焊接專業應用型人才培養理論教學的研究與實踐

屈華 劉偉東 陳明華 辛立軍

摘 要：以提高學生理論素養，培養學生的專業知識綜合應用能力、工程實踐能力和創新能力為教學目標，通過分析焊接專業各門專業基礎課和專業課的知識體系及其內在聯系與承接關系，在教學中充分利用專業理論課之間的關聯性和繼承應用性，探索并運用了“理論整體化+研究性”的教學模式，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：焊接專業；應用型人才；課程設置；理論教學

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）15-0075-03

Abstract： In this paper， the relations of succession and applicability were utilized in teaching， the new teaching method of theory integration and research-oriented teaching was explored and used with analyzing the knowledge system， inner link and succession relation between the elementary courses and professional curriculum in welding specialty for the teaching objectives of enhancing the students the theoretical attainment and the ability of specialized knowledge comprehensive application， engineering practice and innovation.

Keywords： welding specialty； application-oriented talents； curriculum provision； theoretical teaching

作為一種重要的材料連接工藝，隨著現代制造和加工行業的飛速發展，焊接技術在石油化工、航空航天、海洋工程、核動力工程、橋梁、艦船及金屬結構等方面的作用愈發重要。作為焊接大國，面對“中國制造”的機遇和壓力，我國行業企業對焊接專業應用型創新人才的需求極為迫切[1， 2]。應用型創新型人才培養即培養學生的專業知識綜合運用能力、工程實踐能力和創新能力，而豐厚堅實的理論基礎是創新能力的“搖籃”，“厚積”才能“薄發”。焊接專業是實踐性較強的專業，許多高等院校都非常重視焊接專業的實踐教學[3]。對于理論課教學，不少高等院校也都實行了各種各樣的教學方法、教學手段和教學模式改革[4-6]。

筆者經過多年專業課理論教學后發現，很多學生對專業課的基礎理論理解不深，知識的綜合運用能力較差，難以達到“學以致用”的目的。主要表現為：（1）部分學生理論基礎薄弱；（2）部分學生理論知識掌握尚可，但只能“紙上談兵”；（3）部分學生沒有掌握焊接專業理論知識的整體脈絡，知識碎片化，無法融會貫通。如何在教學中有效解決上述問題，使學生深刻理解、長久記憶，形成完整的專業知識體系并能在實際工作中應用，進而創造性地解決工程實際問題，是焊接專業課理論教學亟待解決的問題。筆者通過分析焊接專業理論課課程體系，研究了各專業課之間的有機聯系，結合研究性和整體化教學模式，對焊接專業理論課教學模式進行了探索和實踐，取得了良好的教學效果。

一、焊接專業理論課程設置

我國焊接專業的課程設置，按時間順序，從20世紀50年代末至60年代初、70年代末、80年代末及90年代初幾經調整，在1988年12月的焊接教指會上，提出了包括淡化專業、強化專業和介于二者之間的三種專業課程設置模式[7]。焊接專業三種專業課程設置中，強化專業和淡化專業的課程設置均不適合于我校這樣的普通地方本科向應用型轉變的工科院校。

我校焊接專業的人才培養目標定位于培養應用型創新人才。著眼于我校實際和焊接專業的未來可持續發展，我校焊接專業專業課設置具有介于強化專業和淡化專業之間的課程設置特點。在《焊接冶金學》、《材料焊接性》、《弧焊電源》、《弧焊原理與工藝》和《焊接結構》五門專業主干課的基礎上，專業理論課程體系的構建主要考慮以下三原則：一是貼近社會大環境和我校的實際情況的“實際原則”；二是培養學生具有不循規蹈矩、墨守成規、開拓進取的勇氣和魄力的“創新原則”；三是鍛煉學生具有一定的先進性和前瞻性，為未來焊接的高速發展奠定基礎的“發展原則”。我校焊接專業專業基礎課和專業課的設置如表1所示。

二、理論課間的關聯性與繼承應用性

就焊接專業理論課程體系整體而言，每一門課程既獨立又統一。獨立是指每門課程都自成體系，具有完整的知識結構和思維訓練方法；統一是指每門課程都統一于焊接專業整體課程體系，共同構成焊接專業學生所必須掌握的總知識結構和思維訓練方法。因此，焊接專業課程體系中每門課程是相互關聯與繼承的。

焊接專業專業理論課之間的關聯性和繼承應用性在教學中的應用以《金屬學與熱處理》和《焊接冶金學》與《材料焊接性》這三門課程為例，三門課程的知識體系及其教學內容的關聯與繼承性如圖1所示。

用于焊接的材料主要是鋼鐵材料，焊接過程、工藝與鋼鐵材料密切相關，因此在《金屬學與熱處理》和《焊接冶金學》與《材料焊接性》三門課程的教學過程中，可用鋼鐵材料作為一條知識脈絡主線進行授課內容、知識結構的關聯與繼承應用的講解。

《金屬學與熱處理》課程教學的目的是使學生熟知鋼鐵的成分、組織結構與性能之間的互關系，掌握鋼鐵材料的相變過程及如何利用這種相變解決工程實際問題。《焊接冶金學》教學目的是使學生掌握熔焊條件下冶金過程的基本理論知識，即焊接熔池中（將凝固過程限制在熔池）鋼鐵材料發生的變化以及導致焊接接頭的各種物理、化學變化和組織、性能變化。因此，《焊接冶金學》與《金屬學與熱處理》的關聯性極強，其授課內容、知識結構很大程度上是對《金屬學與熱處理》的繼承應用。

