SYSWELD焊接仿真在焊接專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用探索

趙洪池

[摘? ? ? ? ? ?要]? 針對湖南省工業(yè)技師學(xué)院學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)薄弱，以焊接專業(yè)核心課焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)為例，探討利用SYSWELD焊接仿真進(jìn)行輔助教學(xué)，解決了焊接工藝過程難分析、生產(chǎn)過程難再現(xiàn)的問題，使教學(xué)過程更為生動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? SYSWELD焊接仿真;課堂學(xué)習(xí);輔助教學(xué)

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2022）24-0160-03

如何使學(xué)生將理論知識與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，實(shí)施一體化教學(xué)改革一直是焊接專業(yè)教學(xué)努力的方向。以焊接專業(yè)核心課焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)為例，其既包含焊接應(yīng)力與變形等基礎(chǔ)知識，又涵蓋了焊接結(jié)構(gòu)零件的焊接加工制造工藝等方面專業(yè)性較強(qiáng)的綜合知識。基于湖南省工業(yè)技師學(xué)院焊接專業(yè)學(xué)生普遍存在基礎(chǔ)知識薄弱的情況，教師教學(xué)必須通俗易懂，深入淺出。基于此，我們利用SYSWELD焊接仿真對焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程教學(xué)進(jìn)行了初步探索。

一、SYSWELD焊接仿真在焊接專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用的必要性

（一）現(xiàn)有專業(yè)課程教學(xué)模式存在的不足

現(xiàn)有專業(yè)理論課程的主要教學(xué)方法有理論知識講授、多媒體或Flash動(dòng)畫展示、實(shí)物模型展示等，這些方法在新時(shí)代教學(xué)改革的背景下存在一些不足，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：（1）教師對理論知識的講解比較抽象，一些學(xué)生聽不懂的同時(shí)也沒有及時(shí)提出疑問，課后又沒有很好地學(xué)習(xí)補(bǔ)充的渠道，而專業(yè)課程一般采取螺旋式編排，前期的內(nèi)容沒有掌握，導(dǎo)致后期的內(nèi)容根本無從下手，最后形成一個(gè)惡性循環(huán)。（2）為了便于學(xué)生理解專業(yè)知識內(nèi)容，教師經(jīng)常使用多媒體進(jìn)行教學(xué)，但大多學(xué)生圍繞著PPT課件展開，這些課件都是以實(shí)驗(yàn)理論為基礎(chǔ)建立的，技工院校學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)薄弱，學(xué)生往往會(huì)感到很枯燥，最后喪失學(xué)習(xí)興趣。

（二）信息化教學(xué)模式發(fā)展的必然趨勢

《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》明確運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方式方法，這要求在互聯(lián)網(wǎng)的新時(shí)代，需要加快推進(jìn)信息化教法改革，解決好“怎么教”的問題。尤其是當(dāng)前信息化教育模式正從臨時(shí)性應(yīng)急狀態(tài)逐步走向常態(tài)化，從長遠(yuǎn)來看，信息化教學(xué)推動(dòng)教育生態(tài)網(wǎng)絡(luò)化、智能化。“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時(shí)代的到來，作為培養(yǎng)高技能人才的主陣地，技工院校的教育教學(xué)只有順應(yīng)這一時(shí)代需求，持續(xù)不斷地進(jìn)行課堂革命，才能走向新的境界。而仿真技術(shù)是新課程改革的重要方向，能夠很好地實(shí)現(xiàn)線上線下與自主學(xué)習(xí)，仿真技術(shù)在課程改革方面的價(jià)值會(huì)被越來越多的職業(yè)教育改革者認(rèn)識到。

