結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)課程混合教學(xué)模式探索與改革

王自平 郝東暉 熊禧強(qiáng) 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(shí)又與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)密不可分[1]。 而結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)是力學(xué)中一門(mén)重要實(shí)踐學(xué)科[2]，其在工程實(shí)踐中應(yīng)用廣泛，尤其某些重點(diǎn)工程領(lǐng)域（如載運(yùn)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(guó)計(jì)民生和國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈，這些關(guān)鍵設(shè)施受不完善的設(shè)計(jì)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(wú)損檢測(cè)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(cè)維護(hù)中有重要作用，故學(xué)生能夠熟練運(yùn)用掌握這門(mén)技術(shù)并將其應(yīng)用在以后的工結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)中具有重要意義。 傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)”課程重點(diǎn)在于學(xué)習(xí)各種無(wú)損檢測(cè)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(méi)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(cè)方法與工程實(shí)踐很好地結(jié)合起來(lái)[6-7]，不能很好地掌握無(wú)損檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用的機(jī)理，失去對(duì)該課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[8]。

1 “結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)”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(wú)損檢測(cè)”大部分院校采用傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，教師主要通過(guò)板書(shū)和課件進(jìn)行授課，講述內(nèi)容一般就結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)的集中主要方法，簡(jiǎn)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(wú)損檢測(cè)技術(shù)的概述，不能滿足掌握一門(mén)技術(shù)的真正要求。 部分院校本課程也開(kāi)設(shè)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，但由于數(shù)量有限，只能供學(xué)生進(jìn)行部分參觀；其實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)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(shí)際的操作情況；實(shí)驗(yàn)操作中出現(xiàn)一人做實(shí)驗(yàn)多人旁觀的現(xiàn)象， 造成實(shí)驗(yàn)個(gè)人的操作時(shí)間短；這都造成了學(xué)生不能夠真正在掌握實(shí)際操作流程，此類(lèi)問(wèn)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(duì)該課程的應(yīng)用背景產(chǎn)生困惑，不能很好地認(rèn)識(shí)到無(wú)損檢測(cè)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(wú)損檢測(cè)技術(shù)人員及學(xué)生未來(lái)在無(wú)損檢測(cè)方面發(fā)展科研的積極性和可能性。

2 “結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)”課程改革環(huán)節(jié)

本課題嘗試改變現(xiàn)有教學(xué)過(guò)程中的不足，通過(guò)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(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，利用包括微課、板書(shū)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等的多種方式學(xué)習(xí)無(wú)損檢測(cè)方式的各種原理。 加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)力學(xué)先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性和支承性作用的認(rèn)知， 增進(jìn)教學(xué)過(guò)程中的互動(dòng)性，進(jìn)一步鍛煉本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。

2.1 超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

如圖1 所示，借助超星學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程，教師將無(wú)損檢測(cè)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(shí)際操作來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改善部分檢測(cè)技術(shù)無(wú)對(duì)應(yīng)儀器設(shè)備操作的不足。 針對(duì)所學(xué)內(nèi)容，選擇多位研究方向與課程相關(guān)的教師進(jìn)行授課，由于所選教師對(duì)研究方向的熟悉程度明顯高于以往同一位任課教師，這無(wú)形中大大提高了上課的深度和廣度，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，了解本學(xué)科最新發(fā)展?fàn)顟B(tài)，拓展知識(shí)面。

圖1 結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

通過(guò)講解國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)典型案例，幫助學(xué)生了解無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在工程中的重要作用。展示結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)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(diǎn)問(wèn)題，拓寬學(xué)生的視野。 在線上平臺(tái)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(tái)上批改作業(yè)，利用平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以更好地了解學(xué)生基本知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。

如圖2 所示在講解紅外熱像檢測(cè)時(shí)， 教師使用PPT 講解了紅外熱像檢測(cè)的原理和分類(lèi)，隨后通過(guò)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(cè)方法的工作場(chǎng)景，使學(xué)生對(duì)該技術(shù)的檢測(cè)效果有了更直觀的認(rèn)識(shí)。在線上課程結(jié)束后教師還組織了線下的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)動(dòng)手操作加深了對(duì)于紅外熱像檢測(cè)方法的理解。

圖2 紅外檢測(cè)實(shí)例

2.2 線下實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)與討論

對(duì)于課程中所講的典型和常用的檢測(cè)方法，在線下組織學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)。在課前要求學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)，基本掌握該檢測(cè)技術(shù)的原理和操作方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)流程有一定了解。 在實(shí)驗(yàn)課上，由老師簡(jiǎn)單講解該注意事項(xiàng)，延長(zhǎng)留給學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，盡量使每位學(xué)生都能動(dòng)手操作， 讓學(xué)生在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提高興趣，解決問(wèn)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(diǎn)來(lái)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)程度進(jìn)行評(píng)估，針對(duì)共性問(wèn)題作出指導(dǎo)解答。例如，在線下進(jìn)行有關(guān)超聲波檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生在課前基本了解了金屬超聲及非金屬超聲檢測(cè)的原理，探頭等器械的選擇方法， 檢測(cè)的具體操作方法以及如何分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大大節(jié)約了老師在實(shí)驗(yàn)課上的講解，延長(zhǎng)了做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間。 在討論課上學(xué)生們對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，分享了實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，加強(qiáng)了對(duì)于該方法的理解。

除了要將實(shí)驗(yàn)課開(kāi)展的順利，給更多學(xué)生實(shí)際動(dòng)手的機(jī)會(huì)，還要培養(yǎng)學(xué)生針對(duì)不同的實(shí)際情況應(yīng)用不同檢測(cè)方法的能力。如組織學(xué)生1～2 次參觀無(wú)損檢測(cè)公司的工作現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)常用的無(wú)損檢測(cè)方法，如射線檢驗(yàn)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和液體滲透檢測(cè)等，有了更深刻的理解。 真正把技術(shù)帶入實(shí)踐中，對(duì)課堂所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)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(guò)渡到超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)線上微課、線下實(shí)驗(yàn)與討論以及實(shí)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(shì)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(guò)吸收內(nèi)化實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)完成。 在考核方式上，增加了考核面，逐漸過(guò)渡到原理掌握與課程實(shí)踐并重的評(píng)價(jià)體系中，更好地培養(yǎng)學(xué)生的無(wú)損檢測(cè)技能。 平時(shí)成績(jī)?cè)黾恿苏n堂討論， 線上教學(xué)互動(dòng)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)三部分，占比60%，而期末考試占40%。 通過(guò)綜合考評(píng)，該門(mén)課程總評(píng)優(yōu)秀率有了大幅度提高，反響較好。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本具備了應(yīng)用結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)的基本原理和方法解決實(shí)際工程中焊縫、夾層、脫粘等典型損傷識(shí)別問(wèn)題的能力，充分體現(xiàn)了師生互動(dòng)性，學(xué)習(xí)的新穎性和教學(xué)的前瞻性。 通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生將結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)理論與工程實(shí)際相結(jié)合的能力，為今后從事專(zhuān)業(yè)工作和進(jìn)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(tái)進(jìn)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(guò)實(shí)驗(yàn)與實(shí)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(wèn)題并討論解決，教師幫助學(xué)生解決難題，深入教學(xué)。通過(guò)學(xué)習(xí)該課程，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)力學(xué)專(zhuān)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(shí)的力學(xué)專(zhuān)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。