基于能力本位的焊接物理冶金教学改革与实践*

迟露鑫，罗　怡，杨栋华

(重庆理工大学材料科学与工程学院, 重庆　400054)



基于能力本位的焊接物理冶金教学改革与实践*

迟露鑫，罗怡，杨栋华

(重庆理工大学材料科学与工程学院, 重庆400054)

《焊接物理冶金》研究内容十分广阔，从宏观到微观，从定性到定量，从理论到工程实际有着系统而深入研究，且课程难度大、知识点较抽象、实践性和应用性很强，为培养高水平的工程应用性硕士人才，从能力本位出发，借助计算机模拟、案例教学、科研结合及考核方式等方面进行教学改革，探索提高教学质量的方法，经过实践证明，教学改革取得了良好绩效，不仅提高了学生学习主动性，更提高了学生分析问题和解决问题的综合能力。

焊接物理冶金；能力本位模式；教学改革

《焊接物理冶金》的基本任务在于对材料受焊后组织、性能、化学成分变化和产生缺陷的原因进行深入地分析，找出内在规律，探明材料受焊过程和受焊后物理、化学和微观的变化行为，为进一步提高焊接质量，防止各种焊接缺陷(特别是裂纹)提供理论依据。随着科学技术的不断发展，金属材料的种类不断增多，性能不断提高提高，对焊接质量的要求也日益苛刻，因此，世界各国对焊接物理冶金方面的研究非常重视。研究生教育是本科毕业之后继续深造和学习的一种教育，研究生课程培养不仅能进一步增加知识储备、丰富知识体系，为后续的研究提供理论基础，课程培养还能够启迪思维，开启智慧的大门，为科学研究提供正确科学思维和方法。所以，为培养高层次、研究型应用人才，实现“从注重规模发展转变为注重质量提升”，必须积极探索有效的教学手段，提高教学质量。

1　能力本位教学模式

能力本位教育是以满足工厂企业对教育对象的要求为基本原则，课程开发的出发点是职业岗位而不是教育专家的观点，因此，制定教学目标的依据就是某一职业岗位所要求学生具备的知识和技能。例如，从目前国际上发展动向来看，企业对焊接物理冶金研究工作包括：焊接HAZ的物理冶金；焊接条件下氢的扩散、集聚和逸出途径，氢在受焊金属中氢致裂纹及致脆的作用，与金属中内在微观缺陷之间的关系；焊接时的力学行为、应力状态；焊缝金属结晶形态对组织、性能的影响；各类焊接裂纹的形成机理及其扩展行为，即结合企业上述需求，讲授研究生课程理论知识，保证职业能力在教学中的实现。

传统的研究生培养教学中存在不足，主要有以下几点：①课件更新不够，学科前沿知识储备不足。教材上经典理论与十多年前的工程案例相结合的教学内容不能满足培养研究生分析问题和解决问题能力的要求；②教学方法单向性，研究生被动接受，懒得参与互动；③课程考试的目的性太强，启示性较差。

2　能力本位模式在焊接物理冶金中的应用

2.1利用仿真模拟软件提高学习主动性

焊接是一个复杂的物理化学过程，传统试验方法分析焊接不仅成本高、效率低，其应用存在一定的局限性，如果，单纯采用理论方法又很难准确地解决生产中存在的实际问题，教材的理论与十多年前的工程案例相结合的教学内容明显跟不上时代发展的步伐。鉴于此，结合企业需要和学科前沿知识，注重学生能力培养，提高分析问题、解决问题的能力，将计算机技术对焊接数值模拟引入焊接物理冶金讲授过程，例如，焊接热影响区物理冶金的讲授，焊接热循环曲线的峰值温度、加热速度、冷却速度、冷却时间及对应的组织性能的关系，利用课本有限的曲线不能够全面反映焊接接头温度场分布规律，借助模拟再现接近真实的焊接过程，并通过图片或动画的形式更加形象地让学生将理论和实践结合起来，平板对接焊接过程热循环曲线及温度场分布，见图1。

图1　平板焊接温度场分布

由图1可知，颜色代表焊接过程温度的分布情况，结合焊接热循环特点，学生很容易理解焊接热物理过程，根据峰值温度、冷却速度及钢材SHCCT曲线，就能够获得焊接接头组织状态，再结合数值模拟的焊接过程动画，改变了教学沿袭“书本-讲授-PPT”的传统教学手段，使得课教学具备了生动性和感染力。鉴于课时有限，焊接有限元模拟过程不能在课堂进行一一展示，可以安排课后作业，让学生利用有限元软件，实现不同焊接方法、不同工艺下焊接温度场、应力场及变形，不仅辅佐基础理论知识的掌握，还让学生了解计算在焊接中应用现状，增强了学习主动性。

