焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程教學(xué)中的課程思政
——以焊接變形控制為例

楊 軍 王文杰 田曉明 叱培洲 王雪怡 翟強(qiáng)強(qiáng)

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西渭南 714099）

高校的思想政治理論課（以下簡稱“思政課”）教學(xué)是落實(shí)“立德樹人”人才培養(yǎng)根本任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。中宣部、教育部2015年7月印發(fā)的《普通高校思想政治理論課建設(shè)體系創(chuàng)新計(jì)劃》（以下簡稱“創(chuàng)新計(jì)劃”）將實(shí)踐教學(xué)納入思政課的教學(xué)體系，明確要求要注重發(fā)揮所有課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)的育人功能，積極拓展思想理論教育渠道，堅(jiān)持思政課與專業(yè)課相結(jié)合，形成相互促進(jìn)的思政課第二課堂創(chuàng)新教育體系。2016年12月全國高校思想政治工作會議指出，要把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[2]。并對新形勢下高校思政課建設(shè)提出了明確要求：“要用好課堂教學(xué)這個主渠道，思想政治理論課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課程要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)[3]。”

十八大以來，黨中央就高校思政工作出了一系列新部署，為落實(shí)“三全育人”指明了新方向。課程思政是高校教育教學(xué)工作的重要組成部分，旨在知識傳授的過程融入崇高思想教育的元素，從正確樹立世界觀、人生觀、價值觀出發(fā)，構(gòu)建“三全育人”體系[4]。把思想政治工作貫穿于教育教學(xué)全過程的具體實(shí)踐措施就是在立德樹人人才培養(yǎng)根本任務(wù)的要求下大力推動思政課程與課程思政同向育人的創(chuàng)新發(fā)展，使其他課程的教學(xué)過程包括教學(xué)內(nèi)容、活動、方式及方法成為思政的優(yōu)良土壤，利用專業(yè)課程實(shí)踐性強(qiáng)、內(nèi)容豐富、案例典型等因課制宜，充分挖掘與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的思政元素和典型教學(xué)案例[5]。例如，專業(yè)課、實(shí)訓(xùn)課教師就可利用專業(yè)優(yōu)勢和實(shí)踐優(yōu)勢，挖掘?qū)I(yè)課、實(shí)訓(xùn)課中蘊(yùn)含的思政元素和典型案例，并在課程教學(xué)中自然而然地講給學(xué)生，使其轉(zhuǎn)化成為學(xué)生崇高理想信念、崇高思想品德、卓越人生目標(biāo)形成和成長的指引，這正是課程思政的主要體現(xiàn)。

焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程是高等職業(yè)學(xué)校焊接專業(yè)核心課程之一，它的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握焊接生產(chǎn)的基本技術(shù)技能，具備從事復(fù)雜焊接生產(chǎn)工作的基礎(chǔ)知識儲備、基本技能儲備和職業(yè)素養(yǎng)儲備；初步形成解決實(shí)際問題的能力，以及技術(shù)管理的能力，逐步培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維，加強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)道德觀念，使學(xué)生能靈活應(yīng)用所學(xué)專業(yè)理論知識（包括焊接殘余應(yīng)力和變形的控制，焊接接頭靜載強(qiáng)度計(jì)算，焊接結(jié)構(gòu)斷裂機(jī)理分析，鋼材的預(yù)處理、劃線和放樣，焊接工藝制定、評定，工藝過程分析等）和職業(yè)實(shí)操技能（特種工具、量具、夾具的選配使用，焊接結(jié)構(gòu)部件的下料，坯料消耗計(jì)算，成形加工，壓力容器的生產(chǎn)工藝，橋式起重機(jī)的生產(chǎn)工藝，合理布置焊接車間，焊接質(zhì)量管理體系，焊接結(jié)構(gòu)的安全生產(chǎn)），全面強(qiáng)化職業(yè)精神和職業(yè)素養(yǎng)，為學(xué)生在工作單位的快速成長打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[6-11]。焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程包含了豐富的課程思政元素，如每一種焊接方法的發(fā)明、每一套特殊裝備的開發(fā)、西氣東輸管線工程、南水北調(diào)輸水工程，甚至是大到幾十萬噸的巨輪小到幾克的微電子元件背后蘊(yùn)含的偉大科學(xué)家、著名學(xué)者、優(yōu)秀工人等的各種潛心科研、拼搏爭先的奮斗事跡和故事，均可結(jié)合焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程具體內(nèi)容給學(xué)生開展愛黨愛國、崇尚科學(xué)、開拓創(chuàng)新、追求卓越、大國工匠等方面的思政教育。本文以焊接變形控制措施的教學(xué)內(nèi)容為例，研討課程思政與專業(yè)核心課的相互融合式教學(xué)。