（三）焊接仿真技術(shù)用于教學(xué)中的主要優(yōu)勢

在5G信息化新時(shí)代背景下，技工學(xué)生接受信息的來源越來越廣，他們不愿意也排斥課堂上對理論知識抽象的講解，更傾向于自主動(dòng)手實(shí)踐。焊接仿真技術(shù)的引入符合學(xué)生的心理特點(diǎn)，學(xué)生可以天馬行空地設(shè)計(jì)方案，而不用擔(dān)心安全問題，使他們敢于放手去嘗試，在學(xué)習(xí)與操作中沒有時(shí)間和空間的限制，學(xué)生可以大膽地實(shí)施自己的想法，而且由于人機(jī)互動(dòng)的優(yōu)勢，焊接仿真技術(shù)可以直接顯示焊接成型效果，這將大大激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生自主思考、不斷學(xué)習(xí)完善。

二、SYSWELD焊接仿真在焊接專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用探索

（一）優(yōu)化專業(yè)課程體系

技工院校主要以培養(yǎng)企業(yè)技能型人才為根本教學(xué)目標(biāo)，基于“能力本位、項(xiàng)目載體、動(dòng)手為主”的教學(xué)理念，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)，完善教學(xué)設(shè)計(jì)。課堂主線模擬企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)過程，根據(jù)職業(yè)崗位的屬性要求，讓焊接專業(yè)教學(xué)體系專業(yè)化、系統(tǒng)化和科學(xué)化。第一，以企業(yè)需求為導(dǎo)向，確定職業(yè)崗位面向。第二，按照崗位能力要求，細(xì)化各個(gè)崗位的主要任務(wù)，保證基本技能的基礎(chǔ)上涵蓋其他專業(yè)能力，比如綜合分析能力和職業(yè)創(chuàng)新能力，全面提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。第三，以產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)為主線，課程項(xiàng)目化，真實(shí)任務(wù)、真實(shí)載體，貫穿于課程。第四，校企共建專業(yè)教學(xué)資源庫，以備學(xué)生自主學(xué)習(xí)和后期充電。

（二）重構(gòu)課程結(jié)構(gòu)

科學(xué)設(shè)計(jì)好人才培養(yǎng)方案中的課程體系后，教師應(yīng)該將課程體系按職業(yè)崗位進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化和分類。應(yīng)將專業(yè)能力、知識拓展能力、職業(yè)素養(yǎng)作為課程的總體結(jié)構(gòu)。因此，將整體教學(xué)任務(wù)具體化，第一，學(xué)生可以更直觀地看到每一個(gè)任務(wù)步驟，讓學(xué)生了解教學(xué)計(jì)劃進(jìn)程。第二，重構(gòu)教學(xué)項(xiàng)目之后，當(dāng)每一個(gè)小項(xiàng)目成果實(shí)現(xiàn)展示，可以提升學(xué)生的收獲感和成就感。焊接加工作為一門操作應(yīng)用型學(xué)科，為了讓學(xué)生對知識有深層次掌握，可以實(shí)施分層次教學(xué)，結(jié)合學(xué)生的興趣點(diǎn)，融入焊接專業(yè)知識，在實(shí)際教學(xué)過程中，教師通過激發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

（三）打造分層互助學(xué)習(xí)小組

在重構(gòu)課程結(jié)構(gòu)之后，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的基本學(xué)情，進(jìn)行班級學(xué)習(xí)小組分配，通過小組合作探究學(xué)習(xí)，明確每個(gè)小組的學(xué)習(xí)任務(wù)，也是項(xiàng)目任務(wù)式教學(xué)的中心環(huán)節(jié)。教師在制訂教學(xué)任務(wù)載體時(shí)，一定要選擇理論與實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目契合度高、難度適中的任務(wù)，如果難度太大，會(huì)打擊學(xué)生的積極性，讓學(xué)生覺得后期實(shí)訓(xùn)課程很難，如果難度太小，長期持續(xù)會(huì)造成學(xué)生驕傲自負(fù)的心理。

