機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)焊接實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革

2023-02-22 15:23:12陳順洪張豪杰王薛龍

時(shí)代汽車(chē) 2023年2期

陳順洪張豪杰王薛龍

成都大學(xué) 四川省成都市 610106

1 引言：焊接是機(jī)械連接中重要的連接方式

金屬焊接是把兩個(gè)金屬零件或多個(gè)金屬零件連接成一個(gè)部件的一種連接方式，得到的部件通常在各個(gè)方向都具有很高的強(qiáng)度，被譽(yù)為金屬材料成型的裁縫[1]。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，焊接已經(jīng)從最初的相同金屬或合金的連接發(fā)展到了不同的金屬或合金之間的連接[2]，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家建設(shè)均有重要意義。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，美國(guó)50%以上的國(guó)民生產(chǎn)總值均和焊接有直接或間接的關(guān)系。而焊接也是最經(jīng)濟(jì)、有效的連接方式。焊接最初只是一種簡(jiǎn)單的維修手段，但發(fā)展到目前，已然成為了一種重要的制造方法之一，也是最基本的制造方法。毫不夸張的說(shuō)，如果沒(méi)有焊接，有沒(méi)有我們今天的幸福生活。小到自行車(chē)車(chē)架，大到航空母艦，無(wú)不有著焊接的身影，如果沒(méi)有焊接，這些東西都是很難被制造出來(lái)的。特別是在機(jī)械加工領(lǐng)域，焊接技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展極大的提高了機(jī)械加工生產(chǎn)的效率，推動(dòng)了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)在一定程度上改善了人們的生活，焊接技術(shù)是工業(yè)發(fā)展的核心和基礎(chǔ)[3]。同時(shí)，焊接也與新材料科學(xué)、電子工程及先進(jìn)制造工程等領(lǐng)域密切相關(guān)[4]。隨著焊接專(zhuān)業(yè)的不斷發(fā)展，應(yīng)用范圍也愈加廣泛，為了滿(mǎn)足學(xué)生的課程實(shí)踐和就業(yè)需要，大部分高校開(kāi)設(shè)的金工實(shí)訓(xùn)課程都包含了焊接課程。開(kāi)展焊接實(shí)訓(xùn)能讓學(xué)生對(duì)焊接這種特種加工方式產(chǎn)生良好的認(rèn)知和理解[5]。但是，現(xiàn)階段的焊接教學(xué)課程依然存在著不小的問(wèn)題。例如教學(xué)方式、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)設(shè)備的落后，尤其是在教學(xué)現(xiàn)階段的焊接教學(xué)和后期學(xué)生的崗位上的實(shí)際存在著不小的差距，這些問(wèn)題一定程度上阻礙了焊接教學(xué)乃至整個(gè)焊接技術(shù)的進(jìn)步。

2 焊接實(shí)訓(xùn)教學(xué)對(duì)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的意義

對(duì)于實(shí)訓(xùn)教學(xué)而言，都是將學(xué)過(guò)的理論知識(shí)付諸于實(shí)踐，同時(shí)針對(duì)某些重難點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的練習(xí)，從而更加充分、透徹的掌握理論知識(shí)，使理論和實(shí)際緊密的結(jié)合。焊接實(shí)訓(xùn)一方面是為了機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生掌握焊接理論知識(shí)，另一方面是在透徹的掌握理論知識(shí)之后，將理論知識(shí)用于以后的設(shè)計(jì)中，學(xué)生在理解了焊接的應(yīng)用情況和優(yōu)缺點(diǎn)之后，才能在后續(xù)的機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中做出最優(yōu)的方案。在理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)結(jié)合的基礎(chǔ)上，也更能鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力[6]。

隨著社會(huì)的發(fā)展和各個(gè)職能部門(mén)的完善，各個(gè)高校在社會(huì)中所扮演的角色也日趨固定。有的高校定位于培養(yǎng)科研人才，有的高校定位于培養(yǎng)應(yīng)用型人才，還有的高校定位于職業(yè)教育。對(duì)于定位于應(yīng)用型人才和職業(yè)教育的這部分高校的機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言，如何有機(jī)的將理論知識(shí)和實(shí)際操作緊密結(jié)合，對(duì)于學(xué)生后期的發(fā)展，大有裨益。機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)焊接實(shí)訓(xùn)改革，能夠更好的適應(yīng)高校教育的需要，更好的適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。

培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，進(jìn)一步讓學(xué)生透徹理解焊接的理論知識(shí)，符合學(xué)生學(xué)習(xí)的需要，符合工作崗位的需要，讓學(xué)生在就業(yè)中具備一定的優(yōu)勢(shì)，有利于為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)輸送應(yīng)用型機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)人才。

