應(yīng)用型本科試點(diǎn)專業(yè)《材料連接原理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

陳云霞+張靜+陸斌鋒

摘要：《材料連接原理》是焊接技術(shù)與工程應(yīng)用型本科試點(diǎn)專業(yè)基礎(chǔ)核心課程之一，針對(duì)目前課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，提出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中改革實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方式，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程成績(jī)考核，催育支撐了應(yīng)用型焊接技術(shù)與工程本科試點(diǎn)專業(yè)建設(shè)，不斷提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量和辦學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科；材料連接原理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）51-0103-02

一、現(xiàn)狀

上海市應(yīng)用型本科試點(diǎn)專業(yè)旨在通過(guò)試點(diǎn)專業(yè)建設(shè)，研究制訂符合應(yīng)用型人才成長(zhǎng)規(guī)律的專業(yè)培養(yǎng)方案，構(gòu)建能與相關(guān)中高職專業(yè)相銜接的本科專業(yè)培養(yǎng)模式和課程體系，建成一批職業(yè)教育特征鮮明、行業(yè)認(rèn)可度高、達(dá)到國(guó)際同類先進(jìn)水平的應(yīng)用型本科專業(yè)。上海電機(jī)學(xué)院焊接技術(shù)與工程本科試點(diǎn)專業(yè)在建設(shè)過(guò)程中緊密結(jié)合上海經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，發(fā)揮行業(yè)依托優(yōu)勢(shì)，積極貫徹校企共建專業(yè)的合作模式，充分順應(yīng)現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)的發(fā)展方向。

《材料連接原理》是焊接技術(shù)與工程本科試點(diǎn)專業(yè)基礎(chǔ)核心課程之一，課程內(nèi)容涵蓋材料連接原理、焊接方法與設(shè)備、釬焊、壓力焊及高能密度焊等。學(xué)好本課程的目的就是為將來(lái)研究和解決具體實(shí)際的材料連接問(wèn)題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為連接工藝的合理制定、連接新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用、連接質(zhì)量的改善和提高等提供理論依據(jù)，為解決工程實(shí)際問(wèn)題打下扎實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

1998年，我國(guó)約56所高校為了適應(yīng)通才教育的需要，把原先的焊接、鑄造、鍛壓三個(gè)專業(yè)合并成為新的材料成型及控制專業(yè)。焊接專業(yè)被合并到材料成型與控制專業(yè)之后，導(dǎo)致焊接課程內(nèi)容及實(shí)踐學(xué)時(shí)被大幅度縮短。然而，《材料連接原理》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，由于《材料連接原理》的課程學(xué)時(shí)不足，目前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課幾乎都是一般驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)課，先由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師講解操作要領(lǐng)和注意事項(xiàng)，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟逐步完成，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容千篇一律缺乏新意，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)容易形成過(guò)度依賴實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師的局面。同時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)分配到單個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間非常少，容易引起學(xué)生走走過(guò)場(chǎng)敷衍了事，甚至不做實(shí)驗(yàn)而是袖手旁觀其他同學(xué)的操作。針對(duì)上述狀況，本文作者在《材料連接原理》課程中就實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方面進(jìn)行了有益嘗試和探索。

