應用型本科試點專業《材料連接原理》實驗教學改革

陳云霞+張靜+陸斌鋒

摘要：《材料連接原理》是焊接技術與工程應用型本科試點專業基礎核心課程之一，針對目前課程實驗教學現狀，提出了實驗教學中改革實驗內容、實驗方式，強化實驗室建設，重視實驗過程成績考核，催育支撐了應用型焊接技術與工程本科試點專業建設，不斷提高了人才培養質量和辦學水平。

關鍵詞：應用型本科；材料連接原理；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）51-0103-02

一、現狀

上海市應用型本科試點專業旨在通過試點專業建設，研究制訂符合應用型人才成長規律的專業培養方案，構建能與相關中高職專業相銜接的本科專業培養模式和課程體系，建成一批職業教育特征鮮明、行業認可度高、達到國際同類先進水平的應用型本科專業。上海電機學院焊接技術與工程本科試點專業在建設過程中緊密結合上海經濟社會發展需求，發揮行業依托優勢，積極貫徹校企共建專業的合作模式，充分順應現代職業教育體系建設的發展方向。

《材料連接原理》是焊接技術與工程本科試點專業基礎核心課程之一，課程內容涵蓋材料連接原理、焊接方法與設備、釬焊、壓力焊及高能密度焊等。學好本課程的目的就是為將來研究和解決具體實際的材料連接問題打下堅實的基礎，為連接工藝的合理制定、連接新技術的開發應用、連接質量的改善和提高等提供理論依據，為解決工程實際問題打下扎實的理論和實踐基礎。

1998年，我國約56所高校為了適應通才教育的需要，把原先的焊接、鑄造、鍛壓三個專業合并成為新的材料成型及控制專業。焊接專業被合并到材料成型與控制專業之后，導致焊接課程內容及實踐學時被大幅度縮短。然而，《材料連接原理》是一門實踐性很強的專業基礎課，由于《材料連接原理》的課程學時不足，目前開設的實驗課幾乎都是一般驗證性的實驗課，先由實驗指導老師講解操作要領和注意事項，學生按照實驗步驟逐步完成，實驗內容千篇一律缺乏新意，學生處于被動學習狀態容易形成過度依賴實驗指導教師的局面。同時，在規定的時間內分配到單個學生的實驗時間非常少，容易引起學生走走過場敷衍了事，甚至不做實驗而是袖手旁觀其他同學的操作。針對上述狀況，本文作者在《材料連接原理》課程中就實驗教學改革方面進行了有益嘗試和探索。

二、改革措施

1.加強實驗室建設。良好的實驗條件是提高實驗教學水平的基礎，在科學技術日新月異發展的今天，原有的焊接實驗設備越來越不能適應新的教學模式，需要及時更新焊接設備和實驗檢測儀器，使新的焊接裝備、新知識、新技術能夠及時呈現在學生面前，有利于拓寬學生視野，培養學生的創新意識和創新能力。為了保證每個學生都有足夠的訓練時間和操作次數，達到真正掌握各項專業技能的目的，上海電機學院于2015年新建了焊接工程綜合實驗平臺。該實驗平臺具有先進性、生產性、綜合性、開放性和示范性，由基礎焊接教學系統、智能化焊接系統、高能束自動化焊接系統三部分構成。新增設備主要有逆變式焊條電弧焊機、CO2焊機、自動TIG焊機、MIG焊機、埋弧焊機、機器人焊接系統、真空電子束焊機等，總投資為240萬元。2016年又投資了180萬新建焊接接頭金相實驗室、焊接接頭無損檢測實驗室以及無損檢測仿真平臺。

此外，由于上海電機學院原先隸屬于上海電氣集團總公司，一直具有較好的產學研合作優勢。同時，學校地處閔行和臨港兩個重大裝備制造基地，基地所屬的企業（如上海鍋爐廠、上海核電設備有限公司、上海汽輪機廠有限公司、上海航天設備制造總廠、上海振華重工股份有限公司等）具有相當數量和種類的產品采用焊接工藝生產，擁有當今先進的焊接設備和平臺以及優秀的技術人員，方便學校聘請企業焊接技術專家擔任實踐指導教師，為我校人才培養提供了條件和平臺支撐。

