焊接結構生產課程教學中的課程思政
——以焊接變形控制為例

楊 軍 王文杰 田曉明 叱培洲 王雪怡 翟強強

（陜西鐵路工程職業技術學院 陜西渭南 714099）

高校的思想政治理論課（以下簡稱“思政課”）教學是落實“立德樹人”人才培養根本任務的關鍵環節[1]。中宣部、教育部2015年7月印發的《普通高校思想政治理論課建設體系創新計劃》（以下簡稱“創新計劃”）將實踐教學納入思政課的教學體系，明確要求要注重發揮所有課程和實踐環節的育人功能，積極拓展思想理論教育渠道，堅持思政課與專業課相結合，形成相互促進的思政課第二課堂創新教育體系。2016年12月全國高校思想政治工作會議指出，要把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面[2]。并對新形勢下高校思政課建設提出了明確要求：“要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，其他各門課程要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應[3]。”

十八大以來，黨中央就高校思政工作出了一系列新部署，為落實“三全育人”指明了新方向。課程思政是高校教育教學工作的重要組成部分，旨在知識傳授的過程融入崇高思想教育的元素，從正確樹立世界觀、人生觀、價值觀出發，構建“三全育人”體系[4]。把思想政治工作貫穿于教育教學全過程的具體實踐措施就是在立德樹人人才培養根本任務的要求下大力推動思政課程與課程思政同向育人的創新發展，使其他課程的教學過程包括教學內容、活動、方式及方法成為思政的優良土壤，利用專業課程實踐性強、內容豐富、案例典型等因課制宜，充分挖掘與教學內容相關的思政元素和典型教學案例[5]。例如，專業課、實訓課教師就可利用專業優勢和實踐優勢，挖掘專業課、實訓課中蘊含的思政元素和典型案例，并在課程教學中自然而然地講給學生，使其轉化成為學生崇高理想信念、崇高思想品德、卓越人生目標形成和成長的指引，這正是課程思政的主要體現。

焊接結構生產課程是高等職業學校焊接專業核心課程之一，它的教學目標是使學生掌握焊接生產的基本技術技能，具備從事復雜焊接生產工作的基礎知識儲備、基本技能儲備和職業素養儲備；初步形成解決實際問題的能力，以及技術管理的能力，逐步培養學生的辯證思維，加強學生的職業道德觀念，使學生能靈活應用所學專業理論知識（包括焊接殘余應力和變形的控制，焊接接頭靜載強度計算，焊接結構斷裂機理分析，鋼材的預處理、劃線和放樣，焊接工藝制定、評定，工藝過程分析等）和職業實操技能（特種工具、量具、夾具的選配使用，焊接結構部件的下料，坯料消耗計算，成形加工，壓力容器的生產工藝，橋式起重機的生產工藝，合理布置焊接車間，焊接質量管理體系，焊接結構的安全生產），全面強化職業精神和職業素養，為學生在工作單位的快速成長打下堅實基礎[6-11]。焊接結構生產課程包含了豐富的課程思政元素，如每一種焊接方法的發明、每一套特殊裝備的開發、西氣東輸管線工程、南水北調輸水工程，甚至是大到幾十萬噸的巨輪小到幾克的微電子元件背后蘊含的偉大科學家、著名學者、優秀工人等的各種潛心科研、拼搏爭先的奮斗事跡和故事，均可結合焊接結構生產課程具體內容給學生開展愛黨愛國、崇尚科學、開拓創新、追求卓越、大國工匠等方面的思政教育。本文以焊接變形控制措施的教學內容為例，研討課程思政與專業核心課的相互融合式教學。

