淺談焊工實習教學中速成法模式應用

梅乾龍 焦盼德 馬 杰

（空軍預警學院雷達士官學校，湖北 武漢 430000）

0 引言

隨著工業革命的不斷推進和發展，智能化焊工操作已經服務于各種高精密、高質量行業，逐漸取代了傳統的手工焊接，但是高水平的手工焊接還是具有一定使用價值，但是因為其操作的方便、快捷、靈活，以及適用于各種復雜位置焊接等特點，逐漸應用在各種故障快速搶修當中，成為各種職業院校一門必修的操作課程，同時也是一項實踐性很強的專業[1]。 近年來，為了加快焊工高技能操作人才的培養，在實操教學中建設一套完整的速成法教學模式，可以進一步縮短教學培訓的時間，而且還可以將傳統焊接的優勢充分發揮出來。

1 傳統焊工實習教學特點

焊接就是金屬或者非金屬之間的一種化學冶金過程，從而達到互相連接成型的效果。 焊接成型是現代化工業高質量、高效率制造技術中的一種不可缺少的加工工藝，廣泛應用于各種生產場合，如汽車制造、壓力容器制造、船舶制造和航空航天工業等[2]。 對于焊工的實操教學，目前主要是“教員示范-學員練習”的模式，其中教員的教學主要靠經驗，學員的學習主要靠自身的摸索練習，因此，就出現一種教學內容短缺、技能等級差距大的現象。 雖然許多學員在畢業時也能掌握很多的焊接技能，但這些都是需要經過長久的時間積累和日復一日地不斷練習。 在教學內容上，由于學員在長久呆板教學中形成的慣性思維模式，對知識點容易產生固定化，脫離不了課堂的束縛，因此很難將課堂內容融進社會實踐， 從而造成所學不能所用，所技不能得到施展。

2 速成法焊工實習教學的工藝數據庫設定

2.1 焊接工藝數據庫的特點

速成法焊工教學主要是如何提升學員對知識的理解與運用能力， 具體操作時的要求是形成焊工工藝參數的模塊化和成形化。焊接工藝參數數據庫的制定，主要是通過各種高性能儀器的測驗和多種實驗的檢驗，然后得出一個固定的焊接工藝參數， 將其導入固定的程序數據庫， 設備所具有的功能可以提供一個焊接工藝數據庫平臺，中間包括焊接的材料（母材、焊材）信息、坡口信息、焊接參數、焊接方法、質量評判標準等[3]，從而提高一個精準的參考依據。

2.2 速成法焊工實習教學焊接工藝數據庫應用

速成法焊工實習教學數據庫主要是突出教學內容上的快速掌握，學員在課堂上的學習，主要是各種經驗和公式的組成，因此很難系統全面地掌握所有工藝參數的選擇原則和使用方法。 考慮職業教育快速培養人的特點，實踐操作也應當達到快速的效果，制定合理的焊接工藝數據庫，主要是體現“手把手”地輔助教學理念， 重點突出的是學員對工藝參數的使用，而不是重點的記憶，預期的效果是能夠在焊接操作中得到靈活的應用。

2.3 焊接工藝數據庫的改進

目前，焊接工藝數據庫的應用只是焊接參數的系統化，沒有體現出焊接過程的整體性。 因為焊接過程中由于磁偏吹、渦流等現象的影響，初始的焊接工藝參數不能夠進行正常的焊接，所以需要在焊接過程中加入一定檢測系統，定時分析焊接整個過程中工藝參數發生的變化，然后制定具體的焊接過程工藝參數分析表，這樣就可以系統地掌握焊接過程中的可控性。

3 速成法焊工實習教學的案例式引入

3.1 案例式教學具體步驟

3.1.1 故障案例的收集或設定

主要任務是收集各種故障案例，通過多重復雜的案例中分析出有焊接操作的地方。 比如，機器零件的破損、設備支撐桿的斷裂、桁架的彎曲變形等。

3.1.2 故障案例的現象描述

具體描述案例產生的原因及故障點狀況，探討如何將故障點轉化為正常教學中的專項課程，比如箱體的破裂可以轉化為常見教學中的板材對接焊接，平時實際操作中加入案例課程，加強重點技能的掌握。