2.實時更新實驗內容。實踐表明，實驗課程的技術性、綜合性和探索性三者關系處理得當的話，可以有效地培養學生的創新思維和獨立分析問題和解決問題的能力。實驗教學內容盡量避免枯燥單一，對于簡單驗證性實驗應盡可能的向創新型研究實驗發展。例如焊條制備及工藝實驗，先由教師完成焊條規格、型號、用途理論授課后，整個實驗項目可以由幾名學生共同完成，學生根據教師給定焊接母材確定被焊母材的化學成分、力學性能指標、焊接結構等設計焊條，制作焊條樣品再觀察、測試、對比焊條工藝性能。再針對某一具體鋼材的焊接，不時改變其工作溫度、工作介質、載荷大小、其他特殊性能如耐熱、耐蝕，要求學生給出相應的焊條設計依據、工藝性能評定、金相觀察、焊縫測氫、焊縫硬度測定、焊縫成分分析、實驗討論與分析等。焊條配方完全由學生自己設計完成，學生獨立分析及解決問題的能力、團隊協作能力都得到了極大的鍛煉。

3.實驗方法。首先，增加開放性實驗教學。開放性實驗教學是指對實驗時間、實驗內容和實驗主體進行合理開放，例如可將部分課內實驗改成不限時的全天開放性實驗，學生通過預約平臺在預約的時間內完成實驗內容，實驗時間安排合理又可避免實驗設備不足問題。實驗內容可以由學生按照自己的學習興趣自行擬定，如鋁合金焊接的焊接設備、焊接材料、焊接工藝參數等，既可采用普通的鎢極氬弧焊，又可采用高能電子束焊，學生選定實驗內容之后再與實驗指導教師探討焊接工藝，在不斷的探討和分析中解決實驗過程中的問題，對實驗方案進行實時修正。指導教師在開展開放性實驗研究活動中，不僅要正確指導學生查閱與實驗相關的文獻資料，還要指導學生對實驗現象、實驗數據進行分析和處理，將學生引入科學研究的學術氛圍。當實驗結果沒有達到預期效果時，要和學生一起對實驗方法、實驗過程、異常現象一一進行探討，探尋正確的實驗方法。

其次，適量運用虛擬仿真實驗。利用仿真實驗對實驗教學的各個環節進行真實的模擬仿真，可以節約現實教學資源，共享教學設施，提高學生學習興趣，促進學生實踐操作能力。虛擬仿真實驗不僅僅是一種直觀的教學方法，它還具有利用率高、易維護等諸多優點，在培養學生的實踐能力、研究能力、創新能力和綜合素質等方面有著其他教學環節所不能替代的獨特作用。例如受制于課時，我們不可能將所有材料的焊接熱循環驗證性實驗開設出來，但通過虛擬仿真模擬實驗就可以彌補其不足。以Windows 7為操作系統，應用可視化Labview語言進行編程，自主研發出焊接熱循環仿真模擬軟件，利用該軟件能夠實現焊接熱循環過程的在線模擬，定量地反映與描述影響各熱循環參數的主要因素及相互關系，加強對瞬時點熱源焊接溫度場和焊接熱循環的概念、影響因素、解析解和數值解的特點等感性認識。

4.實驗成績。實驗報告是學生對實驗原理的理解、實驗流程、動手能力、分析問題及解決問題的能力、實驗態度等的綜合反映。實驗成績評定應包含現場實驗成績和實驗報告成績，其中現場實驗成績是把實驗過程的各個環節納入考核要素中，指導教師現場觀察記錄每位同學的實驗態度及動手能力，通過實驗課間提問了解學生對理論及實驗教學的掌握程度，采取實驗結束現場打分的方式；而實驗報告成績側重于學生對實驗數據的記錄、整理、分析討論，以及實驗報告完整性、正確性。實驗成績不再以實驗報告結果的對錯為主要依據，而是更多地依據實驗現場學生表現出的實驗態度、實踐能力、創新程度。這樣，實驗成績就基本上反映了學生實驗的真實水平，最大限度地保證了實驗成績的客觀公正。

三、結語

由于焊接領域的科學技術日新月異地發展，作為焊接技術與工程本科試點專業基礎核心課程，《材料連接原理》實驗教學的創新設計與改革任重道遠。根據應用型焊接技術與工程本科試點專業建設的特點，適度調整理論教學和實踐教學的課時比例，增加實踐教學的課時比重。在接下來的課程建設中，要按照“專業設置與產業需求相對接、課程內容與職業標準相對接、教學過程與生產過程相對接”的原則，不斷完善本課程建設，盡早研究制訂具有鮮明職業教育特征的本科人才培養方案。

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Reflections of Practice Teaching of "Material Connection Principle" in Application-oriented Colleges

CHEN Yun-xia，ZHANG Jing，Lu Bin-feng

（School of Mechanical Engineering，Shanghai Dianji University，Shanghai 201306，China）

Abstract："Material Connection Principle"is a core curriculum in welding technology and engineering in application-oriented colleges. In order to improve the quality of practical undergraduate teaching and cultivating talents，an effective practice teaching solution of material connection principle should be established according to practice contents，practice methods，construction of laboratory，practice tests.

Key words：application-oriented college；"Material Connection Principle"；practice teaching