韋莉莉 黃宏鋒 秦芳誠 劉崇宇 劉淑輝

摘?要：本文針對(duì)金屬材料工程專業(yè)特點(diǎn)分析了無損檢測課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)，從課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)等三個(gè)方面分別提出教學(xué)改革方案，以提高該課程學(xué)生參與度和主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，為培養(yǎng)兼?zhèn)湓鷮?shí)的無損檢測理論知識(shí)和實(shí)踐能力的金屬材料行業(yè)從業(yè)畢業(yè)生提供參考。

關(guān)鍵詞：金屬材料工程;無損檢測;教學(xué)改革;實(shí)踐和創(chuàng)新能力

Teaching?Reformof?Nondestructive?Testing?Course

in?Metal?Material?Engineering?Specialty

Wei?Lili?Huang?Hongfeng?Qin?Fangcheng?Liu?Chongyu?Liu?Shuhui

College?of?Materials?Science?and?Engineering，Guilin?University?of?Technology?GuangxiGuilin?541004

Abstract：Based?on?the?characteristics?of?metal?material?engineering，this?paper?analyzes?the?teaching?status?and?existing?problems?of?nondestructive?testing?course.Combined?with?the?teaching?content?and?training?objectives，this?paper?proposes?teaching?reform?schemes?from?three?aspects，namely?classroom?teaching，experimental?teaching?and?practical?teaching?respectively，in?order?to?improve?participation?and?active?learning?ability?of?students?in?this?course.This?provides?a?reference?for?the?training?of?metal?material?industry?graduates?having?both?solid?theoretical?knowledge?and?practical?ability?of?nondestructive?testing.

Keywords：Metal?material?engineering;Nondestructive?testing;Teaching?reform;Practice?and?innovation?ability

制造業(yè)是立國之本、強(qiáng)國之基，在國民經(jīng)濟(jì)和中華民族偉大復(fù)興中具有十分重要的戰(zhàn)略地位。根據(jù)制造強(qiáng)國的基本方針，要堅(jiān)持把質(zhì)量作為建設(shè)制造強(qiáng)國的生命線，堅(jiān)持把人才作為建設(shè)制造強(qiáng)國的根本。金屬材料工程專業(yè)的人才培養(yǎng)也應(yīng)該符合國家發(fā)展的需求，不僅需要培養(yǎng)學(xué)生掌握金屬材料科學(xué)與工程專業(yè)知識(shí)及基本技能，同時(shí)還應(yīng)該具備創(chuàng)新等高綜合素質(zhì)[1]。目前，在工程教育專業(yè)認(rèn)證的國際背景下，我國工程教育、技術(shù)人才存在與國際接軌的必然要求，對(duì)金屬材料工程專業(yè)的人才培養(yǎng)、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)體系模式等提出了更高要求，以期望學(xué)生可在金屬材料加工、冶金等領(lǐng)域從事技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)與技術(shù)改造等方面工作的復(fù)合型人才[2]?；诖耍覀冊诮饘俨牧瞎こ虒I(yè)的課程教學(xué)中不斷改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，本文以材料無損檢測課程為例，探討該課程在面向本專業(yè)學(xué)生教學(xué)過程中可以采取的教學(xué)改革措施及成效。

