淺談焊工實習教學中速成法模式應用

梅乾龍 焦盼德 馬 杰

（空軍預警學院雷達士官學校，湖北 武漢 430000）

0 引言

隨著工業(yè)革命的不斷推進和發(fā)展，智能化焊工操作已經(jīng)服務于各種高精密、高質(zhì)量行業(yè)，逐漸取代了傳統(tǒng)的手工焊接，但是高水平的手工焊接還是具有一定使用價值，但是因為其操作的方便、快捷、靈活，以及適用于各種復雜位置焊接等特點，逐漸應用在各種故障快速搶修當中，成為各種職業(yè)院校一門必修的操作課程，同時也是一項實踐性很強的專業(yè)[1]。 近年來，為了加快焊工高技能操作人才的培養(yǎng)，在實操教學中建設一套完整的速成法教學模式，可以進一步縮短教學培訓的時間，而且還可以將傳統(tǒng)焊接的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

1 傳統(tǒng)焊工實習教學特點

焊接就是金屬或者非金屬之間的一種化學冶金過程，從而達到互相連接成型的效果。 焊接成型是現(xiàn)代化工業(yè)高質(zhì)量、高效率制造技術(shù)中的一種不可缺少的加工工藝，廣泛應用于各種生產(chǎn)場合，如汽車制造、壓力容器制造、船舶制造和航空航天工業(yè)等[2]。 對于焊工的實操教學，目前主要是“教員示范-學員練習”的模式，其中教員的教學主要靠經(jīng)驗，學員的學習主要靠自身的摸索練習，因此，就出現(xiàn)一種教學內(nèi)容短缺、技能等級差距大的現(xiàn)象。 雖然許多學員在畢業(yè)時也能掌握很多的焊接技能，但這些都是需要經(jīng)過長久的時間積累和日復一日地不斷練習。 在教學內(nèi)容上，由于學員在長久呆板教學中形成的慣性思維模式，對知識點容易產(chǎn)生固定化，脫離不了課堂的束縛，因此很難將課堂內(nèi)容融進社會實踐， 從而造成所學不能所用，所技不能得到施展。

2 速成法焊工實習教學的工藝數(shù)據(jù)庫設定

2.1 焊接工藝數(shù)據(jù)庫的特點

速成法焊工教學主要是如何提升學員對知識的理解與運用能力， 具體操作時的要求是形成焊工工藝參數(shù)的模塊化和成形化。焊接工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫的制定，主要是通過各種高性能儀器的測驗和多種實驗的檢驗，然后得出一個固定的焊接工藝參數(shù)， 將其導入固定的程序數(shù)據(jù)庫， 設備所具有的功能可以提供一個焊接工藝數(shù)據(jù)庫平臺，中間包括焊接的材料（母材、焊材）信息、坡口信息、焊接參數(shù)、焊接方法、質(zhì)量評判標準等[3]，從而提高一個精準的參考依據(jù)。

2.2 速成法焊工實習教學焊接工藝數(shù)據(jù)庫應用

速成法焊工實習教學數(shù)據(jù)庫主要是突出教學內(nèi)容上的快速掌握，學員在課堂上的學習，主要是各種經(jīng)驗和公式的組成，因此很難系統(tǒng)全面地掌握所有工藝參數(shù)的選擇原則和使用方法。 考慮職業(yè)教育快速培養(yǎng)人的特點，實踐操作也應當達到快速的效果，制定合理的焊接工藝數(shù)據(jù)庫，主要是體現(xiàn)“手把手”地輔助教學理念， 重點突出的是學員對工藝參數(shù)的使用，而不是重點的記憶，預期的效果是能夠在焊接操作中得到靈活的應用。

2.3 焊接工藝數(shù)據(jù)庫的改進

目前，焊接工藝數(shù)據(jù)庫的應用只是焊接參數(shù)的系統(tǒng)化，沒有體現(xiàn)出焊接過程的整體性。 因為焊接過程中由于磁偏吹、渦流等現(xiàn)象的影響，初始的焊接工藝參數(shù)不能夠進行正常的焊接，所以需要在焊接過程中加入一定檢測系統(tǒng)，定時分析焊接整個過程中工藝參數(shù)發(fā)生的變化，然后制定具體的焊接過程工藝參數(shù)分析表，這樣就可以系統(tǒng)地掌握焊接過程中的可控性。

