針對應(yīng)用型大學(xué)的《金屬材料焊接》課程教學(xué)改革探討

王 剛，姚宗湘，張麗萍，陳玉華，尹立孟

（1.重慶科技學(xué)院，重慶 401331；2.南昌航空大學(xué)，江西 南昌 330063）

0 前言

金屬材料焊接是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課，課程要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)能結(jié)合具體焊接結(jié)構(gòu)分析常用金屬材料的焊接性，并制定出符合生產(chǎn)實(shí)際的典型焊接工藝。對該課程知識的掌握程度在很大程度上影響該專業(yè)學(xué)生就業(yè)后的適應(yīng)工作節(jié)奏和判斷、處理工程現(xiàn)場問題的能力[1-2]。

該課程知識點(diǎn)多，各種材料之間焊接性既有相似性，又有其自身特點(diǎn)；同時(shí)，該課程與工程實(shí)踐結(jié)合緊密，焊接性及工藝除與材料成分有直接關(guān)系外，還與具體焊接結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸、工作環(huán)境和焊接施工環(huán)境等息息相關(guān)[3-4]。由于學(xué)生缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)過程中若只局限于理論知識的點(diǎn)滴記憶，很容易出現(xiàn)將常見材料的焊接性和應(yīng)采取的工藝措施搞混淆，造成實(shí)踐中模棱兩可，對具體焊接結(jié)構(gòu)無從下手的尷尬狀況。

1 課程改革內(nèi)容

重慶科技學(xué)院是應(yīng)用型大學(xué)人才培養(yǎng)示范學(xué)校，同時(shí)也是教育部批準(zhǔn)的“卓越工程師”試點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)校之一。為解決現(xiàn)行教學(xué)與工程實(shí)際結(jié)合的緊密程度不夠、難以滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的現(xiàn)狀，學(xué)校對該課程內(nèi)容及授課模式等進(jìn)行系列改革。

1.1 理論與實(shí)際相結(jié)合，課堂現(xiàn)場相結(jié)合

焊接技術(shù)與工程屬于典型的應(yīng)用型專業(yè)，要使學(xué)生將《金屬材料焊接》課程內(nèi)容與工程化相聯(lián)系，需要做到教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐相結(jié)合。

1.1.1 改革單一理論課堂授課模式，注重課堂現(xiàn)場相結(jié)合

改變原來的理論或理論和實(shí)驗(yàn)的單一授課模式，貫徹“從工程實(shí)際中尋找理論研究對象，讓理論研究結(jié)果指導(dǎo)實(shí)踐生產(chǎn)”的新模式，在此基礎(chǔ)上，重慶科技學(xué)院確定的課程教學(xué)模式如圖1所示。其基本思路是課程的整個(gè)教學(xué)分兩條線，第一條為理論學(xué)習(xí)，即通過生產(chǎn)現(xiàn)場等視頻資料的學(xué)習(xí)使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，明確學(xué)習(xí)本課程的內(nèi)容、意義和目標(biāo)，帶著問題完成課堂學(xué)習(xí)后結(jié)合每章節(jié)的實(shí)際案例結(jié)構(gòu)，如表1所示，擬定焊接結(jié)構(gòu)工藝方案草案，并通過分組討論確定出完善的工藝方案；第二條為工程實(shí)踐學(xué)習(xí)，通過類似結(jié)構(gòu)現(xiàn)場參觀和現(xiàn)場工藝技術(shù)文件學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)。最后通過學(xué)生自己制定的方案與現(xiàn)場工藝方案的對比分析將兩條線串起來，形成對比分析報(bào)告來鞏固課堂上的理論，同時(shí)將比現(xiàn)場工藝更合理、經(jīng)濟(jì)的工藝內(nèi)容反饋給現(xiàn)場技術(shù)人員，為優(yōu)化提供參考。

1.1.2 改革教師為主型授課方式，強(qiáng)調(diào)課堂+課后+現(xiàn)場組合學(xué)習(xí)

圖1 課程教學(xué)模式

表1 課程內(nèi)容學(xué)時(shí)分配及要求

結(jié)合應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求，重慶科技學(xué)院在制定2015級專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)，按培養(yǎng)達(dá)成目標(biāo)要求將該課程內(nèi)容劃分成課堂理論學(xué)時(shí)、課外工程案例現(xiàn)場分析和實(shí)訓(xùn)操作3部分（見表1），其中實(shí)踐學(xué)時(shí)與理論學(xué)時(shí)的比例不低于2∶1。執(zhí)行時(shí)通過課堂理論講解、實(shí)驗(yàn)室模擬訓(xùn)練、現(xiàn)場生產(chǎn)參觀和案例討論的組合學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)與實(shí)踐中領(lǐng)悟材料的工藝要點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性需求，達(dá)到熟練、融會貫通該課程知識點(diǎn)的目標(biāo)。

