基于项目教学法的物性分析及无损检测课程教学改革与实践

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2025）14-0142-04

Abstract： This paper deals withthereformsand practices onthe materialsselection，teaching content，and teaching methodsof thephysicalpropertyanalysisandon-destructivetestingcoursebasedontheconceptofproject-basedteachingmethodThisarticle elaboratesontheapplicationofproject-basedteachingmethodintheteachingofphysicalpropertyanalysisandnon-destructive testing courses，explorestherelevantisuesthatneedtobepaidatention toandsolvedinproject-basedteachingincourseteaching summariestheadvantagesofproject-basedteachingmethodincultivatingstudentsvariousabiliesincourseteachingandthe requirementsofteachers'ownknowledgelevelstructure.Throughtheimplementationofthenewproject-basedteachingmethod，the mutualcoordinationofknowledgetransmision，abilitycultivationndvalueguidanceforstudentscanbeachievedinthecourse teaching processand then providing certain ideas and references for the construction of other practical courses.

Keywords：physical propertyanalysis;non-destructivetesting;teaching mode;poject-basedteachingmethod;curiulum revolution

无损检测技术是以不损害被检测对象的使用性能为前提，应用多种物理原理和化学现象，对各种工程材料、零部件、结构件的组织缺陷进行有效的检验和测试，借以评价它们的连续性、完整性、安全可靠性及某些物理性质的技术[1-4]。无损检测技术往往与失效分析联系在一起，具有显著的实践属性。在无损检测技术的教学方面，以无损检测为关键词进行检索，目前可以发现湘潭大学、常州大学等单位开设的无损检测技术课程，大连理工大学开设的无损检测新技术课程以及南京农业大学开设的食品物性与无损检测课程等。

作为一门为哈尔滨工程大学材料物理专业学生开设的专业选修课程，物性分析及无损检测课程内容包括物性分析部分和无损检测技术部分。课程的常规授课方法是先介绍材料的各种物理性能（主要包括热学、电学、声学、光学和磁学等五种），为学生理解无损检测技术原理、技术发展提供理论支持，为无损检测技术部分提供物理基础。但是目前该课程在教学过程中存在以下一些问题：本课程具有较强的实践属性，将技术和理论割裂开来进行分阶段讲述，不利于学生对课程知识的理解和掌握；无损检测技术丰富多样且呈现不断更新的趋势，涉及的理论知识多而抽象，由于学时的限制会出现学生对知识的理解不深刻和不充分等问题；无损检测技术的操作和应用性强，只采用课堂教学无法实现学生应用能力的培养；传统的课堂教学方法无法为学生提供足够的实践锻炼，不利于培养学生面对实际问题的解决能力。基于以上问题，对物性分析及无损检测课程教学来说，一方面需要对典型常规技术的课堂教学内容进行优化，增加实践或模拟实践教学环节，提高学生应用和创新能力；另一方面需要提高学生对理论知识学习的兴趣和主动性，但是常规技术和新技术的教学内容和复杂程度不同，需要针对不同检测技术进行课堂教学方法的变化。因此，对物性分析及无损检测课程进行改革势在必行。然而，通过前期的调研发现，目前能找到的基本都是针对无损检测技术课程相关的教学改革方案和措施3-4，无法为物性分析及无损检测课程提供直接的借鉴或参考。

项目教学法是一种师生通过共同实施一个完整的“项目"工作而进行的教学活动[5-8]。该方法最早起源于18 世纪欧洲，在 20 世纪中期正式提出了“The projectmethod"的概念，即项目教学法。其最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，改变了常规的“教师讲，学生听"的教学模式，形成了学生主动参与、互相协作、探索创新的一种全新教学模式8-。其中，叶飞等结合工科实验教学的特点，提出了项自教学法在实验教学中应具备开放化、系列化、模块化、个性化、规范化和信息化等6个核心要素。作者以材料科学与工程专业能源材料系列实验为例，围绕实验项目准备、执行和评价3个阶段，详细说明实验项目的设计和准备、管理和指导、评价和反思等教学实施过程，阐明上述核心要素在实验教学中的指导作用。郝德勇等采用项目化教学法对数控专业教学进行了探索与实践，结果表明，项目教学法通过将理论教学和实践教学有机结合，提高了学生的学习兴趣和积极性，挖掘了学生的潜力，让学生体会到学习的乐趣，学生还可以参与项目考核评价，增强了师生的互动性，保证并提高了学生学习的质量。同时，通过不断改革，项目教学法不仅增强了师生互动性，还提高了教学质量，使教学更贴近企业和社会需求。吴德新研究了项目教学法在无损检测技术及设备课程教学中的应用效果，结果表明：项目教学法不仅有利于学生加深理解和掌握课本中的理论知识，而且使学生们懂得如何灵活运用理论知识，充分做到了把理论教学和实践教学有机结合起来。项目教学法使学生的创新潜力得到了激发，并培养了学生的创造性思维以及解决实际问题的能力。尤其是在实践过程中，项目教学法既突出了教师的引导职责，又强化了学员作为学习主体的作用，充分展现了现代教育机构的教学特色和理念。以上课程教学研究表明，项目教学法具有显著的效果，且特别适用于较强的实践属性课程的教学。

基于以上背景，本项目拟借助项目教学法原理，拟对物性分析及无损检测课程的教材选用、教学内容和教学方法等方面进行改革和实践，以期对物性分析及无损检测课程的教学培养效果进行全面提升，充分发挥项目教学法的作用，培养具有创新实践能力的人才。

