焊接冶金學課程教學改革的探索與實踐

秦優瓊，任江偉

（上海工程技術大學 材料工程學院，上海 201620）

焊接冶金學課程教學改革的探索與實踐

秦優瓊，任江偉

（上海工程技術大學 材料工程學院，上海 201620）

焊接冶金學課程是焊接技術與工程專業的專業主干課程。針對焊接冶金學課程的性質和內容，結合學校自身條件，從教學內容，教學方法及實踐教學等方面，改革教學方法和手段，收到了較好的教學效果。

焊接冶金學；教學內容；教學方法

焊接是現代工業生產中不可缺少的先進制造技術，焊接工藝廣泛應用于汽車、船舶、航空、航天、化工等制造行業，它是一種精確、可靠、成本低的連接金屬材料工藝方法。焊接冶金學是焊接專業的主干課，主要學習金屬材料在熔焊條件下，有關化學和物理冶金方面的普遍規律。在此基礎上，分析各種具體條件下金屬材料的焊接性，為制定合理的焊接工藝、探索提高焊接質量的新途徑以提高理論依據。隨著社會競爭的加劇，學生的就業壓力逐漸增大，如何使學生在激烈的競爭中具有自身優勢，在工作崗位上具有較高的工程素養，專業課程體系與教學方法的改革顯得尤為重要。因此，對一些基本原理的掌握應更加牢固，同時，對焊接連接領域的新方法、新工藝及新材料更應快速、透徹的學習與掌握。焊接冶金學課程在培養焊接工程技術人員的過程中起著重要的作用，在整個專業教學中起著承上啟下的作用，完成了本課程的學習之后，學生才開始具備對焊接知識體系的全面認識，為后續專業課程的學習奠定良好的基礎，因而本課程在專業知識體系結構中占有重要的地位。因此，需要大力加強教學方法與教學手段改革，從而在教學改革中不斷地提高教學效果。

焊接冶金學是焊接技術與工程專業的最重要課程之一，是其他專業課程的基礎。學生在學習過程中，普遍反映學習內容較多且抽象，一些內容難于理解，不容易抓住重點等，因此學習起來比較吃力。本人在早期深入課堂，認真聽取了我校及其他重點院校有經驗老師的講課，虛心向他們請教。同時，利用書店、互聯網以及實際手頭資料研習總結了大量關于教學方法、教學心理及實際教學的內容，經過幾年從事該門課程的教學工作，針對上述現象與問題，在教學中進行了較深入細致的思考與探討，進行了一系列教學改革，取得了較好的教學效果。

一、精挑細選教學內容，優化課程設置

焊接冶金學課程是焊接技術與工程專業的專業主干課程，根據我校所處的地區優勢，本課程學生從事行業主要為船舶、汽車、航空等行業，為滿足學校應用型工科專業工程師及卓越工程師培養目標的基本要求，在加強理論基礎的同時，拓寬學生知識面，精選課程內容。

1.突出重點內容。在基礎理論部分，掌握焊接的概念、分類、作用及其在工業生產中的地位與發展趨勢，焊接過程中氣相、熔渣與金屬的作用，熔滴過渡的形式、特點及其對焊接的影響行為，焊縫形成過程及其與焊接質量的關系，焊接材料的性能特點及成分及其對焊接質量的影響規律、控制與改進的措施；常用焊接冶金原理部分講解焊條冶金反應及分析選用，針對焊絲的應用越來越廣，可能采用焊絲代替焊條，因此，此部分增加焊絲的冶金反應及分析選用。其次講解熔池形成規律及其控制，講解手工電弧焊、TIG焊、MIG焊、埋弧焊、CO2氣體保護焊等焊接方法的特點及應用。焊接缺陷部分主要講解各種焊接缺陷的種類、形成機理、危害及其防止措施。

2.焊接連接領域的新方法、新工藝及新材料等新知識的講解。在注重相關基礎理論知識講解的同時，不斷緊跟學科前沿，在教學內容上適當引進相關新方法、新工藝及新材料等方面的前沿知識，擴充學生的知識面。如我校成立了“高強激光智能加工裝備關鍵技術產學研開發中心”，該中心擁有國內少有的5kw光纖激光設備及其他普通激光設備，且正在引進10kw光纖激光設備。同時，還擁有Pro-beam公司生產的加速電壓為150KV，功率30KW，真空室16m3的先進電子束焊接設備。兩臺設備屬于當今世界高端設備。另外，還擁有CMT冷金屬過渡焊接設備及高速攝影儀等，通過對一些先進焊接方法及工藝的講解，使學生對一些前沿焊接有所掌握。加強對基本的焊接理論知識的掌握。

二、改進教學方法與手段，吸引學生注意力，培養學生興趣

1.制作多媒體課件。教學手段上采用板書和多媒體課件相結合的教學方式，特別是多媒體課件能夠將一些抽象的、難于理解的知識以動畫的形式展示給學生，以化靜為動，化虛為實，化抽象為直觀，提高教學效果。隨著素質教育的深入開展，多媒體技術在教學中越來越受到歡迎。如在講解到熔滴過渡對形式時，采用高速攝影方式拍攝整個熔滴過渡過程，以及各種工藝參數對熔滴過渡的影響。通過一些動態的多媒體課件，讓學生很快掌握什么是短路過渡、大顆粒過渡、細顆粒過渡以及射流過渡等，改變工藝參數對熔滴過渡如何影響，通過高速攝影后制作的動畫就能很直觀的表現出來。

