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让材料“开口说话”,让智能检测走进工程实景——材料科学与工程专业《材料检测技术》课程焕新启程

日期:2026年07月20日 10:20 作者:材料科学与工程学院 来源:材料科学与工程学院 点击率:

探头贴合混凝土表面,超声波在构件内部传播,仪器屏幕上的波形随测点变化不断跳动。学生围在工程师身旁,一边观察信号,一边讨论异常波形与内部缺陷之间的对应关系——这不是企业检测现场的岗前培训,而是《材料检测技术》课程的场景项目式教学课堂。

《材料检测技术》是重庆市一流本科课程、重庆市课程思政示范课程、重庆市人工智能+重点课程,是材料类专业连接材料性能、试验检测与工程质量评价的重要课程。课程负责人为材料学院赵毅教授,联合曾晟博士、王朝强副教授、樊小义博士、段有雨副教授、徐建晖研究员(企业专家)组成校企联合教学团队。传统教学往往偏重检测原理讲授和既定步骤训练,学生能够“知道一种方法、完成一次试验”,但面对真实工程中的检测对象差异、方法适用边界、异常数据判读和质量责任要求时,仍容易出现“会操作但不会设计、会读数但不会判断、会写报告但不会形成工程结论”等问题。

本轮课程焕新聚焦“工程材料无损检测技术”章节,以真实工程检测任务为牵引,以学生工程能力形成为主线,系统推进教学内容、教学场景、学习方式和评价关注点协同更新,形成“一核三融四阶”课程焕新框架:以工程材料检测与质量评价能力为核心,将前沿知识、行业资源和学生主动学习融入全过程,引导学生沿着“懂原理—会操作—能判读—善决策”的路径逐级进阶。

图1 “一核三融四阶”《材料检测技术》课程焕新总体框架

一、从“讲方法”到“解问题”:重构无损检测知识链

课程团队首先对“工程材料无损检测技术”进行系统更新。新内容不再按照仪器名称简单平铺,而是从“为什么需要无损检测”这一工程问题切入,围绕检测对象、病害类型和信息需求组织知识,将检测机理、方法选择、现场操作、数据判读和工程结论贯通起来。

1. 由“方法罗列”转向“对象—问题—方法”匹配

更新后的课程以材料和结构在服役过程中常见的裂缝、空洞、脱空、均匀性不足、钢筋位置偏差、保护层厚度不足、层间异常及渗水劣化等问题为入口,设置“检测对象—方法对应关系”,帮助学生理解不同检测技术的敏感信息、适用条件和局限性。学生需要先回答“要识别什么问题、需要获取什么信息”,再决定“选用什么方法”,避免把仪器操作等同于工程检测。

2. 构建“机理—操作—数据—诊断”完整知识链

以超声法为例,课程内容由声波传播原理进一步延伸至直测、斜测、平测等测试方式,讲清测点布置、耦合状态、传播时间、波速、波幅和波形变化的物理含义,并通过裂缝、孔洞和离析等典型缺陷图像,引导学生结合相对比较和多参数信息进行判断。检测结果不再只是一个数值,而是支撑缺陷识别和质量评价的证据。

图2 更新后的无损检测教学内容:从工程问题导入到结果判读

3. 由单一方法拓展至多方法协同与成像化检测

课程进一步纳入超声—回弹综合法、钢筋位置与保护层厚度电磁感应检测、探地雷达、红外热像和冲击回波等内容。通过比较各类方法的检测深度、信息类型、现场条件和误差来源,使学生认识到工程检测通常不是“找到一台万能仪器”,而是根据任务采取快速普查、重点复核和组合验证,必要时通过多方法互证提高结论可靠性。

图3 多方法协同、数字成像与内部缺陷识别内容更新

二、从“课堂示范”到“真实检测”:校企双师协同贯通案例与实操

仅靠课堂课件难以完整呈现工程材料检测中的复杂边界。为此,课程将行业专家、设备工程师和真实检测设备引入教学过程,构建“工程案例导入—检测技术解析—现场操作示范—学生任务复盘”的校企协同教学链。校内教师负责知识衔接和教学组织,行业专家提供工程判断逻辑,设备工程师把控仪器操作与数据质量,使行业经验真正转化为学生可学习、可实践的课程内容。

