焊接冶金學(xué)課程教學(xué)改革的探索與實踐

秦優(yōu)瓊，任江偉

（上海工程技術(shù)大學(xué) 材料工程學(xué)院，上海 201620）

焊接冶金學(xué)課程教學(xué)改革的探索與實踐

秦優(yōu)瓊，任江偉

（上海工程技術(shù)大學(xué) 材料工程學(xué)院，上海 201620）

焊接冶金學(xué)課程是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的專業(yè)主干課程。針對焊接冶金學(xué)課程的性質(zhì)和內(nèi)容，結(jié)合學(xué)校自身條件，從教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法及實踐教學(xué)等方面，改革教學(xué)方法和手段，收到了較好的教學(xué)效果。

焊接冶金學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法

焊接是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的先進制造技術(shù)，焊接工藝廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、航空、航天、化工等制造行業(yè)，它是一種精確、可靠、成本低的連接金屬材料工藝方法。焊接冶金學(xué)是焊接專業(yè)的主干課，主要學(xué)習(xí)金屬材料在熔焊條件下，有關(guān)化學(xué)和物理冶金方面的普遍規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，分析各種具體條件下金屬材料的焊接性，為制定合理的焊接工藝、探索提高焊接質(zhì)量的新途徑以提高理論依據(jù)。隨著社會競爭的加劇，學(xué)生的就業(yè)壓力逐漸增大，如何使學(xué)生在激烈的競爭中具有自身優(yōu)勢，在工作崗位上具有較高的工程素養(yǎng)，專業(yè)課程體系與教學(xué)方法的改革顯得尤為重要。因此，對一些基本原理的掌握應(yīng)更加牢固，同時，對焊接連接領(lǐng)域的新方法、新工藝及新材料更應(yīng)快速、透徹的學(xué)習(xí)與掌握。焊接冶金學(xué)課程在培養(yǎng)焊接工程技術(shù)人員的過程中起著重要的作用，在整個專業(yè)教學(xué)中起著承上啟下的作用，完成了本課程的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生才開始具備對焊接知識體系的全面認(rèn)識，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)，因而本課程在專業(yè)知識體系結(jié)構(gòu)中占有重要的地位。因此，需要大力加強教學(xué)方法與教學(xué)手段改革，從而在教學(xué)改革中不斷地提高教學(xué)效果。

焊接冶金學(xué)是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的最重要課程之一，是其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，普遍反映學(xué)習(xí)內(nèi)容較多且抽象，一些內(nèi)容難于理解，不容易抓住重點等，因此學(xué)習(xí)起來比較吃力。本人在早期深入課堂，認(rèn)真聽取了我校及其他重點院校有經(jīng)驗老師的講課，虛心向他們請教。同時，利用書店、互聯(lián)網(wǎng)以及實際手頭資料研習(xí)總結(jié)了大量關(guān)于教學(xué)方法、教學(xué)心理及實際教學(xué)的內(nèi)容，經(jīng)過幾年從事該門課程的教學(xué)工作，針對上述現(xiàn)象與問題，在教學(xué)中進行了較深入細(xì)致的思考與探討，進行了一系列教學(xué)改革，取得了較好的教學(xué)效果。

一、精挑細(xì)選教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程設(shè)置

焊接冶金學(xué)課程是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的專業(yè)主干課程，根據(jù)我校所處的地區(qū)優(yōu)勢，本課程學(xué)生從事行業(yè)主要為船舶、汽車、航空等行業(yè)，為滿足學(xué)校應(yīng)用型工科專業(yè)工程師及卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)的基本要求，在加強理論基礎(chǔ)的同時，拓寬學(xué)生知識面，精選課程內(nèi)容。

1.突出重點內(nèi)容。在基礎(chǔ)理論部分，掌握焊接的概念、分類、作用及其在工業(yè)生產(chǎn)中的地位與發(fā)展趨勢，焊接過程中氣相、熔渣與金屬的作用，熔滴過渡的形式、特點及其對焊接的影響行為，焊縫形成過程及其與焊接質(zhì)量的關(guān)系，焊接材料的性能特點及成分及其對焊接質(zhì)量的影響規(guī)律、控制與改進的措施；常用焊接冶金原理部分講解焊條冶金反應(yīng)及分析選用，針對焊絲的應(yīng)用越來越廣，可能采用焊絲代替焊條，因此，此部分增加焊絲的冶金反應(yīng)及分析選用。其次講解熔池形成規(guī)律及其控制，講解手工電弧焊、TIG焊、MIG焊、埋弧焊、CO2氣體保護焊等焊接方法的特點及應(yīng)用。焊接缺陷部分主要講解各種焊接缺陷的種類、形成機理、危害及其防止措施。

