李勇 張改慧 陳振茂

摘? ?要：“力學(xué)測(cè)量與無(wú)損檢測(cè)”是我校開設(shè)的集理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)于一體的全日制專業(yè)學(xué)位必修課程，具有極強(qiáng)的實(shí)踐性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)非常重要。由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已無(wú)法適用，文章以金屬構(gòu)件渦流測(cè)厚實(shí)驗(yàn)為例，基于PBL教學(xué)法（問(wèn)題導(dǎo)向式學(xué)習(xí)），結(jié)合混合式教學(xué)模式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索，以實(shí)現(xiàn)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的有力提升。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)? PBL教學(xué)法? 混合式教學(xué)? 無(wú)損檢測(cè)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）11（c）-0196-02

Abstract："Mechanical Measurements and Nondestructive Testing" is the compulsory course for full-time postgraduate students towards professional degree， which integrates theoretical teaching and practical teaching. It has significant practicality， in consequence of which the practical teaching is of great importance. In light of the fact that the traditional mode of practical teaching is inapplicable， in this paper by taking the testing experiment regarding eddy current inspection of wall-thinning in conductors as an example， the practical teaching mode for the course is intensively investigated， which is proposed based on Problem-based Learning （PBL） and Blending Learning （BL）. The improvement in practical teaching effectiveness by using the proposed teaching mode has been identified.

Key Words： Practical teaching; Problem-based learning; Blending learning; Nondestructive testing

作為工程力學(xué)專業(yè)課程，“力學(xué)測(cè)量與無(wú)損檢測(cè)”是我校全日制專業(yè)學(xué)位必修課程之一。該課程結(jié)合工程力學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，著力教授力學(xué)測(cè)量技術(shù)與無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，以培養(yǎng)工程力學(xué)專業(yè)學(xué)位研究生在應(yīng)力、振動(dòng)測(cè)試和結(jié)構(gòu)安全與完整性評(píng)估方面的專業(yè)能力。與偏重理論授課的課程不同，作為專業(yè)學(xué)位必修課程，“力學(xué)測(cè)量與無(wú)損檢測(cè)”是一門強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，具有極強(qiáng)的實(shí)踐性，課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)極為重要，特別注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手解決工程問(wèn)題的能力。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想常將實(shí)驗(yàn)教學(xué)視為理論教學(xué)的輔助，弱化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，其教學(xué)模式較單一，教學(xué)目標(biāo)相對(duì)薄弱，教學(xué)預(yù)期效果僅體現(xiàn)在學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器以及實(shí)驗(yàn)步驟的感性認(rèn)識(shí)，缺乏學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)。采取傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行“力學(xué)測(cè)量與無(wú)損檢測(cè)”的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)，必將造成所培養(yǎng)學(xué)生無(wú)法滿足當(dāng)今社會(huì)對(duì)工程力學(xué)專業(yè)人才的要求。有鑒于此，本文將分析并明確傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在“力學(xué)測(cè)量與無(wú)損檢測(cè)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上基于PBL教學(xué)法，結(jié)合混合式教學(xué)模式探索實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，有望為應(yīng)用型院校相關(guān)實(shí)踐教學(xué)提供借鑒。

1? 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)初期采取傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在教學(xué)過(guò)程中，教師作為演示者首先對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行演示，學(xué)生在觀摩后按照實(shí)驗(yàn)手冊(cè)所述步驟進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)，在測(cè)取相關(guān)數(shù)據(jù)后，以分析結(jié)果和討論作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主要內(nèi)容。通過(guò)后期對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末考試答卷情況的分析，發(fā)現(xiàn)在這種教學(xué)模式下，學(xué)生更易傾向于對(duì)所觀摩的實(shí)驗(yàn)操作步驟進(jìn)行簡(jiǎn)單“復(fù)制”，缺乏深層思考，未深入了解實(shí)驗(yàn)方法的物理原理、各個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟背后的理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的相關(guān)理論及方法，并未達(dá)成實(shí)際操作的動(dòng)手能力培養(yǎng)要求。這種流于形式的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以達(dá)到設(shè)定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。同時(shí)，教學(xué)模式單一，造成學(xué)生僅僅是“為了完成實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)而去做實(shí)驗(yàn)”，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果缺乏有效分析，易造成學(xué)生喪失對(duì)本課程的興趣及應(yīng)有的重視。課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)未能有效支撐相關(guān)理論教學(xué)內(nèi)容。

2? “力學(xué)測(cè)量與無(wú)損檢測(cè)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索

有鑒于上述問(wèn)題，為有效提升課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，使學(xué)生有效掌握實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、相關(guān)理論及數(shù)據(jù)分析手段等，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手解決工程問(wèn)題能力的教學(xué)目的，本文以金屬構(gòu)件渦流測(cè)厚實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，結(jié)合PBL教學(xué)法及混合教學(xué)模式，對(duì)金屬構(gòu)件厚度的渦流檢測(cè)實(shí)驗(yàn)開展了新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的探索，其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目亦采用了此種教學(xué)方法。

