陳振華，帥珍珍，陸銘慧，朱 穎，盧 超,2

(1.南昌航空大學(xué) 無損檢測技術(shù)教育部重點實驗室, 南昌 330063；2.贛南師范大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院, 贛州 341000)

無損檢測技術(shù)能夠在不損傷被檢件使用性能、形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形態(tài)的前提下實現(xiàn)對被檢件的全面檢查，從而達到了解和評價被檢材料、產(chǎn)品和設(shè)備構(gòu)件的性質(zhì)、狀態(tài)、質(zhì)量或內(nèi)部結(jié)構(gòu)等目的[1-2],其在工業(yè)生產(chǎn)、在役檢驗、物理研究、生物工程等領(lǐng)域獲得了高度重視和廣泛應(yīng)用，為適應(yīng)新材料、新工藝的需求，目前正在迅速發(fā)展。南昌航空工業(yè)學(xué)院(現(xiàn)南昌航空大學(xué))于1986年培養(yǎng)了無損檢測專業(yè)(當時被列為軍工試辦本科專業(yè))首屆畢業(yè)生，并逐步建立了較完善的教學(xué)體系。在20世紀90年代，由于教育部對高等院校本科專業(yè)目錄的調(diào)整，無損檢測專業(yè)被歸并到其他相近專業(yè)。目前，許多高校均在“本科專業(yè)目錄”中現(xiàn)有的各種相近專業(yè)下開設(shè)“無損檢測方向”，來培養(yǎng)國家急需的無損檢測技術(shù)人才，諸如“測控技術(shù)與儀器(無損檢測方向)”、“應(yīng)用物理(無損檢測方向)”、“焊接技術(shù)(無損檢測方向)”、“材料工程(無損檢測)方向”等[3-4]。

《聲學(xué)檢測》 是南昌航空大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)(無損檢測方向)重要的專業(yè)方向課之一。在2020年抗擊新冠疫情期間， 《聲學(xué)檢測》 教學(xué)團隊響應(yīng)國家號召，通過線上教學(xué)確?！巴Ｕn不停學(xué)”；教學(xué)團隊克服困難,堅持不懈，構(gòu)建了 《聲學(xué)檢測》 課程的線上教學(xué)體系。在錄制了全課程教學(xué)視頻的同時，建設(shè)和完善了省級超聲檢測虛擬仿真試驗平臺，有效地提升了遠程實踐教學(xué)體驗，實現(xiàn)了理論課程和實踐課程的遠程線上教學(xué)，并取得了良好的教學(xué)成果。

1 課程簡介

《聲學(xué)檢測》 課程教材以全國特種設(shè)備無損檢測人員資格考核統(tǒng)編教材 《超聲檢測》 為主，配合教師講義及超聲檢測新技術(shù)自編課件用于無損檢測專業(yè)的教學(xué)工作，課程內(nèi)容涵蓋聲學(xué)檢測的基本方法、檢測設(shè)備、典型應(yīng)用、檢測標準及檢測新方法等[5]。通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可掌握聲學(xué)檢測的基本方法和基本應(yīng)用，了解聲學(xué)檢測新技術(shù)。該課程在培養(yǎng)學(xué)生聲學(xué)檢測專業(yè)基礎(chǔ)、綜合分析能力、應(yīng)用能力以及解決實際工程問題的能力等方面占有重要地位。 《聲學(xué)檢測》 線上課程建設(shè)的指導(dǎo)思想是以解決學(xué)生學(xué)習(xí)障礙、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為核心，以學(xué)生為中心，突出學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用，同時重視學(xué)生的線上實踐體驗。目前， 《聲學(xué)檢測》 線上課程全部64學(xué)時的理論課在詳細教授聲學(xué)檢測理論知識的同時，還積極引導(dǎo)學(xué)生對工程和科研案例進行分析與思考，增強學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)高水平創(chuàng)新型的無損檢測高級工程人才。