2.焊接連接領(lǐng)域的新方法、新工藝及新材料等新知識的講解。在注重相關(guān)基礎(chǔ)理論知識講解的同時，不斷緊跟學(xué)科前沿，在教學(xué)內(nèi)容上適當(dāng)引進相關(guān)新方法、新工藝及新材料等方面的前沿知識，擴充學(xué)生的知識面。如我校成立了“高強激光智能加工裝備關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)學(xué)研開發(fā)中心”，該中心擁有國內(nèi)少有的5kw光纖激光設(shè)備及其他普通激光設(shè)備，且正在引進10kw光纖激光設(shè)備。同時，還擁有Pro-beam公司生產(chǎn)的加速電壓為150KV，功率30KW，真空室16m3的先進電子束焊接設(shè)備。兩臺設(shè)備屬于當(dāng)今世界高端設(shè)備。另外，還擁有CMT冷金屬過渡焊接設(shè)備及高速攝影儀等，通過對一些先進焊接方法及工藝的講解，使學(xué)生對一些前沿焊接有所掌握。加強對基本的焊接理論知識的掌握。

二、改進教學(xué)方法與手段，吸引學(xué)生注意力，培養(yǎng)學(xué)生興趣

1.制作多媒體課件。教學(xué)手段上采用板書和多媒體課件相結(jié)合的教學(xué)方式，特別是多媒體課件能夠?qū)⒁恍┏橄蟮摹㈦y于理解的知識以動畫的形式展示給學(xué)生，以化靜為動，化虛為實，化抽象為直觀，提高教學(xué)效果。隨著素質(zhì)教育的深入開展，多媒體技術(shù)在教學(xué)中越來越受到歡迎。如在講解到熔滴過渡對形式時，采用高速攝影方式拍攝整個熔滴過渡過程，以及各種工藝參數(shù)對熔滴過渡的影響。通過一些動態(tài)的多媒體課件，讓學(xué)生很快掌握什么是短路過渡、大顆粒過渡、細(xì)顆粒過渡以及射流過渡等，改變工藝參數(shù)對熔滴過渡如何影響，通過高速攝影后制作的動畫就能很直觀的表現(xiàn)出來。

2.研究式教學(xué)。在學(xué)習(xí)焊接冶金學(xué)的概念和原理的同時，以大量的應(yīng)用實例和工廠中的實際質(zhì)量事故為線索，啟發(fā)學(xué)生分析問題。積極鼓勵學(xué)生參與教學(xué)，增加學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與老師的直接對話，增加學(xué)生的“發(fā)問”與老師“提問”。讓學(xué)生自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論及聽講等途徑去獨立探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握相應(yīng)的原理和結(jié)論的一種方法。它的指導(dǎo)思想是在教師的指導(dǎo)下，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生自覺地、主動地探索，掌握認(rèn)識和解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發(fā)現(xiàn)事物發(fā)展的起因和事物內(nèi)部的聯(lián)系，從中找出規(guī)律，形成自己的概念。如在“焊接工藝對焊接接頭組織及力學(xué)性能的影響”的講授過程中，通過一個實例：LNG儲罐焊接技術(shù)研究，要求學(xué)生分析LNG儲罐的服役條件和焊接要求的基礎(chǔ)上，合理選擇焊接方法、材料，擬定焊接性試驗方法及相關(guān)焊接工藝，老師點評。然后學(xué)生在老師點評的基礎(chǔ)上，作為一個大作業(yè)，由學(xué)生課后組成幾個科研小組，撰寫出焊接工藝的科研小論文。通過這種自主式的學(xué)習(xí)方法，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和對焊接專業(yè)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的科研工作能力以及科學(xué)研究的基本技巧。

