焊接技術(shù)與工程專業(yè)材料加工基礎(chǔ)課程教學(xué)方法改革研究

陸斌鋒 陳云霞 郭彥兵 張旺

[摘 要] 材料加工基礎(chǔ)是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)核心課程，理論性較強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣普遍不高。如何改變以往偏重理論教學(xué)的課程內(nèi)容和形式，通過計(jì)算機(jī)模擬、具體案例分析以及課堂討論等環(huán)節(jié)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高課堂教學(xué)效果，文章對(duì)此進(jìn)行有益嘗試，對(duì)基于焊接技術(shù)與工程專業(yè)的課堂教學(xué)進(jìn)行探索，以期為其他專業(yè)課程教學(xué)提供借鑒。

[關(guān)鍵詞] 材料加工基礎(chǔ);焊接技術(shù)與工程;應(yīng)用型本科;教學(xué)研究

[中圖分類號(hào)] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）41-0289-02? ? [收稿日期] 2019-10-22

焊接技術(shù)與工程專業(yè)是偏向?qū)嶋H應(yīng)用的一個(gè)專業(yè)，旨在培養(yǎng)具有良好的焊接工程技術(shù)能力、人文素養(yǎng)和發(fā)展?jié)摿?，能夠在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域從事焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造、焊接冶金分析與工藝設(shè)計(jì)、焊接檢驗(yàn)、焊接設(shè)備維護(hù)、焊接自動(dòng)化集成與項(xiàng)目管理的高等技術(shù)應(yīng)用型人才。

焊接過程是一個(gè)瞬時(shí)非平衡的熱力學(xué)過程，涉及冶金、機(jī)械、物理、化學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科知識(shí)。正是因?yàn)楹附訉W(xué)科這種特點(diǎn)，決定了其培養(yǎng)的人才既要有深厚的科學(xué)理論基礎(chǔ)，又要有扎實(shí)精專的專業(yè)知識(shí)背景[1]。材料加工基礎(chǔ)課程內(nèi)容主要包括凝固理論和塑性成形理論，涉及較多的物理定律和數(shù)學(xué)公式，是一門理論性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程[2]，對(duì)焊接技術(shù)與工程專業(yè)后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)具有重要意義。該課程涵蓋的許多概念和理論（液態(tài)金屬性質(zhì)、過冷度、晶體生長方式、組織結(jié)構(gòu)等）較為抽象，學(xué)生不易理解，有一定的教學(xué)難度。

一、材料加工基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的主要問題

1.學(xué)生對(duì)課程目標(biāo)認(rèn)識(shí)不足。根據(jù)實(shí)際教學(xué)效果的反饋情況來看，部分學(xué)生并沒有將所學(xué)的理論基礎(chǔ)知識(shí)融會(huì)貫通、綜合運(yùn)用，學(xué)習(xí)的目的只是通過考試拿到學(xué)分，缺乏對(duì)知識(shí)真正的理解。由此可見，很多學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課程的重要性認(rèn)識(shí)不足。

2.課程內(nèi)容偏理論，難以理論聯(lián)系實(shí)際。材料加工基礎(chǔ)課程內(nèi)容偏向理論，涉及的知識(shí)面較廣，部分學(xué)生由于數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)差，對(duì)課程的學(xué)習(xí)具有一定的畏難情緒。由于學(xué)生缺乏工程實(shí)踐，難以找到分析解決實(shí)際工程問題的切入點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生挫敗感，學(xué)習(xí)積極性大打折扣。

3.教學(xué)手段較為單一，多媒體教學(xué)水平較低。教學(xué)過程中仍然以理論教學(xué)為主，教學(xué)手段缺乏實(shí)踐性與靈活性。由于課程復(fù)雜度、綜合性、工作量都有所提高，多媒體教學(xué)內(nèi)容也存在著案例陳舊等問題，課堂教學(xué)過程中缺乏學(xué)生創(chuàng)新思維的訓(xùn)練和綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

二、教學(xué)實(shí)施

針對(duì)本課程的特點(diǎn)及教學(xué)中存在的問題，經(jīng)過筆者的教學(xué)實(shí)踐和學(xué)生反饋，形成了自己的教學(xué)方法改革思路，希望能對(duì)焊接專業(yè)基礎(chǔ)理論課程教學(xué)實(shí)效性的提高提供有益的參考。

