【摘要】無損探傷是武漢大學(xué)面向核工程與核技術(shù)系大三學(xué)生開設(shè)的一門以物理、數(shù)學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)等課程為基礎(chǔ)的專業(yè)選修課。其中，超聲檢測在無損探傷學(xué)習中占據(jù)極為重要的地位。本文針對這部分內(nèi)容的教學(xué)和學(xué)生學(xué)習現(xiàn)狀，主要從精選教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法和改善學(xué)生考核方式這三方面進行探討如何提高教學(xué)效果和擴大學(xué)生知識面的有效方法，為無損探傷中超聲檢測的教學(xué)改革提供新的思路。

【關(guān)鍵詞】無損探傷 超聲檢測 教學(xué)

【基金項目】本文系“武漢大學(xué)2017-2018學(xué)年實驗教學(xué)中心開放實驗項目”的研究成果。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）50-0246-02

一、引言

無損探傷是在不破壞檢測對象使用性能的情況下，對各工程材料、結(jié)構(gòu)件和零部件的質(zhì)量特性進行有效檢驗和測試，借以評價它們的完整性、連續(xù)性、安全可靠性及其他物理性能[1]，[2]。超聲波無損檢測因其靈敏度高、指向性好、穿透性強、成本低、操作簡單和對人體無害等優(yōu)點而被航空航天、核工業(yè)和石油化工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于材料缺陷探傷和結(jié)構(gòu)表征。因此，超聲檢測的教學(xué)在無損探傷課程中占據(jù)極為重要的地位，與X射線、滲透、磁粉和渦流被稱為五大常規(guī)無損檢測技術(shù)，為制造階段和使用階段的產(chǎn)品質(zhì)量安全保駕護航[1]。隨著各類新材料和新結(jié)構(gòu)的更新?lián)Q代，質(zhì)量、性能和安全要求不斷提高，給無損探傷從業(yè)人員帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)。因此，該部分課程內(nèi)容的教學(xué)效果直接影響學(xué)生無損探傷技術(shù)的學(xué)習掌握以及今后工作的工程實際應(yīng)用。目前，無損探傷課程面臨著學(xué)時被壓減、學(xué)生對本課程重視程度偏低及學(xué)生學(xué)習興趣不高等問題，導(dǎo)致學(xué)生在挑選合格產(chǎn)品和檢測零部件缺陷等方面的能力明顯存在不足。針對這些問題，本文主要從精選教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法和改善學(xué)生考核方式這三方面進行探討如何提高教學(xué)效果和擴大學(xué)生知識面的有效方法。

二、精選教學(xué)內(nèi)容

無損探傷是一門涉及物理、數(shù)學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)等多門學(xué)科的課程，其中超聲檢測更主要以聲學(xué)、數(shù)學(xué)和彈性力學(xué)等課程為基礎(chǔ)，建議以波動學(xué)的傳播原理和偏微方程求解波動方程作為超聲波基礎(chǔ)知識進行講授，為后續(xù)檢測原理的學(xué)習打下夯實的基礎(chǔ)。因本課程的授課對象為核工程與核技術(shù)系大三學(xué)生，因此建議在簡明扼要地闡述傳統(tǒng)超聲檢測應(yīng)用的基礎(chǔ)上，重點講授超聲檢測在核電站工程中的應(yīng)用，特別是針對核電站關(guān)鍵部件的堆焊層、金屬焊接、粗晶各向異性和受輻照效應(yīng)等特殊條件下的超聲檢測。為學(xué)生梳理國內(nèi)外學(xué)者的最新科研動態(tài)和工程師們提出的新穎解決方案。引導(dǎo)學(xué)生查閱最新科研成果，鼓勵學(xué)生用已有的知識對現(xiàn)有疑難問題提出自己的見解與看法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，提高學(xué)生解決實際工程問題的能力。鑒于超聲相控陣技術(shù)在核電站設(shè)備檢測中發(fā)揮的重要作用，建議使用約3個學(xué)時圍繞聲場分析、超聲波傳播機制和缺陷識別等問題詳細講授超聲相控陣技術(shù)，使學(xué)生掌握其工作原理和信號處理方法[3]，[4]，[5]?？傊虒W(xué)內(nèi)容應(yīng)做到因材施教，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)緊扣核工程與核技術(shù)這一專業(yè)特性進行展開。

三、優(yōu)化教學(xué)方法

無損探傷作為核工程與核技術(shù)專業(yè)的選修課，其課程設(shè)置為36學(xué)時，傳統(tǒng)的課程教學(xué)中采用以課本講授和傳授為主，展示實驗為輔的教學(xué)方法?？紤]到超聲波是一種現(xiàn)實中看不見、摸不著以及無法聽到但卻實際存在的聲波，實驗課是學(xué)生對超聲波最直接的感性認識。建議增設(shè)2個學(xué)時的超聲實驗，使學(xué)生掌握超聲檢測儀的主要性能及儀器與探頭的綜合性能測試方法，可選擇進行“超聲檢測儀的使用和性能測試”這一實驗 [6]，讓學(xué)生能動手完成超聲檢測的操作訓(xùn)練，有利于后續(xù)缺陷識別理論的學(xué)習與理解。實驗課的原則是以學(xué)生為中心，調(diào)動學(xué)生對超聲檢測的學(xué)習熱情。實驗課上教師講授實驗原理和基本操作示范，學(xué)生以4人為一組，協(xié)同合作完成實驗，期間教師以答疑形式糾正不規(guī)范操作，從而使學(xué)生對超聲檢測的認知進一步加深。