3.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。在不斷完善原來多媒體課件的基礎(chǔ)上，逐步融入網(wǎng)路教學(xué)的內(nèi)容，建立課程網(wǎng)站，不斷豐富課程網(wǎng)上的教學(xué)資源。教師在網(wǎng)上對一些重點難點進行答疑，同時網(wǎng)上布置作業(yè)，學(xué)生解答，老師再在網(wǎng)上點評。另外，老師定期在網(wǎng)上開展一些專題討論活動，讓學(xué)生參與到活動中，發(fā)揮他們的主觀能動性。通過這樣，了解學(xué)生對知識點的掌握情況，同時讓學(xué)生對未聽懂的部分加深理解和強化。

4.改變傳統(tǒng)的考核模式。采用“平時+期末”的考核模式，平時成績除完成課堂上思考題、出勤情況外，還包括研討課對應(yīng)的大論文、綜合設(shè)計性試驗對應(yīng)的學(xué)生分析能力、動手能力及實驗報告，網(wǎng)上互動教學(xué)對應(yīng)的平時學(xué)習(xí)和作業(yè)情況等。因此，加大了對學(xué)生綜合能力考核的比例，將末端控制改變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)過程的控制。

5.實踐教學(xué)的充實及部分實驗設(shè)計為開放性實驗和創(chuàng)新性實驗。本課程除了課堂理論教學(xué)外，還設(shè)計了大量的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。一部分實驗保留了原有的實驗內(nèi)容，如焊接接頭的金相分析。然而，在分析過程中，課程負(fù)責(zé)人及實驗室準(zhǔn)備了大量接頭的金相照片，在課程教學(xué)中集中加以對比、鑒別，使學(xué)生在短時間內(nèi)通過對比不同焊接組織的形貌特點，使學(xué)生對焊接結(jié)構(gòu)的組織有深入的認(rèn)識及掌握。同時，部分實驗設(shè)計成為開放性實驗。如氬弧焊工藝參數(shù)及對焊縫成形的影響。實驗室配置相關(guān)的焊接設(shè)備、材料及實驗指導(dǎo)書，學(xué)生可以在實驗室設(shè)定的時間段內(nèi)隨時到實驗室進行實驗。還有一部分試驗設(shè)計成創(chuàng)新性試驗。讓學(xué)生自己設(shè)計試驗，提出自己的創(chuàng)新思想并付諸于實驗過程中，發(fā)揚學(xué)生的創(chuàng)新精神，訓(xùn)練學(xué)生的操作技能，使工藝和焊接操作技能相互促進，提高學(xué)生的焊接工藝能力。最后把實驗總結(jié)學(xué)成實驗論文。如，在焊條配置實驗中，結(jié)合長三角焊條生產(chǎn)廠商產(chǎn)品研發(fā)需求，根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)目標(biāo)，擬定焊條配方，學(xué)生自主測試焊條的工藝性能及各類焊接缺陷，分析焊條成分與焊條工藝性能之間的關(guān)系，改進焊條成分，最后配置出企業(yè)需求的焊條成分。

在《焊接冶金學(xué)》課程教學(xué)過程中，通過整合梳理教學(xué)內(nèi)容，利用先進的教學(xué)方法和教學(xué)手段，大大節(jié)約了教學(xué)時間，增加了教學(xué)信息量，擴大了學(xué)生的知識面。促進了學(xué)生思考，激發(fā)了學(xué)生潛能，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性高；同時也改進了學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、創(chuàng)造能力、發(fā)現(xiàn)問題、運用理論知識分析問題和解決問題的能力，提高了學(xué)生的基本實驗技能，受到了學(xué)生的一致好評，也為以后的專業(yè)課程實驗、畢業(yè)設(shè)計及今后的工作奠定了良好基礎(chǔ)。

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[2]吉愛國.綜合性實驗教學(xué)模式的探討與實踐[J].實驗室研究與探索，2007，26（1）：94-96.

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G642.41

A

1674-9324（2014）28-0203-02

本論文由上海工程技術(shù)大學(xué)《焊接冶金學(xué)》課程建設(shè)項目（k201305005）和上海工程技術(shù)大學(xué)《電弧焊基礎(chǔ)》課程建設(shè)項目（k201305008）支持。

秦優(yōu)瓊（1978-），女，副教授，四川武勝人，上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院教師，研究方向為新材料、異種材料連接。