焊接技术基础科教人才培养

分类：机电一体化论文发表 时间：2020-10-23 09:45 关注：(1)

　　在化工设备的安装过程中，反应釜、压力容器、管道等大量设备需要利用焊接方法进行连接。焊接质量对化工设备装置的安全运行起着关键作用，焊接质量的好坏往往与焊接技术人才密切相关。针对当前焊接人才短缺的现实，本文结合《焊接技术基础》课程探索科教融合教学模式下的一种新型人才培养模式。作者将根据我校材料成型及控制工程专业的实际教学情况，浅谈科教融合模式下人才培养的一些体验，探索一种人才培养的模式。

　　关键词:焊接技术;科教融合;人才培养

　　焊接技术是工业领域不可替代的重要材料成型方法，曾被誉为金属材料成型的“裁缝”;焊接技术的发展促成了全新的制造技术，变革了传统工业化格局，推动了社会发展［1］。在化工设备的安装过程中，反应釜、压力容器、管道等大量设备需要利用焊接方法进行连接。焊接质量对化工设备装置的安全运行起着关键作用，焊接质量的好坏往往与焊接技术人才密切相关。焊接技术人才将会是实现“中国制造2025”，实现“智能制造”的重要保障，对我国的现代化建设起到决定作用［2］。《焊接技术基础》是材料成型与控制工程专业本科生，从事焊接相关专业必修的一门应用型课程。此课程通过理论的教学结合实验实训的模式，一方面可以提高学生的理论知识，另一方面可以培养学生实际动手能力。作者将根据我校材料成型及控制工程专业的实际教学情况及笔者切身经历，浅谈科教融合模式下人才培养的一些体验，并探索一种人才培养的模式。本论文通过科教融合教学模式，能够使学生对焊接工程出现的实际问题做出准确的判断，并能提出适合的解决方案，整体提高“中国制造2025”人才的素质。

　　1教学提高学生对焊接科学的认知

　　人们对未知事物的认知是一个培养、渐进的过程，往往需要经过实践、认识、再实践、再认识的多次反复才能完成;此过程需要指导者广泛的引导。在焊接技术理论教学上，我们可以列举生活中与焊接相关的生活实例，培养学生对焊接的兴趣，然后引导学生利用教科书理论知识解释焊接现象，最终能够解决焊接过程中出现的问题。在教学过程中通过反复的理论与实践的结合来强化学生对焊接科学规律的认识。下面我们以焊接教学中出现的焊接裂纹出现的必备条件为例，来强化学生对焊接科学规律的认识。在焊接裂纹形成过程中，拉应力成为产生焊接裂纹的必备条件，而拉应力的产生与焊缝温度分布不均，降温速度快慢有关，一旦熔池中心的熔敷金属在结晶过程中应变增长速率大于临界应变增长速率时，结晶裂纹就产生了。对于产生结晶裂纹的拉应力及其应变速率，学生普遍不能理解，认识不够深刻，为了提高学生对此规律的认识，我们列举了一个生活实例。例如，我们生活中在不经意的情况下会把盛有开水的玻璃瓶子放入冷水中，结果在经过几瓶的冷却后，玻璃瓶子裂开了。老师和学生共同探索玻璃瓶子裂开的原因，通过课堂的讨论及老师的引导，学生一致认为是玻璃瓶子外壁在冷水的作用下，冷却速度比瓶内壁更快，因此，玻璃瓶外壁在降温速率较大时，受到了较大的拉应力而导致破裂。此生活实例与焊接过程中裂纹的形成过程相似，增加了学生对焊接规律的认识，提高了学生的兴趣。通过列举生活实例，让学生对焊接知识有了更深刻的记忆。

　　2科教融合提高学生的综合技能素质

　　1989年诺贝尔化学奖得主切赫(Cech)教授［3］指出:“研究型大学给学生最有震撼力的教育并非来自课堂上课，而是让本科生进入研究实验室。他们在那里获得个人经验。他们在那里接触最新的设备和尚无答案的问题。这些经验是他们毕业5～10年后也不会忘记的”。科研活动与焊接理论紧密结合，在学生获得一定的理论知识后立即将理论知识用于实践，通过焊接过程中发现的一些问题来进一步补充理论知识的欠缺。通过科教融合，我们培养了学生的动手能力，解决问题的能力，提高了学生的综合技能素质。在现代的大学当中，实验室拥有较好的实验条件，丰富的学术资源，为大学生科教融合提供了丰富的沃土。基于科教融合的焊接课程的建立是把课堂带人到实验室，在实验中让学生加深理论知识的理解，让学生在实验中认识科学，将所学知识进行升华。例如，冯曰海等［4］基于LabVIEW虚拟仪器开发平台，自主研制了一种多电弧焊接过程参数监测教学实验平台。教学和创新实验的有效结合提升了学生对科学知识的认知与创新实践能力。图1根据加热温度定义焊接方法的讲解图Fig.1Explanationchartfordefiningweldingmethodaccordingtoheatingtemperature在科教融合模式下，通过引导学生的对焊接问题的发现，激励学生提出问题的解决方法，探索新的解决思路。例如，在焊接概念提出后，我们把焊接的本质定义在实现原子间结合的连接方式，通过加热或加压的方式或者二者并用的途径达到。在讲解此知识点时，我们会注重学生对此概念内涵的挖掘，提醒学生焊接不仅仅是电弧熔化焊，更包括钎焊和压力扩散焊。根据焊接过程是否加压，我们定义了压焊;根据加热温度我们定义了钎焊和熔化焊。在焊接过程中如果加热温度未达到母材的熔化温度，在此温度下实现的焊接方式我们称为钎焊;当加热温度达到母材的熔化温度，在此温度下实现的焊接方式我们称为熔焊(如图1，a和b)。在焊接概念的讲解过程中，引导同学们发现问题:如要实现高熔点的材料A与低熔点的材料B的焊接，该怎么实现呢?对于此问题，我们就需要将学生带入我们的实验室，让学生提出更合适的解决办法。在实验室里面，我们可以对熔焊和钎焊的设备进行进一步的了解，并提出自己对以上问题的解决思路，最终我们发现学生提出了加热温度介于AB材料熔点之间的焊接思路(如图1c所示)。在学生提出这个方法之后，让学生去查阅相关文献发现此方法就是焊接中最新提出的熔钎焊的方法，此方法解决了高熔点材料A与低熔点材料B的焊接问题。通过实验室的实验平台做支撑，还可以鼓励学生申报一些大学生创新大赛项目，提高学生对科研的认可，并在实践中发现问题，提出解决办法，为焊接打下坚实基础。

