《焊接冶金學》實驗教學改革初探

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》實驗教學改革初探

秦優瓊，任江偉

（上海工程技術大學 材料工程學院，上海 201620）

焊接冶金學實驗課程加深了學生對理論知識及實踐應用的理解和認識。針對焊接冶金學課程的性質和內容，結合學校自身條件，設計實驗內容，并對實驗教學進行了改革。

焊接冶金學；實驗教學；教學改革

《焊接冶金學》是其他焊接專業課的基礎，主要介紹了焊接溫度場，焊接熱循環，焊接化學冶金特點，氣相、熔渣對金屬的作用，焊接材料，熔池凝固及焊縫固態相變，焊縫熱影響區的組織及性能，裂紋的形成機理、影響因素及控制措施。因此，課程理論性較強，內容枯燥，知識點多且抽象，學習起來比較吃力。為了解決這個問題，大多數高校都設立了焊接冶金學的實驗課程，而這些實驗的開設就成為了學生進入焊接專業學習階段的入門專業實驗課。各個學校也根據自身的條件選擇實驗，目的是為了讓學生更透徹地掌握理論基礎知識，同時讓學生學會觀察實驗現象，分析實驗數據，為后續專業課學習打下基礎。然而，大多數院校開設的焊接冶金學實驗課都是一些驗證性的實驗課，缺乏一些創新思想和學生自身的動手思考能力的培養內容，因此，有必要對實驗課的內容進行改進，巧設綜合性試驗，培養綜合型的高素質人才。

本人根據《焊接冶金學》的教學大綱以及現有實驗條件，設計了以下幾個實驗內容：（1）焊接接頭金相組織分析實驗；（2）焊接熱循環測定實驗；（3）焊條配置及其工藝性能實驗；（3）高能束焊接制備技術實驗；（4）氬弧焊工藝參數對焊縫成形的影響實驗；（5）焊接電弧和熔滴過渡的觀察與分析實驗；（6）焊接裂紋、氣孔的特征分析實驗。

一、驗證型實驗教學改革及措施

驗證性實驗是指對研究對實驗對象有了一定了解，并形成了某種假說，為了驗證這種假說是否正確而進行的一種實驗，其實驗的目的不是為了收集事實材料，而是把研究工作引向深入，從而對研究對象的某些性質和規律的認識。焊接冶金學主要設立的實驗為這類實驗，在實驗教學中，通過學生對基礎知識的學習，設立了一些驗證性實驗，通過驗證性的實驗可以加深學生對理論基礎知識的理解，掌握基本的實驗技能，實現認識質的飛躍。然而，傳統的驗證性實驗內容單一，教學模式陳舊，學生按老師既定的步驟一步一步機械操作，甚至一些學生不動手，而是由其他同學或老師代替完成實驗內容，導致了學生思維固定，動手能力不強，不利于學生的積極性的培養，因此，有必要對驗證性的實驗教學進行改革。主要從以下幾個方面進行：（1）改進實驗內容和實驗手段。傳統的驗證性實驗內容比較單一，通常限于驗證某個結論或某種操作技能，不利于學生綜合能力的培養，比如焊接接頭的金相組織分析實驗，一般是讓學生在顯微鏡下觀察某一種焊接或某幾種接頭的組織特點，學生可以粗略了解某一種和某幾種接頭的組織特點。在對這個實驗的改革中，課程負責人及實驗室準備了大量接頭的金相照片，在實驗課程教學中學生可以集中加以對比、鑒別，使學生在短時間內通過對比不同焊接接頭組織的形貌特點，對焊接接頭的組織有深入的認識及掌握。實驗手段的改革也很重要，比如對于焊接電弧和熔滴過渡的觀察與分析實驗，該實驗通過觀察電弧形態和熔滴過渡特征，認識各種電弧和熔滴過渡過程，了解特點，同時可以熟悉常見焊接方法的電弧形態及熔滴過渡條件。通過高速攝影方法可以以每秒幾百到幾萬幅的拍攝速度，記錄整個熔滴過渡的形態及電弧狀態。同時，高速攝影機與電腦、投影儀配套，可以在線的觀察到整個過程，且對整個過程進行回放等。（2）改進實驗教學方法。首先實驗前要求學生在實驗前在實驗室開放的時間到實驗室進行預習，熟悉相關的實驗設備的使用，認識實驗器材，同時查閱相關的文獻資料。其次，要精心講授實驗相關知識。講授時間不宜太長，控制在15～20分鐘，主要讓學生更好地明白實驗的目的，與本實驗的相關原理及理論，如何分析實驗結果等。教師在實驗過程中起到引導的作用。再者，學生實驗過程一般5～7人一組，控制每次學生的人數。實驗過程中鼓勵學生分析問題、解決問題。最后，在撰寫實驗報告時，除要求學生按常規的方式撰寫實驗目的、實驗步驟、數據記錄及處理以及獲得相應結論，還應強調讓學生分析實驗，記錄實驗中的心得體會等。