一、課程分析

焊接變形是課本《焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)》中第二章焊接結(jié)構(gòu)加工應(yīng)力與變形的第三部分內(nèi)容。焊接結(jié)構(gòu)加工應(yīng)力與變形章節(jié)包含了焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生、焊接殘余應(yīng)力的分布、焊接殘余應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)的影響、控制和消除殘余應(yīng)力的措施和方法、焊接變形的種類及影響因素、焊接變形的危害以及控制和矯正焊接變形的措施和方法等教學(xué)內(nèi)容[9-11]。在本節(jié)之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生和焊接殘余應(yīng)力等方內(nèi)容，這是焊接變形學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。接下來將進(jìn)行焊接變形種類、影響因素、危害以及控制和矯正焊接變形的措施和方法等內(nèi)容的教學(xué)和學(xué)習(xí)，需要學(xué)生具備識別變形種類并能正確采用控制焊接變形方法和制定消除焊接變形措施的基本能力。結(jié)合高職學(xué)校焊接技術(shù)與自動化專業(yè)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)要求的建議[5-7]，通過本堂課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該從控制焊接變形的設(shè)計(jì)措施和工藝措施兩個方面進(jìn)行理解掌握，能夠熟練運(yùn)用焊接變形控制的方法和措施，對簡單焊接結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接變形的有效控制和消除。

二、教學(xué)流程

課堂教學(xué)以“導(dǎo)入—講授—小組討論—實(shí)例分析—小結(jié)與應(yīng)用”的架構(gòu)設(shè)計(jì)展開，充分利用對媒體手段以及圖片、視頻、實(shí)物變形焊件等教學(xué)資源。以下為具體教學(xué)流程。

（一）導(dǎo)入：控制焊接殘余應(yīng)力的措施

1.設(shè)計(jì)措施

（1）在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，盡量減少焊縫數(shù)量和尺寸。（2）避免焊縫集中，焊縫間應(yīng)保持足夠距離。（3）采用剛性較小的接頭形式。

2.工藝措施

（1）采用合理的裝配焊接順序和方向

合理裝配焊接順序能使每條焊縫達(dá)到自由收縮，具體應(yīng)注意4方面內(nèi)容：①應(yīng)保證平面焊縫縱橫向的自由收縮。②收縮量最大的焊縫先焊。③工作時受力最大的焊縫先焊。④平面交叉焊縫的焊接順序。

（2）采用“預(yù)熱法”和“冷焊法”減小焊接區(qū)與結(jié)構(gòu)整體之間的溫差。

（3）降低焊縫的拘束度。

（4）加熱“減應(yīng)區(qū)”法。

導(dǎo)入部分為控制焊接殘余應(yīng)力的措施，經(jīng)過導(dǎo)入使學(xué)生多次回顧復(fù)習(xí)并掌握焊接殘余應(yīng)力控制的具體措施以及內(nèi)容，為焊接變形控制措施的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

（二）講授：控制焊接變形的措施

1.措施一：控制焊接變形的設(shè)計(jì)措施

（1）選擇合理焊縫尺寸和坡口形式

①在保證結(jié)構(gòu)承載能力和焊接質(zhì)量前提下，根據(jù)板材厚度選取合理的最小焊縫截面尺寸。②對接焊縫選用對稱坡口形式比非對稱坡口形式易控制角變形。