3 機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)焊接實(shí)訓(xùn)存在的問(wèn)題

焊接是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，在焊接課程的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生主要通過(guò)實(shí)訓(xùn)的方式將理論知識(shí)理解透徹。但是現(xiàn)階段的焊接教學(xué)過(guò)程存在著一些問(wèn)題，阻礙了教學(xué)的成果。通過(guò)筆者的調(diào)研和總結(jié)，以下問(wèn)題亟待解決：

1.教學(xué)方式較為落后?，F(xiàn)階段實(shí)訓(xùn)教學(xué)的方式還依然和以前師傅帶徒弟的方式一樣，需要教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行單獨(dú)的指導(dǎo)，通常情況下，一位教師需要面對(duì)20 到30 位學(xué)生，學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)操練習(xí)的時(shí)間都十分有限，極大影響了學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐效果[7]。就成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院而言，金工實(shí)訓(xùn)教師中只有一位是焊接專(zhuān)業(yè)教學(xué)教師，上課過(guò)程中經(jīng)常面臨的問(wèn)題是一名教師需要面對(duì)四五十位學(xué)生，在這種師生比極低的情況下，教師不能充分的對(duì)每位同學(xué)練習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的指導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)生練習(xí)的積極性差、效果差。

2.教學(xué)環(huán)境太差，導(dǎo)致部分學(xué)生出現(xiàn)不適應(yīng)的情況。和其他傳統(tǒng)的加工方式相比較，焊接還有許多其他加工方式所沒(méi)有的缺點(diǎn)，比如焊接過(guò)程中釋放的濃煙、大量的光、大量的熱以及輻射等。很多學(xué)生適應(yīng)不了這樣嘈雜燥熱的環(huán)境，加上濃煙、熱和光輻射容易對(duì)學(xué)生造成傷害，即使在普通防護(hù)用品的保護(hù)下，一部分學(xué)生還是表現(xiàn)出不愿意練習(xí)的意愿。較差的教學(xué)環(huán)境難以保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也天然的打消了學(xué)生的積極性。

3.教學(xué)設(shè)備落后。焊接是一門(mén)需要大量練習(xí)的技術(shù)，所以焊接教學(xué)需要大量的焊接材料（母材和焊材）供學(xué)生練習(xí)，同時(shí)，在技術(shù)相同的條件下，更加新型的設(shè)備有助于焊接效果的提升。就目前的教學(xué)狀況而言，學(xué)校提供的實(shí)驗(yàn)維持費(fèi)需要供許多工種同時(shí)使用，難以保證焊接教學(xué)實(shí)驗(yàn)的材料和設(shè)備的用量，還不足以達(dá)到焊接練習(xí)所需要的量。就筆者所在的成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院而言，學(xué)校提供的實(shí)驗(yàn)維持費(fèi)需要供車(chē)、銑、線(xiàn)切割、焊接、鑄造等幾個(gè)工種同時(shí)使用，難以保證所有學(xué)生焊接所需的材料的量。目前，成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院僅有380V 交流弧焊機(jī)3 臺(tái)供學(xué)生進(jìn)行焊接練習(xí)，而這三臺(tái)交流弧焊機(jī)已經(jīng)有10 多年歷史了，其中有一臺(tái)設(shè)備使用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，偶爾不能正常開(kāi)機(jī)。這三臺(tái)設(shè)備在學(xué)生實(shí)訓(xùn)期間每臺(tái)設(shè)備每天需要供應(yīng)20 至30 人次的練習(xí)，學(xué)生數(shù)量遠(yuǎn)大于設(shè)備數(shù)量，導(dǎo)致學(xué)生練習(xí)效果差，效率低。設(shè)備更新的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上時(shí)間的發(fā)展和技術(shù)發(fā)展。這也是對(duì)焊接教學(xué)過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。

4.整體課程設(shè)置結(jié)構(gòu)不合理。就筆者調(diào)研的多所兄弟院校的情況來(lái)看，或多或少都存在著課程設(shè)置不合理的情況。主要表現(xiàn)為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)自成體系，互不干擾[8]，同時(shí)焊接理論學(xué)習(xí)和實(shí)操學(xué)習(xí)沒(méi)有做好分配。很多學(xué)校為了統(tǒng)一學(xué)生的實(shí)訓(xùn)時(shí)間，將實(shí)訓(xùn)放在了學(xué)生剛?cè)雽W(xué)的一兩個(gè)學(xué)期，而理論課程卻在此之后。則會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在進(jìn)行實(shí)操學(xué)習(xí)的時(shí)候，并不能清楚的知道焊接的原理、各種類(lèi)型焊接的優(yōu)缺點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生不能很好的上手練習(xí)，也不能在聯(lián)系過(guò)程中通過(guò)溫習(xí)理論知識(shí)來(lái)改進(jìn)自己的操作方式，也就很難有助于學(xué)生整體水平的提高了。

