无损检测分级分类教学模式的探讨_晋强.pdf

LOW CARBON WORLD 2022/12无损检测分级分类教学模式的探讨晋强1，2，蒋庆1，2，华容如3，胡荻1，2（1.新疆农业大学水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.新疆 BIM 及装配式工程技术研究中心，新疆 乌鲁木齐 830052；3.四川升拓检测技术股份有限公司，四川 成都 643000）【摘要】在土木工程快速发展过程中，长期积累的矛盾和问题日益凸显，其中之一就是工程质量要求日益提高与质量检测及控制手段不相匹配的矛盾。新疆农业大学水利与土木工程学院在新工科背景下，结合应用型本科教育教学的特点，针对高层次无损检测人员供不应求的现象，开展无损检测实验教学。面向新工科建设，要求坚持问题导向，以学生为中心，采用分级实验教学模式，并通过以赛促学，以赛促评的方式提升实践教学质量。【关键词】无损检测；实践教学；分级培养；实训教学【中图分类号】G712【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2022）12-0196-030引言土木工程是关系国家及人民财产、生命安全的关键性工程，是国家基础设施建设中的重要组成部分，对其施工、养护加固及质量检测，具有十分重要的现实意义1。土木工程在快速发展过程中，长期积累的矛盾和问题日益凸显，其中之一就是工程质量要求日益提高与质量检测及控制手段不相匹配的矛盾，造成安全事故，为国家和人民财产及生命安全带来重大损失。钢筋混凝土结构是土木工程领域主要采用的结构形式，其施工质量是关注的要点。现有检测手段主要采用有损的方式进行，会对已有的混凝土结构存在一定程度的破坏2-3。新疆农业大学水利与土木工程学院在新工科背景下结合应用型本科教育教学的特点，针对高层次无损检测人员供不应求的现象，开展专项培养4-5。面向新工科建设，要求坚持问题导向，以学生为中心，有针对性地开展无损检测专业的课程教学与实践。培养本科生掌握无损检测方面的理论知识，并能根据现行行业规范标准，开展无损检测的试验与检验，熟练掌握无损检测设备的操作与数据分析。通过系列实践掌握混凝土工程质量的检查与评定的基本理论与实践技能，为土木工程建设单位及相关检测公司培养高层次现场检测人员。1开展无损检测实训教学的必要性钢筋混凝土是土木工程领域的常用结构形式，在施工环节特别容易受混凝土原材料、配合比、施工质量、浇筑、振捣以及养护等诸多因素影响，导致混凝土施工质量呈现较大差异。混凝土强度不足、钢筋或结构预埋件尺寸偏差过大、钢筋保护层厚度不合格、孔洞、蜂窝、麻面等缺陷是混凝土工程常见问题，有损检测对上述缺陷检测较为困难6。因此，采用无损检测方法判断施工质量尤为重要。目前混凝土结构的无损检测方法通常有回弹法、超声法、超声回弹综合法、探地雷达法、电磁波法、冲击回波法等7。这些无损检测技术能够在不破坏结构的基础上开展检测，从而根据试验结构推定混凝土的强度、缺陷以及钢筋位置是否满足设计要求。无损检测不仅可以在建设完成后对混凝土结构进行检测，还可以在混凝土结构建设过程中进行监测和工程鉴定，避免工程完工后造成难以修复的困难。新疆农业大学水利与土木工程学院在原有材料及混凝土结构实训教学的基础上在 2019 年与四川升拓检测技术股份有限公司就混凝土结构工程的无损检测方面，成立了结构工程智能无损检测教学与创新研究中心。在应用型本科服务社会的基础上增设了无损检测实践教学及实训基地的内容，开始了混凝土工程无损检测实训课程的建设。