以焊接專業(yè)核心課焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)為例，在這一教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師先根據(jù)具體教學(xué)任務(wù)，在典型焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝方案中設(shè)置一定的錯(cuò)誤，然后對學(xué)生進(jìn)行分組，小組內(nèi)部自行對工藝方案進(jìn)行探索，通過焊接仿真對工藝方案進(jìn)行分析與研究，找到方案中存在的不足，并記錄此方案產(chǎn)生的后續(xù)影響，然后小組之間合作討論，并完善方案，之后進(jìn)入模擬驗(yàn)證，來驗(yàn)證之前的談?wù)摚ㄟ^創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，化抽象為具體的方式，實(shí)施一體化課程改革。不僅培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手能力和思考問題的能力，還能夠通過項(xiàng)目式教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)與企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)的對接。學(xué)期末，教師對整個(gè)班級的教學(xué)成效進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過改革實(shí)踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高，學(xué)生課堂的參與度也極大提高，學(xué)生的合作能力、溝通能力、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的參與度都得到了不同程度的提高，教學(xué)反饋良好。因此，焊接仿真在技工院校焊接加工專業(yè)勢在必行。

三、SYSWELD焊接仿真在焊接專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用的主要成效

（一）提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情

SYSWELD焊接仿真使靜態(tài)的知識點(diǎn)動(dòng)態(tài)化，學(xué)生可以多維度去進(jìn)行對比學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的探究熱情和學(xué)習(xí)興趣。SYSWELD焊接仿真通過將教學(xué)內(nèi)容融入焊件三維模型中，可動(dòng)態(tài)設(shè)置焊接參數(shù)，不同的焊接參數(shù)條件下，直接模擬出焊件在焊接過程中溫度場、應(yīng)力及變形等情況。直觀展現(xiàn)課程內(nèi)容，教學(xué)重難點(diǎn)易于學(xué)生掌握，讓學(xué)生更加重視對理論知識的學(xué)習(xí)，加深了學(xué)生對知識點(diǎn)的理解，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）豐富了課堂的教學(xué)內(nèi)容

在以往的焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程教學(xué)過程中，學(xué)生對于焊接結(jié)構(gòu)的認(rèn)知和理解有一定的局限性和難度，教師利用圖形結(jié)合等教學(xué)手段難以讓學(xué)生對焊接構(gòu)件反變形等知識深入理解，尤其是學(xué)生碰到比較復(fù)雜的焊接構(gòu)件，就難以對反變形的工藝措施進(jìn)行很好的分析和理解。利用SYSWELD焊接仿真就可以促進(jìn)這一知識點(diǎn)的解決，教師可以利用SYSWELD焊接仿真將焊接構(gòu)件各個(gè)結(jié)構(gòu)的變形量清楚地展示給學(xué)生，同時(shí)也可以讓學(xué)生按照其設(shè)計(jì)思路展示焊接效果，讓學(xué)生更加直觀地對焊接結(jié)構(gòu)反變形知識點(diǎn)進(jìn)行掌握，從而讓焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)教學(xué)更具直觀性、趣味性，促進(jìn)學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的掌握。

（三）提升了課堂的教學(xué)效率

焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)這門課程內(nèi)容專業(yè)性和綜合性均較強(qiáng)，SYSWELD焊接仿真模型的建立，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目式教學(xué)，拓展了焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，延伸了教學(xué)時(shí)間和空間。一個(gè)模型項(xiàng)目可以將每一節(jié)課的重要內(nèi)容融入其中，幫助學(xué)生更好地理解和突破重難點(diǎn)，甚至將一個(gè)或多個(gè)章節(jié)的內(nèi)容全部融入模型項(xiàng)目，將知識點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu)與分析。不僅培養(yǎng)了學(xué)生綜合分析問題的能力，而且大大提升了焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)教學(xué)效率。

（四）促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)