一、課程現(xiàn)狀和存在問題

無損檢測技術(shù)可在不損傷或不破壞被檢測對(duì)象的前提下，對(duì)結(jié)構(gòu)或材料的缺陷、損傷和微結(jié)構(gòu)等質(zhì)量和性能參數(shù)做出定性和定量評(píng)定，因而在建筑、航空、交通等領(lǐng)域受到歡迎，特別是隨著現(xiàn)代工程技術(shù)向大尺寸、高精度結(jié)構(gòu)件發(fā)展，該技術(shù)在實(shí)時(shí)檢測工程質(zhì)量等方面發(fā)揮了重要作用[34]。對(duì)金屬材料工程專業(yè)的學(xué)生而言，掌握該技術(shù)可以有效增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)競爭力，是一門專業(yè)技術(shù)必修課程。由于材料的組織與性能特點(diǎn)是無損檢測技術(shù)的基礎(chǔ)，該技術(shù)與材料科學(xué)與工程學(xué)科關(guān)系緊密，因此本課程主要的教學(xué)目的是使學(xué)生了解典型的無損檢測知識(shí)，掌握無損檢測技術(shù)的原理、方法、設(shè)備及其實(shí)際應(yīng)用，能夠正確進(jìn)行無損檢測方法和檢測工藝的選擇與設(shè)計(jì)，為應(yīng)用這些技術(shù)從事開發(fā)和研究工作打下基礎(chǔ)。但由于該課程具有理論性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中存在一些問題，主要涉及課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)三個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）無損檢測技術(shù)豐富多樣化且呈現(xiàn)不斷更新的趨勢，涉及的理論知識(shí)多而抽象，但由于學(xué)時(shí)的限制會(huì)出現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解不深刻和不充分等問題，一方面需要對(duì)典型常規(guī)技術(shù)的課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇與優(yōu)化。另一方面還要增加新技術(shù)新思想的教學(xué)，另外，常規(guī)技術(shù)和新技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容復(fù)雜程度不同，需要針對(duì)不同的檢測技術(shù)進(jìn)行課堂教學(xué)方法改革，以提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性。

（2）無損檢測技術(shù)的操作和應(yīng)用性強(qiáng)，只強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)無法實(shí)現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，因此需要對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行規(guī)劃和改革，通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)際操作等手段培養(yǎng)學(xué)生興趣，提高學(xué)生動(dòng)手能力，真正實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。

（3）無損檢測技術(shù)是本專業(yè)學(xué)生就業(yè)的重要技能之一，但傳統(tǒng)的課堂教學(xué)無法提供足夠的實(shí)踐鍛煉，也不利于培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)實(shí)際問題的解決能力，需要增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生應(yīng)用和創(chuàng)新能力，為畢業(yè)和就業(yè)提供扎實(shí)的能力保證。

二、課堂教學(xué)改革與實(shí)施

無損檢測課程系統(tǒng)介紹典型無損檢測方法基本原理和主要設(shè)備構(gòu)成，對(duì)比分析在不同應(yīng)用條件下不同檢測方法的適用性和局限性。教學(xué)內(nèi)容上可以采用的改革措施有：

（1）常規(guī)無損檢測技術(shù)的教學(xué)可根據(jù)金屬材料的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的選擇和優(yōu)化。例如，超聲波檢測和射線檢測的應(yīng)用較為廣泛，是本課程的教學(xué)重點(diǎn)，相比較而言，渦流檢測方法原理較抽象，教學(xué)學(xué)時(shí)安排通常較少。但是，渦流檢測方法適合于各種金屬材料，并且更容易實(shí)現(xiàn)檢測自動(dòng)化，特別是對(duì)管材、棒材和線材有很高的檢測效率，因此，面向金屬材料工程專業(yè)的學(xué)生可增加相應(yīng)的教學(xué)學(xué)時(shí)。磁粉檢測和滲透檢測的技術(shù)原理相比其他技術(shù)較容易，課程教學(xué)應(yīng)該著重于檢測現(xiàn)象的分析，并且重點(diǎn)結(jié)合材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行分析，例如滲透檢測技術(shù)進(jìn)行鑄件檢測時(shí)，由于鑄造常見氣孔、疏松、非金屬夾渣、裂紋、冷隔等缺陷，需要結(jié)合鑄造相關(guān)知識(shí)判斷滲透檢測的顯像屬于何種缺陷類型。此類教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化加深了該課程與其他專業(yè)課程的聯(lián)系，有利于提高學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)各課程的興趣。

