焊接技术与工程专业材料加工基础课程教学方法改革研究

陆斌锋 陈云霞 郭彦兵 张旺

[摘 要] 材料加工基础是焊接技术与工程专业的一门专业基础核心课程，理论性较强，学生学习兴趣普遍不高。如何改变以往偏重理论教学的课程内容和形式，通过计算机模拟、具体案例分析以及课堂讨论等环节调动学生的学习兴趣和积极性，提高课堂教学效果，文章对此进行有益尝试，对基于焊接技术与工程专业的课堂教学进行探索，以期为其他专业课程教学提供借鉴。

[关键词] 材料加工基础;焊接技术与工程;应用型本科;教学研究

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）41-0289-02    [收稿日期] 2019-10-22

焊接技术与工程专业是偏向实际应用的一个专业，旨在培养具有良好的焊接工程技术能力、人文素养和发展潜力，能够在机械工程技术领域从事焊接结构设计制造、焊接冶金分析与工艺设计、焊接检验、焊接设备维护、焊接自动化集成与项目管理的高等技术应用型人才。

焊接过程是一个瞬时非平衡的热力学过程，涉及冶金、机械、物理、化学、热学、力学和计算机技术等学科知识。正是因为焊接学科这种特点，决定了其培养的人才既要有深厚的科学理论基础，又要有扎实精专的专业知识背景[1]。材料加工基础课程内容主要包括凝固理论和塑性成形理论，涉及较多的物理定律和数学公式，是一门理论性较强的专业基础课程[2]，对焊接技术与工程专业后续的专业课程学习具有重要意义。该课程涵盖的许多概念和理论（液态金属性质、过冷度、晶体生长方式、组织结构等）较为抽象，学生不易理解，有一定的教学难度。

一、材料加工基础课程教学中存在的主要问题

1.学生对课程目标认识不足。根据实际教学效果的反馈情况来看，部分学生并没有将所学的理论基础知识融会贯通、综合运用，学习的目的只是通過考试拿到学分，缺乏对知识真正的理解。由此可见，很多学生对专业基础课程的重要性认识不足。

2.课程内容偏理论，难以理论联系实际。材料加工基础课程内容偏向理论，涉及的知识面较广，部分学生由于数学、物理基础差，对课程的学习具有一定的畏难情绪。由于学生缺乏工程实践，难以找到分析解决实际工程问题的切入点，导致学生在学习过程中产生挫败感，学习积极性大打折扣。

3.教学手段较为单一，多媒体教学水平较低。教学过程中仍然以理论教学为主，教学手段缺乏实践性与灵活性。由于课程复杂度、综合性、工作量都有所提高，多媒体教学内容也存在着案例陈旧等问题，课堂教学过程中缺乏学生创新思维的训练和综合应用能力的培养。

二、教学实施

针对本课程的特点及教学中存在的问题，经过笔者的教学实践和学生反馈，形成了自己的教学方法改革思路，希望能对焊接专业基础理论课程教学实效性的提高提供有益的参考。

1.突出课程特色，加强理论联系实际。应用型本科焊接技术与工程专业专门培养焊接技术与工程领域的工程应用型人才，材料加工基础课程内容应突出凝固温度场、凝固热力学及动力学、热应力应变、焊接缺陷形成原因等焊接专业所需的基础内容。从基本理论的深层次方面研究焊接过程中的一些科学问题，同时加强理论与实际的联系，着重培养学生将理论知识应用于工程问题的思维方式。

2.引入多媒体教学，激发学生的学习兴趣。本课程内容偏向理论，涵盖的许多概念较为抽象，在教学中将收集和整理的大量课程相关多媒体教学资料和工程应用视频贯穿到教学中，取得了良好的教学效果。同时，多媒体教学是一项复杂的系统工程，对课程内容的逻辑关系进行梳理，寻找创新点和突破口，从低层次向高水平发展。例如，对常见焊接缺陷进行分类梳理，并以相应图片介绍各种焊接缺陷;利用视频多媒体等媒介丰富课程素材，特别是教师科研中的实际问题通过图片或录像的形式介绍给学生，使教学内容更加丰富，利于理论联系实际。

3.引入计算机模拟教学方法。针对当前工程技术高速发展和工程人才需求快速变化的现状，很多工程技术问题的解决有赖于计算机技术的应用，特别是有限元分析计算方面的内容[3]。例如对于传统教材对焊接温度场的介绍通过数学建模的求解，以二维图片的方式给出焊接温度场的分布，学生理解起来不太容易。通过计算机模拟演示的方法（如图1所示），学生不仅可以理解焊接温度场的分布，还了解了求解的方法及过程，可以自行求解相关问题。

4.引入案列式教学方法。材料加工基础课程理论性较强，在教学过程中可以用工程案例来强调理论的指导性和应用场景，并激发他们的兴趣，营造贴近工程实际的教学环境，丰富教学内容，开阔学生的视野，达到良好的教学效果[4]。例如通过焊道下裂纹的案例使学生了解焊接各种裂纹的产生原因及预防措施。焊道下裂纹是一种非常有害的裂纹，因为它可能会在焊接很多小时以后开始扩展。焊道下裂纹是一种延迟裂纹，因此，对于有焊道下裂纹倾向的材料，应在焊后冷却至室温后48～72小时以后再进行最终检验。

5.引入课堂讨论。可以进行小组讨论、班级讨论、开放式讨论、与教师讨论等，教师与学生可以进行网上答疑、指导等互动学习活动，这样可以扩展学生的学习场合与学习时间，使学生更好地自主学习，提高学生的学习兴趣与积极性。同时还可以利用教学资源库平台，让学生进行学习资料查询、网络查询等。

通过上述教学方法改革，激发了学生的学习兴趣，充分挖掘了学生的潜力，使学生了解材料加工基础课程在焊接专业课程中的重要性，培养了学生的实践能力、分析能力和解决问题的能力，在2016级焊接专业学生的教学过程中取得了良好的效果。但实施过程中还存在着一些问题，需要我们进一步深化研究与实践，并与人才培养模式相适应，逐步优化理论教学体系与实践教学体系的关系，进一步提高学生的综合能力，为切实推动焊接专业的教学改革提供借鉴和参考。

参考文献

[1]胡庆贤，浦娟，王晓丽等.独立学院焊接应用技术型人才培养方案调整与改革研究[J].江苏科技信息，2016（23）：34-36.

[2]吴林，方洪渊.中国焊接高等教育60年[J].机械制造文摘：焊接分册，2012（4）：14-20.

[3]任纯芳.基于工作过程的教学改革策略分析与思考[J].教师，2015（1）：97-98.

[4]吴漪菡.基于工作过程的课程教学改革的经验梳理[J].中国职业技术教育，2015（14）：65-67.