針對應用型大學的《金屬材料焊接》課程教學改革探討

王 剛，姚宗湘，張麗萍，陳玉華，尹立孟

（1.重慶科技學院，重慶 401331；2.南昌航空大學，江西 南昌 330063）

0 前言

金屬材料焊接是焊接技術與工程專業的一門重要的專業必修課，課程要求學生通過學習能結合具體焊接結構分析常用金屬材料的焊接性，并制定出符合生產實際的典型焊接工藝。對該課程知識的掌握程度在很大程度上影響該專業學生就業后的適應工作節奏和判斷、處理工程現場問題的能力[1-2]。

該課程知識點多，各種材料之間焊接性既有相似性，又有其自身特點；同時，該課程與工程實踐結合緊密，焊接性及工藝除與材料成分有直接關系外，還與具體焊接結構的形狀、尺寸、工作環境和焊接施工環境等息息相關[3-4]。由于學生缺乏工程實踐經驗，學習過程中若只局限于理論知識的點滴記憶，很容易出現將常見材料的焊接性和應采取的工藝措施搞混淆，造成實踐中模棱兩可，對具體焊接結構無從下手的尷尬狀況。

1 課程改革內容

重慶科技學院是應用型大學人才培養示范學校，同時也是教育部批準的“卓越工程師”試點培養學校之一。為解決現行教學與工程實際結合的緊密程度不夠、難以滿足應用型人才培養目標的現狀，學校對該課程內容及授課模式等進行系列改革。

1.1 理論與實際相結合，課堂現場相結合

焊接技術與工程屬于典型的應用型專業，要使學生將《金屬材料焊接》課程內容與工程化相聯系，需要做到教學模式、教學內容與實踐相結合。

1.1.1 改革單一理論課堂授課模式，注重課堂現場相結合

改變原來的理論或理論和實驗的單一授課模式，貫徹“從工程實際中尋找理論研究對象，讓理論研究結果指導實踐生產”的新模式，在此基礎上，重慶科技學院確定的課程教學模式如圖1所示。其基本思路是課程的整個教學分兩條線，第一條為理論學習，即通過生產現場等視頻資料的學習使學生發現問題，明確學習本課程的內容、意義和目標，帶著問題完成課堂學習后結合每章節的實際案例結構，如表1所示，擬定焊接結構工藝方案草案，并通過分組討論確定出完善的工藝方案；第二條為工程實踐學習，通過類似結構現場參觀和現場工藝技術文件學習來實現。最后通過學生自己制定的方案與現場工藝方案的對比分析將兩條線串起來，形成對比分析報告來鞏固課堂上的理論，同時將比現場工藝更合理、經濟的工藝內容反饋給現場技術人員，為優化提供參考。

1.1.2 改革教師為主型授課方式，強調課堂+課后+現場組合學習

圖1 課程教學模式

表1 課程內容學時分配及要求

結合應用型人才培養需求，重慶科技學院在制定2015級專業人才培養計劃時，按培養達成目標要求將該課程內容劃分成課堂理論學時、課外工程案例現場分析和實訓操作3部分（見表1），其中實踐學時與理論學時的比例不低于2∶1。執行時通過課堂理論講解、實驗室模擬訓練、現場生產參觀和案例討論的組合學習方式，使學生在課堂學習與實踐中領悟材料的工藝要點和經濟性需求，達到熟練、融會貫通該課程知識點的目標。

由于重慶科技學院從2013年開始強化校外實習基地和校內實訓基地建設，與重慶周邊企業建立了良好的合作關系，保證了課外現場教學的順利進行，同時該教學方式還能讓老師收集到很多現場技術難題，后期成為同學們畢業設計課題和老師與企業進行合作的研究方向，目前形成了企業和學校互惠互利的良性循環。

1.2 將比較法貫穿于課堂和現場課程教學中

比較教學法指利用課程內容的相互聯系和區別，使學生掌握和鞏固教學內容，從而達到教學目標的一種邏輯思維方法[5]。因為該課程知識點多，各種材料之間的焊接性、不同材料同種缺陷的產生原因和預防措施等有相似性，也有其自身特點，所以采用比較法教學容易達到事半功倍的效果。

1.2.1 不同材料焊接性的對比[5]

不同用途種類的材料，如強度用鋼與特殊性能鋼，可從焊縫及熱影響區主要關注點的不同（強度或特殊性能）進行對比；同一種用途材料，如強度鋼中的熱軋正火鋼、調質鋼，可從裂紋敏感性及工藝措施的遞進性進行對比；奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼可從晶間腐蝕的產生機理、產生過程、應對工藝措施等進行對比。

1.2.2 同一種缺陷形成原因及預防措施對比

焊接性分析主要從接頭缺陷和性能變化進行分析，材料不同，產生缺陷的原因和應對措施也不同。由于焊接的不均勻加熱，強度用鋼焊接均可能出現過熱區脆化，但因材料成分、組織、強化方式不同，其產生的主要原因和應對措施有差異，如表2所示通過對比講解學生更容易理解和記憶。

