基于新工科背景的《无损检测技术》教学改革与实践

■ 江西理工大学机电工程学院 张 莉 王慧鹏

无损检测技术是一门涉及物理、材料、电子测量、信息处理等多学科的综合工程应用技术。目前我国正在开展大量的基建项目和大型工程,无损检测相关仪器、技术和人员具有广阔的市场。传统的无损检测技术教学以教师讲授为主,学生进行相关理论、实验学习后,以考试分数评定成绩,这样既会导致学生以应付考试为主,学习积极性不高,也会致使学习效果无法满足新工科背景下市场对无损检测类大学生的需求。为此,本文从无损检测技术基础、无损检测学科前沿、检测实验安排与工厂检测实习等四个方面对新工科背景下无损检测技术课程教学改革进行探讨,以适应无损检测行业对专业人才的需求。

一、教学改革方案

传统《无损检测技术》授课主要以教师讲授为主,学生缺少相关无损检测技术应用领域、应用背景、知识储备,学习积极性不高;课程成绩评定以期末成绩为依据,致使大部分同学通过考前突击的方式应付,学习效果不佳。针对以上问题,《无损检测技术》课程的教学改革从以下四个方面展开。

一是夯实基础,重点讲解常规技术。超声、射线、磁粉、渗透和涡测等五大常规无损是目前工业应用的主要技术,为此,课程仍然以此五项常规无损检测技术重点讲授。为提升学习兴趣,课程讲授时,结合学科特色,采用案例导入方式进行。如超声无损检测技术讲授时,以颚式破碎机为载体,引入“颚式破碎机传动轴在长期处于重载和交变载荷作用下容易产生疲劳裂纹导致设备失效,如何及时发现疲劳裂纹以便于维护”这一问题,引导学生思考与讨论,而后提出超声检测可以有效检测裂纹,为其维护提供依据,说明无损检测在工程实际中的重要性,提升学生学习兴趣。讲解各种检测技术的基本原理时,通过视频演示,增强学生的感性认识;结合实例讲解检测的基本步骤和注意事项,进一步增强学生对检测原理、检测步骤及适用对象的理解。此外,在讲授不同无损检测技术时,将其与之前所学的无损检测技术进行原理、方法及检测对象的比较,进一步增强学生对各种无损检测技术的理解和认识。

二是瞄准前沿,着重介绍前沿热点。随着科学技术和制造工艺的发展,越来越多的检测技术与检测工艺被提出,新型无损检测技术与方法,总体上可分为声、光、电、热、磁等五大类,每大类又可分为若干小类,如果统一讲解,必将耗时耗力,而且教学效果不明显。为此,先进无损检测技术授课时,将授课内容划分为五个专题,学生按照兴趣对专题的某一个方法进行资料搜集与整合,而后选出代表讲解。讲解时对该技术的背景、原理作简要介绍,重点以应用实例讲解,进行讨论,其余同学提出问题,由负责讲解的学生解答,如当堂课无法解答,则在课后查阅资料后在下一次授课时解答,如仍不能较好地回答,则由授课教师负责解答。采用该方法,所有学生均能参与课程讲授与设计,充分调动了同学们的积极性与主动性,同时,为了提问,讲授小组在课前、课后能够认真查阅相关资料,积极准备授课,也使大家对相应的无损检测技术有了更进一步的认识。

三是统筹规划,合理安排实验教学。传统无损检测实验教学存在两个问题,一是实验教学课时较少,仅有8学时;二是无损检测设备较少,教研室仅有超声、磁粉、渗透和涡流设备各5台套,每次实验课(2学时为一次)仅进行一种无损检测实验。实验时主要以教师演示学生观看为主,操作步骤与注意事项讲解完毕后,选择部分学生进行实验操作,而后教师点评。传统实验教学虽然能够让学生增强理解,但学生缺少实际动手的经历,效果并不理想。为此,对实验课程重新安排和设计,一是提前进行分组,每3至5人为一组;二是各种实验同步展开,如此,每次实验课使用的无损检测设备便是20套,能够满足同时两个行政班(测控专业每个行政班不超过35人)实验。为保证实验教学质量,学生操作之前检测学生课前准备情况,随机对实验原理、实验步骤及注意事项提问,回答合格者方能进行试验操作,否则继续学习直至能够正确回答相关问题。试验结束后,要求学生认真完成实验报告,以试验操作情况和实验报告综合评定实验课成绩。《无损检测技术》课程的重要环节,占课程总成绩的30%。

四是结合特色,充分利用检测实习。(江西理工大学)积极服务于我国有色金属工业和钢铁工业,多年来与国内大中型钢铁、有色金属企业建立了紧密的产学研合作。本课程充分利用学生前往大型企业生产实习的机会,对企业无损检测技术应用现状进行调研,以系统性、直观性地增强学生对无损检测技术的理解和认识。进入企业实习后,首先邀请企业质监部门给学生进行本企业无损检测应用现状与技术需求的讲座,让学生了解企业常用的无损检测方法,并针对企业的无损检测技术需求,进行广泛讨论,提出可用的无损检测技术方案;学生进入企业质检车间或质检部门后,要求学生“先学后做”,即先认真学习车间或部门的作业规程,学习相应无损检测仪器的操作方法,确认学生掌握仪器的操作理论后,在企业质检人员的监督下,进行操作;完成实习后,要求学生针对实习内容撰写实习报告,对实习单位采用的无损检测技术与设备进行评论,支出其优点与不足,并提出改进方法和建议。

二、课程成绩评定

课程改革前,《无损检测技术》的课程成绩为期末考试成绩(70%)和课程实验成绩(30%),这样,部分学生即使平时学习效果不佳,只要通过考前临时突击,也能够通过课程考核。

教学改革实施后,课程成绩评定由四部分组成:期末考试成绩(30%)、课堂表现(30%)、实验操作(30%)和工厂实习(10%)。其中期末考试在考查基础知识掌握情况的前提下,主要注重学生对无损检测技术的综合应用能力考查;课堂表现重点着眼于学生对无损检测技术前沿热点的了解情况;实验操作以试验报告为载体,强调无损检测的操作方法步骤与注意事项;工厂实习则是结合工程实践,进一步提升学生无损检测技术的综合应用能力。