先進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)工藝方案的分析與制定，接著SYSWELD焊接仿真進(jìn)行模擬與驗(yàn)證，再進(jìn)行實(shí)踐操作。焊接仿真增加了學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，促使學(xué)生邊思考邊操作，學(xué)生發(fā)現(xiàn)存在的不足，利用軟件進(jìn)行驗(yàn)證，促使學(xué)生主動(dòng)掌握焊接理論的同時(shí)，又注重實(shí)踐能力的提高，培養(yǎng)出更多的未來大國工匠。

（五）激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維

學(xué)院每年組織學(xué)生參加全國職業(yè)院校技能大賽焊接項(xiàng)目的比賽，這是裝備制造類最高級別的國家級賽事，主要競賽內(nèi)容是焊接結(jié)構(gòu)工藝方案的制定與焊接。為了提高學(xué)生的焊接工藝分析及思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，焊接專業(yè)教研室團(tuán)隊(duì)通過SYSWELD焊接仿真構(gòu)建了焊接構(gòu)件資源庫，可供學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)。教師在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的教學(xué)過程中，可將焊接構(gòu)件嵌入各個(gè)章節(jié)，學(xué)生用SYSWELD焊接仿真表達(dá)不同的焊接工藝方案，學(xué)生不斷思考，不斷完善，不斷提高創(chuàng)新思維。

（六）落實(shí)了以生為本的教育理念

SYSWELD焊接仿真的應(yīng)用，每一個(gè)學(xué)生都可以自主設(shè)計(jì)焊接工藝參數(shù)，并且每一套焊接工藝參數(shù)都可以直觀看到焊接模擬過程以及焊接成型情況，學(xué)生之間不僅可以相互對比、交流，從而從問題中發(fā)現(xiàn)不足，不斷修正，直至完善。突出體現(xiàn)學(xué)生的主體作用，改變了傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式，改由教師引導(dǎo)，學(xué)生探究完善。

四、SYSWELD焊接仿真應(yīng)用在焊接專業(yè)教學(xué)中的改革意義

（一）SYSWELD焊接仿真將知識點(diǎn)化抽象為具體

焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程知識點(diǎn)多、綜合應(yīng)用強(qiáng)是其最顯著的特點(diǎn)。需要學(xué)生掌握的理論知識點(diǎn)多且抽象，學(xué)生也不可能對所有的焊接構(gòu)件進(jìn)行操作練習(xí)，即使通過實(shí)訓(xùn)操作，對大部分學(xué)生來說，無法快速綜合所有知識點(diǎn)進(jìn)行整理并應(yīng)用，解決焊接過程中出現(xiàn)的問題。SYSWELD焊接仿真可以演示不同焊接操作條件下的焊接過程和焊接結(jié)果的分析，例如在教學(xué)“焊接變形”這一內(nèi)容時(shí)，利用了T型接頭設(shè)置不同焊接工藝參數(shù)，模擬分析出焊接之后會(huì)出現(xiàn)的何種焊接變形以及變形量大小，將“焊接變形”的知識點(diǎn)與實(shí)際操作有效結(jié)合，既解決了該知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)及掌握，又進(jìn)一步完善了焊接工藝參數(shù)。

（二）SYSWELD焊接仿真可與實(shí)訓(xùn)操作有效貫穿

SYSWELD焊接仿真可以很好地助力實(shí)訓(xùn)教學(xué)，不僅可以大大節(jié)約實(shí)訓(xùn)成本，還可以通過模擬真實(shí)的焊接成型過程來提高實(shí)訓(xùn)效果。學(xué)生可以選擇任意時(shí)間進(jìn)行操作練習(xí)，突破空間和時(shí)間的限制，極大地提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程內(nèi)容多且復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)本身就存在畏難情緒，不知從何下手。將知識點(diǎn)應(yīng)用到實(shí)際操作案例中，不僅能引起學(xué)生對該知識點(diǎn)的重視，而且可以指導(dǎo)學(xué)生的焊接實(shí)訓(xùn)。例如，在講授“焊接結(jié)構(gòu)工藝性”時(shí)，模擬立焊操作，何種焊接速度最合適，理論來指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐反過來驗(yàn)證SYSWELD焊接仿真分析的正確性與偏離度。學(xué)生帶著SYSWELD焊接仿真得出的焊接參數(shù)進(jìn)行實(shí)踐，SYSWELD焊接仿真既指導(dǎo)了焊接操作，又鞏固了學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握。