由于重慶科技學(xué)院從2013年開始強(qiáng)化校外實(shí)習(xí)基地和校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，與重慶周邊企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，保證了課外現(xiàn)場教學(xué)的順利進(jìn)行，同時(shí)該教學(xué)方式還能讓老師收集到很多現(xiàn)場技術(shù)難題，后期成為同學(xué)們畢業(yè)設(shè)計(jì)課題和老師與企業(yè)進(jìn)行合作的研究方向，目前形成了企業(yè)和學(xué)校互惠互利的良性循環(huán)。

1.2 將比較法貫穿于課堂和現(xiàn)場課程教學(xué)中

比較教學(xué)法指利用課程內(nèi)容的相互聯(lián)系和區(qū)別，使學(xué)生掌握和鞏固教學(xué)內(nèi)容，從而達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的一種邏輯思維方法[5]。因?yàn)樵撜n程知識點(diǎn)多，各種材料之間的焊接性、不同材料同種缺陷的產(chǎn)生原因和預(yù)防措施等有相似性，也有其自身特點(diǎn)，所以采用比較法教學(xué)容易達(dá)到事半功倍的效果。

1.2.1 不同材料焊接性的對比[5]

不同用途種類的材料，如強(qiáng)度用鋼與特殊性能鋼，可從焊縫及熱影響區(qū)主要關(guān)注點(diǎn)的不同（強(qiáng)度或特殊性能）進(jìn)行對比；同一種用途材料，如強(qiáng)度鋼中的熱軋正火鋼、調(diào)質(zhì)鋼，可從裂紋敏感性及工藝措施的遞進(jìn)性進(jìn)行對比；奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼可從晶間腐蝕的產(chǎn)生機(jī)理、產(chǎn)生過程、應(yīng)對工藝措施等進(jìn)行對比。

1.2.2 同一種缺陷形成原因及預(yù)防措施對比

焊接性分析主要從接頭缺陷和性能變化進(jìn)行分析，材料不同，產(chǎn)生缺陷的原因和應(yīng)對措施也不同。由于焊接的不均勻加熱，強(qiáng)度用鋼焊接均可能出現(xiàn)過熱區(qū)脆化，但因材料成分、組織、強(qiáng)化方式不同，其產(chǎn)生的主要原因和應(yīng)對措施有差異，如表2所示通過對比講解學(xué)生更容易理解和記憶。

表2 同一種缺陷形成原因及預(yù)防措施對比

1.2.3 現(xiàn)場缺陷及控制措施與教材理論分析對比

金屬材料的焊接性與應(yīng)用環(huán)境、工藝條件的關(guān)系較大，教材中針對各種材料的缺陷和預(yù)防措施進(jìn)行了很多理論分析，而生產(chǎn)現(xiàn)場的技術(shù)人員可能運(yùn)用的方法并不完全與理論一致，教學(xué)中可利用現(xiàn)場學(xué)習(xí)機(jī)會使學(xué)生通過觀察實(shí)際缺陷、探討產(chǎn)生原因和控制缺陷的工藝措施與課堂相關(guān)理論進(jìn)行對比分析，將抽象化的理論逐步實(shí)例化、具體化。

1.2.4 案例結(jié)構(gòu)自編方案與現(xiàn)場工藝對比

現(xiàn)場教學(xué)中將學(xué)生經(jīng)過討論后形成的工藝方案與生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際使用的工藝技術(shù)方案進(jìn)行對比（見圖1），找出兩方案中的相同和不同部分，尤其從方案合理性、經(jīng)濟(jì)性、高效性、操作方便性等方面比較不同部分的優(yōu)缺點(diǎn)，在比較分析中加深對理論知識的理解。

比較法教學(xué)有助于學(xué)生記憶課程知識點(diǎn)，同時(shí)將各知識點(diǎn)串起來，借助于對生產(chǎn)現(xiàn)場的了解，即可實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合、理論指導(dǎo)實(shí)踐的靈活應(yīng)用目標(biāo)。

1.3 將國際焊接工程師（IWE）培訓(xùn)內(nèi)容融入課程,提高學(xué)生的國際競爭力

重慶科技學(xué)院于2015年10月正式開始與哈爾濱焊接技術(shù)培訓(xùn)中心合作進(jìn)行重慶地區(qū)在校大學(xué)生國際焊接工程師（IWE）聯(lián)合培養(yǎng)基地建設(shè)，目前已完成三期培訓(xùn)班工作。

