將焊接工程案例引入《焊接結構》課程教學的實踐與探討

牟取晗+侯繼軍+董俊慧

摘要：針對《焊接結構》課程特點，在課堂教學中引入某些焊接工程典型案例進行教學，取得了良好的教學效果。并在教學實踐的基礎上提出了利用工程案例進行教學的作用及案例選擇原則。

關鍵詞：焊接結構;工程案例;實踐;選擇原則

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）42-0125-02

《焊接結構》是焊接技術與工程專業學生必修的一門主干課程，主要講授焊接結構的特點、焊接熱過程、焊接應力與變形、焊接接頭、焊接結構的脆性斷裂、焊接接頭和結構的疲勞強度、焊接結構類型及其力學特點、焊接結構設計等內容。

案例教學是圍繞一定教學目的把實際中真實的情景加以典型化處理，形成供學生思考分析和決斷的案例（通常為書面形式），再通過獨立研究和相互討論的方式來提高學生的分析和解決問題的能力的一種方法[1]。

由于《焊接結構》課程具有很強的實踐性、應用性，所以在該課程的課堂教學中有意引入一些生產制造中焊接工程典型案例對于課程的教學會起到良好的作用;將焊接工程應用典型案例引入教學也是《焊接結構》課程性質的要求，同時也是教學內容與方法的優化和改善。為此，近些年作者在《焊接結構》的教學中，在引入焊接工程典型案例進行理論教學方面進行了一些有益的嘗試。

一、焊接工程典型案例在《焊接結構》教學中的實踐

焊接技術作為材料的一種重要連接方法，在我國國民經濟建設中占有越來越重要的地位。焊接結構是焊接技術應用于工程實際產品的主要表現形式，也是許多工業部門中應用最為廣泛的金屬結構[2]。能夠用于《焊接結構》教學的焊接工程典型案例不勝枚舉，作者在此僅選擇幾例典型案例進行敘述。

1.“鳥巢”鋼結構工程。國家體育場“鳥巢”是2008年北京奧運會主場館，場館主體結構為100%全焊異型空間鋼結構;“鳥巢”設計用鋼4.2萬噸，實際用鋼5.3萬噸所耗焊材2100噸以上，為國內之最;設計要求幾乎全部焊縫為全熔透一級焊縫，焊縫的總長超過了31萬米，現場焊縫超過6萬米（不含角焊縫），100%超聲波探傷，一次合格率高達99.5%以上，質量指標之好為全國之最。在進行《焊接結構》緒論部分焊接結構的特點這部分內容的教學時，作者向學生介紹了以上幾組數字以后，立刻就引起了學生的注意，表現出極大的興趣。用具體的數字做佐證取得的教學效果要遠優于教材單調枯燥的敘述。“鳥巢”主體結構由桁架柱、平面主桁架、立體桁架和立面次結構組成，該結構板件間相互約束顯著，焊縫集中，焊接應力較大。在建造的過程中，施工技術人員采取了許多行之有效的措施來控制結構的應力。在課堂教學中講到焊接順序對應力和變形的影響時，作者以“鳥巢”主結構焊接順序為例進行闡述。首先將主結構的結構特點分析清楚，然后讓學生結合理論知識，探討該結構的焊接順序。學生們反映積極踴躍，紛紛提出自己的方案并進行論證，如同自己就是該結構的設計者。課堂討論氣氛熱烈，學生興趣濃厚，教學效果良好。并針對“鳥巢”焊接時的一些特殊方法如“分段跳焊”、“單桿雙焊，雙桿單焊[3]”提問，讓學生從《焊接結構》中探尋這些方法的理論依據。出乎意料的是，許多學生在課后利用網絡和圖書館資源查閱相關文獻資料，通過分析比較，歸納出了不同焊接方法的優缺點，學生理解深入、感受深刻。說明這種教學方式使得抽象枯燥的理論知識變得形象生動，學生在主動思考中掌握了知識，收到寓教于樂的效果。

2.船舶制造。船舶制造的發達程度，不僅是衡量著一個國家制造業水平的一個標志，而且具有重要的戰略意義。焊接作為一種重要的制造技術在20世紀20年代開始用于造船，如今已逐漸成為現代船舶建造工程的關鍵技術。在船體建造中，焊接工時約占船體建造總工時的30%～40%，焊接成本約占船體建造總成本的30%～50%[4]。由于船舶甲板特別是上層建筑往往板厚較薄，結構較多，局部位置焊接熱輸入量較大，焊接應力使薄板容易產生失穩，因此很容易出現波浪變形[5]。如果船舶甲板及上層建筑焊接變形過大，將直接影響船舶外觀質量。為控制甲板的焊接變形，采取剛性固定、分段退焊等焊接工藝措施可有效地減小焊接變形。借助這樣的工程案例進行教學，不僅能提高學生理論知識的掌握程度，還是理論知識同工程實踐的一次完美結合，有助于理論知識向實踐的轉化。作者將我國“瓦良格”航母改裝制造引入課堂，并以時事熱點為背景分析航母以及造船工業對我國國防的戰略意義，立即引起了學生濃厚的興趣。通過該例不僅講明白課程知識點，而且還間接地進行了一次愛國主義教育。