3 速成法焊工實習教學的案例式引入

3.1 案例式教學具體步驟

3.1.1 故障案例的收集或設定

主要任務是收集各種故障案例，通過多重復雜的案例中分析出有焊接操作的地方。 比如，機器零件的破損、設備支撐桿的斷裂、桁架的彎曲變形等。

3.1.2 故障案例的現(xiàn)象描述

具體描述案例產(chǎn)生的原因及故障點狀況，探討如何將故障點轉(zhuǎn)化為正常教學中的專項課程，比如箱體的破裂可以轉(zhuǎn)化為常見教學中的板材對接焊接，平時實際操作中加入案例課程，加強重點技能的掌握。

3.1.3 故障案例的解決方式

分析清楚案例點后， 就要制定合理的解決方式，具體表現(xiàn)為如何將案例的故障點從原構(gòu)架中拆除，采用合理的修復手段進行故障解決，重點加入焊接的技能操作模塊。 故障解決后要完成構(gòu)件表面清理和矯正工作，目的是使修復的部位能夠準確無誤地滿足工作性能要求。

3.2 案例式教學課堂實施的引入

案例的引入要具有真實的操作性，教師在教課的教案中體現(xiàn)出案例式教學的特點，理論與實踐相互結(jié)合。 常見的案例課程主要是采用任務式實操模式，主要是對任務進行細化、條理化，從任務引入中體現(xiàn)本章節(jié)的課程重點，在任務實施上著重關注操作步驟的合理性和良好的工作作風，任務總結(jié)部分，主要是對故障案例的解除給出參考依據(jù)，是否能夠達到原有的性能要求， 并且分析案例中需要重點掌握的知識點，這樣可以進一步增強學員對知識的掌握能力，著重體現(xiàn)從學中做、做中學的速成法教學理念。

4 速成法焊工教學中虛擬焊接的應用

4.1 虛擬焊接操作的特點

虛擬焊接的具體功能主要是體現(xiàn)學員與實習對象的交互性。 其中仿真模擬的過程，主要表現(xiàn)為“沉浸—交互—構(gòu)想”特征，以虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造虛擬環(huán)境， 特別強調(diào)學員參與其中的身臨其境的沉浸感，同時，學員與虛擬環(huán)境之間可以有多維信息交互作用[4]。采用傳感器技術(shù)、人體工程學技術(shù)、3D 仿真技術(shù)等先進的技術(shù)手段，通過虛擬焊接系統(tǒng)自帶內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集、智能專家輔助模塊和量化考核評價系統(tǒng)[5]等一系列先進獨特的教學功能，配合合理的焊接工藝知識穿插講解，使學員能夠獲得在傳統(tǒng)教學實踐過程中難以量化地精確焊接培訓指導，大幅度提升學員在培訓過程中的方向性和目的性， 有效縮短學員的培訓周期，降低教師的教學負擔，達到以低成本、低投入實現(xiàn)“精教、精學、精練”的焊接工藝培訓機制。

4.2 虛擬焊接與真實操作的結(jié)合

虛擬焊接與真實操作的結(jié)合，就需要將虛擬與真實的優(yōu)勢各自發(fā)揮出來，互補各方的缺點，達到虛實結(jié)合、精益求精的效果。 根據(jù)各自特點，可以將實操焊接加在虛擬焊接之前，通過體驗焊接的各個方向交互感，然后再讓學員在虛擬焊接中練習，這樣可以鏡像化地鍛煉焊接的狀態(tài)，從而可以讓學員在焊接時根據(jù)人體觸覺感知焊接質(zhì)量的好壞。 虛擬焊接忽略了力反饋系統(tǒng)，而且不同焊接方式的力反饋機制也沒有很好地展示[6]，例如，在進行焊條電弧焊實際焊接過程中，可以通過壓緊焊條電弧的力度控制好熔池的大小，從而判斷焊縫質(zhì)量的好壞。 虛擬焊接主要用于訓練學員對焊接手法、擺動手法的聯(lián)系，當擺動手法練習成熟后，在實際的焊接環(huán)境中進行手法技能檢驗，從而達到焊接虛擬結(jié)合的完整性。

5 結(jié)語

綜上所述，速成法焊工實習教學的應用，突出強調(diào)焊接過程中操作工藝技巧的快速掌握， 然后利用各種輔助的教學手段來增強學習的速度性。 焊接工藝數(shù)據(jù)庫的引入可以提升學員對工藝參數(shù)的識別選擇能力；案例式的教學模式可以提供學員實踐檢驗的機會，增強對各向通用技能的掌握與認知， 能夠通過故障案例中找到技能的突破點；虛擬焊接的引入，從技術(shù)上縮短焊接培訓的周期，利用虛擬焊接沉浸式的操作特點，快速鍛煉學員的操作手法。除此之外，制定合理的焊接培訓方式，也是加快焊接速成法決定性因素。