牟取晗+侯繼軍+董俊慧

摘要：針對(duì)《焊接結(jié)構(gòu)》課程特點(diǎn)，在課堂教學(xué)中引入某些焊接工程典型案例進(jìn)行教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。并在教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出了利用工程案例進(jìn)行教學(xué)的作用及案例選擇原則。

關(guān)鍵詞：焊接結(jié)構(gòu);工程案例;實(shí)踐;選擇原則

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2015）42-0125-02

《焊接結(jié)構(gòu)》是焊接技術(shù)與工程專業(yè)學(xué)生必修的一門主干課程，主要講授焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、焊接熱過程、焊接應(yīng)力與變形、焊接接頭、焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂、焊接接頭和結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度、焊接結(jié)構(gòu)類型及其力學(xué)特點(diǎn)、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

案例教學(xué)是圍繞一定教學(xué)目的把實(shí)際中真實(shí)的情景加以典型化處理，形成供學(xué)生思考分析和決斷的案例（通常為書面形式），再通過獨(dú)立研究和相互討論的方式來提高學(xué)生的分析和解決問題的能力的一種方法[1]。

由于《焊接結(jié)構(gòu)》課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性、應(yīng)用性，所以在該課程的課堂教學(xué)中有意引入一些生產(chǎn)制造中焊接工程典型案例對(duì)于課程的教學(xué)會(huì)起到良好的作用;將焊接工程應(yīng)用典型案例引入教學(xué)也是《焊接結(jié)構(gòu)》課程性質(zhì)的要求，同時(shí)也是教學(xué)內(nèi)容與方法的優(yōu)化和改善。為此，近些年作者在《焊接結(jié)構(gòu)》的教學(xué)中，在引入焊接工程典型案例進(jìn)行理論教學(xué)方面進(jìn)行了一些有益的嘗試。

一、焊接工程典型案例在《焊接結(jié)構(gòu)》教學(xué)中的實(shí)踐

焊接技術(shù)作為材料的一種重要連接方法，在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有越來越重要的地位。焊接結(jié)構(gòu)是焊接技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)際產(chǎn)品的主要表現(xiàn)形式，也是許多工業(yè)部門中應(yīng)用最為廣泛的金屬結(jié)構(gòu)[2]。能夠用于《焊接結(jié)構(gòu)》教學(xué)的焊接工程典型案例不勝枚舉，作者在此僅選擇幾例典型案例進(jìn)行敘述。

1.“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)工程。國家體育場(chǎng)“鳥巢”是2008年北京奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館，場(chǎng)館主體結(jié)構(gòu)為100%全焊異型空間鋼結(jié)構(gòu);“鳥巢”設(shè)計(jì)用鋼4.2萬噸，實(shí)際用鋼5.3萬噸所耗焊材2100噸以上，為國內(nèi)之最;設(shè)計(jì)要求幾乎全部焊縫為全熔透一級(jí)焊縫，焊縫的總長超過了31萬米，現(xiàn)場(chǎng)焊縫超過6萬米（不含角焊縫），100%超聲波探傷，一次合格率高達(dá)99.5%以上，質(zhì)量指標(biāo)之好為全國之最。在進(jìn)行《焊接結(jié)構(gòu)》緒論部分焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)這部分內(nèi)容的教學(xué)時(shí)，作者向?qū)W生介紹了以上幾組數(shù)字以后，立刻就引起了學(xué)生的注意，表現(xiàn)出極大的興趣。用具體的數(shù)字做佐證取得的教學(xué)效果要遠(yuǎn)優(yōu)于教材單調(diào)枯燥的敘述?！傍B巢”主體結(jié)構(gòu)由桁架柱、平面主桁架、立體桁架和立面次結(jié)構(gòu)組成，該結(jié)構(gòu)板件間相互約束顯著，焊縫集中，焊接應(yīng)力較大。在建造的過程中，施工技術(shù)人員采取了許多行之有效的措施來控制結(jié)構(gòu)的應(yīng)力。在課堂教學(xué)中講到焊接順序?qū)?yīng)力和變形的影響時(shí)，作者以“鳥巢”主結(jié)構(gòu)焊接順序?yàn)槔M(jìn)行闡述。首先將主結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析清楚，然后讓學(xué)生結(jié)合理論知識(shí)，探討該結(jié)構(gòu)的焊接順序。學(xué)生們反映積極踴躍，紛紛提出自己的方案并進(jìn)行論證，如同自己就是該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者。課堂討論氣氛熱烈，學(xué)生興趣濃厚，教學(xué)效果良好。并針對(duì)“鳥巢”焊接時(shí)的一些特殊方法如“分段跳焊”、“單桿雙焊，雙桿單焊[3]”提問，讓學(xué)生從《焊接結(jié)構(gòu)》中探尋這些方法的理論依據(jù)。出乎意料的是，許多學(xué)生在課后利用網(wǎng)絡(luò)和圖書館資源查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，通過分析比較，歸納出了不同焊接方法的優(yōu)缺點(diǎn)，學(xué)生理解深入、感受深刻。說明這種教學(xué)方式使得抽象枯燥的理論知識(shí)變得形象生動(dòng)，學(xué)生在主動(dòng)思考中掌握了知識(shí)，收到寓教于樂的效果。

