《焊接冶金學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

秦優(yōu)瓊，任江偉

摘要：焊接冶金學(xué)實(shí)驗(yàn)課程加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)及實(shí)踐應(yīng)用的理解和認(rèn)識(shí)。針對(duì)焊接冶金學(xué)課程的性質(zhì)和內(nèi)容，結(jié)合學(xué)校自身?xiàng)l件，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了改革。

關(guān)鍵詞：焊接冶金學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）28-0039-02

《焊接冶金學(xué)》是其他焊接專(zhuān)業(yè)課的基礎(chǔ)，主要介紹了焊接溫度場(chǎng)，焊接熱循環(huán)，焊接化學(xué)冶金特點(diǎn)，氣相、熔渣對(duì)金屬的作用，焊接材料，熔池凝固及焊縫固態(tài)相變，焊縫熱影響區(qū)的組織及性能，裂紋的形成機(jī)理、影響因素及控制措施。因此，課程理論性較強(qiáng)，內(nèi)容枯燥，知識(shí)點(diǎn)多且抽象，學(xué)習(xí)起來(lái)比較吃力。為了解決這個(gè)問(wèn)題，大多數(shù)高校都設(shè)立了焊接冶金學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程，而這些實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)就成為了學(xué)生進(jìn)入焊接專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)階段的入門(mén)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課。各個(gè)學(xué)校也根據(jù)自身的條件選擇實(shí)驗(yàn)，目的是為了讓學(xué)生更透徹地掌握理論基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)讓學(xué)生學(xué)會(huì)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。然而，大多數(shù)院校開(kāi)設(shè)的焊接冶金學(xué)實(shí)驗(yàn)課都是一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)課，缺乏一些創(chuàng)新思想和學(xué)生自身的動(dòng)手思考能力的培養(yǎng)內(nèi)容，因此，有必要對(duì)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，巧設(shè)綜合性試驗(yàn)，培養(yǎng)綜合型的高素質(zhì)人才。

本人根據(jù)《焊接冶金學(xué)》的教學(xué)大綱以及現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）焊接接頭金相組織分析實(shí)驗(yàn)；（2）焊接熱循環(huán)測(cè)定實(shí)驗(yàn)；（3）焊條配置及其工藝性能實(shí)驗(yàn)；（3）高能束焊接制備技術(shù)實(shí)驗(yàn)；（4）氬弧焊工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響實(shí)驗(yàn)；（5）焊接電弧和熔滴過(guò)渡的觀(guān)察與分析實(shí)驗(yàn)；（6）焊接裂紋、氣孔的特征分析實(shí)驗(yàn)。

一、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及措施

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是指對(duì)研究對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象有了一定了解，并形成了某種假說(shuō)，為了驗(yàn)證這種假說(shuō)是否正確而進(jìn)行的一種實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)的目的不是為了收集事實(shí)材料，而是把研究工作引向深入，從而對(duì)研究對(duì)象的某些性質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)。焊接冶金學(xué)主要設(shè)立的實(shí)驗(yàn)為這類(lèi)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，設(shè)立了一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對(duì)理論基礎(chǔ)知識(shí)的理解，掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能，實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)質(zhì)的飛躍。然而，傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，教學(xué)模式陳舊，學(xué)生按老師既定的步驟一步一步機(jī)械操作，甚至一些學(xué)生不動(dòng)手，而是由其他同學(xué)或老師代替完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，導(dǎo)致了學(xué)生思維固定，動(dòng)手能力不強(qiáng)，不利于學(xué)生的積極性的培養(yǎng)，因此，有必要對(duì)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：（1）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)手段。傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較單一，通常限于驗(yàn)證某個(gè)結(jié)論或某種操作技能，不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，比如焊接接頭的金相組織分析實(shí)驗(yàn)，一般是讓學(xué)生在顯微鏡下觀(guān)察某一種焊接或某幾種接頭的組織特點(diǎn)，學(xué)生可以粗略了解某一種和某幾種接頭的組織特點(diǎn)。在對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的改革中，課程負(fù)責(zé)人及實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備了大量接頭的金相照片，在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中學(xué)生可以集中加以對(duì)比、鑒別，使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)對(duì)比不同焊接接頭組織的形貌特點(diǎn)，對(duì)焊接接頭的組織有深入的認(rèn)識(shí)及掌握。實(shí)驗(yàn)手段的改革也很重要，比如對(duì)于焊接電弧和熔滴過(guò)渡的觀(guān)察與分析實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)通過(guò)觀(guān)察電弧形態(tài)和熔滴過(guò)渡特征，認(rèn)識(shí)各種電弧和熔滴過(guò)渡過(guò)程，了解特點(diǎn)，同時(shí)可以熟悉常見(jiàn)焊接方法的電弧形態(tài)及熔滴過(guò)渡條件。通過(guò)高速攝影方法可以以每秒幾百到幾萬(wàn)幅的拍攝速度，記錄整個(gè)熔滴過(guò)渡的形態(tài)及電弧狀態(tài)。同時(shí)，高速攝影機(jī)與電腦、投影儀配套，可以在線(xiàn)的觀(guān)察到整個(gè)過(guò)程，且對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行回放等。（2）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。首先實(shí)驗(yàn)前要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的時(shí)間到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)習(xí)，熟悉相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)器材，同時(shí)查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料。其次，要精心講授實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)。講授時(shí)間不宜太長(zhǎng)，控制在15～20分鐘，主要讓學(xué)生更好地明白實(shí)驗(yàn)的目的，與本實(shí)驗(yàn)的相關(guān)原理及理論，如何分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中起到引導(dǎo)的作用。再者，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程一般5～7人一組，控制每次學(xué)生的人數(shù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。最后，在撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，除要求學(xué)生按常規(guī)的方式撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)記錄及處理以及獲得相應(yīng)結(jié)論，還應(yīng)強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)中的心得體會(huì)等。