（三）SYSWELD焊接仿真創(chuàng)新了焊接專業(yè)教學(xué)模式

人力資源社會(huì)保障部印發(fā)《技工教育“十四五”規(guī)劃》重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)技工教育進(jìn)一步提升技能型人才培養(yǎng)質(zhì)量，因此，我們在專業(yè)教學(xué)實(shí)施的全過程中始終貫穿著崗位能力的培養(yǎng)。通過掌握焊接結(jié)構(gòu)的基本理論知識、熟練進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作、具備勞動(dòng)精神作為我們教學(xué)的基本出發(fā)點(diǎn)，針對不同的教學(xué)內(nèi)容，利用SYSWELD焊接仿真將課程內(nèi)容與實(shí)際焊接操作中的問題進(jìn)行融合，同時(shí)針對具體焊接構(gòu)件進(jìn)行分組討論、分組練習(xí)、分組完善。如預(yù)設(shè)多種焊接構(gòu)件項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生嘗試運(yùn)用焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中各知識點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合仿真完善。在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行角色扮演，一部分學(xué)生充當(dāng)工藝方案設(shè)計(jì)員，一部分學(xué)生借助SYSWELD焊接仿真充當(dāng)工藝方案評定員進(jìn)行工藝方案驗(yàn)證。教師根據(jù)各組人員的表現(xiàn)，圍繞焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)知識要點(diǎn)等方面進(jìn)行點(diǎn)評，所有學(xué)生可相互點(diǎn)評，指出并改正焊接工藝方案中存在的問題，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時(shí)，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，鍛煉溝通技巧，最終全面提升學(xué)生的職業(yè)能力。

五、結(jié)語

焊接專業(yè)課程內(nèi)容廣而深，即使我們采取了SYS-WELD焊接仿真教學(xué)，仍有部分學(xué)生不能快速將理論與實(shí)踐融會(huì)貫通。針對此情況，我們在SYSWELD焊接仿真教學(xué)時(shí)需要不斷改進(jìn)焊接仿真項(xiàng)目，優(yōu)化SYSWELD焊接仿真內(nèi)容，更加精準(zhǔn)地進(jìn)行模擬仿真，更好地突出教學(xué)內(nèi)容的詳略與重難點(diǎn)，同時(shí)焊接教學(xué)團(tuán)隊(duì)共同進(jìn)一步對SYSWELD焊接仿真的項(xiàng)目內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化、加強(qiáng)培訓(xùn)，進(jìn)一步提升學(xué)生的動(dòng)手操作能力，實(shí)現(xiàn)理實(shí)互通。

如何將焊接專業(yè)理論知識與焊接實(shí)訓(xùn)有機(jī)結(jié)合、理實(shí)一體，將抽象的知識形象化、具體化，將焊接過程再現(xiàn)在課堂上一直是我們努力的方向。通過SYSWELD焊接仿真，模擬不同焊接工藝參數(shù)條件下的焊接過程，將不易觀察到的溫度場變化、焊接應(yīng)力及變形等用三維模型及量化的數(shù)字顯示出來，幫助學(xué)生更為直觀形象地理解焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)課程中的重難點(diǎn)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也使其對SYSWELD焊接仿真的使用產(chǎn)生興趣，愿意參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，提高教與學(xué)的效率，也為以后的焊接操作中出現(xiàn)問題時(shí)多提供了一種分析工具。我們應(yīng)該利用好SYSWELD焊接仿真，助推好焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)這門課程的學(xué)習(xí)，繼而推廣至焊接專業(yè)其他課程的學(xué)習(xí)中。

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◎編輯 魯翠紅