2 課程混合式教學(xué)實施過程及成果

2.1 構(gòu)建多維教學(xué)平臺

課程教學(xué)團隊充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺資源，基于超星泛雅平臺(學(xué)習(xí)通)錄播、QQ 群討論、騰訊會議、問卷星(或?qū)W習(xí)通)等構(gòu)建線上課程的多維教學(xué)平臺。充分利用各平臺優(yōu)勢特點開展相關(guān)教學(xué)活動，具體規(guī)劃為：① 學(xué)生通過手機端和計算機端收看課程視頻、參與課前測試和問卷以及完成課后作業(yè)；② 通過QQ群上傳課程資源；③ 通過騰訊會議進行直播授課、疑難解答、案例討論以及學(xué)生答辯等；④ 通過問卷星收集直播授課前后的問題。多維線上教學(xué)平臺構(gòu)成如圖1所示。多維教學(xué)平臺既具備穩(wěn)定、標準化的教學(xué)資源，又兼顧教師與學(xué)生對各種教學(xué)問題的交流互動。該系統(tǒng)從課前準備、課堂教學(xué)、課后考核和反思這三大環(huán)節(jié)對線上教學(xué)全過程進行精細化管理，結(jié)合工程安全的討論和研究式的課堂形式，更加高效地開展線上教學(xué)活動。

圖1 多維線上教學(xué)平臺構(gòu)成示意

2.2 完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程

線下到線上的改變將師生聚集在網(wǎng)絡(luò)課程中，師生客觀上的直接聯(lián)系被阻斷，易造成教師單向灌輸知識、學(xué)生被動接受的狀況[6]。因此，相比傳統(tǒng)線下教學(xué)，線上教學(xué)過程更加需要周密的教學(xué)組織。

線上教學(xué)過程由教學(xué)環(huán)節(jié)、考核環(huán)節(jié)、綜合評估以及持續(xù)改進等4部分組成，各環(huán)節(jié)形成閉環(huán)反饋系統(tǒng)，促進教學(xué)效果的改善，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程框圖如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程框圖

在教學(xué)環(huán)節(jié)中，要求學(xué)生通過觀看網(wǎng)絡(luò)視頻預(yù)習(xí)課程內(nèi)容，采用610個可覆蓋課程內(nèi)容的選擇題進行課前測試和問卷調(diào)查，使用“學(xué)習(xí)通”自動統(tǒng)計選擇題得分并評價結(jié)果；提倡問題式、討論式的授課方法，根據(jù)課前測試和問卷調(diào)查結(jié)果分析課程難點以調(diào)整直播授課內(nèi)容。例如，在學(xué)習(xí)第6章“脈沖反射法超聲檢測通用技術(shù)”后，學(xué)生已基本掌握超聲無損檢測技術(shù)的一般方法，是開展網(wǎng)絡(luò)工程研討活動的良好時機，此時由教師提出工程案例并引導(dǎo)學(xué)生分組分析案例，進行網(wǎng)絡(luò)答辯和討論。工程案例討論可有效鞏固教學(xué)成果，使學(xué)生由原來的被動接受知識向主動學(xué)習(xí)、主動挖掘知識轉(zhuǎn)變，也使教師從原來的單一灌輸型教學(xué)方式向引導(dǎo)型教學(xué)方式轉(zhuǎn)變。除理論課講授外，課程還依托 《超聲無損檢測工藝及聲場控制虛擬仿真試驗》 開展實踐教學(xué)工作，由此進一步增強和改善教學(xué)效果。

考核環(huán)節(jié)中的考核內(nèi)容包括課程作業(yè)、階段考核、期末考試、問卷調(diào)查等7課程作業(yè)通常在課后作業(yè)的基礎(chǔ)上進行適當“變形”，在緊密聯(lián)系課程內(nèi)容的同時加強作業(yè)的考核功能；階段考試主要為期中測試，用于評測中期學(xué)習(xí)效果；期末考試安排在學(xué)完全部課程后，期末考試成績占學(xué)生最終成績的60%。

最后，綜合各種考核手段，按照工程教育認證的課程目標要求分析課程目標達成度，并將其反饋至持續(xù)改進機制以對授課過程進行進一步優(yōu)化和完善。

基于騰訊會議和QQ群的教學(xué)界面如圖3所示，學(xué)生可通過手機端和計算機端學(xué)習(xí)直播課程，并可與授課老師實時互動。

圖3 基于騰訊會議和QQ群的教學(xué)界面

設(shè)置在學(xué)期末的問卷調(diào)查取得了一些具有教學(xué)指導(dǎo)性的調(diào)查結(jié)果。例如對于“是否有必要增加超聲檢測案例式(工程項目)教學(xué)內(nèi)容？”的調(diào)查，參與調(diào)查的人數(shù)為55人，其中78.2%的被調(diào)查學(xué)生認為有必要(非常有必要占34.5%；有必要占43.7%)，該調(diào)查結(jié)果進一步證實了引入案例式(工程項目)教學(xué)內(nèi)容的緊迫性和必要性，圖4所示為該問題的網(wǎng)絡(luò)調(diào)查結(jié)果。