二、開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及措施

開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要包含實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)主體的開(kāi)放。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以是單維度的開(kāi)放，如對(duì)于一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，一般規(guī)定每個(gè)學(xué)生在十幾分鐘完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，此時(shí)，可以從時(shí)間維度上對(duì)學(xué)生開(kāi)放，即通過(guò)開(kāi)放學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，學(xué)生可以想做多長(zhǎng)時(shí)間就做多長(zhǎng)時(shí)間。但這個(gè)時(shí)間來(lái)自于在實(shí)驗(yàn)室設(shè)定的時(shí)間段（比如平時(shí)課程之余、節(jié)假日、周末等），學(xué)生可以反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí)。另外實(shí)驗(yàn)教學(xué)也可以是二維的。比如實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以開(kāi)放，而實(shí)驗(yàn)主體不開(kāi)放，即學(xué)生必須參加并完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以自行設(shè)計(jì)題目，也可以是老師提供的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。還有一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)是三維開(kāi)放，即實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)主體都是開(kāi)放的。如氬弧焊工藝參數(shù)及對(duì)焊縫成形的影響這個(gè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以自己擬定題目，選擇實(shí)驗(yàn)?zāi)覆摹?shí)驗(yàn)工藝參數(shù)等，也可以是老師指定的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)間可以自己選擇，不限制學(xué)生的時(shí)間，由學(xué)生聯(lián)系實(shí)驗(yàn)室工作人員，預(yù)約實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)以及后續(xù)的實(shí)驗(yàn)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。另外，此種實(shí)驗(yàn)不但焊接專(zhuān)業(yè)的同學(xué)可以參加，焊接外其他專(zhuān)業(yè)也可以參加，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的共享以及技術(shù)、場(chǎng)地、設(shè)備的綜合利用。然而需注意，實(shí)驗(yàn)教師或?qū)嶒?yàn)工作人員在整個(gè)開(kāi)放過(guò)程中應(yīng)準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的調(diào)試等。

三、設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革及措施

當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)《焊接冶金學(xué)》課程接近尾聲的時(shí)候，對(duì)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)與掌握達(dá)到一定程度，可以開(kāi)始進(jìn)行設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)，如焊條配置及其工藝性能實(shí)驗(yàn)。學(xué)生根據(jù)所學(xué)的焊接材料知識(shí)，以及焊條工藝性能要求，結(jié)合長(zhǎng)三角焊條生產(chǎn)廠(chǎng)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(cè)試焊條的工藝性能及各類(lèi)焊接缺陷，分析焊條成分與焊條工藝性能之間的關(guān)系，最后配置出企業(yè)需求的焊條成分。因此，學(xué)生需要自己設(shè)計(jì)試驗(yàn)，提出自己的創(chuàng)新思想并付諸于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)揚(yáng)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(jìn)，提高學(xué)生的焊接工藝能力。最后把實(shí)驗(yàn)總結(jié)成實(shí)驗(yàn)論文。此類(lèi)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的積極性都較高。然而，此類(lèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)教師的要求較高，一方面需進(jìn)行精心的前期準(zhǔn)備，同時(shí)，為了協(xié)同學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)論文，會(huì)占用教師較多的時(shí)間，從而增加了實(shí)驗(yàn)老師的工作強(qiáng)度。

四、先進(jìn)焊接方法實(shí)驗(yàn)

利用本校的設(shè)備優(yōu)勢(shì)，開(kāi)設(shè)高能束焊接實(shí)驗(yàn)課程，如激光焊實(shí)驗(yàn)、激光-MIG復(fù)合焊實(shí)驗(yàn)以及電子束焊接實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生接觸到目前比較先進(jìn)的焊接方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

焊接冶金學(xué)是焊接專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)課，其配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段上不斷的創(chuàng)新與發(fā)展。因而應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式進(jìn)行改進(jìn)，推陳出新，以適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐小明，張湘?zhèn)?，丁政，?開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，32（1）：62-64.

[2]吉愛(ài)國(guó).綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探討與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2007，26（1）：94-96.

基金項(xiàng)目：上海工程技術(shù)大學(xué)《焊接冶金學(xué)》課程建設(shè)項(xiàng)目（k201305005）。

作者簡(jiǎn)介：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?yàn)樾虏牧稀惙N材料連接。endprint