（2）合理確定焊縫長度和數(shù)量

（3）合理安排焊縫位置

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能保證焊縫中心線與焊接結(jié)構(gòu)截面中性軸線重合或接近，使截面中性軸線兩側(cè)結(jié)構(gòu)變形量大小相等、方向相反，相互抵消。例如圖1a為箱形焊接結(jié)構(gòu)件，其焊縫集中于中性軸一側(cè)，將引起較大彎曲變形，而圖1b、1c中焊縫布設(shè)較合理。

圖1 箱形結(jié)構(gòu)的焊縫安排

2.措施二：控制焊接變形的工藝措施

（1）留余量法：適當(dāng)加大設(shè)計(jì)尺寸，以補(bǔ)償焊接收縮變形。

（2）反變形法：該方法用于控制焊件角變形和彎曲變形。根據(jù)焊件焊后變形的方向和大小，焊前預(yù)先進(jìn)行人為變形，使之與焊接變形相抵消。圖2所示為采用反變形控制平板對接焊變形的方法。

圖2 反變形法

（3）剛性固定法

常用剛性固定法有4種：①將焊件固定在剛性平臺上。②將焊件組合成剛性更大的或?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)。③利用焊接夾具增加結(jié)構(gòu)的剛性和拘束。④利用臨時支撐增加結(jié)構(gòu)拘束。

（4）選擇合理裝配焊接順序

按以下原則確定焊接結(jié)構(gòu)的裝配焊接順序：①焊縫盡可能靠近焊接結(jié)構(gòu)截面的中性軸線。②對于焊縫非對稱布置的焊接結(jié)構(gòu)，裝配焊接時應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè)。③由偶數(shù)焊工對稱施焊進(jìn)行對稱布置焊縫的焊接。④采用分段退焊法、跳焊法和分段焊法進(jìn)行長焊縫（大于1m）焊接，以減小焊后收縮變形。⑤為防止扭曲變形，采用同向順序焊接法進(jìn)行相鄰兩焊縫的焊接。

（5）合理選擇焊接方法和參數(shù)：能量集中和熱輸入較低的焊接方法，可有效降低焊接變形。

（6）平衡法：在與焊縫對稱的位置上采用氣體火焰與焊接同步加熱，可減小或防止構(gòu)件彎曲變形。

（7）散熱法：將焊縫及其附近區(qū)域的熱量迅速散失，減小焊接變形。

（三）小組討論

學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位進(jìn)行課堂討論。指導(dǎo)學(xué)生以圖3所示焊接變形件為例進(jìn)行焊接變形控制措施及方案的討論，具體討論以下幾個問題：

1.判斷圖中所示兩種焊接變形屬于哪一類變形，產(chǎn)生原因是什么？

2.圖中所示兩種焊接變形，如何進(jìn)行焊接變形的有效控制？討論結(jié)束后進(jìn)行以下小結(jié)：

1.焊接過程，工件受到不均勻的熱作用，引起不同程度的熱脹冷縮是造成工件變形的主要原因，直接影響工件的制造質(zhì)量和使用性能，甚至是報(bào)廢。

2.圖3a是角變形，產(chǎn)生原因是焊縫截面上寬下窄，在焊縫厚度方向橫向收縮量上大、下小，使兩側(cè)上翹產(chǎn)生平面偏。控制措施主要有：①采用電渣焊；②采用反變形法；③采用對稱坡口設(shè)計(jì)；④剛性固定法。

3.圖3b是錯邊變形，產(chǎn)生原因是對接焊的兩試板厚度尺寸不一致或裝配不善在厚度方向存在高低差，焊接后在錯邊部位焊縫縱向收縮不均勻所致?？刂拼胧┲饕校孩俨捎梅醋冃畏?；②剛性固定法。