2.3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)

圖5 虛擬仿真試驗教學(xué)項目場景

教學(xué)資源是線上課程教學(xué)的基礎(chǔ)保障，已建成的課程資源包括理論課授課視頻、習(xí)題/試題庫、工程案例、專家講座等。聲學(xué)檢測課程經(jīng)過長期探索形成了教學(xué)資源的更新機制，聚焦超聲檢測發(fā)展前沿,不斷補充教學(xué)素材，使教學(xué)內(nèi)容適應(yīng)時代發(fā)展、常講常新，更為重要的是，為實現(xiàn)聲學(xué)檢測實踐課的線上教學(xué)，課程團隊開發(fā)了名為 《超聲無損檢測工藝及聲場控制虛擬仿真試驗》 的虛擬仿真試驗教學(xué)項目。該項目根據(jù)檢測對象、檢測要求設(shè)計檢測方法，實施檢測過程，嚴格執(zhí)行縱波直探頭和橫波斜探頭的標準檢測步驟，使學(xué)生掌握超聲無損檢測的操作。同時，在關(guān)鍵檢測步驟中穿插檢測聲場分布特征，直觀觀察超聲波聲場的分布特征，明確關(guān)鍵檢測參數(shù)對檢測聲場的影響，在深入理解超聲波聲場特征及其控制方法的前提下獲得創(chuàng)造性解決工程問題的能力。南昌航空大學(xué)依托該仿真項目已開展了線上實踐課的教學(xué)工作，2020年該課題已被江西省教育廳認定為省級虛擬仿真試驗教學(xué)課程。圖5所示為該虛擬仿真試驗項目部分虛擬教學(xué)試驗場景，圖5(a)所示為檢測聲場仿真的虛擬試驗場景，據(jù)此可直觀觀察和分析晶片直徑、頻率、阻尼等關(guān)鍵參數(shù)對檢測聲場的影響；圖5(b)所示為試驗過程的仿真場景，學(xué)生在虛擬仿真試驗過程中的體驗和訓(xùn)練接近于真實的超聲無損檢測操作。

2.4 教學(xué)效果

《聲學(xué)檢測》 線上課程于2020年全面實施授課，參與授課學(xué)生人數(shù)約為100人，授課對象為測控技術(shù)與儀器專業(yè)(無損檢測方向)本科生(不包括：卓越工程師培養(yǎng)計劃單獨培養(yǎng)班級)。近3年考試成績平均分與及格率如圖6所示，2018，2019，2020年期末考試成績平均分分別為63分，61分，65分，及格率分別為0.88，0.83，0.90； 線上課程的教學(xué)效果良好，達到了甚至優(yōu)于往年正常的線下教學(xué)效果。

3 結(jié)語

(1) 《聲學(xué)檢測》 線上課程整合了網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建了多維線上教學(xué)平臺，組成了涵蓋課前、課中、課后的全過程穩(wěn)定的線上教學(xué)環(huán)境和教學(xué)體系；突出學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位，提升線上課堂師生交流效率和教學(xué)體驗。

(2) 該課程明確授課過程中工程案例分析和討論的重要性，使學(xué)生由原來的被動接受知識向主動學(xué)習(xí)、主動挖掘知識轉(zhuǎn)變，使教師從原來單一灌輸型教學(xué)方式向引導(dǎo)型教學(xué)方式轉(zhuǎn)變。

(3) 建成超聲無損檢測技術(shù)的虛擬仿真教學(xué)試驗項目，開展了線上實踐教學(xué)活動，實現(xiàn)了線上網(wǎng)絡(luò)課程從理論到實踐的完整授課環(huán)節(jié)全覆蓋，可應(yīng)用于高校教學(xué)和社會培訓(xùn)。

圖6 近3年考試成績平均分與及格率