焊接冶金学课程教学改革的探索与实践

秦优琼，任江伟

（上海工程技术大学 材料工程学院，上海 201620）

焊接冶金学课程教学改革的探索与实践

秦优琼，任江伟

（上海工程技术大学 材料工程学院，上海 201620）

焊接冶金学课程是焊接技术与工程专业的专业主干课程。针对焊接冶金学课程的性质和内容，结合学校自身条件，从教学内容，教学方法及实践教学等方面，改革教学方法和手段，收到了较好的教学效果。

焊接冶金学；教学内容；教学方法

焊接是现代工业生产中不可缺少的先进制造技术，焊接工艺广泛应用于汽车、船舶、航空、航天、化工等制造行业，它是一种精确、可靠、成本低的连接金属材料工艺方法。焊接冶金学是焊接专业的主干课，主要学习金属材料在熔焊条件下，有关化学和物理冶金方面的普遍规律。在此基础上，分析各种具体条件下金属材料的焊接性，为制定合理的焊接工艺、探索提高焊接质量的新途径以提高理论依据。随着社会竞争的加剧，学生的就业压力逐渐增大，如何使学生在激烈的竞争中具有自身优势，在工作岗位上具有较高的工程素养，专业课程体系与教学方法的改革显得尤为重要。因此，对一些基本原理的掌握应更加牢固，同时，对焊接连接领域的新方法、新工艺及新材料更应快速、透彻的学习与掌握。焊接冶金学课程在培养焊接工程技术人员的过程中起着重要的作用，在整个专业教学中起着承上启下的作用，完成了本课程的学习之后，学生才开始具备对焊接知识体系的全面认识，为后续专业课程的学习奠定良好的基础，因而本课程在专业知识体系结构中占有重要的地位。因此，需要大力加强教学方法与教学手段改革，从而在教学改革中不断地提高教学效果。

焊接冶金学是焊接技术与工程专业的最重要课程之一，是其他专业课程的基础。学生在学习过程中，普遍反映学习内容较多且抽象，一些内容难于理解，不容易抓住重点等，因此学习起来比较吃力。本人在早期深入课堂，认真听取了我校及其他重点院校有经验老师的讲课，虚心向他们请教。同时，利用书店、互联网以及实际手头资料研习总结了大量关于教学方法、教学心理及实际教学的内容，经过几年从事该门课程的教学工作，针对上述现象与问题，在教学中进行了较深入细致的思考与探讨，进行了一系列教学改革，取得了较好的教学效果。

一、精挑细选教学内容，优化课程设置

焊接冶金学课程是焊接技术与工程专业的专业主干课程，根据我校所处的地区优势，本课程学生从事行业主要为船舶、汽车、航空等行业，为满足学校应用型工科专业工程师及卓越工程师培养目标的基本要求，在加强理论基础的同时，拓宽学生知识面，精选课程内容。

1.突出重点内容。在基础理论部分，掌握焊接的概念、分类、作用及其在工业生产中的地位与发展趋势，焊接过程中气相、熔渣与金属的作用，熔滴过渡的形式、特点及其对焊接的影响行为，焊缝形成过程及其与焊接质量的关系，焊接材料的性能特点及成分及其对焊接质量的影响规律、控制与改进的措施；常用焊接冶金原理部分讲解焊条冶金反应及分析选用，针对焊丝的应用越来越广，可能采用焊丝代替焊条，因此，此部分增加焊丝的冶金反应及分析选用。其次讲解熔池形成规律及其控制，讲解手工电弧焊、TIG焊、MIG焊、埋弧焊、CO2气体保护焊等焊接方法的特点及应用。焊接缺陷部分主要讲解各种焊接缺陷的种类、形成机理、危害及其防止措施。

2.焊接连接领域的新方法、新工艺及新材料等新知识的讲解。在注重相关基础理论知识讲解的同时，不断紧跟学科前沿，在教学内容上适当引进相关新方法、新工艺及新材料等方面的前沿知识，扩充学生的知识面。如我校成立了“高强激光智能加工装备关键技术产学研开发中心”，该中心拥有国内少有的5kw光纤激光设备及其他普通激光设备，且正在引进10kw光纤激光设备。同时，还拥有Pro-beam公司生产的加速电压为150KV，功率30KW，真空室16m3的先进电子束焊接设备。两台设备属于当今世界高端设备。另外，还拥有CMT冷金属过渡焊接设备及高速摄影仪等，通过对一些先进焊接方法及工艺的讲解，使学生对一些前沿焊接有所掌握。加强对基本的焊接理论知识的掌握。