　　3基于科教融合教学模式的人才培养

　　根据朱九思的理念，科研要以坚持人才培养中心地位为前提，要走在教学和社会服务的前面，要服务国家和社会［5］。《焊接技术基础》是一门应用性非常强的课程，对焊接人才的培养需要科研的强力支撑。焊接科研过程中对人才培养起到了重要作用，不仅包括在科研中获得的新知识，也包括在科研中获得的独特感受与精神体验。通过焊接科研过程中的穿插教学模式，不仅可以帮助学生补充在理论知识的欠缺，还可以提高学生的创新能力。对于科教融合模式的建立，我们可以通过理论课与实习实训课结合的教学模式实现。

　　3.1理论课的教学

　　在教学过程中多发挥学生的主观能动性，让学生作为课题的主角。在前面我们提到让学生联想生活实例，增加学生对焊接科学的认知，提高学生对枯燥无味焊接知识的兴趣。在焊接教学过程中，我们更需要发现学生的潜质，而不是一味地去强输硬灌。培养学生在课程学习中灵活应变和终身学习能力，实现学生能够独立自主的运用科学知识去解释实验现象，有利于学生解决实际问题，提高综合技能素质［6］。鼓励学生对他们在实验中看到的或者听到的实验现象去解释，并最终能够确定正确答案。

　　3.2实训课的教学

　　除了理论课外，我们学院非常重视实训课中对学生的锻炼。在同学们获得课堂理论知识之后，他们的知识往往是抽象性的，需要对所学知识通过实际的动手操作加以升华，才能让焊接科学的原理深入到学生的脑海。焊接在现代工业中起到重要的作用，不仅是化工设备安装过程的重要手段，而且是微电子封装不可替代的重要方法。因此针对社会人才需求，我们给学生开设了不锈钢焊接的实训课，通过采用氩弧焊实训，使学生了解到了焊接过程中熔滴过渡中容易引发磁偏吹的现象，让学生加深对此知识的认识。另外在实训中我们还对焊接过程的容易出现的焊接飞溅进行了科学的认识。更进一步，电子电路的装配实验是基于焊接实训教学开设的实训课程，通过练习基本元器件的识别及简单测试方法，能够使学生了解硬件电路的基本结构，独立完成整机电路的安装和调试［7］。通过此实验更能让学生了解软钎焊在我们电子封装行业的广泛应用。实习实训过程不仅提高了学生的动手能力更提高了学生解决问题的能力。通过此模式，我们探索一种人才培养模式，为国家现代化建设的人才培养提供一定的支撑。

　　4结语

　　本文结合《焊接技术基础》课程探索科教融合教学模式下的一种新型人才培养模式。作者将根据我校材料成型及控制工程专业的实际教学情况，浅谈科教融合模式下人才培养的一些体验，探索一种人才培养的模式。通过强化学生对焊接科学规律的认知，提高学生对科学知识的兴趣;通过科研提高学生的综合技能素质，最终探索了科教融合教学模式下的一种新型人才培养模式。

　　参考文献

　　［1］林则裕.焊接科学基础［M］.北京:机械工业出版社，2012.

　　［2］沈根.焊接高技能人才培养存在的问题及对策［J］.焊接，2008(09):39－41.

　　［3］周光礼.世界一流大学特质［J］.中国高等教育，2010(12):44－47.

　　［4］冯曰海，张天齐，周櫈，等.多电弧焊接过程监测教学实验平台设计［J］.实验科学与技术，2020，18(04):138－142.

　　［5］侯长林.科研先行:高等教育发展的内在规律———兼论教学、科研和社会服务的关系［J］.铜仁学院学报，2020(04):1－12.

　　［6］梁茂辉.如何引导学生探究一种新的物理规律［J］.试题与研究，2019(30):117.

　　［7］黄靖然，王战伟.电子电路装配实验教学设计［J］.科技视界，2020(23):30－32.

　　作者：辛成来