4 機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)焊接實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的措施探討

針對(duì)以上提出的各種問(wèn)題，有以下改進(jìn)措施。

1、改善教學(xué)的方式。

現(xiàn)有的教學(xué)方式是以師傅帶徒弟的方式，這種方式下，學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)、練習(xí)的動(dòng)力，教師需要對(duì)學(xué)生一對(duì)一的進(jìn)行指導(dǎo)，在師生比例不能更改的情況下，發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，有助于提高練習(xí)的效果。首先，應(yīng)當(dāng)在機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的焊接實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)建立以工作任務(wù)為目標(biāo)導(dǎo)向的練習(xí)方式。通過(guò)目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)，學(xué)生更加明白需要達(dá)成的效果，這樣練習(xí)的目的性更強(qiáng)，效果也更好。

通過(guò)目標(biāo)導(dǎo)向的引入，教師在指導(dǎo)學(xué)生的過(guò)程中，只需要先對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本操作的指導(dǎo)，剩下的可以讓學(xué)生在追求目標(biāo)的過(guò)程中摸索前進(jìn)。誠(chéng)然，學(xué)生練習(xí)過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)許多意料之外的問(wèn)題，但是這不會(huì)是普遍的現(xiàn)象，教師只需要對(duì)個(gè)別的學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)即可。同時(shí)，學(xué)生在追求同一個(gè)目標(biāo)的同時(shí)還可以相互交流學(xué)習(xí)，教學(xué)相長(zhǎng)更有利于學(xué)生技術(shù)水平的提高。

例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)“平角焊”的過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)先給學(xué)生教授一定的操作技巧，包括平角焊焊接的位置、焊接設(shè)備的調(diào)試、焊材的選擇、電流大小的選擇、送絲的速度、焊接的角度、焊接的手法等基礎(chǔ)操作，然后讓學(xué)生自主練習(xí)平角焊。在學(xué)生掌握一定的平角焊焊接操作技巧之后，教師應(yīng)當(dāng)對(duì)布置相對(duì)應(yīng)的平角焊焊接任務(wù)，如焊接一個(gè)方形的容器或者焊接一個(gè)小凳子，學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)，焊接的技巧練習(xí)也跟上來(lái)了。讓學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，充分掌握焊接的理論和實(shí)操知識(shí)。就成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院而言，在教師給學(xué)生講解了基本的操作之后，教師給學(xué)生制定的教學(xué)目標(biāo)為：學(xué)院破損圓凳的維修作業(yè)。具體操作情況為：學(xué)院有一大批損壞的鐵質(zhì)圓凳，均為底座和支撐桿之間連接斷裂導(dǎo)致不能使用，教師則安排學(xué)生通過(guò)焊接的方式對(duì)這批圓凳進(jìn)行維修，并告知學(xué)生，維修好的圓凳將會(huì)在教室里重新和大家見(jiàn)面。這極大的激發(fā)了學(xué)生的興趣，學(xué)生都積極的參與到圓凳的維修過(guò)程中，體會(huì)維修圓凳給自己帶來(lái)的成就感。雖然圓凳維修的效果并不是百分百的理想，但是在此過(guò)程中，學(xué)生已經(jīng)將平角焊的操作都掌握了。

2、改善實(shí)訓(xùn)環(huán)境

目前而言，教學(xué)環(huán)境差，對(duì)學(xué)生練習(xí)的積極性有一定的挫傷。相較于其他加工方式，焊接加工存在更多的不利因素，如加工過(guò)程中存在大家的煙霧、粉塵、輻射和熱量。這些不利因素對(duì)學(xué)生練習(xí)積極性的影響很大?？梢酝ㄟ^(guò)引入部分輔助設(shè)備和穿戴設(shè)備以解決此問(wèn)題。如在煙霧方面，可以引入如圖-所示的排煙設(shè)備，阻止過(guò)多的煙霧停留在房間里面；在粉塵方面，可以引入帶過(guò)濾網(wǎng)的呼吸面罩，防止粉塵吸入學(xué)生身體；在光輻射和熱輻射方面，可以引入隔離效果更好的防護(hù)面罩和防護(hù)服，確保學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的安全問(wèn)題。就成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院而言，學(xué)院在實(shí)訓(xùn)大樓的側(cè)面搭建了一間通風(fēng)良好的焊接房。相較于以前在大樓內(nèi)部操作而言，焊接房具有通風(fēng)效果良好的優(yōu)點(diǎn)；專(zhuān)門(mén)的通風(fēng)設(shè)備更有利于煙霧和粉塵的排放。加上給學(xué)生訂制的勞保裝備，在保證學(xué)生實(shí)訓(xùn)安全的前提下，進(jìn)一步改善了學(xué)生的實(shí)訓(xùn)狀態(tài)，有利于學(xué)生將精力都集中到焊接的聯(lián)系過(guò)程中而不是過(guò)多的考慮外部的環(huán)境，學(xué)生自然更愿意參與到實(shí)訓(xùn)過(guò)程中來(lái)。