一、課程分析

焊接變形是課本《焊接結構生產》中第二章焊接結構加工應力與變形的第三部分內容。焊接結構加工應力與變形章節包含了焊接應力與變形的產生、焊接殘余應力的分布、焊接殘余應力對焊接結構的影響、控制和消除殘余應力的措施和方法、焊接變形的種類及影響因素、焊接變形的危害以及控制和矯正焊接變形的措施和方法等教學內容[9-11]。在本節之前，學生已經學習了焊接應力與變形的產生和焊接殘余應力等方內容，這是焊接變形學習的基礎。接下來將進行焊接變形種類、影響因素、危害以及控制和矯正焊接變形的措施和方法等內容的教學和學習，需要學生具備識別變形種類并能正確采用控制焊接變形方法和制定消除焊接變形措施的基本能力。結合高職學校焊接技術與自動化專業焊接結構生產相關教學內容與教學要求的建議[5-7]，通過本堂課的學習，學生應該從控制焊接變形的設計措施和工藝措施兩個方面進行理解掌握，能夠熟練運用焊接變形控制的方法和措施，對簡單焊接結構件進行焊接變形的有效控制和消除。

二、教學流程

課堂教學以“導入—講授—小組討論—實例分析—小結與應用”的架構設計展開，充分利用對媒體手段以及圖片、視頻、實物變形焊件等教學資源。以下為具體教學流程。

（一）導入：控制焊接殘余應力的措施

1.設計措施

（1）在保證結構強度的前提下，盡量減少焊縫數量和尺寸。（2）避免焊縫集中，焊縫間應保持足夠距離。（3）采用剛性較小的接頭形式。

2.工藝措施

（1）采用合理的裝配焊接順序和方向

合理裝配焊接順序能使每條焊縫達到自由收縮，具體應注意4方面內容：①應保證平面焊縫縱橫向的自由收縮。②收縮量最大的焊縫先焊。③工作時受力最大的焊縫先焊。④平面交叉焊縫的焊接順序。

（2）采用“預熱法”和“冷焊法”減小焊接區與結構整體之間的溫差。

（3）降低焊縫的拘束度。

（4）加熱“減應區”法。

導入部分為控制焊接殘余應力的措施，經過導入使學生多次回顧復習并掌握焊接殘余應力控制的具體措施以及內容，為焊接變形控制措施的學習打好基礎。

（二）講授：控制焊接變形的措施

1.措施一：控制焊接變形的設計措施

（1）選擇合理焊縫尺寸和坡口形式

①在保證結構承載能力和焊接質量前提下，根據板材厚度選取合理的最小焊縫截面尺寸。②對接焊縫選用對稱坡口形式比非對稱坡口形式易控制角變形。

（2）合理確定焊縫長度和數量

（3）合理安排焊縫位置

焊接結構設計中，應盡可能保證焊縫中心線與焊接結構截面中性軸線重合或接近，使截面中性軸線兩側結構變形量大小相等、方向相反，相互抵消。例如圖1a為箱形焊接結構件，其焊縫集中于中性軸一側，將引起較大彎曲變形，而圖1b、1c中焊縫布設較合理。

圖1 箱形結構的焊縫安排

2.措施二：控制焊接變形的工藝措施

（1）留余量法：適當加大設計尺寸，以補償焊接收縮變形。

（2）反變形法：該方法用于控制焊件角變形和彎曲變形。根據焊件焊后變形的方向和大小，焊前預先進行人為變形，使之與焊接變形相抵消。圖2所示為采用反變形控制平板對接焊變形的方法。

圖2 反變形法

（3）剛性固定法

常用剛性固定法有4種：①將焊件固定在剛性平臺上。②將焊件組合成剛性更大的或對稱的結構。③利用焊接夾具增加結構的剛性和拘束。④利用臨時支撐增加結構拘束。

（4）選擇合理裝配焊接順序

按以下原則確定焊接結構的裝配焊接順序：①焊縫盡可能靠近焊接結構截面的中性軸線。②對于焊縫非對稱布置的焊接結構，裝配焊接時應先焊焊縫少的一側。③由偶數焊工對稱施焊進行對稱布置焊縫的焊接。④采用分段退焊法、跳焊法和分段焊法進行長焊縫（大于1m）焊接，以減小焊后收縮變形。⑤為防止扭曲變形，采用同向順序焊接法進行相鄰兩焊縫的焊接。