2.2利用案例教学方法提升本位能力

学生既是教学对象，也是教学过程中认知主体，而案例教学又称情景教学，是一种开放式的、互动式的新型教学形式，因此，在教学过程中，围绕教学任务、教学目标，采用“案例式”教学方法，发挥CBE教学模式特点，以培养学生能力为核心，激发学习热情，明确学习目的和动机，提升教学质量。例如，在讲授力学行为时，为了理论和工程能够很好地结合起来，突出岗位的需求，提高学生实践能力，结合重庆地方特色，与汽车企业联合结合汽车部件焊接的实际案例，组织学生就案例展开热应力、组织应力、自身拘束应力等讨论与争论，形成反复的互动、交流和观点的碰撞，以启示理论和启迪思维，同时，根据学生接受能力不同，适当地调整授课进度，对掌握较快、较好的学生，可借助网络资源、计算机模拟技术等手段，贮备更多、更广的大纲以外的专业知识，对掌握能力较差的学生，借助更多企业案例详细讲解，最终提高学生分析问题和解决问题能力。

2.3与科研相结合的教学方法提升本位能力

“教而不研则浅，研而不教则空”，在教学过程中，把科研工作与教学相结合，提高实践教学效果，因为，随着焊接技术发展，教材内容已不能反映企业现有的焊接技术，若是唯教材不变，已经无法适应科技发展要求。例如，针对焊缝金属的强韧性讲解时，随着新材料、新工艺的出现，教材还停留在1991年，在学生掌握基础知识的基础上，教学内容和方法与科研相结合，做到科技与时俱进，教师在科研中遇到的问题和积累的经验又丰富了课堂教学内容，那么，结合老师近几年针对汽车用高强钢或是激光焊、摩擦焊等新工艺的科研成果，在教学中，尽可能多的展示新材料和新焊接方法的组织图片，根据学生能力和课程内容，对焊缝金属强韧性决定于焊缝中的化学成分和结晶的条件，了解平面晶、胞状晶、胞状树枝晶、树枝晶和等轴晶等结晶形态在不同因素下产生的条件，学生也通过老师的科研成果，不仅能够边学习边了解焊接技术前沿，深化专业理论的理解，还可以增加学习兴趣，使枯燥的理论知识变得直观、生动，由感性认识上升为理性认识，收到了更好的课堂效果，还可以让学生进行科研活动，比如参加创新性实验、大学生挑战杯等活动，运用理论知识和研究分析，进一步增强实际问题的能力，培养了他们的创新能力和一定的科研开发能力。

2.4灵活的考核方法提升本位能力

课程考核方式通常由最终成绩，也就是书面考试成绩决定，而这种重视结果，忽视学习过程的评价体系已经失去了对学生创新能力的培养，造成“高分低能”的结果，因此，针对焊接物理冶金课程特点，除了传统的考勤、作业以及书面考试成绩三大部分之外，根据硕士研究生培养要求，把发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力引入总分，例如，在进行汽车零部件焊接案例分析时，研究生针对感兴趣的知识点，完成相应的学术报告或学术论文，特别是能够对学术报告提出创新性、启发性问题的同学予以加分，以作为对创新性思维的鼓励，同时，为了防止学生通过死记硬背或考前突击来应对考试，改变以往教师讲授什么，考试就考什么的闭卷考试的思路，采用开卷考试模式，题目不限于某一个知识点，而是需要综合运用所学的知识，全面的、深入地分析回答，也不设置标准的答案，要求学生给出自己的看法和见解进行解答[5]。

3　结　语

根据企业对研究生高素质的要求，遵从能力本位的课堂教学模式，利用网络资源、仿真技术、校企联合及考核方式，提高学生学习主动性，能够清晰明确学习目标、掌握学习方法、乐于探索专业研究等增强自信心和兴趣，形成良性循环，达到教育工作者培养学生的目的。

[1]蒲秋菊.体验式教学模式下的大学英语教学探究[J]，北华大学学报:社会科学版，2012,13(6):156-158.

[2]黄湘礼.体验式教学在组织行为教学中的应用[J].湖南工程学院学报，2010,20(2)：113-115.

[3]韩强,王玉刚,董绪华.CBE教学模式在军械维修工程专业任职教育中的应用研究[J]，教育教学论坛，2016,14(4):143-144.

[4]苏海青.CBE背景下的焊接专业教育模式探索[J].承德石油高等专科学校学报，2001,4(3):42-45.

[5]唐益群，赵化，王建秀.硕士研究生课程教学模式改革的探索[J]，教学研究，2012,35(1):36-39.

Teaching Reform and Practice of Welding Physical Metallurgy Based on the CBE Model*

CHI Lu-xin， LUO Yi, YANG Dong-hua

(College of Materials Science and Engineering, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China)

The research content of Welding Physical Metallurgy is very broad, from macroscopic to microcosmic, from qualitative to quantitative, from theory to engineering practice with system and in-depth research, and the course is difficult, knowledge is more abstract with strong practicality and applicability, in order to foster a high level of master of engineering applied talents, it is necessary to start from computer simulation, case teaching, combination of scientific research and assessment methods of teaching reform to improve the quality of teaching. It was proved through practice, teaching reform made good performance, not only improved the students’ learning initiative, but also improved the students’ ability to analyze and solve problems of comprehensive ability.

Welding Physical Metallurgy; competency based education model; teaching reform and practice

重庆理工大学研究生教育教学改革研究项目(yjg2015203)；重庆理工大学高等教育教学改革研究项目(2014YB08)。

迟露鑫(1979-)，女，博士，讲师，从事焊接物理冶金、焊接工装夹具、钎焊等课程的教学及科研工作。

G642

A

1001-9677(2016)016-0217-02