（2）現(xiàn)代新檢測技術(shù)的教學(xué)可根據(jù)金屬材料目前在航空航天、交通運(yùn)輸、石油化工等領(lǐng)域的快速發(fā)展進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充，例如激光全息無損檢測、微波檢測法、聲發(fā)射檢測技術(shù)、紅外無損檢測等技術(shù)。在講授過程中注重引用新型無損檢測技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，例如激光全息無損檢測技術(shù)對(duì)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料的缺陷具有很好的檢測靈敏度，微波檢測技術(shù)特別適合對(duì)航空航天用的復(fù)合材料工件進(jìn)行檢測，聲發(fā)射檢測技術(shù)適合用于焊接接頭質(zhì)量、壓力容器在役狀況等方面檢測，紅外無損檢測技術(shù)在熱加工、電器設(shè)備、換熱器、電子產(chǎn)品等方面具有較大的檢測優(yōu)勢。

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，教學(xué)方式應(yīng)該采用“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式。例如，常規(guī)無損檢測技術(shù)的教學(xué)可預(yù)先布置教學(xué)預(yù)習(xí)，課堂上多采用問題教學(xué)、小組討論等互動(dòng)模式，吸引學(xué)生的注意力;現(xiàn)代新檢測技術(shù)的教學(xué)可采用自主選題、小組匯報(bào)的模式，鼓勵(lì)學(xué)生收集新檢測技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，既提高學(xué)生的參與度，又通過實(shí)際應(yīng)用例子激發(fā)學(xué)生的興趣，通過自主學(xué)習(xí)增強(qiáng)學(xué)生收集資料和總結(jié)的能力。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)施

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該以有效鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，強(qiáng)化課堂教學(xué)內(nèi)容為教學(xué)目標(biāo)[5]。無損檢測技術(shù)是現(xiàn)代材料和工程質(zhì)量檢驗(yàn)的重要手段，該課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容具有較高的應(yīng)用性，更需要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與改革。為了促使學(xué)生將所學(xué)課堂知識(shí)向技能轉(zhuǎn)換，切實(shí)提高分析和解決實(shí)際問題的能力，該課程可增加無損檢測儀器使用的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，特別是一些便攜式、體積較小的儀器設(shè)備的操作和使用，例如，超聲檢測、渦流檢測和磁粉檢測等儀器的使用方法。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，結(jié)合儀器的構(gòu)造、組裝、使用方法進(jìn)行演示，加深學(xué)生對(duì)該技術(shù)原理和工藝流程的整體認(rèn)識(shí)。例如，超聲檢測和滲透檢測等技術(shù)在課堂教學(xué)中主要側(cè)重于原理的講解，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)使得學(xué)生對(duì)檢測過程中材料表面預(yù)處理和檢測前儀器的校正有更深的了解，例如超聲檢測、渦流檢測和磁粉檢測都需要利用標(biāo)準(zhǔn)試塊、標(biāo)準(zhǔn)試片對(duì)儀器進(jìn)行校正和參數(shù)選擇，并且針對(duì)不同的檢測對(duì)象，如管材、鑄件，每種檢測技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)試塊和試片都有不同的要求。通過標(biāo)準(zhǔn)試樣的演示操作，讓學(xué)生進(jìn)一步掌握這些典型無損檢測的表面預(yù)處理、檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、后處理等環(huán)節(jié)。

另外，為了幫助學(xué)生更好地聯(lián)系金屬材料專業(yè)的材料基礎(chǔ)學(xué)習(xí)內(nèi)容，還可設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，例如通過磁粉檢測技術(shù)檢測焊接鋼板表面焊接裂紋、氣孔等缺陷，通過磁粉檢測技術(shù)檢測疲勞微裂紋、淬火裂紋、鍛造裂紋等缺陷，通過超聲檢測技術(shù)檢測鋁合金板材內(nèi)部夾渣、疏松、裂紋、氣孔等缺陷。利用實(shí)際試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增加了學(xué)生對(duì)復(fù)雜問題的思考，也避免采用標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)每組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)率高的問題。在綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施中，學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備和試樣的研究興趣較高，通過實(shí)驗(yàn)的操作和現(xiàn)象的分析，將抽象的無損檢測技術(shù)原理與實(shí)際設(shè)備、材料加工和性能聯(lián)系起來，加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