（5）合理選擇焊接方法和參數：能量集中和熱輸入較低的焊接方法，可有效降低焊接變形。

（6）平衡法：在與焊縫對稱的位置上采用氣體火焰與焊接同步加熱，可減小或防止構件彎曲變形。

（7）散熱法：將焊縫及其附近區域的熱量迅速散失，減小焊接變形。

（三）小組討論

學生以學習小組為單位進行課堂討論。指導學生以圖3所示焊接變形件為例進行焊接變形控制措施及方案的討論，具體討論以下幾個問題：

1.判斷圖中所示兩種焊接變形屬于哪一類變形，產生原因是什么？

2.圖中所示兩種焊接變形，如何進行焊接變形的有效控制？討論結束后進行以下小結：

1.焊接過程，工件受到不均勻的熱作用，引起不同程度的熱脹冷縮是造成工件變形的主要原因，直接影響工件的制造質量和使用性能，甚至是報廢。

2.圖3a是角變形，產生原因是焊縫截面上寬下窄，在焊縫厚度方向橫向收縮量上大、下小，使兩側上翹產生平面偏。控制措施主要有：①采用電渣焊；②采用反變形法；③采用對稱坡口設計；④剛性固定法。

3.圖3b是錯邊變形，產生原因是對接焊的兩試板厚度尺寸不一致或裝配不善在厚度方向存在高低差，焊接后在錯邊部位焊縫縱向收縮不均勻所致。控制措施主要有：①采用反變形法；②剛性固定法。

圖3 焊接變形工件

（四）實例分析：播放管道焊接的短視頻

短視頻約2分鐘，展示焊接技術人員在管線建設現場開展壁厚為5mm的管管對接焊的情景。請學生結合焊接變形控制的相關知識和上述各小組討論的問題，分析管管對接焊過程會造成什么樣的焊接變形，主要采用什么措施進行控制。

小結：這是理論學習與實踐練習的結合。管管對接焊，對坡口加工精度、裝配精度、定位點焊精度、焊接參數、操作手法等有很高要求。坡口加工不均勻、裝配存在錯邊等問題時，容易造成撅嘴和徑向變形，嚴重影響焊縫性能。

解決方法主要是：

1.嚴格控制坡口精度；

2.嚴格控制裝配精度，杜絕出現錯邊裝配；

3.精確控制熱輸入、正確設計焊接參數；

4.采用鎢極氬弧焊方法進行焊接；

5.采用剛性固定法控制變形。

（五）小結與應用

從設計和工藝兩個角度總結焊接變形控制的措施，以鈦合金板板對接焊為例展開分析總結。

1.板厚小于10mm、長度大于1000mm時，加工45°“V”型坡口，采用鎢極氬弧焊，小電流、低熱輸入、多層多道次焊接工藝，并同時采用定位點焊和剛性固定法綜合控制變形。

2.板厚大于10mm、長度大于1000mm時，加工60°“X”型坡口，采用鎢極氬弧焊，小電流、低熱輸入、先雙面打底焊，再多層多道次填充、蓋面焊工藝，并同時采用定位點焊和剛性固定法綜合控制變形。

三、課程思政

結合焊接結構生產課程的教學任務和目標，按照教學架構設計和流程規范，以課程內容中的重要知識點和重要技術技能方法為切入點，融入思政教育元素、案例和內容，加強對學生辯證唯物思想、愛國愛黨思想、追求卓越思想、大國工匠思想等進行教育，全面培養和提升學生的思想道德水平、科學素養、職業精神、創新創業精神、勞動精神與實踐能力。

