应用型本科试点专业《材料连接原理》实验教学改革

陈云霞+张静+陆斌锋

摘要：《材料连接原理》是焊接技术与工程应用型本科試点专业基础核心课程之一，针对目前课程实验教学现状，提出了实验教学中改革实验内容、实验方式，强化实验室建设，重视实验过程成绩考核，催育支撑了应用型焊接技术与工程本科试点专业建设，不断提高了人才培养质量和办学水平。

关键词：应用型本科；材料连接原理；实验教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）51-0103-02

一、现状

上海市应用型本科试点专业旨在通过试点专业建设，研究制订符合应用型人才成长规律的专业培养方案，构建能与相关中高职专业相衔接的本科专业培养模式和课程体系，建成一批职业教育特征鲜明、行业认可度高、达到国际同类先进水平的应用型本科专业。上海电机学院焊接技术与工程本科试点专业在建设过程中紧密结合上海经济社会发展需求，发挥行业依托优势，积极贯彻校企共建专业的合作模式，充分顺应现代职业教育体系建设的发展方向。

《材料连接原理》是焊接技术与工程本科试点专业基础核心课程之一，课程内容涵盖材料连接原理、焊接方法与设备、钎焊、压力焊及高能密度焊等。学好本课程的目的就是为将来研究和解决具体实际的材料连接问题打下坚实的基础，为连接工艺的合理制定、连接新技术的开发应用、连接质量的改善和提高等提供理论依据，为解决工程实际问题打下扎实的理论和实践基础。

1998年，我国约56所高校为了适应通才教育的需要，把原先的焊接、铸造、锻压三个专业合并成为新的材料成型及控制专业。焊接专业被合并到材料成型与控制专业之后，导致焊接课程内容及实践学时被大幅度缩短。然而，《材料连接原理》是一门实践性很强的专业基础课，由于《材料连接原理》的课程学时不足，目前开设的实验课几乎都是一般验证性的实验课，先由实验指导老师讲解操作要领和注意事项，学生按照实验步骤逐步完成，实验内容千篇一律缺乏新意，学生处于被动学习状态容易形成过度依赖实验指导教师的局面。同时，在规定的时间内分配到单个学生的实验时间非常少，容易引起学生走走过场敷衍了事，甚至不做实验而是袖手旁观其他同学的操作。针对上述状况，本文作者在《材料连接原理》课程中就实验教学改革方面进行了有益尝试和探索。

二、改革措施

1.加强实验室建设。良好的实验条件是提高实验教学水平的基础，在科学技术日新月异发展的今天，原有的焊接实验设备越来越不能适应新的教学模式，需要及时更新焊接设备和实验检测仪器，使新的焊接装备、新知识、新技术能够及时呈现在学生面前，有利于拓宽学生视野，培养学生的创新意识和创新能力。为了保证每个学生都有足够的训练时间和操作次数，达到真正掌握各项专业技能的目的，上海电机学院于2015年新建了焊接工程综合实验平台。该实验平台具有先进性、生产性、综合性、开放性和示范性，由基础焊接教学系统、智能化焊接系统、高能束自动化焊接系统三部分构成。新增设备主要有逆变式焊条电弧焊机、CO2焊机、自动TIG焊机、MIG焊机、埋弧焊机、机器人焊接系统、真空电子束焊机等，总投资为240万元。2016年又投资了180万新建焊接接头金相实验室、焊接接头无损检测实验室以及无损检测仿真平台。

此外，由于上海电机学院原先隶属于上海电气集团总公司，一直具有较好的产学研合作优势。同时，学校地处闵行和临港两个重大装备制造基地，基地所属的企业（如上海锅炉厂、上海核电设备有限公司、上海汽轮机厂有限公司、上海航天设备制造总厂、上海振华重工股份有限公司等）具有相当数量和种类的产品采用焊接工艺生产，拥有当今先进的焊接设备和平台以及优秀的技术人员，方便学校聘请企业焊接技术专家担任实践指导教师，为我校人才培养提供了条件和平台支撑。

