科研反哺教学的“管道无损检测技术”课程教学模式改革

［摘 要］ 针对“管道无损检测技术”课程的教学过程中普遍存在教学方法单调、评价方式单一、学生学习兴趣不高及教学效果不理想等问题，从课程性质和保障学生能力培养的课程衔接方案着手，探讨了以提升应用型人才的工程实践能力为教学改革目标的方法，完成了将最新科研成果融入各实践教学环节的改革方案，在优化课程体系、构建科研实践平台及项目驱动保障等方面展开改革实践。结果表明，改革措施有效改善了教学效果，调动了学生学习的积极性和主动性，使学生创新创业能力和工程实践能力明显提升。

［关键词］ 科研反哺教学；教学模式；横纵混合式；项目驱动

［基金项目］ 2020年度沈阳工业大学本科教育教学改革重点教学改革项目“利用科研反哺教学培养测控专业学生成为科技创新人才的研究与实践”；2021年度辽宁省教育厅普通高等教育本科教学改革研究项目立项一般项目“面向新工科创新应用型人才培养的科研反哺教学方法的探究和实践——以‘管道无损检测技术’为例”（辽教通〔2022〕166号）

［作者简介］ 耿 浩（1991—），女，辽宁沈阳人，博士，沈阳工业大学信息科学与工程学院副教授，主要从事长输油气管道内检测技术、电磁无损检测技术研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）22-0061-04 ［收稿日期］ 2023-10-07

引言

课程是教授学生知识能力的基础，教学是保障学生课程目标实现的重要途径，教学环节的好与坏决定了教学效果。“管道无损检测技术”是随着无损检测技术不断发展而形成的一种新的面向管道检测应用方向的分支课程，也是测控技术与仪器专业的必修专业基础课。管道无损检测技术是一种通过非破坏性手段对管道自身存在的缺陷进行检测的技术，这种技术可以避免对管道进行破坏性检测，从而减少整体损失和维修成本。管道无损检测技术在能源、石油化工等行业中得到了广泛应用［1］。

“管道无损检测技术”课程主要通过讲述管道无损检测技术的基本应用概况、检测原理和方法、数据处理方法等，使学生了解管道无损检测技术的发展、应用及其在本专业学科领域的地位与作用，培养学生运用专业理论知识分析和解决复杂工程问题的基本能力，为学生毕业后从事科学研究、信息技术方面的应用开发工作奠定坚实基础。但由于“管道无损检测技术”是一个相对比较专业的课程，其中包含的知识内容较为复杂且具有很多交叉学科知识，现有的教学模式过于注重理论知识传授，缺乏实际操作和实践环节，学生只能被动接受知识，但对知识只是进行了简单了解，而没有深入理解其原理和应用，这样不利于学生的能力培养。因此，如何培养具有实践能力、创新能力的高素质仪器类应用型人才的课程改革迫在眉睫［2-3］。目前，科研反哺教学方法，已根据不同课程特点，应用在多个课程改革应用中［4-6］。

本文以“管道无损检测技术”课程为例，探讨以保障学生能力培养为目标的教学方案改革，在教学过程中引入相关科研成果、科研资源，将科研课题的研究经验、科研方法和取得的相关成果转化为教学资源，实现科研与教学共同进步，以工程类项目为驱动的教学模式融入实践环节，提高院校的办学质量，培养新型高素质专业人才。

一、课程在教学中存在的问题

“管道无损检测技术”是一门以工程应用为主而衍生的课程，专业性较强，必须通过不断的学习、实践及应用才能精通，目前该课程在教学中存在的一些问题如下。

（一）单一的讲授方式

由于管道无损检测技术是一门实践性较强的学科，目前在教学过程中主要采用PPT多媒体教学单一的讲授方式，简单地将“管道无损检测技术”课程的相关基础知识传授给学生，教学内容主要以理论为主，缺乏实践教学环节，使学生无法真正理解和掌握相关技术及操作方法。

（二）课程教学内容陈旧

目前教学课件多数采用以往多年的教学内容，课件内容主要是传统应用中取得的一些成果，在教学过程中缺乏新科研成果的应用，导致课上教学内容过于迟滞化、理论化，学生无法实时跟踪前沿的技术知识，不能及时掌握新技术的发展动态。