（一）培養學生的科學素養

課程的講授以焊接變形的控制為主線，從設計控制和工藝控制兩方面進行具體講授，其間結合具體焊接變形工件進行實例講解，強調多學科（包括金屬材料、工程力學、金屬熔化焊基礎、金屬材料與成型工藝基礎、冷作工工藝學等）交叉融合的知識和技能，綜合運用焊接、機械、材料、化學等方法來分析解決本專業或跨學科的復雜問題。通過不同焊接工件變形的控制措施討論和學習，為后續焊接變形矯正課程內容的學習打好基礎。對焊接變形控制措施的分析要牢牢抓住焊接變成因及影響因素這一關鍵點，因為只有搞清楚工件變形的成因及其影響，才能從設計和工藝兩方面制定合理的變形控制措施和方案，理論與實踐相結合正是科學的研究方法。授課中播放的視頻能進一步說明理論學習以及理論與實踐相結合的方法對生活以及畢業后工作中實際問題的解決有很好的指導作用。

（二）培養學生正確的世界觀與方法論

對焊接工件變形原因和影響進行分析，再根據成因制定針對性的焊接變形控制措施，這種分析問題和解決問題的方法，體現出了透過現象看本質、追本溯源的辯證唯物主義哲學思想和方法論。該方法論揭示了焊接變形現象和本質影響因素的內在聯系，指出焊接變形和影響因素的對立統一的辯證關系，同時以一種科學的思維方式，解剖事物的發展及運動形態，找出事物發展及運動的客觀規律，從而指導學生的實踐活動以及畢業后的工作活動，達到推動事物發展和社會進步的目的。同時，對標人才培養方案和畢業要求中的培養學生“邏輯思維能力、批判精神和反思意識”，培養了學生正確的世界觀和方法論。

（三）培養學生的家國情懷、勞模精神、勞動精神、工匠精神和獻身精神

焊接變形控制措施講解的過程，一定是在適當環節下結合行業特點、國家科技創新發展的大背景，以典型性和代表性建設工程（如港珠澳大橋、西氣東輸、天眼工程、南水北調、探月工程、極地考察等）中大型裝備的焊接生產和制備，突出港珠澳大橋總工程師林鳴先生、全國焊接技能大師裴先鋒先生、中國天眼之父南仁東先生、中國雜交水稻之父袁隆平先生等人的生平與先進事跡和科學精神。介紹他們少年時代的刻苦拼搏、奮勇爭先、默默無聞地為黨和國家奉獻青春和汗水的故事和英雄事跡。講述他們為黨和國家以及人民作出的巨大貢獻，為國家重大戰略需求和發展嘔心瀝血，奉獻一生。這樣從思想深處激發和培養學生向榜樣學習、向勞模學習、向英雄學習、向大師工匠們學習的積極性和熱情，引導學生建立起追求卓越、追求夢想、追求科學、追求創新等的人生發展目標。通過先進事跡的講述，使學生切身感觸到大國工匠、大師大家們求真務實、追求卓越的工作精神、追求理想的崇高科學品質、報效祖國奉獻青春的偉大壯舉，對標人才培養方案，進一步培養學生的家國情懷、勞動精神、勞模精神、工匠精神和獻身精神。

四、結束語

課程思政和專業課程的融合施教是文化知識教育本身和學生思想政治教育有機結合的基本要求，是培養身心健康、知識全面、愛國愛黨以及“三好”學生的有效方法。焊接結構生產課程教學內容豐富，教育教學中可挖掘大量課程思政的材料和元素。課程思政要結合高職教育特點，圍繞人才培養方案，以專業課程的課堂教學為主線、專業知識點為依托，通過教學架構設計和教學內容精編，合理運用教學方法和信息化教學手段，引導學生向正確的方向發展，將他們塑造成德才兼備、思想高尚、能力過硬、素養優良的社會有用之才，這樣既可以豐富和拓展學科專業教育教學內容和內涵，又能使學科專業建設和發展得到升華和提高。