2无损检测实训教学的内容2.1教学实训室针对当下土木行业质量检测热点，配置先进的无损检测设备，扩增新一代冲击弹性波及超声波检测仪器和检测结构实体，形成较为完善的检测实验实训装备配置，以此建设基于建筑信息模型（buildinginformation modeling,BIM）的工程质量及信息健康可视化实训室。实训基地规划分为以下 9 个功能区：装配式混凝土结构无损检测功能区。钢管混凝土功能区。混凝土多功能区。板式结构检测功能区。预应力混凝综合论述196DOI:10.16844/10-1007/tk.2022.12.052LOW CARBON WORLD 2022/12土梁多功能区。锚杆检测功能区。大体积混凝土结构功能区。基桩功能区。地基承载力功能区。教学中，充分利用所引入的无损检测设备以及学院现阶段已有的检测设备，配置相应的构件小模型，满足本科学生认知学习的需求，使学生初步了解无损检测设备的操作方法，初步掌握超声波、冲击弹性波等媒介在测试过程中的波形状态，初步掌握无损检测的结果分析方法。2.2实体检测模型装配式混凝土结构节点连接，关系到整个建筑结构的安全，也是区别于现浇混凝土结构的重要特征。工程中通常采用无损检测技术开展质量检测。实验教学在模型设置中，综合考虑了灌浆套筒的缺陷特征、不同钢筋布局方式和不同连接方式等多种装配式混凝土结构缺陷。模型具体布置方式如图 1 至图 4 所示。图2双侧套筒缺陷检测其中，灌浆套筒缺陷位置及大小检测，缺陷尺寸为 110 cm，并预留全灌浆和不灌浆套筒。双侧套筒缺陷检测分为双排和梅花布局两种钢筋布局方式。2.3混凝土缺陷检测实验教学采用的混凝土缺陷检测方法为超声法和冲击回波法。混凝土缺陷类型主要包括混凝土强度不足、裂缝、孔洞、蜂窝、麻面等缺陷。模型中设置薄层缺陷模拟混凝土裂缝，内部设置大小不同的空洞、浇筑不同的混凝土强度。另外，还制作无缺陷混凝土试件。混凝土板强度以及板厚检测、混凝土板缺陷检测分别如图 5 和图 6 所示。3无损检测实训教学的开展3.1分级教学无损检测实验的分级教学是指对不同兴趣程度的学生进行分组教学，即根据兴趣程度设计实验内容及要求，设置相应设计进度和方法。通过分级教学，注重对动手能力强、基础扎实学生的能力培养，注重对动手能力弱、基础薄弱学生基础的夯实，并拓宽其知识面。分级教学开展具体注意事项如下。（1）分级方法。以班级为单位，设置 A、B 组（B 组根据人数可分为多个组）。以综合素质学分和个人意愿为依据，前 30为 A 组，后 70为 B 组。图1灌浆套筒缺陷位置缺陷1 500 mm150 mm600 mm图3螺旋箍筋约束浆锚搭接浆锚搭接图4金属波纹管浆锚搭接波纹管图6混凝土板缺陷检测缺陷150 mm1500 mm600 mm图5混凝土板强度以及板厚检测100 mm150 mm200 mm综合论述197LOW CARBON WORLD 2022/12（2）分级动态调整。根据实验课程开展的进度，及时调增或调剂 A 组人数，调整比例控制在 15%左右。（3）实验要求。实验大纲一致，各组的实验计划、实验目标、实验内容、实验方法和实验手段都不尽相同。在注重 A 组基本操作的同时，力求拓宽学生的知识面，培养学生的实践能力，设置附加条件让实践能力强的同学有发挥的可能性和拓展的空间，以保证学生具备扎实的理论基础和较强的实践能力。（4）激励机制。提供更多的教学竞赛机会，提升学生的学习兴趣和成就感。并设立专项奖金，对实践能力强的同学发放奖金和证书。（5）持续更新实验教学资源。根据分级教学要求，建立和完善实验教学资源、实验案例库，构建满足不同级别（A、B）的不同实践水平的实验方案、实验模型，更新实验设备，调整实验教材。