遲露鑫，羅　怡，楊棟華

(重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院, 重慶　400054)

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基于能力本位的焊接物理冶金教學(xué)改革與實(shí)踐*

遲露鑫，羅怡，楊棟華

(重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院, 重慶400054)

《焊接物理冶金》研究?jī)?nèi)容十分廣闊，從宏觀到微觀，從定性到定量，從理論到工程實(shí)際有著系統(tǒng)而深入研究，且課程難度大、知識(shí)點(diǎn)較抽象、實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)，為培養(yǎng)高水平的工程應(yīng)用性碩士人才，從能力本位出發(fā)，借助計(jì)算機(jī)模擬、案例教學(xué)、科研結(jié)合及考核方式等方面進(jìn)行教學(xué)改革，探索提高教學(xué)質(zhì)量的方法，經(jīng)過實(shí)踐證明，教學(xué)改革取得了良好績(jī)效，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，更提高了學(xué)生分析問題和解決問題的綜合能力。

焊接物理冶金；能力本位模式；教學(xué)改革

《焊接物理冶金》的基本任務(wù)在于對(duì)材料受焊后組織、性能、化學(xué)成分變化和產(chǎn)生缺陷的原因進(jìn)行深入地分析，找出內(nèi)在規(guī)律，探明材料受焊過程和受焊后物理、化學(xué)和微觀的變化行為，為進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量，防止各種焊接缺陷(特別是裂紋)提供理論依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，金屬材料的種類不斷增多，性能不斷提高提高，對(duì)焊接質(zhì)量的要求也日益苛刻，因此，世界各國(guó)對(duì)焊接物理冶金方面的研究非常重視。研究生教育是本科畢業(yè)之后繼續(xù)深造和學(xué)習(xí)的一種教育，研究生課程培養(yǎng)不僅能進(jìn)一步增加知識(shí)儲(chǔ)備、豐富知識(shí)體系，為后續(xù)的研究提供理論基礎(chǔ)，課程培養(yǎng)還能夠啟迪思維，開啟智慧的大門，為科學(xué)研究提供正確科學(xué)思維和方法。所以，為培養(yǎng)高層次、研究型應(yīng)用人才，實(shí)現(xiàn)“從注重規(guī)模發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅刭|(zhì)量提升”，必須積極探索有效的教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量。

1　能力本位教學(xué)模式

能力本位教育是以滿足工廠企業(yè)對(duì)教育對(duì)象的要求為基本原則，課程開發(fā)的出發(fā)點(diǎn)是職業(yè)崗位而不是教育專家的觀點(diǎn)，因此，制定教學(xué)目標(biāo)的依據(jù)就是某一職業(yè)崗位所要求學(xué)生具備的知識(shí)和技能。例如，從目前國(guó)際上發(fā)展動(dòng)向來看，企業(yè)對(duì)焊接物理冶金研究工作包括：焊接HAZ的物理冶金；焊接條件下氫的擴(kuò)散、集聚和逸出途徑，氫在受焊金屬中氫致裂紋及致脆的作用，與金屬中內(nèi)在微觀缺陷之間的關(guān)系；焊接時(shí)的力學(xué)行為、應(yīng)力狀態(tài)；焊縫金屬結(jié)晶形態(tài)對(duì)組織、性能的影響；各類焊接裂紋的形成機(jī)理及其擴(kuò)展行為，即結(jié)合企業(yè)上述需求，講授研究生課程理論知識(shí)，保證職業(yè)能力在教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)。

傳統(tǒng)的研究生培養(yǎng)教學(xué)中存在不足，主要有以下幾點(diǎn)：①課件更新不夠，學(xué)科前沿知識(shí)儲(chǔ)備不足。教材上經(jīng)典理論與十多年前的工程案例相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容不能滿足培養(yǎng)研究生分析問題和解決問題能力的要求；②教學(xué)方法單向性，研究生被動(dòng)接受，懶得參與互動(dòng)；③課程考試的目的性太強(qiáng)，啟示性較差。