1.突出課程特色，加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際。應(yīng)用型本科焊接技術(shù)與工程專業(yè)專門培養(yǎng)焊接技術(shù)與工程領(lǐng)域的工程應(yīng)用型人才，材料加工基礎(chǔ)課程內(nèi)容應(yīng)突出凝固溫度場、凝固熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)、熱應(yīng)力應(yīng)變、焊接缺陷形成原因等焊接專業(yè)所需的基礎(chǔ)內(nèi)容。從基本理論的深層次方面研究焊接過程中的一些科學(xué)問題，同時(shí)加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系，著重培養(yǎng)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于工程問題的思維方式。

2.引入多媒體教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本課程內(nèi)容偏向理論，涵蓋的許多概念較為抽象，在教學(xué)中將收集和整理的大量課程相關(guān)多媒體教學(xué)資料和工程應(yīng)用視頻貫穿到教學(xué)中，取得了良好的教學(xué)效果。同時(shí)，多媒體教學(xué)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，對(duì)課程內(nèi)容的邏輯關(guān)系進(jìn)行梳理，尋找創(chuàng)新點(diǎn)和突破口，從低層次向高水平發(fā)展。例如，對(duì)常見焊接缺陷進(jìn)行分類梳理，并以相應(yīng)圖片介紹各種焊接缺陷;利用視頻多媒體等媒介豐富課程素材，特別是教師科研中的實(shí)際問題通過圖片或錄像的形式介紹給學(xué)生，使教學(xué)內(nèi)容更加豐富，利于理論聯(lián)系實(shí)際。

3.引入計(jì)算機(jī)模擬教學(xué)方法。針對(duì)當(dāng)前工程技術(shù)高速發(fā)展和工程人才需求快速變化的現(xiàn)狀，很多工程技術(shù)問題的解決有賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，特別是有限元分析計(jì)算方面的內(nèi)容[3]。例如對(duì)于傳統(tǒng)教材對(duì)焊接溫度場的介紹通過數(shù)學(xué)建模的求解，以二維圖片的方式給出焊接溫度場的分布，學(xué)生理解起來不太容易。通過計(jì)算機(jī)模擬演示的方法（如圖1所示），學(xué)生不僅可以理解焊接溫度場的分布，還了解了求解的方法及過程，可以自行求解相關(guān)問題。

4.引入案列式教學(xué)方法。材料加工基礎(chǔ)課程理論性較強(qiáng)，在教學(xué)過程中可以用工程案例來強(qiáng)調(diào)理論的指導(dǎo)性和應(yīng)用場景，并激發(fā)他們的興趣，營造貼近工程實(shí)際的教學(xué)環(huán)境，豐富教學(xué)內(nèi)容，開闊學(xué)生的視野，達(dá)到良好的教學(xué)效果[4]。例如通過焊道下裂紋的案例使學(xué)生了解焊接各種裂紋的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施。焊道下裂紋是一種非常有害的裂紋，因?yàn)樗赡軙?huì)在焊接很多小時(shí)以后開始擴(kuò)展。焊道下裂紋是一種延遲裂紋，因此，對(duì)于有焊道下裂紋傾向的材料，應(yīng)在焊后冷卻至室溫后48～72小時(shí)以后再進(jìn)行最終檢驗(yàn)。

5.引入課堂討論。可以進(jìn)行小組討論、班級(jí)討論、開放式討論、與教師討論等，教師與學(xué)生可以進(jìn)行網(wǎng)上答疑、指導(dǎo)等互動(dòng)學(xué)習(xí)活動(dòng)，這樣可以擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)場合與學(xué)習(xí)時(shí)間，使學(xué)生更好地自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性。同時(shí)還可以利用教學(xué)資源庫平臺(tái)，讓學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)資料查詢、網(wǎng)絡(luò)查詢等。

通過上述教學(xué)方法改革，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分挖掘了學(xué)生的潛力，使學(xué)生了解材料加工基礎(chǔ)課程在焊接專業(yè)課程中的重要性，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力、分析能力和解決問題的能力，在2016級(jí)焊接專業(yè)學(xué)生的教學(xué)過程中取得了良好的效果。但實(shí)施過程中還存在著一些問題，需要我們進(jìn)一步深化研究與實(shí)踐，并與人才培養(yǎng)模式相適應(yīng)，逐步優(yōu)化理論教學(xué)體系與實(shí)踐教學(xué)體系的關(guān)系，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合能力，為切實(shí)推動(dòng)焊接專業(yè)的教學(xué)改革提供借鑒和參考。

參考文獻(xiàn)

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