基于新工科背景的《無損檢測技術》教學改革與實踐

■ 江西理工大學機電工程學院 張 莉 王慧鵬

無損檢測技術是一門涉及物理、材料、電子測量、信息處理等多學科的綜合工程應用技術。目前我國正在開展大量的基建項目和大型工程,無損檢測相關儀器、技術和人員具有廣闊的市場。傳統的無損檢測技術教學以教師講授為主,學生進行相關理論、實驗學習后,以考試分數評定成績,這樣既會導致學生以應付考試為主,學習積極性不高,也會致使學習效果無法滿足新工科背景下市場對無損檢測類大學生的需求。為此,本文從無損檢測技術基礎、無損檢測學科前沿、檢測實驗安排與工廠檢測實習等四個方面對新工科背景下無損檢測技術課程教學改革進行探討,以適應無損檢測行業對專業人才的需求。

一、教學改革方案

傳統《無損檢測技術》授課主要以教師講授為主,學生缺少相關無損檢測技術應用領域、應用背景、知識儲備,學習積極性不高;課程成績評定以期末成績為依據,致使大部分同學通過考前突擊的方式應付,學習效果不佳。針對以上問題,《無損檢測技術》課程的教學改革從以下四個方面展開。

一是夯實基礎,重點講解常規技術。超聲、射線、磁粉、滲透和渦測等五大常規無損是目前工業應用的主要技術,為此,課程仍然以此五項常規無損檢測技術重點講授。為提升學習興趣,課程講授時,結合學科特色,采用案例導入方式進行。如超聲無損檢測技術講授時,以顎式破碎機為載體,引入“顎式破碎機傳動軸在長期處于重載和交變載荷作用下容易產生疲勞裂紋導致設備失效,如何及時發現疲勞裂紋以便于維護”這一問題,引導學生思考與討論,而后提出超聲檢測可以有效檢測裂紋,為其維護提供依據,說明無損檢測在工程實際中的重要性,提升學生學習興趣。講解各種檢測技術的基本原理時,通過視頻演示,增強學生的感性認識;結合實例講解檢測的基本步驟和注意事項,進一步增強學生對檢測原理、檢測步驟及適用對象的理解。此外,在講授不同無損檢測技術時,將其與之前所學的無損檢測技術進行原理、方法及檢測對象的比較,進一步增強學生對各種無損檢測技術的理解和認識。

二是瞄準前沿,著重介紹前沿熱點。隨著科學技術和制造工藝的發展,越來越多的檢測技術與檢測工藝被提出,新型無損檢測技術與方法,總體上可分為聲、光、電、熱、磁等五大類,每大類又可分為若干小類,如果統一講解,必將耗時耗力,而且教學效果不明顯。為此,先進無損檢測技術授課時,將授課內容劃分為五個專題,學生按照興趣對專題的某一個方法進行資料搜集與整合,而后選出代表講解。講解時對該技術的背景、原理作簡要介紹,重點以應用實例講解,進行討論,其余同學提出問題,由負責講解的學生解答,如當堂課無法解答,則在課后查閱資料后在下一次授課時解答,如仍不能較好地回答,則由授課教師負責解答。采用該方法,所有學生均能參與課程講授與設計,充分調動了同學們的積極性與主動性,同時,為了提問,講授小組在課前、課后能夠認真查閱相關資料,積極準備授課,也使大家對相應的無損檢測技術有了更進一步的認識。

三是統籌規劃,合理安排實驗教學。傳統無損檢測實驗教學存在兩個問題,一是實驗教學課時較少,僅有8學時;二是無損檢測設備較少,教研室僅有超聲、磁粉、滲透和渦流設備各5臺套,每次實驗課(2學時為一次)僅進行一種無損檢測實驗。實驗時主要以教師演示學生觀看為主,操作步驟與注意事項講解完畢后,選擇部分學生進行實驗操作,而后教師點評。傳統實驗教學雖然能夠讓學生增強理解,但學生缺少實際動手的經歷,效果并不理想。為此,對實驗課程重新安排和設計,一是提前進行分組,每3至5人為一組;二是各種實驗同步展開,如此,每次實驗課使用的無損檢測設備便是20套,能夠滿足同時兩個行政班(測控專業每個行政班不超過35人)實驗。為保證實驗教學質量,學生操作之前檢測學生課前準備情況,隨機對實驗原理、實驗步驟及注意事項提問,回答合格者方能進行試驗操作,否則繼續學習直至能夠正確回答相關問題。試驗結束后,要求學生認真完成實驗報告,以試驗操作情況和實驗報告綜合評定實驗課成績?！稛o損檢測技術》課程的重要環節,占課程總成績的30%。

四是結合特色,充分利用檢測實習。(江西理工大學)積極服務于我國有色金屬工業和鋼鐵工業,多年來與國內大中型鋼鐵、有色金屬企業建立了緊密的產學研合作。本課程充分利用學生前往大型企業生產實習的機會,對企業無損檢測技術應用現狀進行調研,以系統性、直觀性地增強學生對無損檢測技術的理解和認識。進入企業實習后,首先邀請企業質監部門給學生進行本企業無損檢測應用現狀與技術需求的講座,讓學生了解企業常用的無損檢測方法,并針對企業的無損檢測技術需求,進行廣泛討論,提出可用的無損檢測技術方案;學生進入企業質檢車間或質檢部門后,要求學生“先學后做”,即先認真學習車間或部門的作業規程,學習相應無損檢測儀器的操作方法,確認學生掌握儀器的操作理論后,在企業質檢人員的監督下,進行操作;完成實習后,要求學生針對實習內容撰寫實習報告,對實習單位采用的無損檢測技術與設備進行評論,支出其優點與不足,并提出改進方法和建議。

二、課程成績評定

課程改革前,《無損檢測技術》的課程成績為期末考試成績(70%)和課程實驗成績(30%),這樣,部分學生即使平時學習效果不佳,只要通過考前臨時突擊,也能夠通過課程考核。

教學改革實施后,課程成績評定由四部分組成:期末考試成績(30%)、課堂表現(30%)、實驗操作(30%)和工廠實習(10%)。其中期末考試在考查基礎知識掌握情況的前提下,主要注重學生對無損檢測技術的綜合應用能力考查;課堂表現重點著眼于學生對無損檢測技術前沿熱點的了解情況;實驗操作以試驗報告為載體,強調無損檢測的操作方法步驟與注意事項;工廠實習則是結合工程實踐,進一步提升學生無損檢測技術的綜合應用能力。