《材料焊接性》是從焊接性角度研究焊接接頭鋼鐵（及其他材料）的基本特性，探討被焊接鋼鐵焊縫能否獲得優質無缺陷的接頭，且滿足使用性能要求。《材料焊接性》直接繼承并應用了《焊接冶金學》，間接繼承并應用《金屬學與熱處理》的基礎理論、知識。從本質上說，上述三門課程都與鋼鐵材料有關，都屬于理論性比較強的課程，《材料焊接性》、《焊接冶金學》和《金屬學與熱處理》在“鋼鐵”內容上依次具有繼承應用性的關系，即《焊接冶金學》是《金屬學與熱處理》的具體“繼承應用”，而《材料焊接性》是《焊接冶金學》的具體“繼承應用”，這三門課程在邏輯層次上依次向“焊接”遞進。

焊接專業其他課程之間同樣具有關聯性和繼承應用性。例如，《弧焊電源》、《弧焊原理與工藝》與《材料焊接性》可基于熔焊工藝這一主線進行關聯與繼承，《特種焊接設備》、《特種焊接技術》與《材料焊接性》可基于特種焊這一主線進行關聯與繼承。筆者認為，《焊接專業導論》作為大一新生的專業入門課，可將各專業課的基本知識和結構按理論-應用-實踐這一主線進行簡要的講解，使學生初步了解焊接專業、專業基本知識結構及后續專業課之間的關系，為其后續專業學習勾畫出清晰的學習脈絡。

三、關聯與繼承應用在教學實踐中的應用

研究性教學的目的是為了引導學生自主學習，培養其發現問題、分析解決問題的能力，著重培養對于“未知”的研究和探索的意識。研究性教學就是要在教學中針對知識難點、不成熟的問題、與授課內容相關而教材上沒有的知識、相關的新材料和新技術等，在有限的教學時間內和課堂上無法完成的教學內容，以研究性課題的形式提出并并布置給學生，要求學生根據自己的興趣選擇并完成小論文。

《材料焊接性》、《焊接冶金學》與《金屬學與熱處理》授課內容的相關性及繼承應用性要求任課教師在講授相關理論知識時，能做到承“上”啟“下”，充分利用課程的繼承應用關系，以“先期理論”澆灌“后期理論”，將整個專業理論脈絡呈現在學生面前，使學生明白“前”因“后”果，從某種意義上說，就是使專業理論“整體化”。

《材料焊接性》授課內容理論性較強，各種鋼鐵材料的焊接性分析講解幾乎都沿材料成分→熱處理+組織→接頭性能→焊接工藝這一主線展開。筆者發現，最初幾次授課之后，一層不變的講解模式容易引起學生厭學，教學效果較差；另外，學生關于鋼的成分認知僅限于“Fe-C”范圍，不能將《焊接冶金學》關于合金鋼的相變、凝固過程和組織與《金屬學與熱處理》所學合理銜接；《材料焊接性》基礎理論部分又大部分來源于《焊接冶金學》。因此，筆者在《材料焊接性》的授課過程中，嘗試將學生已弱化的《金屬學與熱處理》和《焊接冶金學》的基礎知識有重點、分層次的以提問或完成小論文的方式使學生“溫故而知新”，既強化了學生對《金屬學與熱處理》和《焊接冶金學》基礎知識的掌握，又加深了學生對《材料焊接性》知識的理解。

筆者利用課程間的關聯性和繼承應用性，在講解低碳調質鋼（Q690）的焊接性分析時，采用了“理論整體化+研究性”教的學模式。低碳調質鋼（Q690）的焊接性教學分析框圖如圖2所示。

首先分析Q690鋼的成分，強調“低碳<0.18%C”，并分析其他合金元素的作用；然后依據生產上供貨態是“調質”，引出其基體組織為“低碳馬氏體+貝氏體”（碳鋼組織《金屬學與熱處理》，合金鋼組織源于《焊接冶金學》）；接頭性能的講解主要應用《焊接冶金學》方面的知識，分為焊縫常見缺陷和熱影響區性能損失；根據接頭性能分析得出Q690鋼焊接時的主要注意事項；最后從焊接工藝角度（焊前處理→焊接方法→焊接材料→工藝參數→焊后處理）講述如何高質量實現Q690鋼的焊接。

從本質上說，材料的焊接性分析主要是繼承并應用了《金屬學與熱處理》和《焊接冶金學》的相關理論，筆者在授課時所起的作用就是“點明”需要摘取哪個“理論”，并幫助引導學生整合后形成焊接性的“理論”。從上述的Q690鋼焊接性分析的講解可看出，原本晦澀難懂、枯燥無味的理論課教學在一定程度上變成了教師引導下的學生“選擇”實踐，學習思路清晰明確，一邊汲取“舊理論”，一邊打造“新理論”，課堂氣氛嚴肅又活潑，教學效果良好。

四、結束語

“理論整體化+研究性”教學模式主要適用于大三、大四具有一定理論基礎的學生。這種教學模式充分利用了專業理論課之間的關聯與繼承應用性，要求教師要同時掌握幾門課程的理論脈絡，對每一門課程的知識體系和授課思路能做到“活學活用”；另外，要求任課教師要了解學生對先期課程基礎理論的掌握程度，以便教學時是否要求學生提前復習。焊接專業理論課教學模式改革對于提高學生的理論素養，提高學生的專業知識綜合運用能力、工程實踐能力和創新能力至關重要，是培養應用型人才的關鍵一環。

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