二、改革措施

1.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。良好的實(shí)驗(yàn)條件是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的基礎(chǔ)，在科學(xué)技術(shù)日新月異發(fā)展的今天，原有的焊接實(shí)驗(yàn)設(shè)備越來(lái)越不能適應(yīng)新的教學(xué)模式，需要及時(shí)更新焊接設(shè)備和實(shí)驗(yàn)檢測(cè)儀器，使新的焊接裝備、新知識(shí)、新技術(shù)能夠及時(shí)呈現(xiàn)在學(xué)生面前，有利于拓寬學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。為了保證每個(gè)學(xué)生都有足夠的訓(xùn)練時(shí)間和操作次數(shù)，達(dá)到真正掌握各項(xiàng)專業(yè)技能的目的，上海電機(jī)學(xué)院于2015年新建了焊接工程綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有先進(jìn)性、生產(chǎn)性、綜合性、開放性和示范性，由基礎(chǔ)焊接教學(xué)系統(tǒng)、智能化焊接系統(tǒng)、高能束自動(dòng)化焊接系統(tǒng)三部分構(gòu)成。新增設(shè)備主要有逆變式焊條電弧焊機(jī)、CO2焊機(jī)、自動(dòng)TIG焊機(jī)、MIG焊機(jī)、埋弧焊機(jī)、機(jī)器人焊接系統(tǒng)、真空電子束焊機(jī)等，總投資為240萬(wàn)元。2016年又投資了180萬(wàn)新建焊接接頭金相實(shí)驗(yàn)室、焊接接頭無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室以及無(wú)損檢測(cè)仿真平臺(tái)。

此外，由于上海電機(jī)學(xué)院原先隸屬于上海電氣集團(tuán)總公司，一直具有較好的產(chǎn)學(xué)研合作優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，學(xué)校地處閔行和臨港兩個(gè)重大裝備制造基地，基地所屬的企業(yè)（如上海鍋爐廠、上海核電設(shè)備有限公司、上海汽輪機(jī)廠有限公司、上海航天設(shè)備制造總廠、上海振華重工股份有限公司等）具有相當(dāng)數(shù)量和種類的產(chǎn)品采用焊接工藝生產(chǎn)，擁有當(dāng)今先進(jìn)的焊接設(shè)備和平臺(tái)以及優(yōu)秀的技術(shù)人員，方便學(xué)校聘請(qǐng)企業(yè)焊接技術(shù)專家擔(dān)任實(shí)踐指導(dǎo)教師，為我校人才培養(yǎng)提供了條件和平臺(tái)支撐。

2.實(shí)時(shí)更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)踐表明，實(shí)驗(yàn)課程的技術(shù)性、綜合性和探索性三者關(guān)系處理得當(dāng)?shù)脑?，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容盡量避免枯燥單一，對(duì)于簡(jiǎn)單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡可能的向創(chuàng)新型研究實(shí)驗(yàn)發(fā)展。例如焊條制備及工藝實(shí)驗(yàn)，先由教師完成焊條規(guī)格、型號(hào)、用途理論授課后，整個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以由幾名學(xué)生共同完成，學(xué)生根據(jù)教師給定焊接母材確定被焊母材的化學(xué)成分、力學(xué)性能指標(biāo)、焊接結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)焊條，制作焊條樣品再觀察、測(cè)試、對(duì)比焊條工藝性能。再針對(duì)某一具體鋼材的焊接，不時(shí)改變其工作溫度、工作介質(zhì)、載荷大小、其他特殊性能如耐熱、耐蝕，要求學(xué)生給出相應(yīng)的焊條設(shè)計(jì)依據(jù)、工藝性能評(píng)定、金相觀察、焊縫測(cè)氫、焊縫硬度測(cè)定、焊縫成分分析、實(shí)驗(yàn)討論與分析等。焊條配方完全由學(xué)生自己設(shè)計(jì)完成，學(xué)生獨(dú)立分析及解決問(wèn)題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力都得到了極大的鍛煉。

3.實(shí)驗(yàn)方法。首先，增加開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)主體進(jìn)行合理開放，例如可將部分課內(nèi)實(shí)驗(yàn)改成不限時(shí)的全天開放性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過(guò)預(yù)約平臺(tái)在預(yù)約的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排合理又可避免實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以由學(xué)生按照自己的學(xué)習(xí)興趣自行擬定，如鋁合金焊接的焊接設(shè)備、焊接材料、焊接工藝參數(shù)等，既可采用普通的鎢極氬弧焊，又可采用高能電子束焊，學(xué)生選定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之后再與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師探討焊接工藝，在不斷的探討和分析中解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。指導(dǎo)教師在開展開放性實(shí)驗(yàn)研究活動(dòng)中，不僅要正確指導(dǎo)學(xué)生查閱與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的文獻(xiàn)資料，還要指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，將學(xué)生引入科學(xué)研究的學(xué)術(shù)氛圍。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有達(dá)到預(yù)期效果時(shí)，要和學(xué)生一起對(duì)實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、異?，F(xiàn)象一一進(jìn)行探討，探尋正確的實(shí)驗(yàn)方法。