圖3 焊接變形工件

（四）實(shí)例分析：播放管道焊接的短視頻

短視頻約2分鐘，展示焊接技術(shù)人員在管線建設(shè)現(xiàn)場開展壁厚為5mm的管管對接焊的情景。請學(xué)生結(jié)合焊接變形控制的相關(guān)知識和上述各小組討論的問題，分析管管對接焊過程會造成什么樣的焊接變形，主要采用什么措施進(jìn)行控制。

小結(jié)：這是理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐練習(xí)的結(jié)合。管管對接焊，對坡口加工精度、裝配精度、定位點(diǎn)焊精度、焊接參數(shù)、操作手法等有很高要求。坡口加工不均勻、裝配存在錯邊等問題時，容易造成撅嘴和徑向變形，嚴(yán)重影響焊縫性能。

解決方法主要是：

1.嚴(yán)格控制坡口精度；

2.嚴(yán)格控制裝配精度，杜絕出現(xiàn)錯邊裝配；

3.精確控制熱輸入、正確設(shè)計(jì)焊接參數(shù)；

4.采用鎢極氬弧焊方法進(jìn)行焊接；

5.采用剛性固定法控制變形。

（五）小結(jié)與應(yīng)用

從設(shè)計(jì)和工藝兩個角度總結(jié)焊接變形控制的措施，以鈦合金板板對接焊為例展開分析總結(jié)。

1.板厚小于10mm、長度大于1000mm時，加工45°“V”型坡口，采用鎢極氬弧焊，小電流、低熱輸入、多層多道次焊接工藝，并同時采用定位點(diǎn)焊和剛性固定法綜合控制變形。

2.板厚大于10mm、長度大于1000mm時，加工60°“X”型坡口，采用鎢極氬弧焊，小電流、低熱輸入、先雙面打底焊，再多層多道次填充、蓋面焊工藝，并同時采用定位點(diǎn)焊和剛性固定法綜合控制變形。

三、課程思政

結(jié)合焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程的教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)，按照教學(xué)架構(gòu)設(shè)計(jì)和流程規(guī)范，以課程內(nèi)容中的重要知識點(diǎn)和重要技術(shù)技能方法為切入點(diǎn)，融入思政教育元素、案例和內(nèi)容，加強(qiáng)對學(xué)生辯證唯物思想、愛國愛黨思想、追求卓越思想、大國工匠思想等進(jìn)行教育，全面培養(yǎng)和提升學(xué)生的思想道德水平、科學(xué)素養(yǎng)、職業(yè)精神、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神、勞動精神與實(shí)踐能力。

（一）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

課程的講授以焊接變形的控制為主線，從設(shè)計(jì)控制和工藝控制兩方面進(jìn)行具體講授，其間結(jié)合具體焊接變形工件進(jìn)行實(shí)例講解，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科（包括金屬材料、工程力學(xué)、金屬熔化焊基礎(chǔ)、金屬材料與成型工藝基礎(chǔ)、冷作工工藝學(xué)等）交叉融合的知識和技能，綜合運(yùn)用焊接、機(jī)械、材料、化學(xué)等方法來分析解決本專業(yè)或跨學(xué)科的復(fù)雜問題。通過不同焊接工件變形的控制措施討論和學(xué)習(xí)，為后續(xù)焊接變形矯正課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。對焊接變形控制措施的分析要牢牢抓住焊接變成因及影響因素這一關(guān)鍵點(diǎn)，因?yàn)橹挥懈闱宄ぜ冃蔚某梢蚣捌溆绊?，才能從設(shè)計(jì)和工藝兩方面制定合理的變形控制措施和方案，理論與實(shí)踐相結(jié)合正是科學(xué)的研究方法。授課中播放的視頻能進(jìn)一步說明理論學(xué)習(xí)以及理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法對生活以及畢業(yè)后工作中實(shí)際問題的解決有很好的指導(dǎo)作用。