表2 同一種缺陷形成原因及預防措施對比

1.2.3 現場缺陷及控制措施與教材理論分析對比

金屬材料的焊接性與應用環境、工藝條件的關系較大，教材中針對各種材料的缺陷和預防措施進行了很多理論分析，而生產現場的技術人員可能運用的方法并不完全與理論一致，教學中可利用現場學習機會使學生通過觀察實際缺陷、探討產生原因和控制缺陷的工藝措施與課堂相關理論進行對比分析，將抽象化的理論逐步實例化、具體化。

1.2.4 案例結構自編方案與現場工藝對比

現場教學中將學生經過討論后形成的工藝方案與生產現場實際使用的工藝技術方案進行對比（見圖1），找出兩方案中的相同和不同部分，尤其從方案合理性、經濟性、高效性、操作方便性等方面比較不同部分的優缺點，在比較分析中加深對理論知識的理解。

比較法教學有助于學生記憶課程知識點，同時將各知識點串起來，借助于對生產現場的了解，即可實現理論與實踐相結合、理論指導實踐的靈活應用目標。

1.3 將國際焊接工程師（IWE）培訓內容融入課程,提高學生的國際競爭力

重慶科技學院于2015年10月正式開始與哈爾濱焊接技術培訓中心合作進行重慶地區在校大學生國際焊接工程師（IWE）聯合培養基地建設，目前已完成三期培訓班工作。

《金屬材料焊接》課程內容與國際焊接工程師培訓體系中“材料及材料的焊接行為”部分聯系緊密[6]，如表3所示，引入IWE培訓后，即將其有關國際標準、工程實例等內容融入課堂理論教學中。不同焊接結構可能需遵守不同的標準，讓學生提前接觸國際標準和國際規程，既培養學生樹立遵守規范的良好習慣，又拓寬學生的國際視野,增強該專業學生的國際競爭力[7]。

從學生就業后反饋情況看，在課程中接受“國際焊接工程師”培訓內容或經過“國際焊接工程師”培訓合格的學生，在工作中能按標準、從經濟性等出發解決實際生產中的問題，獲得用人單位的好評。

表3 IWE培訓學時計劃[8]

1.4 實行雙師制+學生助理團隊授課模式，課堂上采用啟發式和分組討論的教學方式

為了使工程實踐學習落到實處，該課程在執行時，特別組建了授課團隊：1名理論課授課教師、1名現場單位企業教師和1～2名學生助理（本專業研究生），學生助理協助理論課授課教師進行課堂討論組織、作業批改和學生問題收集。學生助理通過全程參與課程教學，既可以鞏固和強化專業知識，還能夠協助企業解決生產中的技術難題，增強與人溝通交流的能力。

同時，為了讓學生更好地掌握此門課程，每章節后都有與生產實際相結合、無標準答案、學生必須在理解課堂內容基礎上通過查閱大量文獻才能完成的作業。學生課后作業和疑難解答主要在課程中的分組討論時完成，具體執行時將學生分成4～6組，每組委派1人輪流以PPT的形式向全班匯報其解答思路，其他組成員必須對匯報的解答提出自己的見解，并將匯報情況和發表的見解計入學生的平時成績。通過這種方式，學生在反復學習、比較、補充中牢固掌握課程的內容知識點，同時也在一定程度上培養了學生的自學能力和表達能力。

2 結論

通過實施上述改革措施，該課程正逐步使教學由“教師為主”轉變為“以學生為主”，學生對知識的理解更深入，課程達標后學生基本具備解決現場問題的能力。在整個教學環節中也反映出一些急需解決的問題，如分組討論式教學中，每個題目的難易程度很難做到一致，學生在提問時問題的難度也有所不同，導致學生的平時成績存在不合理因素。

[1]陳玉華.金屬材料焊接課程的特色化教學改革[J].中國冶金教育，2012（01）：32-33.

[2]劉軍，董俊慧，侯繼軍.《金屬材料焊接》課程教學過程的研究與實踐[J].中國校外教育（上旬刊），2015（z1）：272-272.

[3]周慧琳，于匯泳.工作過程系統化課程模式在熔焊原理及金屬材料焊接課程中的實施[J].河南機電高等專科學校學報，2011（7）：103-105.

[4]韓濤.《金屬材料焊接》在課程改革中的應用分析[J].建筑工程技術與設計，2016（27）：2458.

[5]于艷杰.比較教學法在金屬材料焊接課程中的應用[J].山東工業技術，2016（5）：37-37.

[6]常鳳華，張巖.國際焊接工程師培訓與高校工程化人才的培養[J].電焊機，2009，39（3）：14-16.

[7]陳玉華.卓越工程師教育背景下《金屬材料焊接》課程改革的探索[J].職業技術研究，2011（34）：233-235.

[8]王剛，姚宗湘，尹立孟，等.以IWE促進焊接專業工程化自適應能力提升研究[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2017（7）：113-115.