2　能力本位模式在焊接物理冶金中的應(yīng)用

2.1利用仿真模擬軟件提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性

焊接是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，傳統(tǒng)試驗(yàn)方法分析焊接不僅成本高、效率低，其應(yīng)用存在一定的局限性，如果，單純采用理論方法又很難準(zhǔn)確地解決生產(chǎn)中存在的實(shí)際問題，教材的理論與十多年前的工程案例相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容明顯跟不上時(shí)代發(fā)展的步伐。鑒于此，結(jié)合企業(yè)需要和學(xué)科前沿知識(shí)，注重學(xué)生能力培養(yǎng)，提高分析問題、解決問題的能力，將計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)焊接數(shù)值模擬引入焊接物理冶金講授過程，例如，焊接熱影響區(qū)物理冶金的講授，焊接熱循環(huán)曲線的峰值溫度、加熱速度、冷卻速度、冷卻時(shí)間及對(duì)應(yīng)的組織性能的關(guān)系，利用課本有限的曲線不能夠全面反映焊接接頭溫度場(chǎng)分布規(guī)律，借助模擬再現(xiàn)接近真實(shí)的焊接過程，并通過圖片或動(dòng)畫的形式更加形象地讓學(xué)生將理論和實(shí)踐結(jié)合起來，平板對(duì)接焊接過程熱循環(huán)曲線及溫度場(chǎng)分布，見圖1。

圖1　平板焊接溫度場(chǎng)分布

由圖1可知，顏色代表焊接過程溫度的分布情況，結(jié)合焊接熱循環(huán)特點(diǎn)，學(xué)生很容易理解焊接熱物理過程，根據(jù)峰值溫度、冷卻速度及鋼材SHCCT曲線，就能夠獲得焊接接頭組織狀態(tài)，再結(jié)合數(shù)值模擬的焊接過程動(dòng)畫，改變了教學(xué)沿襲“書本-講授-PPT”的傳統(tǒng)教學(xué)手段，使得課教學(xué)具備了生動(dòng)性和感染力。鑒于課時(shí)有限，焊接有限元模擬過程不能在課堂進(jìn)行一一展示，可以安排課后作業(yè)，讓學(xué)生利用有限元軟件，實(shí)現(xiàn)不同焊接方法、不同工藝下焊接溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及變形，不僅輔佐基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握，還讓學(xué)生了解計(jì)算在焊接中應(yīng)用現(xiàn)狀，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

2.2利用案例教學(xué)方法提升本位能力

學(xué)生既是教學(xué)對(duì)象，也是教學(xué)過程中認(rèn)知主體，而案例教學(xué)又稱情景教學(xué)，是一種開放式的、互動(dòng)式的新型教學(xué)形式，因此，在教學(xué)過程中，圍繞教學(xué)任務(wù)、教學(xué)目標(biāo)，采用“案例式”教學(xué)方法，發(fā)揮CBE教學(xué)模式特點(diǎn)，以培養(yǎng)學(xué)生能力為核心，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，明確學(xué)習(xí)目的和動(dòng)機(jī)，提升教學(xué)質(zhì)量。例如，在講授力學(xué)行為時(shí)，為了理論和工程能夠很好地結(jié)合起來，突出崗位的需求，提高學(xué)生實(shí)踐能力，結(jié)合重慶地方特色，與汽車企業(yè)聯(lián)合結(jié)合汽車部件焊接的實(shí)際案例，組織學(xué)生就案例展開熱應(yīng)力、組織應(yīng)力、自身拘束應(yīng)力等討論與爭(zhēng)論，形成反復(fù)的互動(dòng)、交流和觀點(diǎn)的碰撞，以啟示理論和啟迪思維，同時(shí)，根據(jù)學(xué)生接受能力不同，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整授課進(jìn)度，對(duì)掌握較快、較好的學(xué)生，可借助網(wǎng)絡(luò)資源、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)等手段，貯備更多、更廣的大綱以外的專業(yè)知識(shí)，對(duì)掌握能力較差的學(xué)生，借助更多企業(yè)案例詳細(xì)講解，最終提高學(xué)生分析問題和解決問題能力。

2.3與科研相結(jié)合的教學(xué)方法提升本位能力

“教而不研則淺，研而不教則空”，在教學(xué)過程中，把科研工作與教學(xué)相結(jié)合，提高實(shí)踐教學(xué)效果，因?yàn)?，隨著焊接技術(shù)發(fā)展，教材內(nèi)容已不能反映企業(yè)現(xiàn)有的焊接技術(shù)，若是唯教材不變，已經(jīng)無法適應(yīng)科技發(fā)展要求。例如，針對(duì)焊縫金屬的強(qiáng)韌性講解時(shí)，隨著新材料、新工藝的出現(xiàn)，教材還停留在1991年，在學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，教學(xué)內(nèi)容和方法與科研相結(jié)合，做到科技與時(shí)俱進(jìn)，教師在科研中遇到的問題和積累的經(jīng)驗(yàn)又豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，那么，結(jié)合老師近幾年針對(duì)汽車用高強(qiáng)鋼或是激光焊、摩擦焊等新工藝的科研成果，在教學(xué)中，盡可能多的展示新材料和新焊接方法的組織圖片，根據(jù)學(xué)生能力和課程內(nèi)容，對(duì)焊縫金屬?gòu)?qiáng)韌性決定于焊縫中的化學(xué)成分和結(jié)晶的條件，了解平面晶、胞狀晶、胞狀樹枝晶、樹枝晶和等軸晶等結(jié)晶形態(tài)在不同因素下產(chǎn)生的條件，學(xué)生也通過老師的科研成果，不僅能夠邊學(xué)習(xí)邊了解焊接技術(shù)前沿，深化專業(yè)理論的理解，還可以增加學(xué)習(xí)興趣，使枯燥的理論知識(shí)變得直觀、生動(dòng)，由感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)，收到了更好的課堂效果，還可以讓學(xué)生進(jìn)行科研活動(dòng)，比如參加創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯等活動(dòng)，運(yùn)用理論知識(shí)和研究分析，進(jìn)一步增強(qiáng)實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力和一定的科研開發(fā)能力。