3.2以赛促学，以赛促评通过实验技能比赛替代考试，可以激励各组学生积极参与比赛，实现以赛促学和以赛促评，充分调动学生实习实践的学习兴趣。与企业合作设置实验条件，落实实训环境、平台和基地建设，促进应用型、技能型人才的培养，推动技能人才培养方式和应用技术的创新。竞赛流程可设置如下：老师命题，指导老师结合自己横向或纵向课题，拟定某项检测任务。学生设计检测方案。学生开展实训检测，采集数据。数据计算，判定结果，并编写检测报告。指导老师审阅检测报告并评价。竞赛评价标准：实施分项考评，强调检测实训操作过程得分。4无损检测实训教学存在的问题及发展方向新疆农业大学土木工程本科实验教学存在不少问题，主要有以下 4 个方面：实践教学形式大于内容，重视程度不够。实践教学未能与工程实践结合。实践教学与社会发展脱节。实践教学条件不足。现有实践教学仍以验证性实验为主，本科创新性实验形同虚设，对土木工程专业教育认证支撑较弱。在智能建造的背景下，指导教师需要帮助学生完成传统实验室不易实现的实验，助推学生更好地理解智能建造的内在特征、性质及规律，切实提高实践教学效果，为企业提供更多更优质的人才。通过教育主管部门的引导，升拓检测等高新技术企业的支持，学校及学院多方的共同努力，在结构工程智能无损检测教学与创新研究中心平台建设的基础上，切实加强校企合作。基于新工科教育理念，将实验课程与 BIM 技术、虚拟现实（VR，AR）和智能建造等信息化技术，构建“产学实践虚拟”结合多模态协同育人实践教学平台，以学校学、企业实践和虚拟现实结合，建立一套可操作企业对学生培训-学校对学生培养的协同育人体系，真正落实培养具有较高实践能力以及创新能力的智能建造高级人才。5结语无损检测作为土木工程领域较为常用且重要的检测技术，被广泛应用于钢筋混凝土的各类评定中，掌握无损检测的知识和操作对土木工程专业学生的就业及职业发展十分必要。在国家新基建的背景下，无损检测及监测技术对土木工程行业的发展产生了巨大的影响，土木工程行业的信息化和智能化均离不开无损检测技术。土木工程专业的实践教学需要改造升级，也需要继续为新疆地方工程行业的发展贡献力量。在智能建造及应用型本科的背景下构建“产学实践虚拟”结合多模态协同育人实践教学平台尤为重要。参考文献1 金士杰，罗忠兵，李春艳，等.无损检测本科实验教学中的复杂工程问题设计J.实验室科学，2021，24（4）：110-112，115.2 熊志林，王艳.无损检测职业技能培训现状分析J.无损检测，2022，44（9）：75-78.3 李万润，韩建平，杜永峰.以智慧建造为引领的地方院校传统土木工程专业改造升级探索与思考J.高等建筑教育，2022，31（4）：31-40.4 裴梦琛，武玮，滕海鹏，等.“新工科”背景下教学模式的探索与研究：以“无损检测”课程为例J.工业和信息化教育，2022，118（7）：31-34.5 韩永典.高校无损检测技术课程教学改革探究J.科技视界，2022，375（9）：120-122.6 蒋庆，种迅，冯玉龙，等.混凝土结构基本原理课程思政教学设计与实践J.高教学刊，2021，7（21）：178-180，184.7 王茹，范伟丽，陈淑萍.混凝土工程无损检测实训教学设计与实践J.河南水利与南水北调，2021，50（2）：71-73.基金项目：新疆农业大学教育教学综合改革实践项目“高等教育普及化背景下的土木工程专业人才分类培养体系建设研究”（2021ZHGG05）；2019 年第一批产学合作协同育人项目“结构工程智能无损检测教学与创新研究中心”（201901235010）。作者简介：晋强（1979），男，汉族，四川简阳人，硕士研究生，副教授，研究方向为新型建筑材料及装配式建筑。综合论述198