《金屬材料焊接》課程內(nèi)容與國際焊接工程師培訓(xùn)體系中“材料及材料的焊接行為”部分聯(lián)系緊密[6]，如表3所示，引入IWE培訓(xùn)后，即將其有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)、工程實(shí)例等內(nèi)容融入課堂理論教學(xué)中。不同焊接結(jié)構(gòu)可能需遵守不同的標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生提前接觸國際標(biāo)準(zhǔn)和國際規(guī)程，既培養(yǎng)學(xué)生樹立遵守規(guī)范的良好習(xí)慣，又拓寬學(xué)生的國際視野,增強(qiáng)該專業(yè)學(xué)生的國際競爭力[7]。

從學(xué)生就業(yè)后反饋情況看，在課程中接受“國際焊接工程師”培訓(xùn)內(nèi)容或經(jīng)過“國際焊接工程師”培訓(xùn)合格的學(xué)生，在工作中能按標(biāo)準(zhǔn)、從經(jīng)濟(jì)性等出發(fā)解決實(shí)際生產(chǎn)中的問題，獲得用人單位的好評。

表3 IWE培訓(xùn)學(xué)時(shí)計(jì)劃[8]

1.4 實(shí)行雙師制+學(xué)生助理團(tuán)隊(duì)授課模式，課堂上采用啟發(fā)式和分組討論的教學(xué)方式

為了使工程實(shí)踐學(xué)習(xí)落到實(shí)處，該課程在執(zhí)行時(shí)，特別組建了授課團(tuán)隊(duì)：1名理論課授課教師、1名現(xiàn)場單位企業(yè)教師和1～2名學(xué)生助理（本專業(yè)研究生），學(xué)生助理協(xié)助理論課授課教師進(jìn)行課堂討論組織、作業(yè)批改和學(xué)生問題收集。學(xué)生助理通過全程參與課程教學(xué)，既可以鞏固和強(qiáng)化專業(yè)知識，還能夠協(xié)助企業(yè)解決生產(chǎn)中的技術(shù)難題，增強(qiáng)與人溝通交流的能力。

同時(shí)，為了讓學(xué)生更好地掌握此門課程，每章節(jié)后都有與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合、無標(biāo)準(zhǔn)答案、學(xué)生必須在理解課堂內(nèi)容基礎(chǔ)上通過查閱大量文獻(xiàn)才能完成的作業(yè)。學(xué)生課后作業(yè)和疑難解答主要在課程中的分組討論時(shí)完成，具體執(zhí)行時(shí)將學(xué)生分成4～6組，每組委派1人輪流以PPT的形式向全班匯報(bào)其解答思路，其他組成員必須對匯報(bào)的解答提出自己的見解，并將匯報(bào)情況和發(fā)表的見解計(jì)入學(xué)生的平時(shí)成績。通過這種方式，學(xué)生在反復(fù)學(xué)習(xí)、比較、補(bǔ)充中牢固掌握課程的內(nèi)容知識點(diǎn)，同時(shí)也在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力和表達(dá)能力。

2 結(jié)論

通過實(shí)施上述改革措施，該課程正逐步使教學(xué)由“教師為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為主”，學(xué)生對知識的理解更深入，課程達(dá)標(biāo)后學(xué)生基本具備解決現(xiàn)場問題的能力。在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中也反映出一些急需解決的問題，如分組討論式教學(xué)中，每個(gè)題目的難易程度很難做到一致，學(xué)生在提問時(shí)問題的難度也有所不同，導(dǎo)致學(xué)生的平時(shí)成績存在不合理因素。

[1]陳玉華.金屬材料焊接課程的特色化教學(xué)改革[J].中國冶金教育，2012（01）：32-33.

[2]劉軍，董俊慧，侯繼軍.《金屬材料焊接》課程教學(xué)過程的研究與實(shí)踐[J].中國校外教育（上旬刊），2015（z1）：272-272.

[3]周慧琳，于匯泳.工作過程系統(tǒng)化課程模式在熔焊原理及金屬材料焊接課程中的實(shí)施[J].河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2011（7）：103-105.

[4]韓濤.《金屬材料焊接》在課程改革中的應(yīng)用分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（27）：2458.

[5]于艷杰.比較教學(xué)法在金屬材料焊接課程中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（5）：37-37.

[6]常鳳華，張巖.國際焊接工程師培訓(xùn)與高校工程化人才的培養(yǎng)[J].電焊機(jī)，2009，39（3）：14-16.

[7]陳玉華.卓越工程師教育背景下《金屬材料焊接》課程改革的探索[J].職業(yè)技術(shù)研究，2011（34）：233-235.

[8]王剛，姚宗湘，尹立孟，等.以IWE促進(jìn)焊接專業(yè)工程化自適應(yīng)能力提升研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2017（7）：113-115.