其次，適量運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。利用仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行真實(shí)的模擬仿真，可以節(jié)約現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源，共享教學(xué)設(shè)施，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐操作能力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不僅僅是一種直觀的教學(xué)方法，它還具有利用率高、易維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、研究能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)等方面有著其他教學(xué)環(huán)節(jié)所不能替代的獨(dú)特作用。例如受制于課時(shí)，我們不可能將所有材料的焊接熱循環(huán)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)開設(shè)出來(lái)，但通過(guò)虛擬仿真模擬實(shí)驗(yàn)就可以彌補(bǔ)其不足。以Windows 7為操作系統(tǒng)，應(yīng)用可視化Labview語(yǔ)言進(jìn)行編程，自主研發(fā)出焊接熱循環(huán)仿真模擬軟件，利用該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)焊接熱循環(huán)過(guò)程的在線模擬，定量地反映與描述影響各熱循環(huán)參數(shù)的主要因素及相互關(guān)系，加強(qiáng)對(duì)瞬時(shí)點(diǎn)熱源焊接溫度場(chǎng)和焊接熱循環(huán)的概念、影響因素、解析解和數(shù)值解的特點(diǎn)等感性認(rèn)識(shí)。

4.實(shí)驗(yàn)成績(jī)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)流程、動(dòng)手能力、分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)態(tài)度等的綜合反映。實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定應(yīng)包含現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，其中現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)是把實(shí)驗(yàn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)納入考核要素中，指導(dǎo)教師現(xiàn)場(chǎng)觀察記錄每位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)態(tài)度及動(dòng)手能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)課間提問(wèn)了解學(xué)生對(duì)理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的掌握程度，采取實(shí)驗(yàn)結(jié)束現(xiàn)場(chǎng)打分的方式；而實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)側(cè)重于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、整理、分析討論，以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告完整性、正確性。實(shí)驗(yàn)成績(jī)不再以實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果的對(duì)錯(cuò)為主要依據(jù)，而是更多地依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)學(xué)生表現(xiàn)出的實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)踐能力、創(chuàng)新程度。這樣，實(shí)驗(yàn)成績(jī)就基本上反映了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的真實(shí)水平，最大限度地保證了實(shí)驗(yàn)成績(jī)的客觀公正。

三、結(jié)語(yǔ)

由于焊接領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)日新月異地發(fā)展，作為焊接技術(shù)與工程本科試點(diǎn)專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，《材料連接原理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與改革任重道遠(yuǎn)。根據(jù)應(yīng)用型焊接技術(shù)與工程本科試點(diǎn)專業(yè)建設(shè)的特點(diǎn)，適度調(diào)整理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的課時(shí)比例，增加實(shí)踐教學(xué)的課時(shí)比重。在接下來(lái)的課程建設(shè)中，要按照“專業(yè)設(shè)置與產(chǎn)業(yè)需求相對(duì)接、課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)接、教學(xué)過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)接”的原則，不斷完善本課程建設(shè)，盡早研究制訂具有鮮明職業(yè)教育特征的本科人才培養(yǎng)方案。

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Reflections of Practice Teaching of "Material Connection Principle" in Application-oriented Colleges

CHEN Yun-xia，ZHANG Jing，Lu Bin-feng

（School of Mechanical Engineering，Shanghai Dianji University，Shanghai 201306，China）

Abstract："Material Connection Principle"is a core curriculum in welding technology and engineering in application-oriented colleges. In order to improve the quality of practical undergraduate teaching and cultivating talents，an effective practice teaching solution of material connection principle should be established according to practice contents，practice methods，construction of laboratory，practice tests.

Key words：application-oriented college；"Material Connection Principle"；practice teaching