结构无损检测课程混合教学模式探索与改革

王自平 郝东晖 熊禧强 陈华雄

（江苏大学<土木工程与力学学院>，江苏 镇江 212013）

0 引言

力学是工程科学的基础、支撑和先导，在行业与技术发展中往往是超前的，同时又与国民经济各行各业密不可分[1]。 而结构无损检测是力学中一门重要实践学科[2]，其在工程实践中应用广泛，尤其某些重点工程领域（如载运工程、航空航天工程、土木工程等）的重要设施建设直接关系到国计民生和国家经济命脉，这些关键设施受不完善的设计理论、环境载荷作用、疲劳、腐蚀和材料老化等不利影响[3]，不可避免地产生损伤积累和功能衰退， 缩短了结构的服役寿命，甚至导致结构突发性失效和灾难性事故，因此，无损检测就显得尤为重要，极大地提高了产品安全与使用的可靠性， 在设施和工件的检测维护中有重要作用，故学生能够熟练运用掌握这门技术并将其应用在以后的工结构损伤检测中具有重要意义。 传统的“结构无损检测”课程重点在于学习各种无损检测原理与发展概况，忽略了与工程应用背景的联系[4-5]，没能充分表现出与其他学科的交流融合，导致学生不能将检测方法与工程实践很好地结合起来[6-7]，不能很好地掌握无损检测设备应用的机理，失去对该课程学习的主动性[8]。

1 “结构无损检测”线下教学方式本身的弊端

同大多数课程一样，“结构无损检测”大部分院校采用传统的线下教学模式，教师主要通过板书和课件进行授课，讲述内容一般就结构无损检测的集中主要方法，简答介绍其发展历史，让学生了解其理想状态下的工作原理。 在这种情况下，学生只是抽象地了解结构无损检测技术的概述，不能满足掌握一门技术的真正要求。 部分院校本课程也开设了相关实验，但由于数量有限，只能供学生进行部分参观；其实验材料、实验环境的单一性，也仅仅满足教学要求，谈不上学生真正掌握实际的操作情况；实验操作中出现一人做实验多人旁观的现象， 造成实验个人的操作时间短；这都造成了学生不能够真正在掌握实际操作流程，此类问题的出现导致学生本身学习热情下降，使学生对该课程的应用背景产生困惑，不能很好地认识到无损检测技术在当今工业发展中的重要意义，不利于继续培养优秀的无损检测技术人员及学生未来在无损检测方面发展科研的积极性和可能性。

2 “结构无损检测”课程改革环节

本课题尝试改变现有教学过程中的不足，通过多种教学方式培养学生的学习兴趣，让学生充分了解该课程的重要作用，变被动学习为主动学习，利用包括微课、板书、实验、实习等的多种方式学习无损检测方式的各种原理。 加强培养学生对力学先导性、基础性和支承性作用的认知， 增进教学过程中的互动性，进一步锻炼本专业学生的动手能力，培养学生分析和解决问题的能力。

2.1 超星网络教学平台

如图1 所示，借助超星学习通网络教学平台建立网络教学课程，教师将无损检测方法的原理在网络上讲解。 改变以往的教学内容，线上网络讲解视频实际操作来激发学生的学习积极性，改善部分检测技术无对应仪器设备操作的不足。 针对所学内容，选择多位研究方向与课程相关的教师进行授课，由于所选教师对研究方向的熟悉程度明显高于以往同一位任课教师，这无形中大大提高了上课的深度和广度，调动了学生学习的热情，了解本学科最新发展状态，拓展知识面。

图1 结构无损检测网络教学平台

通过讲解国内外的先进无损检测技术典型案例，帮助学生了解无损检测技术在工程中的重要作用。展示结构无损检测技术与其他领学科的交叉融合与最新成果，提高学生的综合应用能力。 讲解最新发生的热点问题，拓宽学生的视野。 在线上平台给学生布置基础的随堂作业和课后作业， 教师在平台上批改作业，利用平台的统计数据可以更好地了解学生基本知识点的掌握程度。

如图2 所示在讲解红外热像检测时， 教师使用PPT 讲解了红外热像检测的原理和分类，随后通过视频介绍了该技术在工程中的应用，让学生观看了使用红外热像检测方法的工作场景，使学生对该技术的检测效果有了更直观的认识。在线上课程结束后教师还组织了线下的实验，学生通过动手操作加深了对于红外热像检测方法的理解。

图2 红外检测实例

2.2 线下实验、实习与讨论

对于课程中所讲的典型和常用的检测方法，在线下组织学生进行试验。在课前要求学生对该实验进行预习，基本掌握该检测技术的原理和操作方法，对实验流程有一定了解。 在实验课上，由老师简单讲解该注意事项，延长留给学生做实验的时间，尽量使每位学生都能动手操作， 让学生在实际操作中发现问题，提高兴趣，解决问题，深入学习。在研讨中培养学生发散性思维，导师借助学生观点来对学生学习程度进行评估，针对共性问题作出指导解答。例如，在线下进行有关超声波检测的实验时，学生在课前基本了解了金属超声及非金属超声检测的原理，探头等器械的选择方法， 检测的具体操作方法以及如何分析实验结果，大大节约了老师在实验课上的讲解，延长了做实验的时间。 在讨论课上学生们对实验结果进行了分析，分享了实验的心得体会，加强了对于该方法的理解。

除了要将实验课开展的顺利，给更多学生实际动手的机会，还要培养学生针对不同的实际情况应用不同检测方法的能力。如组织学生1～2 次参观无损检测公司的工作现场，对常用的无损检测方法，如射线检验、超声检测、磁粉检测和液体渗透检测等，有了更深刻的理解。 真正把技术带入实践中，对课堂所学专业知识更加深入。

3 混合式教学改革效果

在教学方式上，该课程传统的教学方式是线下授课， 改革后逐渐过渡到超星网络教学平台线上微课、线下实验与讨论以及实习的混合教学模式中。教师除可利用传统教学方式的优势外，还提供了视频在线辅导，包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法等，通过吸收内化实践环节来完成。 在考核方式上，增加了考核面，逐渐过渡到原理掌握与课程实践并重的评价体系中，更好地培养学生的无损检测技能。 平时成绩增加了课堂讨论， 线上教学互动和实验环节三部分，占比60%，而期末考试占40%。 通过综合考评，该门课程总评优秀率有了大幅度提高，反响较好。

4 结语

通过该课程的学习，学生基本具备了应用结构无损检测的基本原理和方法解决实际工程中焊缝、夹层、脱粘等典型损伤识别问题的能力，充分体现了师生互动性，学习的新颖性和教学的前瞻性。 通过培养学生将结构无损检测理论与工程实际相结合的能力，为今后从事专业工作和进行科学研究打下基础。教师利用超星学习通等教学平台进行多样化的教学可以引导学生自主学习，多样化的教学方式提升了学生的学习兴趣， 通过实验与实习了激发学生的研究热情，课后研讨学生在课后研讨上自主发现问题并讨论解决，教师帮助学生解决难题，深入教学。通过学习该课程，加强了学生对力学专业的了解，提高了学生的综合素质， 使学生具有综合厚实的力学专业基础和背景，为学生今后创业就业提供新的思路。