二、開放型實驗教學改革及措施

開放型實驗教學主要包含實驗時間、實驗內容和實驗主體的開放。實驗教學可以是單維度的開放，如對于一些驗證性的實驗，一般規定每個學生在十幾分鐘完成實驗內容，此時，可以從時間維度上對學生開放，即通過開放學生的實驗時間，學生可以想做多長時間就做多長時間。但這個時間來自于在實驗室設定的時間段（比如平時課程之余、節假日、周末等），學生可以反復進行實驗練習。另外實驗教學也可以是二維的。比如實驗時間和實驗內容可以開放，而實驗主體不開放，即學生必須參加并完成實驗，學生可以自行設計題目，也可以是老師提供的實驗內容，在開放的實驗時間內反復進行實驗，得到實驗結果。還有一種實驗教學是三維開放，即實驗時間、實驗內容及實驗主體都是開放的。如氬弧焊工藝參數及對焊縫成形的影響這個實驗。學生可以自己擬定題目，選擇實驗母材、實驗工藝參數等，也可以是老師指定的實驗材料和實驗工藝參數。實驗時間可以自己選擇，不限制學生的時間，由學生聯系實驗室工作人員，預約實驗，進行相關的實驗內容學習以及后續的實驗完成實驗報告。另外，此種實驗不但焊接專業的同學可以參加，焊接外其他專業也可以參加，實現了教學資源的共享以及技術、場地、設備的綜合利用。然而需注意，實驗教師或實驗工作人員在整個開放過程中應準備好實驗材料、實驗指導書以及實驗設備的調試等。

三、設計研究型實驗教學改革及措施

當學生學習《焊接冶金學》課程接近尾聲的時候，對基礎課的學習與掌握達到一定程度，可以開始進行設計研究型實驗，如焊條配置及其工藝性能實驗。學生根據所學的焊接材料知識，以及焊條工藝性能要求，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，最后配置出企業需求的焊條成分。因此，學生需要自己設計試驗，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。最后把實驗總結成實驗論文。此類實驗中學生的積極性都較高。然而，此類實驗對教師的要求較高，一方面需進行精心的前期準備，同時，為了協同學生完成實驗論文，會占用教師較多的時間，從而增加了實驗老師的工作強度。

四、先進焊接方法實驗

利用本校的設備優勢，開設高能束焊接實驗課程，如激光焊實驗、激光-MIG復合焊實驗以及電子束焊接實驗，讓學生接觸到目前比較先進的焊接方法，從而培養學生的學習興趣。

焊接冶金學是焊接專業基礎專業課，其配套的實驗教學需要從實驗教學內容、教學方法及手段上不斷的創新與發展。因而應對實驗教學進行改進，對傳統實驗教學方式進行改進，推陳出新，以適應現代科學與技術的發展。

[1]徐小明，張湘偉，丁政，等.開放型實驗教學管理模式與系統實現[J].實驗室研究與探索，2004，32（1）：62-64.

[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.

G642.0

A

1674-9324（2014）28-0039-02

上海工程技術大學《焊接冶金學》課程建設項目（k201305005）。

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。