《焊接方法與設備》課程模塊化教學理論知識體系的構建與實施研究

楊 軍 王文杰 秦 嵐 王雪怡

陜西鐵路工程職業技術學院鐵道裝備制造學院，陜西 渭南 714099

2020 年4 月，人社部發布100 個短缺職業排行，焊工高居第6 位，質量檢測排在第17 位，金屬熱處理排在第77 位。可見，焊接技術從業人員尤其是焊工和焊接質量檢測技術人員社會需求很大，挖掘和發揮高等職業教育的潛力和作用，是解決此問題的有力措施。2021 年3 月19 日，教育部首次在“職業教育國家教學標準體系”中發布了《高等職業教育專科新舊專業對照表》，明確將“焊接技術與自動化（560110）”專業名稱更名為“智能焊接技術（460110）”，并在《職業教育專業簡介（2022 年修訂）》中簡要介紹了智能焊接技術專業人才培養的“培養目標定位”“主要專業能力要求”“主要專業課程與實習實訓”等內容，《焊接方法與設備》課程屬于高等職業教育智能焊接技術專業的核心課程。

高等職業教育是高等教育的重要組成部分，以培養具有一定理論知識和較強實踐能力，面向生產、服務和管理一線職業崗位的實用性、技能型專門人才為目的，是職業教育的高等階段［1］。隨著高等教育的普及，高等職業教育蓬勃發展已成必然趨勢。而高等職業教育發展的好壞，教學質量以及技能型人才培養是關鍵。當前，社會對高職院校畢業生的要求越來越高，不僅要有“必需”的理論知識，還應具有更強的實踐能力。在此背景下，高職院校的教學質量也更加引起社會的廣泛關注，模塊化教學是順應社會需要進行的教學改革，要求在教學中，注重培養學生創新能力、合作能力、自我調節能力、開拓創新能力、分析問題和解決問題的能力，滿足行業和企業用人要求。模塊化教學方法在高等職業教育、教學中常被采用［2-5］，《焊接方法與設備》課程就是典型，但基于“多媒體協同+多任務導向”的模塊化教學理論知識體系的建設研究則鮮有報道，其具體實施和運用也是甚少。本文充分結合人才培養方案、就業崗位要求以及教材知識架構、內容特點等，綜合運用“多媒體協同和多任務導向”的設計理念，進行知識內容的梳理歸類，重新設計和構建，并以“焊條電弧焊”為具體教學實施，驗證模塊化課程設計對教學成效的提升有顯著作用，為該課程系統完備的模塊化教學理論知識體系和實踐知識體系的構建和形成，以及高技能型人才培養工作的長足發展奠定堅實基礎，提供理論參考。

一、課程概況

陜西鐵路工程職業技術學院鐵道裝備制造學院（以下簡稱“我院”）智能焊接技術專業依托國家技能大師工作室，建有焊接綜合實訓基地、產教融合型機器人焊接培訓推廣基地，擁有各類實訓教學設備近200 臺（套），具有舉辦省級一類技能大賽的經歷。智能焊接技術專業堅持立德樹人，秉承新時代工匠精神，培養擁護德智體美勞全面發展，踐行社會主義核心價值觀，具有良好的職業道德和人文素養，掌握智能焊接技術專業的理論基礎知識和實踐操作技能，具備常用焊接方法和設備的基本操作能力，掌握各類常見金屬材料的焊接工藝性能，具備常規焊接缺陷的無損檢測能力，具有分析解決生產現場焊接工藝技術問題的基本能力，具有獨立學習、信息處理和自身職業生涯規劃能力，具備良好的職業道德、健康的人際關系、健全的心理素質和健康的身體素質，適應生產建設一線需要的“下得去、留得住、用得上、干得好”的焊接技能人才。

《焊接方法與設備》課程主要內容包括：焊條電弧焊（SMAW）、熔化極活性氣體保護焊（MAG）、熔化極惰性氣體保護焊（MIG）、鎢極氬弧焊（TIG）、埋弧焊（SAW）、氣焊（OAW）、等離子弧焊（PAW）、激光束焊（LBW）等常用焊接方法的原理、特點、焊接工藝、焊接材料、設備以及專業基礎理論（金屬熔焊原理、材料冶金特性、電弧特性、熔滴上的作用力、熔滴的過渡、焊縫成形等）［6-8］，課程內容緊密聯系生產實際和社會實踐，突出應用性和實踐性，注重培養學生的職業能力和職業精神。通過教授和學習，使學生具備解決焊接生產一線實際問題、開展工藝工法革新升級、提出技術技能開拓創新的初級能力，培養學生認真嚴謹、實事求是的科學態度，鍛煉學生動手能力、分析思考問題能力，以及自我學習和自我發展的能力，為焊接領域高技能型人才的培養和成長奠定堅實基礎。