對于課堂內(nèi)沒有涉及到的實驗，學(xué)生可以根據(jù)課本中的已給實驗或者文獻里包含的具體案例，通過自主設(shè)計實驗方案，以小組合作方式制定實驗步驟、實施方案和預(yù)期結(jié)果。期間，教師提供必要的指導(dǎo)。最終以實驗報告的形式提交給教師。同時，教師可以鼓勵學(xué)生將實驗內(nèi)容和結(jié)果嘗試寫成科技論文，以此來提高學(xué)生的學(xué)習主動性和積極性。對于有科研興趣的學(xué)生，教師可加以引導(dǎo)使其參與到相關(guān)超聲無損檢測老師的科研課題組中，為今后的進一步學(xué)習深造和實際工作開拓視野，真正地做到學(xué)以致用。

四、改善學(xué)生考核方式

閉卷考試是衡量學(xué)生對本課程知識點掌握熟練程度的重要標準之一，但不是唯一標準。無損探傷課程考核當前普遍采用平時成績和閉卷考試相結(jié)合的方式。無損探傷課程屬于工程應(yīng)用，其知識點的考查應(yīng)符合其自身特點。建議增設(shè)課程小論文，從而實現(xiàn)課程小論文、平時成績和期末考試成績的比重各占20%、20%和60%，用以彌補傳統(tǒng)考核方式的不足。平時成績主要考查學(xué)生的平時作業(yè)、實驗報告和課堂小測試。為保證學(xué)生能更好地消化各知識點，建議2次實驗報告、8-10次平時作業(yè)和3次隨堂小測試。根據(jù)作者在美國的博士求學(xué)經(jīng)歷和帶本科生的經(jīng)驗，只有足量的實驗、作業(yè)和小測試才能更好地覆蓋各章節(jié)的知識重難點，使學(xué)生真正掌握一門課程，而不是僅僅為了考試成績。

超聲檢測在無損檢測課程中的重要地位決定了其各方面考核應(yīng)占整個課程比重的50%，建議所增設(shè)的課程小論文圍繞超聲檢測展開。結(jié)合所學(xué)的其他課程，學(xué)生自主選擇一篇超聲檢測技術(shù)在核電站內(nèi)應(yīng)用的前沿英文文獻（綜述類論文除外）。根據(jù)英文文獻和他的參考文獻完成一篇課程小論文，并要求學(xué)生在班上做一份口頭報告PPT，用于解釋英文文獻中所闡述的研究背景、研究對象、解決方案和科研結(jié)論，并就所研究的問題提出自己的解決方案。在現(xiàn)有實驗條件允許的情況下，教師可鼓勵學(xué)生大膽實施個人的解決方案。設(shè)置課程小論文的初衷是拓寬學(xué)生的學(xué)術(shù)視野和提高學(xué)生的口頭報告PPT的展示能力。首先，通過查閱前沿英文文獻為學(xué)生大四畢業(yè)論文的寫作和今后的研究生學(xué)習提供寶貴的經(jīng)驗。其次，大三學(xué)生面臨的兩大選擇大致可分為進一步深造和直接投入工作崗位。不管是深造還是工作，口頭報告PPT都將是學(xué)生們展現(xiàn)個人成果的有力法寶。最后，讓聽報告的同學(xué)有所收獲是課程小論文的評分標準之一。因此，增設(shè)的課堂小論文不僅能讓學(xué)生自己獲益，同時也可以讓教師和其他同學(xué)獲取新知識。

五、結(jié)語

通過精選教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)方法以及改善學(xué)生考核方式這三方面的措施來進一步提高無損探傷中超聲檢測的教學(xué)效果和拓展學(xué)生的知識面，培養(yǎng)了學(xué)生自主獲取知識、動手完成實驗的能力、獨立思考能力和實際解決工程應(yīng)用問題的能力。這是每一個無損檢測人員的必備基本素養(yǎng)。通過超聲檢測的學(xué)習，舉一反三，進一步延伸到X射線、滲透、磁粉和渦流的學(xué)習，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到顯著的提高。無損探傷課程教改后，獲得學(xué)生的一致好評，雖然教學(xué)內(nèi)容和作業(yè)比其他課程多，但學(xué)生學(xué)得很充實。特別是課程小論文的口頭PPT展示后的教師和學(xué)生們的評語讓大家受益頗深。

參考文獻：

[1]胡天明.超聲探傷[M].武漢：武漢測繪科技大學(xué)出版社， 1994.

[2]張俊哲等.無損檢測技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社， 1993.

[3]丁輝.計算超聲學(xué)——聲場分析及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[4]L. Satyanarayan， C.Sridhar，C.V.Krishnamurthy，K.Balasubram？鄄aniam，Simulation of ultrasonic phased array technique for imaging and sizing of defects using longitudinal waves[J]. Pressure Vessels and Piping， 2007， 84（12）：716-729.

[5]R. J. Huang， L.W. Jr Schmerr， A.Sedov，Modeling the radiation of ultrasonic phase？鄄array transducers with Gaussian beams[J].Ultrasonic， Ferroelectrics and Frequency Control， 2008， 55（112）：3692-3702.

[6]鄭暉，林樹青.超聲檢測[M].北京：中國勞動社會保障出版社， 2008.

作者簡介：

胡平（1984-），女，江西南豐人，武漢大學(xué)動力與機械學(xué)院材料工程系講師。endprint