技工院校焊接专业力学课程教学改革

薛勇

[摘要]结合焊接技术与工程专业的特点以及教学过程中存在的问题，探讨了力学课程在教学理念，内容，方法和评价手段上的改革，突出了专业特点和工程应用背景，并加强了在教学过程中中学生的中心地位。

[关键词]焊接专业的特点;力学课程;教学改革

随着计算机和数值分析技术的发展，力学的应用得到了进一步的促进。但是同时，力学公式是多种多样的，概念是抽象的，推导过程很复杂，要求学生的微分，功能和力学知识很高，而学生的学习热情很低，这目前被认为是一门很难学习和教授的基础专业课程。目前，技术学院材料学院的金属工程，焊接技术与工程，材料形成专业均开设弹塑性课程;但是，教材和教学内容相同，理论性太强，缺乏各专业的特点和应用背景，严重地将教学内容和工程实践区分开来，普遍缺乏明确的学习目的。用于学生的力学知识打击了学生的学习兴趣。另外，不同的专业需要不同的力学课程知识，因此在教学过程中应有相应的侧重点。本文根据焊接技术与工程力学课程体系的改革，工程教学证书的建设和我的教学经验，尝试对焊接技术与工程力学的教学进行改革。

一、教学过程中的问题

1.目前，机械教学的内容主要是机械概念和许多模型的建立和推导，主要针对理想的材料。不仅有严格的数学推导过程，而且还有基于实验测量的力学模型，其中涉及某些假设。内容非常抽象，无聊且难以理解，教师的教学也非常困难。如果学生不这样做凭借扎实的理论力学，材料力学，材料力学性能和先进的数学基础，并且缺乏力学和抽象思维，很难真正理解和掌握该课程的理论知识。学生的学习热情不高，大部分只是死记硬背相关的概念，公式和解决问题的过程。

2.缺乏专业素养

焊接专业具有较强的理论，专业技能，工程应用性和实用性，其中涉及大量的机械知识。作为焊接专业的关键课程，在焊接结构的主要课程中必须包括机械基础。焊接应力和变形的机理与分析，接头性能的力学评估和应力检测与力学知识密切相关。目前，传统教材很少涉及专业背景，少数情况是理想教材和极简组成部分的一般案例。焊接专业的介绍和解释更加空白。正是由于专业指导的不明确，使得机械在焊接过程中对学习知识的重要性无法在学习过程中实现，这降低了学生的学习积极性，也给以后的其他焊接力学课程的学习造成了困难。

3.难以学习和应用

首先，有些学生没有扎实的机械知识，没有真正理解和掌握概念和模型，因此很难将它们灵活地应用于工程实践;其次，在焊接生产领域，构件结构复杂，对其应力和变形的分析主要依靠有限元计算，而不是严格的推导和清晰的分析计算概念，这要求学生掌握相应的数值。价值模拟技术和商业软件操作使学生感到机械知识在焊接专业中的直接应用不强，学习成就感低;甚至有些学生认为，将来使用有限元软件来模拟焊接应力和评估接头性能并不需要深入的机械知识，这导致学生以后学习焊接理论，接头韧性，疲劳破坏评估和有限元建立模型我立刻感到无能为力。

二、教学改革措施

1.教学理念与内容

（1）立足工程教育专业认证的理念，转变教学思路。在教学过程中，要突出学生教学过程的中心地位，改变以前教师主导的教学模式，着力培养学生的毕业能力。教学计划，内容和评估方法的制定和设置，以及教学方法和手段的应用，必须紧紧围绕实现这一核心任务的学生毕业能力的目标，而不是目标的理论框架的完整性。课程。

（2）突出焊接专業背景并添加焊接案例分析

焊接专业的背景应贯穿整个教学过程。教学内容和教学过程应突出和加强力学课程的专业特色和工程应用背景，增加焊接结构案例分析，使学生明确学习本课程的目的，认识到力学课程内容对学习的重要性进行焊接专业知识的学习，增强后续焊接专业知识的学习一致性。例如，对于主应力的概念和计算以及主应力的方向，在教学过程中，首先介绍了其评估和检测焊接接头力学性能的重要性，并解释了小孔法的原理。检测应力，焊接工程中常用的线性弹性韧性评估方法，焊接残余应力等;从专业应用的角度来看，它使学生了解机械知识，它不是空中的城堡，而是解决实际焊接工程问题的真实指南。

（3）加强核心内容，借助多种教学方法和手段，目前焊接专业的弹塑性力学课时仅为32学时。在有限的上课时间内，完成对弹性和弹塑性应力的分析，模型建立的推导过程以及相关示例的解释;同时，对于不同学生的知识储备和认知能力，有必要对主导知识进行复习。因为，进一步突出了核心概念，模型和案例研究，削弱了模型的详细推导过程以及对变异点和极限理论等知识点的解驿，并且更加注重物理意义，推导机制，应用范围的教学。以及力学模型的相关案例。同时，借助网络教学平台和数值模拟计算等教学方法，可以弥补课时不足和课程设置乏味的问题。

2.教学方法与手段

（1）加强网络教学平台建设

网络教学平台可以有效整合教学资源，加强和促进师生与教学资源之间的互动，时间安排相对灵活。随着多媒体技术和移动智能应用软件的发展，网络教学越来越受到师生的接受。借助交互式网络教学平台，教师不仅可以进一步解释课程的核心内容，而且可以及时获得学生学习效果的反馈，并参与学生自主学习的讨论。此外，交互式网络平台可以有效克服上课时间的限制，横向扩展学生的知识结构。对于课堂上不能教的知识点和学习本课程所需的实验课程的知识，学生可以通过网络平台自学或复习，老师可以给予适当的指导或指导;例如，对于变分原理和极值原理这一章中有关公式的详细推导，以及相关数学背景和理论的介绍，学生可以在网络平台上自学;此外，通过网络平台可以向学生展示亚焊接部件的应力和变形分析案例，以及力学在联合韧性评估中的最新应用进展。目前，互联网上力学课程的教学资源非常丰富。学生可以通过互联网平台获得生动生动的多层次学习环境。

（2）通过仿真可视化数值示例

对于力学的基础课程，除了更多的公式和更高的数学知识（例如微积分）之外，应力应变概念及其生成和分布特征的高度抽象是其教学和学习困难的关键。有限元模拟技术可以根据构件的几何特征和约束条件实现应变变形过程和分布的可视化。仿真结果可以通过颜色分布云图，视频和其他形式的图像显示应力变形特性和不同条件。它的影响使教学内容生动有趣，增强了学生对弹塑性应力与变形的基本理论知识和案例分析的感知理解，增进了他们的理解，提高了他们的学习主动性和积极性。例如，在缸体的弹塑性扭转的解释过程中，数值模拟结果可以清晰，生动地显示出应力和变形在不同阶段的特征和变化，并且解释过程更加清晰，易于理解。学生理解并接受。将数值模拟技术与网络教学平台结合起来，并同时应用于教学过程中，可以使学生获得通用和焊接专业实例的有限元分析结果更加生动。另外，由于焊接结构的应力和变形主要取决于有限元分析，有限元结果的使用有利于学生对有限元分析软件和计算结果特征的早期了解，从而促进与后续焊接专业知识的连接。

参考文献：

[1]丁勇，梁宇辉，章子华，等.能力培养导向的“力学”教学改革与实践[J].宁波大学学报（教育科学版），2018，40（3）：103-106.