二、模塊化理論課程設計

結合就業崗位對專業理論和技術技能的基本要求，根據我院智能焊接技術專業實際教學條件，以及焊接方法、原理、特點和操作技能的不同，將《焊接方法與設備》課程的理論知識體系劃分為八個模塊［6-8］，各模塊充分運用多媒體協同方法，強化教學、考核和管理，如利用VR 模擬技術、圖像、數據、文字、視頻等信息媒體，協同并強化模塊化理論知識體系的教學，利用智慧職教、班級QQ 或微信群等多媒體，協同發布網絡問卷、問題答疑、課后作業、考核評定等教學信息。各模塊所涵蓋的主要知識點、學時、學習內容、學習要求、能力要求設計和劃分如下。

模塊一：焊接方法概述（4 學時）

學習內容：認識焊接及焊接方法；焊接熱源（電弧的產生、構造、特性及熱效率）；焊接安全技術（預防觸電、火災、爆炸）。

學習要求：了解焊接方法分類，熟悉常用焊接方法的特點和應用；熟悉焊接電弧的產生、構造、特性、分類及熱效率；掌握常規安全措施。

能力要求：能根據任務正確選擇焊接方法；能根據具體要求設計焊接工藝；能根據參數計算焊接熱輸入；能根據工作環境和要求制定安全防護措施。

模塊二：焊條電?。? 學時）

學習內容：認識焊條電弧焊（原理、特點）；設備及工具（電源類別、型號、特性、常見故障及處理）；焊接材料（焊條牌號、規格、選用及管理）；焊接工藝設計（劃線下料、坡口設計加工、參數設置、焊后處理）。

學習要求：了解焊條電弧焊原理、特點以及常用設備和工具；熟悉常見故障；知道焊料牌號、規格、選用及管理；掌握工藝設計規程。

能力要求：解決常見故障；能根據生產任務和要求正確選配、使用和管理焊材；能根據生產任務和要求設計焊接工藝。

模塊三：熔化極氣保焊（10 學時）

學習內容：認識熔化極氣保焊（分類及應用）；CO2氣保焊（原理、冶金特點、焊材、設備及工藝）；MAG 焊（原理、特點、應用、設備及工藝）；MIG 焊（原理、特點、設備及工藝）；FCW-G 焊（原理、特點、焊材及工藝）。

學習要求：了解熔化極氣保焊的分類、特點和應用；熟悉CO2氣保焊、MAG 焊、MIG 焊和FCW-G 焊的原理、冶金特性、焊材、設備及工藝設計。

能力要求：能根據焊接任務和要求選擇正確的熔化極氣保焊方法；能根據焊接生產任務和要求正確選配、使用和管理焊接材料；能根據生產任務和條件設計焊接工藝。

模塊四：埋弧焊（4 學時）

學習內容：認識埋弧焊（原理、特點、應用）；熟悉埋弧焊設備（設備分類、常見故障及處理）；了解焊材（焊絲和焊劑的作用、分類、型號、牌號、選用及保管）；掌握埋弧焊工藝（工藝參數設計、高效埋弧焊技術）。

學習要求：了解埋弧焊的原理、特點、應用；熟悉埋弧焊設備的分類、常見故障及處理方法；熟悉埋弧焊焊絲、焊劑的作用、分類、型號、牌號、選用及保管；掌握焊接工藝的設計規范；了解高效埋弧焊技術。

能力要求：能解決常見故障；能根據焊接生產任務和要求正確選配、使用和管理焊接材料；能根據生產任務、要求和條件設計相應焊接工藝，具體包括焊接坡口、參數、焊后處理措施等。

模塊五：TIG 焊（4 學時）

學習內容：認識TIG 焊（原理、分類、特點及應用）；了解焊材（鎢極、焊絲、保護氣體）；熟悉焊接設備（分類、常見故障和處理方法、常用型號及技術數據）；掌握TIG 焊工藝（焊前清理與保護、工藝參數、焊后處理）；熟悉脈沖TIG焊及工藝。

