無損檢測技術與其他領學科的交叉融合與最新成果，提高學生的綜合應用能力。 講解最新發生的熱點問題，拓寬學生的視野。 在線上平臺給學生布置基礎的隨堂作業和課后作業， 教師在平臺上批改作業，利用平臺的統計數據可以更好地了解學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在工程中的應用，讓學生觀看了使用紅外熱像檢測方法的工作場景，使學生對該技術的檢測效果有了更直觀的認識。在線上課程結束后教師還組織了線下的實驗，學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，在線下組織學生進行試驗。在課前要求學生對該實驗進行預習，基本掌握該檢測技術的原理和操作方法，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，延長留給學生做實驗的時間，盡量使每位學生都能動手操作， 讓學生在實際操作中發現問題，提高興趣，解決問題，深入學習。在研討中培養學生發散性思維，導師借助學生觀點來對學生學習程度進行評估，針對共性問題作出指導解答。例如，在線下進行有關超聲波檢測的實驗時，學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果，大大節約了老師在實驗課上的講解，延長了做實驗的時間。 在討論課上學生們對實驗結果進行了分析，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，給更多學生實際動手的機會，還要培養學生針對不同的實際情況應用不同檢測方法的能力。如組織學生1～2 次參觀無損檢測公司的工作現場，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。 真正把技術帶入實踐中，對課堂所學專業知識更加深入。

3 混合式教學改革效果

在教學方式上，該課程傳統的教學方式是線下授課， 改革后逐漸過渡到超星網絡教學平臺線上微課、線下實驗與討論以及實習的混合教學模式中。教師除可利用傳統教學方式的優勢外，還提供了視頻在線輔導，包括講授法、討論法、演示法、研究型教學方法等，通過吸收內化實踐環節來完成。 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，更好地培養學生的無損檢測技能。 平時成績增加了課堂討論， 線上教學互動和實驗環節三部分，占比60%，而期末考試占40%。 通過綜合考評，該門課程總評優秀率有了大幅度提高，反響較好。

4 結語

通過該課程的學習，學生基本具備了應用結構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，充分體現了師生互動性，學習的新穎性和教學的前瞻性。 通過培養學生將結構無損檢測理論與工程實際相結合的能力，為今后從事專業工作和進行科學研究打下基礎。教師利用超星學習通等教學平臺進行多樣化的教學可以引導學生自主學習，多樣化的教學方式提升了學生的學習興趣， 通過實驗與實習了激發學生的研究熱情，課后研討學生在課后研討上自主發現問題并討論解決，教師幫助學生解決難題，深入教學。通過學習該課程，加強了學生對力學專業的了解，提高了學生的綜合素質， 使學生具有綜合厚實的力學專業基礎和背景，為學生今后創業就業提供新的思路。