四、實(shí)踐教學(xué)改革與實(shí)施

實(shí)踐教學(xué)是金屬材料專業(yè)培養(yǎng)中的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。在本課程的教學(xué)中，可面向金屬材料工程專業(yè)的學(xué)生開設(shè)適合的實(shí)踐教學(xué)訓(xùn)練[6]。在實(shí)踐教學(xué)過程中，充分利用學(xué)校、企業(yè)聯(lián)合建立的實(shí)習(xí)基地，有效加強(qiáng)學(xué)生接觸生產(chǎn)實(shí)際的訓(xùn)練。例如，參觀企業(yè)質(zhì)量檢測生產(chǎn)線，了解無損檢測技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，也使學(xué)生通過了解企業(yè)生產(chǎn)模式來獲得就業(yè)指導(dǎo)，增強(qiáng)對(duì)無損檢測技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，并且通過和企業(yè)技術(shù)人員的交流，增強(qiáng)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題和尋求解決問題的能力。通過實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，真正提高學(xué)生的就業(yè)競爭力，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的學(xué)生。對(duì)于一些特殊的無損檢測技術(shù)，由于新穎性或者設(shè)備規(guī)格無法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，可以通過虛擬仿真、視頻教學(xué)等技術(shù)進(jìn)行模擬，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性[7]。另外，學(xué)生還可以參與教師的省級(jí)、校級(jí)科研課題、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練等項(xiàng)目，通過選擇無損檢測技術(shù)對(duì)新材料新構(gòu)件進(jìn)行檢測，親身體驗(yàn)無損檢測技術(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，通過科研、競賽等環(huán)節(jié)激勵(lì)學(xué)生的專業(yè)自豪感。

在該課程的實(shí)踐教學(xué)過程中，要堅(jiān)持以學(xué)生為主體，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，教師引導(dǎo)學(xué)生自己提問、自己解決，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新提問、積極動(dòng)手操作。實(shí)踐教學(xué)的考核機(jī)制要進(jìn)行改革，實(shí)踐教學(xué)的考核可以選擇課程設(shè)計(jì)、報(bào)告、小論文等形式，要求學(xué)生根據(jù)自己興趣自行選題，通過參觀交流、動(dòng)手操作、查找資料等環(huán)節(jié)尋找答案，完成無損檢測技術(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。實(shí)踐教學(xué)過程中注重考核學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、動(dòng)手能力、思考能力和團(tuán)隊(duì)合作精神?？己藘?nèi)容除了實(shí)踐過程的記錄，還應(yīng)該增加實(shí)踐過程的分析和思考，對(duì)具有創(chuàng)新思路的實(shí)踐報(bào)告增加成績權(quán)重，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合實(shí)際提出創(chuàng)新思想。

結(jié)語

作為金屬材料工程專業(yè)學(xué)生的一門重要專業(yè)課程，材料無損檢測課程由于具有理論性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，為了讓學(xué)生達(dá)到既理解無損檢測技術(shù)的原理、方法，又掌握相關(guān)的設(shè)備及實(shí)際應(yīng)用的目的，需要對(duì)該課程教學(xué)方法進(jìn)行改革。根據(jù)金屬材料工程專業(yè)的特點(diǎn)，該課程可以從課堂教學(xué)上對(duì)常規(guī)無損檢測技術(shù)和現(xiàn)代新檢測技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，并且針對(duì)性地采用不同的教學(xué)模式;從實(shí)驗(yàn)教學(xué)上增加儀器使用實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn);從實(shí)踐教學(xué)上可通過參觀企業(yè)生產(chǎn)流程、虛擬仿真練習(xí)、視頻等方法進(jìn)行教學(xué)。這些教學(xué)改革方法和措施可更有效提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)參與度和主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力，為學(xué)生畢業(yè)就業(yè)后切實(shí)應(yīng)用無損檢測技術(shù)從事金屬材料相關(guān)的開發(fā)和研究工作打下基礎(chǔ)。

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基金項(xiàng)目：桂林理工大學(xué)教學(xué)改革工程項(xiàng)目（編號(hào)：2020B57、2019B07）

作者簡介：韋莉莉（1985—?），女，漢族，廣西北海人，博士，講師，研究方向：金屬材料工程。