《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)教學(xué)體系重構(gòu)研究

魏艷妮 曹飛 賈磊

摘要：《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程是材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)焊接方向的專(zhuān)業(yè)必修課，以闡述典型焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品在生產(chǎn)制造過(guò)程中的制備工藝及裝備為主要內(nèi)容，是該專(zhuān)業(yè)“產(chǎn)品研發(fā)鏈”為導(dǎo)向的課程體系中“產(chǎn)品制造”環(huán)節(jié)的核心課程。文中以焊接結(jié)構(gòu)的制造工藝過(guò)程為載體，依據(jù)典型焊接結(jié)構(gòu)（主要為球型壓力容器）的一般制造過(guò)程，分析整理焊接結(jié)構(gòu)制造的典型工作任務(wù)，設(shè)置各種學(xué)習(xí)情境，并以項(xiàng)目化任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式組織教學(xué)內(nèi)容，重構(gòu)《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程的教學(xué)體系，以期推動(dòng)教學(xué)模式改革，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式;項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng);教學(xué)體系重構(gòu);典型焊接結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)： G642????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-2303（2022）02-0114-05

Research on the Reconstruction of Project-Driven Teaching System of Welding Structure Manufacturing

WEI Yanni， CAO Fei， JIA Lei

Department of Materials Science and Engineering， Xi′an University of Technology， Xi′an 710048， China

Abstract："Welding Structure Manufacturing" is a required course for the welding direction of material forming and control engineering major. Its main content are the technology and equipment of typical welding structure products in the manufac‐ turing process. It is the core course of "product manufacturing" in the "product R&D chain" oriented course system of this major. In this paper， the manufacturing process of welding structures is taken as the carrier. According to the general manu‐ facturing process of typical welding structure （mainly： spherical pressure vessel）， the typical work tasks of welding structure manufacturing are analyzed and sorted out， learning situation is created， the teaching content is organized in the way of project-driven task， and the teaching system of“welding structure manufacturing”course is reconstructed in order to pro‐ mote the reform of teaching mode and improve the quality of teaching.

Keywords： teaching model; project-driven; teaching system reconstruction; typical welding structure

引用格式：魏艷妮，曹飛，賈磊.《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)教學(xué)體系重構(gòu)研究[J].電焊機(jī)，2022，52（02）：114-118.

Citation：WEI Yanni， CAO Fei， JIA Lei. Research on the reconstruction of project-driven teaching system of welding structure manufacturing[J]. Electric Welding Machine， 2022， 52（02）：114-118.

0? 前言

眾所周知，焊接技術(shù)作為我國(guó)現(xiàn)代制造業(yè)的重要組成部分，已成為裝備生產(chǎn)中非常關(guān)鍵和常用的材料加工和成形技術(shù)。例如，我國(guó)第一臺(tái)獨(dú)立自主設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)研制的專(zhuān)用作業(yè)型深海載人潛水器“蛟龍?zhí)枴钡年P(guān)鍵部件——外壓球殼，就是典型的焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品[1]。《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程是材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)焊接方向的核心專(zhuān)業(yè)課，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)焊接專(zhuān)業(yè)知識(shí)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)技能的培養(yǎng)具有非常重要的指導(dǎo)作用。按照項(xiàng)目化任務(wù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新，重構(gòu)教學(xué)體系，使學(xué)生能夠在扎實(shí)掌握焊接結(jié)構(gòu)制造基本理論知識(shí)的同時(shí)，熟悉焊接結(jié)構(gòu)制造過(guò)程中涉及的焊接工藝的評(píng)定，工藝規(guī)程的編制，結(jié)構(gòu)零件的加工，焊接結(jié)構(gòu)的裝配，進(jìn)而完成產(chǎn)品的焊接制造，使學(xué)生更好地適應(yīng)用人單位對(duì)焊接結(jié)構(gòu)制造相關(guān)知識(shí)和技能的要求。因此，進(jìn)行《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式改革，對(duì)學(xué)生畢業(yè)后從事焊接結(jié)構(gòu)制造相關(guān)工作具有非常重要的意義。