（二）培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀與方法論

對焊接工件變形原因和影響進(jìn)行分析，再根據(jù)成因制定針對性的焊接變形控制措施，這種分析問題和解決問題的方法，體現(xiàn)出了透過現(xiàn)象看本質(zhì)、追本溯源的辯證唯物主義哲學(xué)思想和方法論。該方法論揭示了焊接變形現(xiàn)象和本質(zhì)影響因素的內(nèi)在聯(lián)系，指出焊接變形和影響因素的對立統(tǒng)一的辯證關(guān)系，同時以一種科學(xué)的思維方式，解剖事物的發(fā)展及運(yùn)動形態(tài)，找出事物發(fā)展及運(yùn)動的客觀規(guī)律，從而指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐活動以及畢業(yè)后的工作活動，達(dá)到推動事物發(fā)展和社會進(jìn)步的目的。同時，對標(biāo)人才培養(yǎng)方案和畢業(yè)要求中的培養(yǎng)學(xué)生“邏輯思維能力、批判精神和反思意識”，培養(yǎng)了學(xué)生正確的世界觀和方法論。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、勞模精神、勞動精神、工匠精神和獻(xiàn)身精神

焊接變形控制措施講解的過程，一定是在適當(dāng)環(huán)節(jié)下結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)、國家科技創(chuàng)新發(fā)展的大背景，以典型性和代表性建設(shè)工程（如港珠澳大橋、西氣東輸、天眼工程、南水北調(diào)、探月工程、極地考察等）中大型裝備的焊接生產(chǎn)和制備，突出港珠澳大橋總工程師林鳴先生、全國焊接技能大師裴先鋒先生、中國天眼之父南仁東先生、中國雜交水稻之父袁隆平先生等人的生平與先進(jìn)事跡和科學(xué)精神。介紹他們少年時代的刻苦拼搏、奮勇爭先、默默無聞地為黨和國家奉獻(xiàn)青春和汗水的故事和英雄事跡。講述他們?yōu)辄h和國家以及人民作出的巨大貢獻(xiàn)，為國家重大戰(zhàn)略需求和發(fā)展嘔心瀝血，奉獻(xiàn)一生。這樣從思想深處激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生向榜樣學(xué)習(xí)、向勞模學(xué)習(xí)、向英雄學(xué)習(xí)、向大師工匠們學(xué)習(xí)的積極性和熱情，引導(dǎo)學(xué)生建立起追求卓越、追求夢想、追求科學(xué)、追求創(chuàng)新等的人生發(fā)展目標(biāo)。通過先進(jìn)事跡的講述，使學(xué)生切身感觸到大國工匠、大師大家們求真務(wù)實(shí)、追求卓越的工作精神、追求理想的崇高科學(xué)品質(zhì)、報(bào)效祖國奉獻(xiàn)青春的偉大壯舉，對標(biāo)人才培養(yǎng)方案，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、勞動精神、勞模精神、工匠精神和獻(xiàn)身精神。

四、結(jié)束語

課程思政和專業(yè)課程的融合施教是文化知識教育本身和學(xué)生思想政治教育有機(jī)結(jié)合的基本要求，是培養(yǎng)身心健康、知識全面、愛國愛黨以及“三好”學(xué)生的有效方法。焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程教學(xué)內(nèi)容豐富，教育教學(xué)中可挖掘大量課程思政的材料和元素。課程思政要結(jié)合高職教育特點(diǎn)，圍繞人才培養(yǎng)方案，以專業(yè)課程的課堂教學(xué)為主線、專業(yè)知識點(diǎn)為依托，通過教學(xué)架構(gòu)設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容精編，合理運(yùn)用教學(xué)方法和信息化教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生向正確的方向發(fā)展，將他們塑造成德才兼?zhèn)洹⑺枷敫呱?、能力過硬、素養(yǎng)優(yōu)良的社會有用之才，這樣既可以豐富和拓展學(xué)科專業(yè)教育教學(xué)內(nèi)容和內(nèi)涵，又能使學(xué)科專業(yè)建設(shè)和發(fā)展得到升華和提高。