1. 行业专家讲案例:把工程判断逻辑带进课堂

课程团队邀请招商局重庆公路工程检测中心有限公司秦小平正高级工程师,以“超声法检测混凝土缺陷技术与案例”为主题开展专题教学。授课从真实工程中的缺陷表现和检测需求出发,讲解检测方案制定、典型信号特征、结果解释及方法局限,引导学生理解:工程检测不是照搬标准条文,也不是看到异常就直接下结论,而是需要综合结构条件、测试环境、数据规律和复核证据进行审慎判断。

2. 设备工程师教实操:把操作边界和质量控制做实

课程团队邀请北京智博联公司雷鸿发工程师讲授“超声法检测混凝土内部缺陷”,并在真实混凝土构件上开展现场实测教学。学生近距离观察仪器连接、参数设置、测区与测点布置、探头耦合、信号采集、异常测点复测和原始记录等关键环节。现场教学把课件中的抽象波形变成可观察、可比较、可解释的数据,使学生直观认识到耦合不良、测距误差、构件边界和材料非均质性都可能影响检测结果。

图4 校企双师协同:工程案例、设备技术与真实构件现场实测贯通

三、从“听懂”到“讲清、做对、判准”:项目式翻转课堂激活学生主体

课程焕新的第三个着力点,是让学生从知识接受者转变为检测任务的组织者和解释者。围绕材料检测技术,学生分组承担专题任务,自主介绍检测原理、设备组成、操作流程、数据处理、检测结论、注意事项,以及相关标准规范、法律法规和实验原始记录要求。课堂不再只是教师讲、学生记,而是学生先研究、再呈现、接受质询、修正完善。

1. 课前研学:从“找资料”转向“形成方案”

各组围绕具体检测项目查阅教材、标准规范、设备资料和典型案例,梳理检测目的、适用条件、设备要求、操作步骤和结果判定逻辑。任务成果不止是一份展示课件,还要能够回答“为什么采用该方法、怎样保证数据有效、原始记录应留下哪些证据、异常结果如何复核”等工程问题。

2. 课堂翻转:以角色化质询促进深度学习

汇报学生以“检测项目组”的身份讲解方案,其他同学则从委托方、施工方、监理方和报告审核者等不同视角提出问题。教师重点纠正概念性错误、标准适用错误和结论越界问题,并将零散知识提升为可迁移的方法选择原则和质量控制逻辑。通过“讲给别人听、接受追问、现场修正”,学生对检测流程和技术边界的理解明显由表层记忆转向结构化建构。

图5 课前研学—分组呈现—同伴质询—教师提升—成果修正的翻转课堂闭环

图6 项目式翻转课堂:学生分组完成检测任务汇报与同伴质询

3. 成果沉淀:让学生参与课程资源建设

各组在汇报和反馈后进一步完善检测流程图、原始记录表、常见错误清单、标准规范索引和项目总结。经教师审核的优秀成果可逐步纳入课程案例资源库,使学生由课程资源的使用者转变为共同建设者,也为后续班级提供贴近学习难点的示范材料。

四、从“看答案”到“看能力形成”:把评价嵌入项目全过程

三类焕新活动最终需要落到学生能力是否真正形成。课程在项目任务中不只关注汇报是否流畅、检测结果是否“正确”,而是综合考察资料准备、方法选择、方案完整性、仪器操作、质量控制、原始记录、数据真实性、结论表达和团队协作。对于缺乏证据支撑的确定性结论、未说明适用条件的数据处理、记录缺项或标准引用不当,均要求学生重新分析和修正。

图7 贯穿任务准备、现场实施、数据判读和复盘改进的过程评价闭环

五、焕新成效与持续建设:形成可迭代的工程材料智能检测课堂

本轮《材料检测技术》课程焕新,不是对某一节课进行局部包装,而是围绕无损检测能力形成,对“教什么、谁来教、怎样学、如何评”进行协同重构。课程内容从方法介绍走向工程问题解决,教学主体从单一教师走向校企双师协同,学习方式从被动听讲走向项目研学和现场实践,课堂评价从关注最终答案走向关注完整证据链和能力形成过程。

下一步,课程团队将继续围绕交通基础设施智能检测与材料质量评价需求,深化校企共建案例库、标准规范资源库和操作微课建设,逐步拓展多方法联合检测、数据可视化和综合诊断任务,推动课程形成“内容持续更新、行业持续参与、学生持续产出、评价持续改进”的长效机制,培养既懂材料、又会检测,既能分析数据、又能承担工程质量责任的高素质应用型人才。


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编辑:刘玉峰

审核人:叶勇 徐洁