《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，不僅要求學(xué)生具備扎實(shí)的焊接工藝規(guī)程理論功底，更重要的是要求學(xué)生針對(duì)具體焊接結(jié)構(gòu)具有工藝設(shè)計(jì)、夾具裝配及焊接裝備等方面的專(zhuān)業(yè)綜合能力。目前，《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程的教學(xué)方法大多延續(xù)傳統(tǒng)的以課堂教學(xué)為主的模式，按照教材順序講授焊接工藝評(píng)定、零件加工、裝配焊接及成品加工等內(nèi)容，理論內(nèi)容較多且大多屬于灌輸式，在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中造成了焊接制造理論與焊接實(shí)踐脫節(jié)，無(wú)法做到理論聯(lián)系實(shí)際地去分析和解決具體工程問(wèn)題[2]。近年來(lái)，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，并聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，全力探討形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國(guó)模式、中國(guó)經(jīng)驗(yàn)，助力建設(shè)高等教育強(qiáng)國(guó)[3]。在國(guó)家大力推進(jìn)的新工科建設(shè)背景下，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，打造適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)要求的高效教學(xué)模式勢(shì)在必行[4]。“項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)教學(xué)法”是基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，將課程教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)成具體的項(xiàng)目，老師和學(xué)生通過(guò)共同完成一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，能夠讓學(xué)生在實(shí)施具體項(xiàng)目的過(guò)程中把握各個(gè)環(huán)節(jié)的基本要求和知識(shí)重難點(diǎn)[5]。該教學(xué)法充分強(qiáng)調(diào)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，其教學(xué)過(guò)程綜合了團(tuán)隊(duì)精神體驗(yàn)、理論知識(shí)運(yùn)用和實(shí)踐能力的提高[6]。將項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式引入《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程的教學(xué)過(guò)程，選取具體焊接結(jié)構(gòu)為項(xiàng)目并以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，有效地適應(yīng)了焊接專(zhuān)業(yè)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域?qū)?zhuān)業(yè)人才的要求，讓學(xué)生在實(shí)施項(xiàng)目（具體焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)制造）的過(guò)程中把握每一個(gè)環(huán)節(jié)的基本要求和重難點(diǎn)，充分體現(xiàn)自主性和實(shí)踐性的要求。教學(xué)模式和課程內(nèi)容更符合實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，為學(xué)生提供更接近實(shí)際的學(xué)習(xí)情景，以期提高學(xué)生獨(dú)立分析和解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

文中將項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式引入《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程，以具體焊接結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程為載體，按照典型焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的一般制造過(guò)程，分析整理焊接結(jié)構(gòu)制造的典型工作任務(wù)，設(shè)置學(xué)習(xí)情境，并以具體項(xiàng)目任務(wù)的方式組織教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生在模擬具體項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中把握每一個(gè)環(huán)節(jié)的基本要求和重難點(diǎn)，完成《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程的學(xué)習(xí)。

1? 項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程教學(xué)過(guò)程中的實(shí)際意義

將項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式引入《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程，基于具體焊接結(jié)構(gòu)為項(xiàng)目整體并以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)施項(xiàng)目的過(guò)程中充分體現(xiàn)自主性和實(shí)踐性，能夠極大地調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。該過(guò)程中學(xué)生完成一個(gè)具體項(xiàng)目，如薄壁圓柱形壓力容器、球型壓力容器以及工字鋼等典型焊接結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程，學(xué)習(xí)目的很明確，更容易切入，有效提高學(xué)習(xí)積極性。此外，還能培養(yǎng)學(xué)生溝通交流的綜合能力，在教學(xué)過(guò)程中，模擬實(shí)施具體項(xiàng)目的過(guò)程大多為布置具體任務(wù)、分小組查閱資料和討論、總結(jié)匯報(bào)及發(fā)言等幾個(gè)方面，通過(guò)充分交流、討論等，提高學(xué)生的交流合作能力，強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)意識(shí)。該教學(xué)過(guò)程不再是傳統(tǒng)的以教師講授為主，而是以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，有利于推動(dòng)“以學(xué)生為主體”的教育教學(xué)過(guò)程與教育工作的改革[7-8]。