2.船舶制造。船舶制造的發(fā)達(dá)程度，不僅是衡量著一個(gè)國家制造業(yè)水平的一個(gè)標(biāo)志，而且具有重要的戰(zhàn)略意義。焊接作為一種重要的制造技術(shù)在20世紀(jì)20年代開始用于造船，如今已逐漸成為現(xiàn)代船舶建造工程的關(guān)鍵技術(shù)。在船體建造中，焊接工時(shí)約占船體建造總工時(shí)的30%～40%，焊接成本約占船體建造總成本的30%～50%[4]。由于船舶甲板特別是上層建筑往往板厚較薄，結(jié)構(gòu)較多，局部位置焊接熱輸入量較大，焊接應(yīng)力使薄板容易產(chǎn)生失穩(wěn)，因此很容易出現(xiàn)波浪變形[5]。如果船舶甲板及上層建筑焊接變形過大，將直接影響船舶外觀質(zhì)量。為控制甲板的焊接變形，采取剛性固定、分段退焊等焊接工藝措施可有效地減小焊接變形。借助這樣的工程案例進(jìn)行教學(xué)，不僅能提高學(xué)生理論知識(shí)的掌握程度，還是理論知識(shí)同工程實(shí)踐的一次完美結(jié)合，有助于理論知識(shí)向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化。作者將我國“瓦良格”航母改裝制造引入課堂，并以時(shí)事熱點(diǎn)為背景分析航母以及造船工業(yè)對(duì)我國國防的戰(zhàn)略意義，立即引起了學(xué)生濃厚的興趣。通過該例不僅講明白課程知識(shí)點(diǎn)，而且還間接地進(jìn)行了一次愛國主義教育。

3.汽車制造。焊接技術(shù)是現(xiàn)代化制造業(yè)中一項(xiàng)重要的加工技術(shù)，而汽車制造業(yè)是焊接應(yīng)用最廣的行業(yè)之一。隨著我國家庭生活水平的提高，汽車變得越來越普及，以學(xué)生日常生活中可見的東西為教學(xué)素材闡述某些問題，可收到事半功倍的效果。如計(jì)算接觸焊接接頭的靜載強(qiáng)度時(shí)，主要計(jì)算對(duì)象是點(diǎn)焊接頭，而點(diǎn)焊是汽車制造中最常用的焊接方法，所以該方面例子對(duì)于學(xué)生掌握接觸焊接接頭靜載強(qiáng)度的計(jì)算方法幫助甚大。

焊接作為現(xiàn)代機(jī)械制造重要手段之一，應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛。在一些其他領(lǐng)域焊接也起到了重要作用，如航空航天、石油、化工、電力等部門。由于文章篇幅所限，不一一累述。

二、工程典型案例教學(xué)的作用

引入焊接工程典型案例對(duì)于《焊接結(jié)構(gòu)》課堂教學(xué)的教學(xué)效果提升具有明顯作用，典型案例教學(xué)的具體作用主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1.激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與興趣。《焊接結(jié)構(gòu)》課程有些內(nèi)容比較抽象難以理解，如焊件內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生、分布及調(diào)整措施，但是該內(nèi)容又是《焊接結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)。以往在講解這部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不足、熱情不高，教學(xué)目的難以達(dá)到。