2.研究式教學。在學習焊接冶金學的概念和原理的同時，以大量的應用實例和工廠中的實際質量事故為線索，啟發學生分析問題。積極鼓勵學生參與教學，增加學生與學生、學生與老師的直接對話，增加學生的“發問”與老師“提問”。讓學生自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論及聽講等途徑去獨立探究，自行發現并掌握相應的原理和結論的一種方法。它的指導思想是在教師的指導下，以學生為主體，讓學生自覺地、主動地探索，掌握認識和解決問題的方法和步驟，研究客觀事物的屬性，發現事物發展的起因和事物內部的聯系，從中找出規律，形成自己的概念。如在“焊接工藝對焊接接頭組織及力學性能的影響”的講授過程中，通過一個實例：LNG儲罐焊接技術研究，要求學生分析LNG儲罐的服役條件和焊接要求的基礎上，合理選擇焊接方法、材料，擬定焊接性試驗方法及相關焊接工藝，老師點評。然后學生在老師點評的基礎上，作為一個大作業，由學生課后組成幾個科研小組，撰寫出焊接工藝的科研小論文。通過這種自主式的學習方法，大大激發了學生的學習熱情和對焊接專業的興趣，培養了學生分析問題和解決問題的科研工作能力以及科學研究的基本技巧。

3.網絡教學。在不斷完善原來多媒體課件的基礎上，逐步融入網路教學的內容，建立課程網站，不斷豐富課程網上的教學資源。教師在網上對一些重點難點進行答疑，同時網上布置作業，學生解答，老師再在網上點評。另外，老師定期在網上開展一些專題討論活動，讓學生參與到活動中，發揮他們的主觀能動性。通過這樣，了解學生對知識點的掌握情況，同時讓學生對未聽懂的部分加深理解和強化。

4.改變傳統的考核模式。采用“平時+期末”的考核模式，平時成績除完成課堂上思考題、出勤情況外，還包括研討課對應的大論文、綜合設計性試驗對應的學生分析能力、動手能力及實驗報告，網上互動教學對應的平時學習和作業情況等。因此，加大了對學生綜合能力考核的比例，將末端控制改變為對學生學習過程的控制。

5.實踐教學的充實及部分實驗設計為開放性實驗和創新性實驗。本課程除了課堂理論教學外，還設計了大量的實踐教學環節。一部分實驗保留了原有的實驗內容，如焊接接頭的金相分析。然而，在分析過程中，課程負責人及實驗室準備了大量接頭的金相照片，在課程教學中集中加以對比、鑒別，使學生在短時間內通過對比不同焊接組織的形貌特點，使學生對焊接結構的組織有深入的認識及掌握。同時，部分實驗設計成為開放性實驗。如氬弧焊工藝參數及對焊縫成形的影響。實驗室配置相關的焊接設備、材料及實驗指導書，學生可以在實驗室設定的時間段內隨時到實驗室進行實驗。還有一部分試驗設計成創新性試驗。讓學生自己設計試驗，提出自己的創新思想并付諸于實驗過程中，發揚學生的創新精神，訓練學生的操作技能，使工藝和焊接操作技能相互促進，提高學生的焊接工藝能力。最后把實驗總結學成實驗論文。如，在焊條配置實驗中，結合長三角焊條生產廠商產品研發需求，根據企業產品研發目標，擬定焊條配方，學生自主測試焊條的工藝性能及各類焊接缺陷，分析焊條成分與焊條工藝性能之間的關系，改進焊條成分，最后配置出企業需求的焊條成分。

在《焊接冶金學》課程教學過程中，通過整合梳理教學內容，利用先進的教學方法和教學手段，大大節約了教學時間，增加了教學信息量，擴大了學生的知識面。促進了學生思考，激發了學生潛能，學生學習積極性高；同時也改進了學生的學習方法，培養了學生的動手能力、創造能力、發現問題、運用理論知識分析問題和解決問題的能力，提高了學生的基本實驗技能，受到了學生的一致好評，也為以后的專業課程實驗、畢業設計及今后的工作奠定了良好基礎。

[1]王永東，周月波，鄭光海，等.《焊接冶金學》課程教學改革與實踐[J].北方經貿，2012，（9）：157-158

[2]吉愛國.綜合性實驗教學模式的探討與實踐[J].實驗室研究與探索，2007，26（1）：94-96.

[3]李曉泉，楊宗輝，初雅杰.工程類專業“焊接冶金學”課程新教學法探析[J].中國電力教育，2012，（28）：65-66

[4]于治水，施一豐.焊接冶金學與金屬焊接性計算機輔助教學系統[J].華東船舶工業學院學報，1994，8（2）：59-62.

G642.41

A

1674-9324（2014）28-0203-02

本論文由上海工程技術大學《焊接冶金學》課程建設項目（k201305005）和上海工程技術大學《電弧焊基礎》課程建設項目（k201305008）支持。

秦優瓊（1978-），女，副教授，四川武勝人，上海工程技術大學材料工程學院教師，研究方向為新材料、異種材料連接。