開放式焊接工裝課程設計實踐教學改革與探索

吳瑋　李春天　王新鑫

摘 要 介紹了開放式教學模式在焊接課程設計中的實施情況，以及相應的監管措施和考核方式，實踐證明，開放式教學方式取得了較好的效果，提高了學生參與的主動性和積極性，對焊接專業人才培養起到了積極的作用。

關鍵詞 焊接夾具 課程設計 開放式教學 實踐教學

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

焊接工裝用于保證焊接裝配質量滿足使用要求，是實現焊接制作過程機械化和自動化非常重要的裝備之一。作為焊接工程師必須懂得應用、設計、制造和管理工裝，才能使焊接工藝達到最佳水平。因此如何提高焊接夾具設計制造水平，培養懂設計、熟悉焊接工藝，通曉一般生產、經營管理的高素質復合技能型人才成為高校的焊接專業人才培養需要解決的問題。

1焊接工裝課程設計的性質和要求

為了培養本科生的工程實踐能力和創新能力，工科專業類學生都開設有課程設計類課程。

我們開展的焊接工裝課程設計屬于綜合性專業課程設計，是焊接技術與工程專業必修的一個重要的實踐性教學環節，學生在完成焊接工藝、焊接結構和焊接夾具課程后，進行焊接工裝設計構思和設計技能的基本訓練，目的是讓學生理論聯系實際，與工程實際接軌，在了解焊接工裝的應用特點的基礎上，掌握焊接工裝夾具的設計方法，鍛煉學生綜合運用所學知識分析問題和解決實際問題的工作能力，培養工程意識和創新意識。

整個課程設計環節要求學生選取某一產品的焊接組合件，分析其結構整體技術要求和焊接性能要求，設計焊接工藝，設計焊接工裝，完成焊接工裝夾具裝配圖和零件圖繪制，編寫設計說明書。設計工作量為完成1張總裝圖、部分零件圖和1份計算說明書，繪圖工作量不少于A0圖2張。每個同學的工裝夾具設計必須根據進度計劃按期完成，設計方案應不完全相同。成績評定采用五級分制，即優秀、良好、中等、及格和不及格，指導教師根據學生的設計質量、設計說明書質量、設計中的表現、分析解決問題的能力，綜合評定課程設計的成績。

2焊接工裝課程設計開放式教學模式的實施

開放式教學通過給學生提供充分的發展空間，調動主動學習意思，有利于提高學生創新意思和實踐能力。本課程設計的“開放式”教學模式借鑒工程活動的分析、設計、評價一系列過程來指導實踐教學課程的改革過程，體現在以下幾個方面：

2.1建立開放實驗教學平臺

建立校企合作，共同成立焊接夾具設計開發實驗室，由企業提供汽車白車車門、座椅骨架、排氣管、壓力管道等產品和對應的一些典型的先進的工裝，學院配置基礎性的夾具零部件，供學生實際參觀學習，以實物作實踐教學道具，對學生的主動學習和團隊合作能力進行訓練，培養工程意識，提高設計技能。同時利用網絡收集焊接夾具圖例、自動控制驅動裝置圖等，建立電子版資料庫，如零件的CAD 元件庫、汽車典型焊接工裝的CATIA 軟件3D 設計實例圖等，用圖例、案例、實物、模型等直觀教具有意識引導學生進行充分的感知，拓寬知識面。

2.2優化開放課程設計內容

在課程設計內容上， 結合真實的工程現場和企業的實際需求，以及校企合作項目建立題庫。題庫內容涉及汽車摩托車零部件、壓力容器、鋼架結構，有一定梯度難度。老師根據學生能力，項目的難易程度、結合學生興趣將3-5人組成一組選擇一個大項目，由1個老師負責指導完成設計。每個項目再細分成小的單元供學生選擇，確保每人一個獨立題目。老師在發布任務書時，只給出設計指標和要求，不規定和限定焊接方法以及工裝的夾緊定位形式、元器件的選擇，留給學生的較大的構思空間，激發學生的創造力。

2.3改革課程設計的實現方案

整個選題的完成采取集體合作與個人分工相結合的方法。設計前期的任務協作完成， 采用小組內分工進行資料收集工作，學生根據設計要求分析被焊工件材料、結構特點，分析焊縫形式和分布，查閱資料選擇合理的焊接方法、焊接順序，初步制定裝夾方案。然后在各小組長和老師的組織下對給定設計選題進行組內初步討論， 提出幾種可選方案進行選擇，最后由老師對方案的可行性進行審定。設計后期由學生獨立完成設計，包括給出零件和元器件的設計計算和選型。這樣的方式將老師的灌輸式教學變為引導式學習，將學生的被動式學習變為主動求知，進一步培養學生的工程意識、創造力、集體協作精神和主觀能動性。

2.4開放課程設計教學資源

鼓勵學生充分利用網絡資源了解設計標準和規范，查閱有關圖冊和設計手冊，對課程設計所用到的主要標準元器件，指導學生到相應企業網站查詢需要的技術數據，學會并掌握元器件的選型。引導學生熟悉并采用當前行業同等版本的工程設計軟件等進行設計和繪圖。由于課程設計時間有限，每個學生的具體情況不同，對部分能力強的學生鼓勵使用AutoCAD、 Catia、Pro/E、UG等三維軟件直接進行結構設計。實現實驗室實行開放式管理，學生可充分利用實驗室資源隨時進實驗室觀察、學習和測繪相關元器件。