2? 項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

2.1? 教學(xué)模式改革研究?jī)?nèi)容

按照項(xiàng)目化任務(wù)驅(qū)動(dòng)的主導(dǎo)思想，進(jìn)行該課程教學(xué)體系重構(gòu)，使學(xué)生以典型焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)制造為主線(xiàn)，將其制造過(guò)程分為“基礎(chǔ)知識(shí)”“備料下料”“零件加工”“裝配焊接”和“成品加工”五大模塊，具體內(nèi)容包括：（1）典型焊接結(jié)構(gòu)的選擇及其生產(chǎn)制造過(guò)程分析（確定其生產(chǎn)工藝流程及重、難點(diǎn)工序）;（2）制定以典型焊接結(jié)構(gòu)為主線(xiàn)的學(xué)習(xí)模塊（針對(duì)具體產(chǎn)品進(jìn)行其生產(chǎn)工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，確定特定焊接結(jié)構(gòu)的“基礎(chǔ)知識(shí)”“備料下料”“零件加工”“裝配焊接”和“成品加工”的五大模塊;（3）各組根據(jù)任務(wù)模擬實(shí)施具體產(chǎn)品制造過(guò)程（工藝流程制定、原料選擇及零件加工、焊接裝備設(shè)計(jì)，成品加工及產(chǎn)品驗(yàn)收）;（4）就典型結(jié)構(gòu)制造關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行討論和小組專(zhuān)題報(bào)告，最終構(gòu)建典型焊接結(jié)構(gòu)為項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)體系。

2.2? 教學(xué)體系重構(gòu)技術(shù)路線(xiàn)

《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程的綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)。對(duì)其進(jìn)行教學(xué)模式改革與創(chuàng)新，按照“項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)”“理論+實(shí)踐”并行的原則，結(jié)合焊接結(jié)構(gòu)制造的生產(chǎn)實(shí)際，基于具體焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)作過(guò)程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。文中選取球形壓力容器為典型焊接結(jié)構(gòu)，以其生產(chǎn)工藝流程為主線(xiàn)，將焊接結(jié)構(gòu)制造分為基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備（焊接工藝評(píng)定、工藝規(guī)程文件等）、原材料及下料模擬制作、基礎(chǔ)零件制造（零件成形加工）、裝配焊接和成品加工五大模塊，依照各模塊編排教學(xué)內(nèi)容，其基本教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1所示。

每個(gè)學(xué)習(xí)模塊包括涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)、工藝設(shè)計(jì)、模擬實(shí)操及檢測(cè)報(bào)告等內(nèi)容，按照“接受任務(wù)、計(jì)劃、模擬實(shí)施、檢查、評(píng)價(jià)”五步法組織教學(xué)實(shí)施。球型壓力容器的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)型教學(xué)體系重構(gòu)如圖2所示。依據(jù)該產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝流程，將其分為基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備、備料下料、零件加工、裝配焊接和成品加工驗(yàn)收等五個(gè)模塊。基礎(chǔ)知識(shí)模塊主要包括焊接工藝評(píng)定的概念及實(shí)施，球形壓力容器焊接工藝規(guī)程文件的編制以及工藝路線(xiàn)的確定和檢驗(yàn)點(diǎn)的設(shè)置。備料下料模塊主要包括原材料的表面處理、矯正、放樣和號(hào)料，切割方式及邊緣加工和制孔等工序。零件加工主要包括球瓣加工中雙曲面的不可精確展開(kāi)需二次加工問(wèn)題，球瓣曲面熱壓成型工藝等。裝配焊接模塊主要包括球罐的幾種組裝方式，球罐焊接的施焊環(huán)境、焊前準(zhǔn)備、焊接工藝、焊接順序及焊接變形控制等。成品加工驗(yàn)收模塊主要包括球罐的焊后消應(yīng)力熱處理、水壓氣密性等無(wú)損探傷實(shí)驗(yàn)、表面涂裝和產(chǎn)品最終驗(yàn)收。

基于項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，在教師與學(xué)生針對(duì)具體問(wèn)題的教與學(xué)這種漸次復(fù)雜的項(xiàng)目任務(wù)模塊完成過(guò)程中，達(dá)到傳授相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，提高交流溝通能力，以及提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力[9-10]。 2.3? 相應(yīng)的項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法與手段