2.4靈活的考核方法提升本位能力

課程考核方式通常由最終成績(jī)，也就是書面考試成績(jī)決定，而這種重視結(jié)果，忽視學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)體系已經(jīng)失去了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，造成“高分低能”的結(jié)果，因此，針對(duì)焊接物理冶金課程特點(diǎn)，除了傳統(tǒng)的考勤、作業(yè)以及書面考試成績(jī)?nèi)蟛糠种猓鶕?jù)碩士研究生培養(yǎng)要求，把發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力引入總分，例如，在進(jìn)行汽車零部件焊接案例分析時(shí)，研究生針對(duì)感興趣的知識(shí)點(diǎn)，完成相應(yīng)的學(xué)術(shù)報(bào)告或?qū)W術(shù)論文，特別是能夠?qū)W(xué)術(shù)報(bào)告提出創(chuàng)新性、啟發(fā)性問題的同學(xué)予以加分，以作為對(duì)創(chuàng)新性思維的鼓勵(lì)，同時(shí)，為了防止學(xué)生通過死記硬背或考前突擊來應(yīng)對(duì)考試，改變以往教師講授什么，考試就考什么的閉卷考試的思路，采用開卷考試模式，題目不限于某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而是需要綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，全面的、深入地分析回答，也不設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的答案，要求學(xué)生給出自己的看法和見解進(jìn)行解答[5]。

3　結(jié)　語

根據(jù)企業(yè)對(duì)研究生高素質(zhì)的要求，遵從能力本位的課堂教學(xué)模式，利用網(wǎng)絡(luò)資源、仿真技術(shù)、校企聯(lián)合及考核方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，能夠清晰明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、掌握學(xué)習(xí)方法、樂于探索專業(yè)研究等增強(qiáng)自信心和興趣，形成良性循環(huán)，達(dá)到教育工作者培養(yǎng)學(xué)生的目的。

[1]蒲秋菊.體驗(yàn)式教學(xué)模式下的大學(xué)英語教學(xué)探究[J]，北華大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版，2012,13(6):156-158.

[2]黃湘禮.體驗(yàn)式教學(xué)在組織行為教學(xué)中的應(yīng)用[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2010,20(2)：113-115.

[3]韓強(qiáng),王玉剛,董緒華.CBE教學(xué)模式在軍械維修工程專業(yè)任職教育中的應(yīng)用研究[J]，教育教學(xué)論壇，2016,14(4):143-144.

[4]蘇海青.CBE背景下的焊接專業(yè)教育模式探索[J].承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2001,4(3):42-45.

[5]唐益群，趙化，王建秀.碩士研究生課程教學(xué)模式改革的探索[J]，教學(xué)研究，2012,35(1):36-39.

Teaching Reform and Practice of Welding Physical Metallurgy Based on the CBE Model*

CHI Lu-xin， LUO Yi, YANG Dong-hua

(College of Materials Science and Engineering, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China)

The research content of Welding Physical Metallurgy is very broad, from macroscopic to microcosmic, from qualitative to quantitative, from theory to engineering practice with system and in-depth research, and the course is difficult, knowledge is more abstract with strong practicality and applicability, in order to foster a high level of master of engineering applied talents, it is necessary to start from computer simulation, case teaching, combination of scientific research and assessment methods of teaching reform to improve the quality of teaching. It was proved through practice, teaching reform made good performance, not only improved the students’ learning initiative, but also improved the students’ ability to analyze and solve problems of comprehensive ability.

Welding Physical Metallurgy; competency based education model; teaching reform and practice

重慶理工大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(yjg2015203)；重慶理工大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(2014YB08)。

遲露鑫(1979-)，女，博士，講師，從事焊接物理冶金、焊接工裝夾具、釬焊等課程的教學(xué)及科研工作。

G642

A

1001-9677(2016)016-0217-02