3開放式課程設計過程各環節的管理

為了達到開放式教學理想效果，我們對課程設計各環節設計了監控和管理措施。

3.1優化匹配教學內容

以接近工程實踐開展理論與實踐的教學活動，提高實踐教學和理論教學的匹配性。在課程設置方面增設了焊接自動化、焊接機器人等與焊接自動化智能化制造相關的理論課程教學，根據焊接夾具自動化要求的特點，加強plc 、電機控制知識的講解，用圖例、案例等直觀教具有意識引導學生進行充分的感知，拓寬知識面，加強自動化和電氣控制等知識的滲透。在焊接工裝設計理論教學中有針對性增加汽摩產品設計案例講解，增加焊接夾具標準圖形庫的學習，使教學與實踐更具目的性、主動性和實效性，避免工科教學理論化，脫離實際。同時在相關課程教學上，指導學生選修焊接成型三維軟件學習。教學過程借助多媒體教學手段和小組學習、項目訓練等形式，鼓勵學生主動參與、自主學習，激發求知欲。

3.2強化課程設計過程監控

老師根據課程設計時間安排進度節點，設置檢查、答疑與階段驗收時間。采用集中進行指導與分散指導結合。整個課程設計時間節點設置為3個：方案設計階段、總裝圖設計階段、零件圖設計階段。每周至少1次讓學生講解并展示自己的設計內容，并在小組同學之間進行互相檢查和討論，老師集中對學生出現的的典型和共性問題進行總結分析與講解，同時對工作積極、思路有創新點的同學進行鼓勵和表揚，對完不成任務的同學要了解其存在的困難，并予以幫助;對不認真渾水摸魚的要給以批評和警告。并結合學生在這一過程中的表現、完成情況做好記錄，作考核的評分標準之一。利用QQ或微信建立老師和學生、學生之間的交流，老師在網絡平臺上對學生進行分散指導和答疑，及時了解和檢查學生的工作進度，并將檢查結果做作考評標準之一。通過這樣的方式，一方面調動學生的積極性，激發學習潛能，另一方面提高教師在“開放式”教學模式下的監管效力。

3.3優化考核方法

考核成績采用多元化評價指標和開放式考核形式，由平時成績、課程設計報告成績和答辯成績按一定的權重組成。其中平時成績包括學生平時表現和階段性驗收成績，課程設計報告成績由老師給分和組內學生互評給分組成。這種考核方式改變以往以老師作為主體的考核方式，讓學生參與評價，不光看最終設計的圖紙結構是否合理，表達是否清楚，還要考慮設計是否遵循工程規范的一般原則，是否滿足實際應用要求。同時注重對過程的考核，老師根據每個設計節點學生的考勤、作業完成情況、參與討論表達的次數及能力，對過程問題的思考深度和廣度，以及團隊合作能力、創新能力，考評學生前期的準備、基本技能的掌握、過程中對問題的解決能力進行給分，重點考核學生的獨立思考、創新精神、知識綜合運用能力。在學生互評環節，由小組成員對本組其他同學打分，考核學生在小組設計中的作用、工作量以及設計圖樣的規范性。這樣避免教師對考評過程的主觀性，有利于提高學生的積極性和評分的公平性，激勵學生重視課程設計、獨立思考，最終達到提高焊接工裝課程設計教學質量的目的。

4開放式課程設計效果

在課程設計報告中最后一項內容要求學生談談對課程設計的體會和建議，從近兩年開展開放式課程設計改革情況看，學生反應學習的積極性有所提高，特別是對接近工程實際的訓練項目感興趣，認為能從中學到更多實際的技術。對拓展學生的工程設計思路的教學方式比較喜歡，認為能充分調動他們思考問題的主動性和創造的積極性。學生樂于接受集體合作與個人分工相結合的這種學習方法，比起自己的單打獨干，集體合作加討論的訓練方式，既鍛煉了團隊合作精神，又能學習別人的先進方法，開闊視野，彌補自己知識的局限。

5結論

實踐證明，開放式課程設計改革帶來了明顯的效果，學生根據自己的能力興趣選擇設計內容，提高了參與的主動性和積極性，并通過在整個設計過程中的相互討論和分析，讓學生體會到了一個自我完善和提高設計質量的過程，激發了求知欲。開放式課程設計訓練，加強了學生對本專業的行業應用需求的理解，提高專業興趣度，達到提升學生實踐能力、提高專業課程設計質量的目的，提高了學生的工程意識。應該指出，開放式焊接工裝課程設計教學模式對焊接專業人才培養起到了積極的作用，但還存在一些不足 ，還需要在今后不斷改進與完善。

基金項目：重慶理工大學高等教育教學改革研究項目（2016YB03）;重慶理工大學研究生教育教學改革研究項目（2017yjg212）。

參考文獻

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