學習要求：了解TIG 焊原理、分類、特點及應用；熟悉TIG 焊設備的分類以及常見故障和處理方法；熟悉TIG 焊工藝設計規范；掌握脈沖TIG焊技術和工藝。

（3）同一類圖書，因著者不同而排在不同的地方,給讀者檢索造成困難。例如：(波蘭)奧斯卡.R.蘭格的《政治經濟學》，其索書號：F0/L068(1)。陳征、黃家駒主編的《政治經濟學》，其索書號：F0/CH338 2。這兩本書是同一類書，分類號一樣都是F0，因著者號不同而排在不同地方，一本放在L068(1)，另一本書放在CH338 2，著者號有字母和數字組成，讀者不知道圖書排序的方法，所以不容易找到所需圖書。

能力要求：能解決常見故障；能根據焊接生產任務和要求正確選配、使用和管理焊材；能根據生產任務、要求和條件設計焊接工藝，包括焊接坡口、參數、焊后處理措施等；能正確使用脈沖TIG 焊技術和工藝。

模塊六：氣焊氣割（4 學時）

學習內容：認識氣焊與氣割（氣體火焰的種類與性質）；熟悉氣焊（原理、特點、應用、焊材、設備工具及工藝）；熟悉氣割（原理、特點、設備工具、金屬的氣割性以及氣割工藝）。

學習要求：了解氣焊與氣割的火焰種類與性質；掌握氣焊的原理、特點、應用、焊接材料、設備工具及工藝；熟悉氣割的原理、特點、設備工具、條件、金屬的氣割性以及氣割工藝。

能力要求：能解決常見故障；能根據生產任務和要求正確選配、使用和管理氣焊與氣割材料；能正確使用氣焊與氣割技術和工藝。

學習內容：認識等離子弧焊接及切割（等離子弧的形成、特點、類型及應用）；認識等離子弧切割（原理、分類、設備、工藝）；掌握等離子弧焊接（原理、特點、設備、工藝、等離子弧堆焊和噴涂）。

學習要求：了解等離子弧焊接及切割的形成、特點、類型及應用；熟悉等離子弧切割的原理、分類、設備、工藝、空氣等；掌握等離子弧焊接的原理、特點、設備、工藝、等離子弧堆焊和噴涂。

能力要求：能解決常見故障；能根據生產任務和要求正確設計和實施離子弧焊接和切割工藝；能正確使用離子弧焊接以及切割技術和工藝。

模塊八：其他焊接、切割方法與工藝（8 學時）

學習內容：認識釬焊、電渣焊、電阻焊、摩擦焊與螺柱焊（原理、特點、分類、應用、工藝及設備）；認識碳弧氣刨（原理、特點、設備及工藝）；認識高能束焊（真空電子束焊、激光焊接與切割）；熟悉焊接機器人（特點、構造、操作）；掌握CMT 焊（原理、特點、設備、應用）。

學習要求：了解釬焊、電渣焊、電阻焊、摩擦焊與螺柱焊的原理、特點、分類、應用、工藝及設備；掌握碳弧氣刨的原理、特點、設備及工藝；掌握真空電子束焊和激光焊接與切割；熟悉焊接機器人的特點、構造、操作；了解CMT 焊的原理、特點、設備、應用。

能力要求：能解決電渣焊、電阻焊、摩擦焊、螺柱焊、高能束焊、焊接機器人、CMT 焊的常見故障和簡單問題；能根據生產任務和要求正確設計和實施簡單焊接工藝；能正確選擇和使用釬焊、電渣焊、電阻焊、摩擦焊、螺柱焊、高能束焊、焊接機器人、CMT 焊技術和工藝。

三、模塊化理論課程教學設計、實施與考核評價

以模塊二焊條電弧焊為例，詳細介紹模塊化理論課程的教學設計、實施與考核評價過程：

（一）教學目標

以學生掌握基本知識、完成基本任務、具備基本能力、達到基本效果為教育教學目的。

（二）教學設計

引出主題：焊條電弧焊

學習要求：1.基礎理論要求：知道焊條電弧焊的原理、特點以及常用設備和工具；了解焊條電弧焊常用設備和工具的常見故障；知道焊條電弧焊焊接材料的型號、牌號、選用及管理；知道焊條電弧焊工藝設計規程；2.基本能力要求：能根據所學解決焊條電弧焊設備的常見故障；能根據焊接生產任務和要求正確選配、使用和管理焊接材料；能根據生產任務和要求設計焊接工藝，具體包括焊接坡口、焊接參數、焊后處理措施等。

學習內容：1.認識焊條電弧焊（原理、特點）；2.焊條電弧焊設備及工具（電源類別、型號、特性、常見故障及處理）；3.焊條電弧焊的焊接材料（焊條的型號、牌號、選用及管理）；4.焊條電弧焊工藝設計（劃線下料、焊接坡口設計加工、焊接參數設置、焊后處理）。