二、改进教学方法与手段，吸引学生注意力，培养学生兴趣

1.制作多媒体课件。教学手段上采用板书和多媒体课件相结合的教学方式，特别是多媒体课件能够将一些抽象的、难于理解的知识以动画的形式展示给学生，以化静为动，化虚为实，化抽象为直观，提高教学效果。随着素质教育的深入开展，多媒体技术在教学中越来越受到欢迎。如在讲解到熔滴过渡对形式时，采用高速摄影方式拍摄整个熔滴过渡过程，以及各种工艺参数对熔滴过渡的影响。通过一些动态的多媒体课件，让学生很快掌握什么是短路过渡、大颗粒过渡、细颗粒过渡以及射流过渡等，改变工艺参数对熔滴过渡如何影响，通过高速摄影后制作的动画就能很直观的表现出来。

2.研究式教学。在学习焊接冶金学的概念和原理的同时，以大量的应用实例和工厂中的实际质量事故为线索，启发学生分析问题。积极鼓励学生参与教学，增加学生与学生、学生与老师的直接对话，增加学生的“发问”与老师“提问”。让学生自己通过阅读、观察、实验、思考、讨论及听讲等途径去独立探究，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。它的指导思想是在教师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探索，掌握认识和解决问题的方法和步骤，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律，形成自己的概念。如在“焊接工艺对焊接接头组织及力学性能的影响”的讲授过程中，通过一个实例：LNG储罐焊接技术研究，要求学生分析LNG储罐的服役条件和焊接要求的基础上，合理选择焊接方法、材料，拟定焊接性试验方法及相关焊接工艺，老师点评。然后学生在老师点评的基础上，作为一个大作业，由学生课后组成几个科研小组，撰写出焊接工艺的科研小论文。通过这种自主式的学习方法，大大激发了学生的学习热情和对焊接专业的兴趣，培养了学生分析问题和解决问题的科研工作能力以及科学研究的基本技巧。

3.网络教学。在不断完善原来多媒体课件的基础上，逐步融入网路教学的内容，建立课程网站，不断丰富课程网上的教学资源。教师在网上对一些重点难点进行答疑，同时网上布置作业，学生解答，老师再在网上点评。另外，老师定期在网上开展一些专题讨论活动，让学生参与到活动中，发挥他们的主观能动性。通过这样，了解学生对知识点的掌握情况，同时让学生对未听懂的部分加深理解和强化。

4.改变传统的考核模式。采用“平时+期末”的考核模式，平时成绩除完成课堂上思考题、出勤情况外，还包括研讨课对应的大论文、综合设计性试验对应的学生分析能力、动手能力及实验报告，网上互动教学对应的平时学习和作业情况等。因此，加大了对学生综合能力考核的比例，将末端控制改变为对学生学习过程的控制。

5.实践教学的充实及部分实验设计为开放性实验和创新性实验。本课程除了课堂理论教学外，还设计了大量的实践教学环节。一部分实验保留了原有的实验内容，如焊接接头的金相分析。然而，在分析过程中，课程负责人及实验室准备了大量接头的金相照片，在课程教学中集中加以对比、鉴别，使学生在短时间内通过对比不同焊接组织的形貌特点，使学生对焊接结构的组织有深入的认识及掌握。同时，部分实验设计成为开放性实验。如氩弧焊工艺参数及对焊缝成形的影响。实验室配置相关的焊接设备、材料及实验指导书，学生可以在实验室设定的时间段内随时到实验室进行实验。还有一部分试验设计成创新性试验。让学生自己设计试验，提出自己的创新思想并付诸于实验过程中，发扬学生的创新精神，训练学生的操作技能，使工艺和焊接操作技能相互促进，提高学生的焊接工艺能力。最后把实验总结学成实验论文。如，在焊条配置实验中，结合长三角焊条生产厂商产品研发需求，根据企业产品研发目标，拟定焊条配方，学生自主测试焊条的工艺性能及各类焊接缺陷，分析焊条成分与焊条工艺性能之间的关系，改进焊条成分，最后配置出企业需求的焊条成分。

在《焊接冶金学》课程教学过程中，通过整合梳理教学内容，利用先进的教学方法和教学手段，大大节约了教学时间，增加了教学信息量，扩大了学生的知识面。促进了学生思考，激发了学生潜能，学生学习积极性高；同时也改进了学生的学习方法，培养了学生的动手能力、创造能力、发现问题、运用理论知识分析问题和解决问题的能力，提高了学生的基本实验技能，受到了学生的一致好评，也为以后的专业课程实验、毕业设计及今后的工作奠定了良好基础。

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G642.41

A

1674-9324（2014）28-0203-02

本论文由上海工程技术大学《焊接冶金学》课程建设项目（k201305005）和上海工程技术大学《电弧焊基础》课程建设项目（k201305008）支持。

秦优琼（1978-），女，副教授，四川武胜人，上海工程技术大学材料工程学院教师，研究方向为新材料、异种材料连接。