2.1 PBL教學(xué)法

PBL教學(xué)法是一種以問(wèn)題為導(dǎo)向的現(xiàn)代教學(xué)方法，是以學(xué)生為中心、“理論與實(shí)踐相結(jié)合”的教育方式。針對(duì)本課程的金屬構(gòu)件渦流測(cè)厚實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在進(jìn)行問(wèn)題設(shè)置時(shí)，從學(xué)生角度出發(fā)綜合考慮力學(xué)專業(yè)學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平以及問(wèn)題的難易程度，結(jié)合工程實(shí)際中檢測(cè)問(wèn)題，設(shè)定了四個(gè)問(wèn)題：（1）渦流檢測(cè)的基本原理和檢測(cè)原理;（2）渦流檢測(cè)探頭的設(shè)計(jì)及制備;（3）渦流檢測(cè)金屬構(gòu)件厚度的檢測(cè)步驟;（4）渦流檢測(cè)信號(hào)與金屬構(gòu)件厚度的關(guān)聯(lián)規(guī)律，并在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)前將這些問(wèn)題發(fā)布給各實(shí)驗(yàn)小組。小組成員在獲得問(wèn)題后通過(guò)理論教學(xué)環(huán)節(jié)所獲取的相關(guān)知識(shí)、電子期刊、探頭設(shè)計(jì)軟件、檢測(cè)規(guī)范（ASTM-E-243等）以“自主學(xué)習(xí)-集中討論”循環(huán)迭代的模式最終完成各問(wèn)題的解決方案。

在具體實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生按照解決方案制備所設(shè)計(jì)好的渦流檢測(cè)探頭（如圖1所示），配合阻抗分析儀，分別對(duì)預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)樣件厚度對(duì)應(yīng)的阻抗信號(hào)進(jìn)行測(cè)取，同時(shí)采用千分尺對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣件的實(shí)際厚度進(jìn)行記錄，用以獲取渦流探頭阻抗信號(hào)與樣件厚度的關(guān)聯(lián)規(guī)律曲線（如圖2所示），并以此曲線進(jìn)一步分析金屬構(gòu)件厚度對(duì)阻抗信號(hào)實(shí)部與虛部的影響規(guī)律。通過(guò)這種自主學(xué)習(xí)、集中討論、自主制備、實(shí)際操作、綜合分析的模式，學(xué)生可有效掌握理論教學(xué)的各知識(shí)點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容，有效培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

2.2 混合式教學(xué)

混合式教學(xué)是一種基于在線教學(xué)和傳統(tǒng)課堂教學(xué)的“線上”與“線下”相結(jié)合的教學(xué)模式，線上資源的有效建立是混合式教學(xué)的前提。針對(duì)本課程“金屬構(gòu)件渦流測(cè)厚”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，面向?qū)W生建設(shè)了相關(guān)線上資源，包括探頭設(shè)計(jì)軟件、檢測(cè)理論講解及實(shí)驗(yàn)演示視頻、習(xí)題及解答等，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前掌握實(shí)驗(yàn)的相關(guān)理論，利用探頭設(shè)計(jì)軟件對(duì)渦流探頭進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)了解實(shí)驗(yàn)步驟及各步驟背后的理論要點(diǎn)，充分做好預(yù)習(xí)工作。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生可利用線上資源，結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)取結(jié)果，深入分析金屬構(gòu)件厚度對(duì)阻抗信號(hào)實(shí)部與虛部的影響規(guī)律，進(jìn)一步掌握渦流檢測(cè)在工程實(shí)際金屬構(gòu)件厚度檢測(cè)中的應(yīng)用關(guān)鍵。

在制作線上資源的核心“檢測(cè)理論講解及實(shí)驗(yàn)演示視頻”時(shí)，充分考慮了力學(xué)專業(yè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和水平，對(duì)授課PPT、講解音頻、授課視頻三部分進(jìn)行了編制/錄制。在理論教學(xué)用PPT基礎(chǔ)上，對(duì)在線授課PPT進(jìn)行了編寫，刪除了冗余內(nèi)容，取其精華部分作為在線授課PPT的核心內(nèi)容，著重強(qiáng)調(diào)在線授課知識(shí)點(diǎn)及動(dòng)畫演示等。參照授課腳本，錄制授課音頻和視頻，采用Windows Movie Maker對(duì)采集到的音頻和視頻進(jìn)行進(jìn)一步編輯，形成授課音/視頻終稿。三部分的組合采用Camtasia Studio，通過(guò)在Camtasia Studio平臺(tái)對(duì)PPT、音頻和視頻的組合和進(jìn)一步美化編輯，最終導(dǎo)出在線授課課件，如圖3所示。將混合式教學(xué)模式引入本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有效提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、學(xué)習(xí)的深度和廣度，打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在提高學(xué)生協(xié)作能力的同時(shí)有效培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。

3? 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在我校全日制專業(yè)學(xué)位必修課程“力學(xué)測(cè)量與無(wú)損檢測(cè)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，本文以金屬構(gòu)件渦流測(cè)厚實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，將PBL教學(xué)法和混合式教學(xué)模式引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，對(duì)這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式進(jìn)行了細(xì)致探索。實(shí)踐成效表明采用該實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式可有效提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐和協(xié)作能力以及實(shí)踐動(dòng)手解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，對(duì)力學(xué)專業(yè)學(xué)生的轉(zhuǎn)型培養(yǎng)有一定意義。

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