（三）缺乏与实际应用的联系

目前在教学过程中只是单纯地对一些理论知识点进行介绍，使得学生难以将所学的理论知识与实际应用场景和需求场景相结合，无法真正理解其实际意义和课程内容的应用价值，同时缺少对行业发展需求的洞察力。

二、“管道无损检测技术”课程的特点

“管道无损检测技术”课程的教学改革方式主要是从课程的衔接特点和课程性质入手，确定课程的教学改革思路。

（一）“管道无损检测技术”课程在测控课程体系中的位置

“管道无损检测技术”课程是测控技术与仪器专业大学四年级学生最后学年的课程，属于工程应用实例模块，课程涵盖“无损检测技术”“电磁场理论”“测量及信号处理”等课程的基础知识，是从基础理论课向专业技术应用与工程应用过渡的桥梁，旨在大学最后阶段进一步巩固学生的工程基础知识，培养学生具备深度分析和解决复杂工程问题的能力。“管道无损检测技术”既是注重知识的技术应用课程，又是注重培养学生的实践能力，学习这门课程可以帮助学生掌握相关的技术和方法，为下一阶段大学生毕业设计顺利完成奠定基础，为毕业后从事相关领域的工作、适应社会及科学研究提供基础和支持。

（二）明确课程的知识和能力的支撑关系

“管道无损检测技术”课程的内容是以漏磁、电磁、超声、磁记忆、声发射等无损检测技术为研究对象，结合石油-天然气管道进行检测机理、信号识别、定量化分析、性能评估等方面的科学技术研究，课程的教学目标主要包括以下四个方面：（1）能阐述管道无损检测技术的基本概念、基本分析方法和基本应用情况。（2）能区别无损检测技术的特点、类别、常用检测方法及检测原理、长输油气管道检测原理及方法；能综合运用学科理论和技术手段分析并解决工程问题；能够综合运用专业知识研究、开发、设计、制造测量与控制系统。（3）能遵守油气长输管道内检测技术相关的法律法规；能够运用相关专业知识对工程实践与复杂工程问题解决方案做出分析。（4）能阐述油气管道内检测技术发展历程和发展动向与学术价值，培养学生的创新意识。课程的知识目标、能力目标及素质目标必须满足整体学生发展需求，因此，课程的完整性和前沿性至关重要。

基于上述课程性质和衔接特点的分析，开展“管道无损检测技术”课程改革能力保障方案，如图1所示。

三、科研反哺教学在“管道无损检测技术”课程改革中的实践

根据图1所示的改革方案，针对目前“管道无损检测技术”课程教学过程中存在的问题，主要改革方案如下。

（一）“科研成果”丰富“教学内容”

针对“管道无损检测技术”的课程内容和课程性质特点，进行课程内容的及时更新和调整，实时跟踪国外新技术、新方法和案例，丰富教学资源，不仅能让学生深入了解管道无损检测技术的应用和发展趋势，还能让学生了解和掌握当前领域的前沿知识，确保与新的科研成果和应用实践相符。同时，课后留与本课程章节相关的作业，鼓励学生借助网络资源、书籍资源等，针对作业内容，补充完善相关技术特点和最新应用，使其提高学生的分析能力和解决问题的能力。

（二）“科研设计”导入“教学实践

结合“管道无损检测技术”的实践应用特点，将科研元素融入教学中，设计相关的实践项目，让学生通过实际操作和实验，掌握技术的操作流程和应用技巧，同时将本科毕业设计与科研过程紧密相连，增加毕业设计的专业深度，根据学生的研究方向和兴趣制定相关的科研项目。例如，针对管道无损检测技术的应用和发展趋势，以设计本科毕业设计项目为例，让学生通过调查、研究等方式掌握行业的最新动态和技术发展方向，亲身体验项目从资料查找到设计再到应用的全流程，帮助学生顺利完成本科毕业设计环节，同时通过科研设计的导入，提升了学生的实践能力和解决实际问题的能力，目前已有学生发表相关学术论文2篇。

（三）“科研资源”转化为“教学资源”