3.1.3 故障案例的解決方式

分析清楚案例點后， 就要制定合理的解決方式，具體表現為如何將案例的故障點從原構架中拆除，采用合理的修復手段進行故障解決，重點加入焊接的技能操作模塊。 故障解決后要完成構件表面清理和矯正工作，目的是使修復的部位能夠準確無誤地滿足工作性能要求。

3.2 案例式教學課堂實施的引入

案例的引入要具有真實的操作性，教師在教課的教案中體現出案例式教學的特點，理論與實踐相互結合。 常見的案例課程主要是采用任務式實操模式，主要是對任務進行細化、條理化，從任務引入中體現本章節的課程重點，在任務實施上著重關注操作步驟的合理性和良好的工作作風，任務總結部分，主要是對故障案例的解除給出參考依據，是否能夠達到原有的性能要求， 并且分析案例中需要重點掌握的知識點，這樣可以進一步增強學員對知識的掌握能力，著重體現從學中做、做中學的速成法教學理念。

4 速成法焊工教學中虛擬焊接的應用

4.1 虛擬焊接操作的特點

虛擬焊接的具體功能主要是體現學員與實習對象的交互性。 其中仿真模擬的過程，主要表現為“沉浸—交互—構想”特征，以虛擬現實技術創造虛擬環境， 特別強調學員參與其中的身臨其境的沉浸感，同時，學員與虛擬環境之間可以有多維信息交互作用[4]。采用傳感器技術、人體工程學技術、3D 仿真技術等先進的技術手段，通過虛擬焊接系統自帶內置的數據采集、智能專家輔助模塊和量化考核評價系統[5]等一系列先進獨特的教學功能，配合合理的焊接工藝知識穿插講解，使學員能夠獲得在傳統教學實踐過程中難以量化地精確焊接培訓指導，大幅度提升學員在培訓過程中的方向性和目的性， 有效縮短學員的培訓周期，降低教師的教學負擔，達到以低成本、低投入實現“精教、精學、精練”的焊接工藝培訓機制。

4.2 虛擬焊接與真實操作的結合

虛擬焊接與真實操作的結合，就需要將虛擬與真實的優勢各自發揮出來，互補各方的缺點，達到虛實結合、精益求精的效果。 根據各自特點，可以將實操焊接加在虛擬焊接之前，通過體驗焊接的各個方向交互感，然后再讓學員在虛擬焊接中練習，這樣可以鏡像化地鍛煉焊接的狀態，從而可以讓學員在焊接時根據人體觸覺感知焊接質量的好壞。 虛擬焊接忽略了力反饋系統，而且不同焊接方式的力反饋機制也沒有很好地展示[6]，例如，在進行焊條電弧焊實際焊接過程中，可以通過壓緊焊條電弧的力度控制好熔池的大小，從而判斷焊縫質量的好壞。 虛擬焊接主要用于訓練學員對焊接手法、擺動手法的聯系，當擺動手法練習成熟后，在實際的焊接環境中進行手法技能檢驗，從而達到焊接虛擬結合的完整性。

5 結語

綜上所述，速成法焊工實習教學的應用，突出強調焊接過程中操作工藝技巧的快速掌握， 然后利用各種輔助的教學手段來增強學習的速度性。 焊接工藝數據庫的引入可以提升學員對工藝參數的識別選擇能力；案例式的教學模式可以提供學員實踐檢驗的機會，增強對各向通用技能的掌握與認知， 能夠通過故障案例中找到技能的突破點；虛擬焊接的引入，從技術上縮短焊接培訓的周期，利用虛擬焊接沉浸式的操作特點，快速鍛煉學員的操作手法。除此之外，制定合理的焊接培訓方式，也是加快焊接速成法決定性因素。