2.实时更新实验内容。实践表明，实验课程的技术性、综合性和探索性三者关系处理得当的话，可以有效地培养学生的创新思维和独立分析问题和解决问题的能力。实验教学内容尽量避免枯燥单一，对于简单验证性实验应尽可能的向创新型研究实验发展。例如焊条制备及工艺实验，先由教师完成焊条规格、型号、用途理论授课后，整个实验项目可以由几名学生共同完成，学生根据教师给定焊接母材确定被焊母材的化学成分、力学性能指标、焊接结构等设计焊条，制作焊条样品再观察、测试、对比焊条工艺性能。再针对某一具体钢材的焊接，不时改变其工作温度、工作介质、载荷大小、其他特殊性能如耐热、耐蚀，要求学生给出相应的焊条设计依据、工艺性能评定、金相观察、焊缝测氢、焊缝硬度测定、焊缝成分分析、实验讨论与分析等。焊条配方完全由学生自己设计完成，学生独立分析及解决问题的能力、团队协作能力都得到了极大的锻炼。

3.实验方法。首先，增加开放性实验教学。开放性实验教学是指对实验时间、实验内容和实验主体进行合理开放，例如可将部分课内实验改成不限时的全天开放性实验，学生通过预约平台在预约的时间内完成实验内容，实验时间安排合理又可避免实验设备不足问题。实验内容可以由学生按照自己的学习兴趣自行拟定，如铝合金焊接的焊接设备、焊接材料、焊接工艺参数等，既可采用普通的钨极氩弧焊，又可采用高能电子束焊，学生选定实验内容之后再与实验指导教师探讨焊接工艺，在不断的探讨和分析中解决实验过程中的问题，对实验方案进行实时修正。指导教师在开展开放性实验研究活动中，不仅要正确指导学生查阅与实验相关的文献资料，还要指导学生对实验现象、实验数据进行分析和处理，将学生引入科学研究的学术氛围。当实验结果没有达到预期效果时，要和学生一起对实验方法、实验过程、异常现象一一进行探讨，探寻正确的实验方法。

其次，适量运用虚拟仿真实验。利用仿真实验对实验教学的各个环节进行真实的模拟仿真，可以节约现实教学资源，共享教学设施，提高学生学习兴趣，促进学生实践操作能力。虚拟仿真实验不仅仅是一种直观的教学方法，它还具有利用率高、易维护等诸多优点，在培养学生的实践能力、研究能力、创新能力和综合素质等方面有着其他教学环节所不能替代的独特作用。例如受制于课时，我们不可能将所有材料的焊接热循环验证性实验开设出来，但通过虚拟仿真模拟实验就可以弥补其不足。以Windows 7为操作系统，应用可视化Labview语言进行编程，自主研发出焊接热循环仿真模拟软件，利用该软件能够实现焊接热循环过程的在线模拟，定量地反映与描述影响各热循环参数的主要因素及相互关系，加强对瞬时点热源焊接温度场和焊接热循环的概念、影响因素、解析解和数值解的特点等感性认识。

4.实验成绩。实验报告是學生对实验原理的理解、实验流程、动手能力、分析问题及解决问题的能力、实验态度等的综合反映。实验成绩评定应包含现场实验成绩和实验报告成绩，其中现场实验成绩是把实验过程的各个环节纳入考核要素中，指导教师现场观察记录每位同学的实验态度及动手能力，通过实验课间提问了解学生对理论及实验教学的掌握程度，采取实验结束现场打分的方式；而实验报告成绩侧重于学生对实验数据的记录、整理、分析讨论，以及实验报告完整性、正确性。实验成绩不再以实验报告结果的对错为主要依据，而是更多地依据实验现场学生表现出的实验态度、实践能力、创新程度。这样，实验成绩就基本上反映了学生实验的真实水平，最大限度地保证了实验成绩的客观公正。

三、结语

由于焊接领域的科学技术日新月异地发展，作为焊接技术与工程本科试点专业基础核心课程，《材料连接原理》实验教学的创新设计与改革任重道远。根据应用型焊接技术与工程本科试点专业建设的特点，适度调整理论教学和实践教学的课时比例，增加实践教学的课时比重。在接下来的课程建设中，要按照“专业设置与产业需求相对接、课程内容与职业标准相对接、教学过程与生产过程相对接”的原则，不断完善本课程建设，尽早研究制订具有鲜明职业教育特征的本科人才培养方案。

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Reflections of Practice Teaching of "Material Connection Principle" in Application-oriented Colleges

CHEN Yun-xia，ZHANG Jing，Lu Bin-feng

（School of Mechanical Engineering，Shanghai Dianji University，Shanghai 201306，China）

Abstract："Material Connection Principle"is a core curriculum in welding technology and engineering in application-oriented colleges. In order to improve the quality of practical undergraduate teaching and cultivating talents，an effective practice teaching solution of material connection principle should be established according to practice contents，practice methods，construction of laboratory，practice tests.

Key words：application-oriented college；"Material Connection Principle"；practice teaching