（三）教學實施

采用經典圖例、視頻、VR 素材等信息媒體引出教學主題“焊條電弧焊”→通過職教云平臺、班級QQ 群或微信群協同發布學習要求：基礎理論方面和基本能力方面→采用多媒體協同+多任務導向模式與實踐模塊相互穿插和融合進行學習內容的講授→在授課過程中開展小組互動討論、通過職教云平臺、班級QQ 群或微信群發布問題討論和隨堂測試等，在課后預留作業對教學效果進行檢驗考察。

（四）考核評價

主要集中在對學習內容的掌握情況、學習要求的完成情況、基本能力的提升情況三個方面。學習內容掌握情況的考核評價設置在課前、課中和課后，采用多媒體協同進行考核評價。例如，通過職教云平臺、班級QQ 群或微信群等多媒體，協同發布課前自學內容、要求和任務，課中的分組討論主題、重難點解析、隨堂測試與提問等互動，課后的作業、總結、報告、針對該模塊的過程性考核等逐一進行評價和管理。學習要求完成情況的考核評價主要依賴于隨堂測試、過程性考核和基本能力的提升?；灸芰μ嵘闆r的考核評價綜合性、系統性、實踐性更突出，需要與實踐模塊相結合，在實踐任務完成的過程中進行綜合考察和評價。

教學考核評價不能脫離實踐而獨立存在，需要與實踐模塊的考核相結合，突出任務與能力的考核與評價，體現理論模塊教學的系統性和獨立性，結合課堂提問、課后作業、問題答疑、網絡問卷、VR 技術等方法，注重平時成績的評定與管理，同時重視綜合評價。

四、模塊化理論教學效果

《焊接方法與設備》課程在基礎理論知識體系建設方面，進行了系統規劃和重新歸納，充分考慮“1+X”考核要求、學生知識儲備要求、崗位技能要求，突出學生自主、理實結合、技能強化、系統訓練、素養提升的重點，以“多媒體協同+多任務導向”方式，推進模塊化課程體系的建設和實施，從育人目的和教學要求出發，摒棄灌輸式的說教和盲目實操，提高了學生學習興趣。模塊之間以基礎理論和基本能力為脈絡主線相互關聯遞進，理論知識點和基本能力不斷擴展升級，增強學習的系統性、趣味性和挑戰性，培養和激發學生自主學習、探索創新的能力。模塊一的內容可先由學生自學，然后在實訓場地由教師現場演示和示范教學，并分小組進行體驗交流，明確課程學習的目的和意義。模塊二到模塊七在實訓現場授課，并與實踐模塊相結合，穿插融合教學，學生一邊學習基礎理論，一邊動手實踐操作。模塊八的內容，在不具備實踐條件的前提下，充分運用好網絡資源、VR 技術、圖形、圖像、數據、視頻等多媒體講好基礎理論。通過對一個班（52 人）學習情況的調查發現，模塊二到模塊七有80%的學生考核達到優秀，有15%的學生考核達到良好，有5%的學生考核及格；而模塊一和模塊八的學習優秀率約為70%，30%的學生考核均達到良好。在實訓現場開展穿插融合、理實結合的模塊化教學模式，效果更好，更受學生青睞，學生對基礎知識點和基本能力更容易理解和掌握，80%的考核優秀率，充分說明了模塊化課程設計有利于教學效果提升。

五、結語

根據《焊接方法與設備》課程傳統教學中存在的不足，結合企業調研、崗位能力要求、“1+X”考試要求、課程結構、內容特點、學校實訓條件等，充分運用“多媒體協同”和“多任務導向”方法，對該課程基礎理論部分進行了模塊化教學知識體系的設計和構建，形成了系統完備的模塊化教學理論知識體系，每個獨立模塊知識架構的設計突出綜合能力的提升，各模塊之間關鍵性基礎理論和基本能力相互關聯遞進。同時，注重理論模塊與實踐模塊的相互貫通融合、相互驗證檢驗、相互促進發展、相互查缺補漏，使教學工作更豐富、更實效，更靈活、更貼近就業需要。學生通過系統性學習，對理論基礎的掌握和基本能力的提升均有顯著進步，采用更為豐富、恰當的考核評價方法和監管方式促進教學，建立更高效便捷的溝通渠道，對學生的重難點進行解析答疑，助力學生職業技能水平快速提高。