随着现代社会的发展，多学科多专业交叉对知识能力体系的量和结构提出了新的要求［7-8］。基于团队横向、纵向科研课题的实践环境和基础，采用“实虚”结合，同时采用“精讲多练，讲学互动”的方式改进实践教学模式，组织学生分小组参与到一些实际的管道无损检测项目中，鼓励学生进行科研探究和创新实践，采用多元科学知识，引导学生选择感兴趣的问题进行深入研究，培养他们的科研思维和创新意识，提高学生的自主设计能力和创新实践能力，同时提升了学生的团队合作能力，目前已有学生申请国际发明专利1项、国家发明专利1项、国家实用新型专利1项。同时，可以利用课题组或实验室具有的与相关企业或科研团队建立的合作关系资源，共享实验室先进设备、技术资源和实践项目，给学生提供更丰富的学习和实践机会，邀请企业人员、已毕业从事本专业的师兄和师姐等，加强对学生前沿知识的介绍和实际指导，激发学生的科研兴趣。

（四）“科研方法”转化成“教学手段”

考核评价方式是能直观了解学生学习的体现，对于“管道无损检测技术”这门以应用为主的课程而言，考核评价方式也尤为重要。采用多元化的评价方式，教学不仅要注重学生的知识掌握程度，还要关注他们的实践能力、创新能力和团队合作能力。因此，对于学生的考核不仅限于试卷，改革后对于学生的能力考核主要采用项目报告、实验报告及团队合作评价等方式，全面评价学生的综合能力。此外，鼓励和引导学生积极参加相关的科技竞赛、大学生创新创业项目等，自主提出研究项目，通过项目竞赛等让学生产生自驱力，将所学、所想、所会应用于实际，使其提高学生的创新创业能力和实践能力。以《城市管网健康可视化检测系统》《基于物联网技术的管道内检测器定位监测系统》等为题目的大学生创新创业训练计划的开展，目前已有学生顺利结题完成大学生创新创业计划国家级2项、省级3项、校级5项。

综上，将科研资源、科研方法及科研成果等纳入教学体系中，以教学平台为基础，以工程项目为载体，以学生培养目标中心为主，联合企业，构建学生实践创新协同体系，“管道无损检测技术”课程改革协同模式如图2所示，将科研项目、企业平台、课程后续衔接的毕业设计相结合，共筑科研资源、科研方法和科研成果，提升学生的工程实践能力和创新能力。

结语

“管道无损检测技术”课程注重培养学生的实践能力和创新能力，针对目前课程教学过程中存在的问题，阐述了改革方案的具体措施和实施，将学校现有的科研资源、科研方法、科研设计和科研成果引入教学环节，将学生作为教学活动的主体，加强学生的独立分析、设计和动手实践能力，激发学生的学习热情。以项目为驱动的教学主体方法，对学生的创新能力和实践能力培养显著。多元化的评价和考核方法，使学生的自主性和积极性有了很大提升。综上，将科研反哺于教学，有效改善了教学和学习效果，为新工科背景下创新应用型人才培养的课程教学提供了一个新的思路。

参考文献

［1］杨理践，耿浩，高松巍.长输油气管道漏磁内检测技术［J］.仪器仪表学报，2016，37（8）：1736-1746.

［2］赵长禄.面向世界一流大学目标 建设高水平人才培养体系［J］.中国高等教育，2019（Z1）：40-42.

［3］申怡，夏建国.应用型人才的特点及其培养体系构建［J］.中国高等教育，2019（8）：34-36.

［4］苏春建，高丽，田和强，等.地方院校机械类创新人才培养科研反哺教学的探索［J］.教育教学论坛，2015（10）：3-4.

［5］孙立明，李志尊，韩校粉，等.基于机械基础课程的科研反哺教学改革模式探讨［J］.中国现代教育装备，2023（3）：129-130.

［6］刘玉荣，胡荣，王锦标，等.基于高校科研平台反哺教学的探索与实践［J］.高教学刊，2022，8（34）：91-94.

［7］李丽娟，杨文斌，肖明，等.跨学科多专业融合的新工科人才培养模式探索与实践［J］.高等工程教育研究，2020（1）：25-30.

［8］赵以霞，张思思，陶奕湲，等.新工科背景下基于前沿交叉学科项目引导的深度学习［J］.高等工程教育研究，2019（5）：41-47.