與項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成學(xué)習(xí)任務(wù)的能力，該課程教學(xué)過(guò)程按照“接受任務(wù)、分析計(jì)劃、模擬實(shí)施、檢查、評(píng)價(jià)”五步驟進(jìn)行。第一，接受任務(wù)，進(jìn)行球形壓力容器結(jié)構(gòu)、加工圖紙分析等，采用引導(dǎo)教學(xué)法使學(xué)生熟悉產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及裝配焊接流程，理解相應(yīng)的技術(shù)要求。第二，計(jì)劃，制定球形壓力容器的制造工藝方案，編制生產(chǎn)工藝流程圖等，教師在關(guān)鍵制造點(diǎn)處設(shè)置一系列引導(dǎo)問(wèn)題，并輔以圖紙資料、多媒體等工具及媒介，學(xué)生自主編制相關(guān)計(jì)劃，包括工藝卡片、零件加工、裝配焊接工藝流程等。第三，模擬實(shí)施，教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供基本的物理模擬裝配工具及裝備，教師進(jìn)行相關(guān)知識(shí)點(diǎn)講解并指導(dǎo)，學(xué)生按照講解示范，嚴(yán)格按照裝焊工藝流程完成球形壓力容器的裝配焊接模擬實(shí)作。第四，檢查，組間交叉審查相應(yīng)的工藝方案和工藝卡，檢查模擬實(shí)作的球形壓力容器的裝配焊接尺寸并做好記錄。第五，評(píng)價(jià)，采用總結(jié)討論教學(xué)法，學(xué)生對(duì)球形壓力容器的裝配焊接過(guò)程及設(shè)計(jì)思路進(jìn)行梳理匯報(bào)，并分組討論、總結(jié)分析，撰寫(xiě)項(xiàng)目研究報(bào)告，教師通過(guò)答辯的方式對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。

與項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的教學(xué)手段主要為“結(jié)合具體產(chǎn)品，基于生產(chǎn)過(guò)程”的教學(xué)法，在基礎(chǔ)理論知識(shí)教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合典型焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品（球形壓力容器）生產(chǎn)實(shí)際工藝過(guò)程完成教學(xué)任務(wù)。根據(jù)具體項(xiàng)目（如球形壓力容器的制造）所涉及的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置教學(xué)模塊將與之相關(guān)的焊接理論知識(shí)和實(shí)踐技能進(jìn)行有效地結(jié)合，進(jìn)而把球形壓力容器制造的整個(gè)工藝流程全面、清晰地展現(xiàn)給學(xué)生。

2.4 《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程考核

課程考核從基礎(chǔ)理論知識(shí)、焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)工藝文件、焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品模擬制作以及小組答辯等方面展開(kāi)。具體考核方式及成績(jī)占比如表1所示。

3? 結(jié)論

焊接技術(shù)作為目前我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。文中針對(duì)《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程的教學(xué)過(guò)程，采用項(xiàng)目化教學(xué)模式，以典型的焊接結(jié)構(gòu)——球形壓力容器為載體，按照該結(jié)構(gòu)的一般生產(chǎn)制造過(guò)程，設(shè)置學(xué)習(xí)情境，并以具體項(xiàng)目任務(wù)的方式組織教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神、知識(shí)運(yùn)用、專(zhuān)業(yè)能力等方面進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練。有效克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式下學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、目的性不強(qiáng)，考核促進(jìn)學(xué)習(xí)的作用不明顯等問(wèn)題，使學(xué)生很好地掌握了課程教學(xué)內(nèi)容，又培養(yǎng)了實(shí)踐思維，提高了動(dòng)手能力，強(qiáng)化了團(tuán)隊(duì)意識(shí)。同時(shí)，《焊接結(jié)構(gòu)制造》課程項(xiàng)目化驅(qū)動(dòng)教學(xué)體系重構(gòu)促進(jìn)了課程教學(xué)改革，有利于推動(dòng)“以學(xué)生為主體”的教育教學(xué)工作的改革。

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