一 物性分析及无损检测课程改革方案设计

（1） 新课程教学体系的建立

由于物性分析部分教学质量的好坏会直接影响后续无损检测部分的教学质量，因此物性分析部分的教学需要建立在无损检测技术需求的基础上，针对不同的无损检测技术，需要对相应的物理性能进行有侧重的讲解，注重两者之间的联系，形成理论教学与实验教学相结合、多媒体教学与黑板教学相结合等多模式、立体化的物理知识教学体系。

无损检测部分则重视典型无损检测技术和新型无损检测技术原理、特点、仪器设备以及适用对象等，通过“检测项目”的实施来实现，为了将两者有机结合起来，需要建立新的课程教学体系。

（二）正确定位物性分析部分的教学思想

物性分析部分的教学目标是让学生充分掌握物理基本理论和规律及其应用，帮助培养学生的逻辑思维能力，并能运用所学的物理知识解释相关现象、分析和解决相关问题。同时，这一部分还需提升学生的观察与实验操作能力，塑造学生实事求是的态度，促进学生可持续发展的能力。针对物性分析部分内容多、学时少、以及学生基础存在较大差异的问题。改革物性分析部分的教学内容，可将物性分析部分的知识和无损检测技术部分的知识进行有效关联。

（三） 项目任务的设立

建立针对不同被测件和无损检测技术的 ⟨⟨xx 件xx无损检测分析与评价》项目任务，突破传统的“从原理到设计"逐步讲解的授课模式，以实际应用中的典型材料检测案例和需要研究的问题为切入点，通过项目任务的建立引导学生主动学习、主动思考。在项自实施过程中，逐步深人、逐渐覆盖课程的知识体系，将教学内容中的关键知识点在项目实施过程中重点突出出来。课程所涉及的“具体项目"以不同材料的无损检测过程和分析方法为主线，将无损检测知识与实际应用有机结合，强化学生对知识的理解与实践能力[2]。进而，老师和学生通过共同实施和经历一个完整的“项目”工作，实现"理实一体化"的课程教学效果。

（四） 项目案例教学的实现方法

基于典型的“无损检测项目”，通过典型的“无损检测项目”的分析，体现课程讲授的关键知识和关键问题，启发学生主动思考、主动学习。在此基础上，组织学生进行分析讨论，并提出项目检测的优化方案。随后，通过教师对学生提交检测项目的设计方案进行剖析，总结各种无损检测技术教学的关键知识点，充分调动教师与学生之间的双向互动。最后，针对无损检测技术中存在的问题，教师结合国际前沿研究动态，提出相应的解决方法。通过这种新型教学方式促使学生独立思考、培养创新意识，从而有效调动学生学习的积极性，培养学生主动探索、积极思考的能力[2]。

（五）革新的课程考核方式

现有的教学经验表明，利用期末考试对学生进行考核的方式存在明显的弊端：学生考试前对课程内容和知识点进行死记硬背。考试后，学生所学的课程内容将很快忘掉，无法为学生带来真正的知识储备和能力提升。本研究探索在课程教学期间，基于“检测项目"的实施，将课程知识点分阶段传授给学生，学生逐渐掌握各种知识内容，将知识点的考核体现在上交的项目总结中。通过考核学生提交的项目总结和项目汇报，对学生的学习效果进行考核和评价。在课程考核期间，学生通过积极学习、合理应用，有效加深对相关课程知识的理解和应用能力[12]。

二项目教学法在物性分析及无损检测课程教学中的实践与效果

基于以上课程改革方案，项自教学法在物性分析及无损检测课程教学中的实施流程如图1所示。

（1） 课程性质的定位

如前所述，无损检测技术是在不影响被测对象使用性能的前提下，对各类工程材料、零部件和结构件进行检测、分析与评价的一种技术，可有效评估或评价工件的服役安全性和可靠性[1-4，13]。随着科技的进步，已有的无损检测技术也在不断地发展和进步当中。

实践教学在培养学生的素质和能力方面具有非常重要的作用，与单一的无损检测技术课程相比，物性分析及无损检测课程是理论学习和实践学习结合成一体的课程，具有显著的实践属性。该课程不仅涉及多项理论知识，而且需要综合运用实践知识。但是由于课程学时的限制，无法真正实现实践教学环节，因此，需要通过课程的教学改革，实现课程的实践教学过程，新型的项目教学法为该课程改革的实施提供了有效的手段。

（二） 课程教学体系和教学模式的创新

对物性分析及无损检测课程，常规的教学模式是将物性部分和无损检测部分分开进行介绍。但是学生对枯燥的物理理论知识不感兴趣，学习兴致不高，对需要实践过程的无损检测部分难以深切体会，两方面教学脱节，学生学习兴趣低、教学效果差。

考虑到科技的进步对无损检测技术带来的变化，可将物性分析部分的原有教学内容调整为热学、光学、电学、磁学（电磁学）声学、力学和原子物理7个部分。其中热学部分包括液体表面张力和毛细现象，以及分子理论基础等内容，对应无损检测部分的渗透检测技术；光学部分包括光的波粒二象性、光强等内容；电磁学部分包括静电场、稳恒磁场、电磁感应等内容，对应无损检测部分的磁粉检测和涡流检测技术；力学部分包括运动学、动力学、振动和波动等内容，对应无损检测部分的超声检测技术；原子物理部分包括原子和原子核结构理论、射线等知识，对应无损检测部分的射线检测技术。