3.汽車制造。焊接技術是現代化制造業中一項重要的加工技術，而汽車制造業是焊接應用最廣的行業之一。隨著我國家庭生活水平的提高，汽車變得越來越普及，以學生日常生活中可見的東西為教學素材闡述某些問題，可收到事半功倍的效果。如計算接觸焊接接頭的靜載強度時，主要計算對象是點焊接頭，而點焊是汽車制造中最常用的焊接方法，所以該方面例子對于學生掌握接觸焊接接頭靜載強度的計算方法幫助甚大。

焊接作為現代機械制造重要手段之一，應用的領域非常廣泛。在一些其他領域焊接也起到了重要作用，如航空航天、石油、化工、電力等部門。由于文章篇幅所限，不一一累述。

二、工程典型案例教學的作用

引入焊接工程典型案例對于《焊接結構》課堂教學的教學效果提升具有明顯作用，典型案例教學的具體作用主要體現在以下幾方面。

1.激發學生的學習熱情與興趣。《焊接結構》課程有些內容比較抽象難以理解，如焊件內應力的產生、分布及調整措施，但是該內容又是《焊接結構》課程的教學重點、難點。以往在講解這部分內容時，學生的學習興趣不足、熱情不高，教學目的難以達到。

工程案例教學結合典型的具體實例，可以使抽象理論融入到具體的工程典型案例中，可使抽象問題形象化。這樣就可以極大地激發學生們的學習熱情，顯著提高教學效果。endprint

2.促進理論知識向實踐轉化。《焊接結構》課程具有較強的實踐性，課程特點決定了理論知識向實踐轉化的重要性。然而，我國高校學生在這方面的能力往往不足，理論知識掌握欠扎實以及缺少理論知識向實踐轉化的情景是制約轉化的主要因素。通過在《焊接結構》課堂教學中進行焊接工程典型案例教學不僅可以夯實課程理論知識，還可以提供理論知識向實踐轉化的情景與背景，從根本上促進了這種轉化的可能性。這對于培養具有工程實踐能力的焊接技術與工程專業人才具有重要現實意義。

3.培養學生創新精神。由于利用工程典型案例教學強調學生利用已有理論知識自主分析、解決問題，尋求解決問題的途徑，案例教學目標的豐富性、教學案例的復雜性、教學過程的互動性、教學方式的啟發性[6]等特點都有助于培養學生的創新精神。

三、工程案例選擇原則

選擇一個好的工程案例對于教學目的的實現和教學效果的提升可起到事半功倍的效果。工程典型案例的選擇要遵循以下原則。

1.真實性。焊接工程典型案例是焊接技術在工程實踐中的具體應用，因此它應該具有真實性，工程典型案例必須具有明確的工程應用背景，切不可由教師主觀臆測，虛構而作。一個真實的工程典型案例具有極強的說服力，由典型案例說明的問題可信度高，對教學效果的提升作用也最行之有效。

2.針對性。《焊接結構》課堂教學選擇的典型案例必須要針對所講授的理論知識，典型案例與具體教學目標的切合度將直接影響典型案例教學的效果[7]。典型案例的針對性還體現在授課對象上，教師可以選取學生較為感興趣的案例來進行教學，使教學取得較為理想的效果。

3.難度適中。工程典型案例的選擇還要考慮學生已有知識構成及認知能力。難度較大的案例會打擊學生主動學習的積極性，而難度較小的案例又不能有效地培養學生分析、解決問題的能力。因此，選擇難易程度適中的典型案例在一定程度上可以保證焊接工程典型案例教學的順利進行。

四、結語

《焊接結構》是一門基本理論與工程實際緊密結合的課程。課程有些基本理論比較抽象難懂，這就對師生提出較高的要求。尤其對于學生來說，由于知識結構的構成及缺乏一定的工程實踐能力，這些理論知識接受起來就比較困難。課堂教學引入一些具有工程背景的典型案例，不僅可以激發學生的學習興趣，還可以使得理論課教學變得生動且容易接受，有助于學生掌握基本理論知識。把以課堂講授為主的教育模式與工程實踐有機結合起來，貫穿于課程教學的各個環節中，有助于提高學生的綜合素質。

通過改變教學模式，引入工程典型案例進行《焊接結構》課程課堂教學不僅使學生學到了基礎的理論知識，又與生產的實際和本學科的前沿動態相結合，擴大了學生的視野，能夠更深入地理解專業課的內容，對所學知識起到融會貫通的作用，為今后更好地學習先進理論和生產實踐知識打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]尹立孟，周進，姚宗湘，等.工程案例教學法在焊接專業教學中的應用研究[J].重慶科技學院學報：社會科學版，2010，（14）：165-166.

[2]方洪淵.焊接結構學[M].北京：機械工業出版社，2008.

[3]戴為志，黃明鑫，蘆廣平，等.國家體育場（鳥巢）鋼結構安裝工程焊接技術[J].電焊機，2008，38（4）：51-76.

[4]張守信.我國造船行業焊接技術：沿革與流變[J].現代金屬加工，2005，（5）：58.

[5]舒先慶，黃新明，代國文.鋼結構制造中焊接變形的控制方法[J].電焊機，2007，37（6）：127-129.

[6]陳福松.案例教學與創新型人才培養[J].揚州大學學報：高教研究版，2009，13（5）：81-83.

[7]陳萬明.案例教學的針對性原則及其運用要領探討[J].中國大學教育，2006，（11）：23-24.endprint