工程案例教學(xué)結(jié)合典型的具體實(shí)例，可以使抽象理論融入到具體的工程典型案例中，可使抽象問題形象化。這樣就可以極大地激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，顯著提高教學(xué)效果。endprint

2.促進(jìn)理論知識(shí)向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化?！逗附咏Y(jié)構(gòu)》課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性，課程特點(diǎn)決定了理論知識(shí)向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的重要性。然而，我國高校學(xué)生在這方面的能力往往不足，理論知識(shí)掌握欠扎實(shí)以及缺少理論知識(shí)向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的情景是制約轉(zhuǎn)化的主要因素。通過在《焊接結(jié)構(gòu)》課堂教學(xué)中進(jìn)行焊接工程典型案例教學(xué)不僅可以夯實(shí)課程理論知識(shí)，還可以提供理論知識(shí)向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的情景與背景，從根本上促進(jìn)了這種轉(zhuǎn)化的可能性。這對(duì)于培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力的焊接技術(shù)與工程專業(yè)人才具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

3.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。由于利用工程典型案例教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生利用已有理論知識(shí)自主分析、解決問題，尋求解決問題的途徑，案例教學(xué)目標(biāo)的豐富性、教學(xué)案例的復(fù)雜性、教學(xué)過程的互動(dòng)性、教學(xué)方式的啟發(fā)性[6]等特點(diǎn)都有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

三、工程案例選擇原則

選擇一個(gè)好的工程案例對(duì)于教學(xué)目的的實(shí)現(xiàn)和教學(xué)效果的提升可起到事半功倍的效果。工程典型案例的選擇要遵循以下原則。

1.真實(shí)性。焊接工程典型案例是焊接技術(shù)在工程實(shí)踐中的具體應(yīng)用，因此它應(yīng)該具有真實(shí)性，工程典型案例必須具有明確的工程應(yīng)用背景，切不可由教師主觀臆測(cè)，虛構(gòu)而作。一個(gè)真實(shí)的工程典型案例具有極強(qiáng)的說服力，由典型案例說明的問題可信度高，對(duì)教學(xué)效果的提升作用也最行之有效。

2.針對(duì)性?！逗附咏Y(jié)構(gòu)》課堂教學(xué)選擇的典型案例必須要針對(duì)所講授的理論知識(shí)，典型案例與具體教學(xué)目標(biāo)的切合度將直接影響典型案例教學(xué)的效果[7]。典型案例的針對(duì)性還體現(xiàn)在授課對(duì)象上，教師可以選取學(xué)生較為感興趣的案例來進(jìn)行教學(xué)，使教學(xué)取得較為理想的效果。

3.難度適中。工程典型案例的選擇還要考慮學(xué)生已有知識(shí)構(gòu)成及認(rèn)知能力。難度較大的案例會(huì)打擊學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，而難度較小的案例又不能有效地培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。因此，選擇難易程度適中的典型案例在一定程度上可以保證焊接工程典型案例教學(xué)的順利進(jìn)行。

四、結(jié)語

《焊接結(jié)構(gòu)》是一門基本理論與工程實(shí)際緊密結(jié)合的課程。課程有些基本理論比較抽象難懂，這就對(duì)師生提出較高的要求。尤其對(duì)于學(xué)生來說，由于知識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成及缺乏一定的工程實(shí)踐能力，這些理論知識(shí)接受起來就比較困難。課堂教學(xué)引入一些具有工程背景的典型案例，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以使得理論課教學(xué)變得生動(dòng)且容易接受，有助于學(xué)生掌握基本理論知識(shí)。把以課堂講授為主的教育模式與工程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來，貫穿于課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，有助于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

通過改變教學(xué)模式，引入工程典型案例進(jìn)行《焊接結(jié)構(gòu)》課程課堂教學(xué)不僅使學(xué)生學(xué)到了基礎(chǔ)的理論知識(shí)，又與生產(chǎn)的實(shí)際和本學(xué)科的前沿動(dòng)態(tài)相結(jié)合，擴(kuò)大了學(xué)生的視野，能夠更深入地理解專業(yè)課的內(nèi)容，對(duì)所學(xué)知識(shí)起到融會(huì)貫通的作用，為今后更好地學(xué)習(xí)先進(jìn)理論和生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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