3、通過(guò)多種途徑引入先進(jìn)的設(shè)備

焊接教學(xué)設(shè)備在筆者看來(lái)可以體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是焊接機(jī)器設(shè)備，這類(lèi)型設(shè)備決定了焊接效果的下限；另一方面是焊接用到的母材，這類(lèi)設(shè)備決定了焊接效果的上限。對(duì)于焊接機(jī)器設(shè)備而言，可以通過(guò)和學(xué)科競(jìng)賽結(jié)合的方式獲取資金和設(shè)備。學(xué)校對(duì)于學(xué)科競(jìng)賽每年會(huì)投入一定的資金支持，而學(xué)科競(jìng)賽又會(huì)用到焊接的設(shè)備和材料。所以在實(shí)驗(yàn)維持費(fèi)不改變的情況下，可以嘗試和學(xué)科競(jìng)賽的歸口部門(mén)合作，提供部分設(shè)備資金，最終提高設(shè)備的利用率。對(duì)于材料而言，目前焊接購(gòu)買(mǎi)的是裁切好的鋼片，可以將原材料鋼片改為整塊的鋼板，再由學(xué)生自行分割。一方面節(jié)約了成本，另一方面也鍛煉了學(xué)生，整體能夠購(gòu)買(mǎi)的材料量就增加了。最后，學(xué)生學(xué)習(xí)最終的目標(biāo)還是到企業(yè)中去，可以通過(guò)校企合作的方式，讓企業(yè)預(yù)先提供部分的資金，學(xué)生在學(xué)校提高了技術(shù)，后期可以迅速的投身到工作崗位中，相當(dāng)于幫企業(yè)做了預(yù)先的員工培訓(xùn)，對(duì)企業(yè)的發(fā)展也大有裨益。通過(guò)以上方式，能夠增加機(jī)器設(shè)備的數(shù)量和種類(lèi)，也能增加焊接材料的數(shù)量，能夠有效做到每位同學(xué)均有好的設(shè)備練習(xí)，有足夠的時(shí)間練習(xí)。在設(shè)備投入方面，成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院通過(guò)和學(xué)科競(jìng)賽相結(jié)合的方式，在原有普通電弧焊的基礎(chǔ)上，引入了一臺(tái)無(wú)氣二保焊機(jī)器，豐富了設(shè)備的多樣性，讓學(xué)生能夠更多的了解各種焊接設(shè)備。因?yàn)闊o(wú)氣二保焊不涉及到頻繁的更換焊條，提高了學(xué)生練習(xí)的效率，所以學(xué)生對(duì)焊接的興趣也大大提高。在焊接材料的投入上，將以前使用的裁切好的板材更換為整塊的廢舊鋼板，通過(guò)等離子切割的方式對(duì)鋼板進(jìn)行加工，提供足夠量的母材供學(xué)生練習(xí)，保證學(xué)生練習(xí)過(guò)程中不會(huì)有材料的短缺，學(xué)生也不會(huì)有材料供應(yīng)不足導(dǎo)致的積極性下降的問(wèn)題了。

4、改善課程的設(shè)置

改善課程的設(shè)置需要從理論和實(shí)踐相結(jié)合的方向來(lái)著手。就筆者所調(diào)研的兄弟院校和自身情況來(lái)看，主要的矛盾點(diǎn)在于學(xué)生在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作學(xué)習(xí)之前，大部分的情況都還未進(jìn)行理論的學(xué)習(xí)，不能深刻的理解操作過(guò)程中的做法以及帶來(lái)的效果，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)的成果不理想。通過(guò)將實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)穿插在理論教學(xué)過(guò)程中，可以有效的防止此類(lèi)情況的出現(xiàn)。就成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院而言，通過(guò)試點(diǎn)進(jìn)行，在部分學(xué)生理論課的間隙中，插入實(shí)訓(xùn)教學(xué)，取得了良好的效果。接下來(lái)需要將此類(lèi)手段推而廣之，以期取得更好的效果。比如在基礎(chǔ)教學(xué)完成之后，可以將實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地全天開(kāi)放，安排少量的教師在實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地值守，保證學(xué)生任何時(shí)間到實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地都可以練習(xí)操作。這樣，能夠取得更好的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

以上的教學(xué)改革措施在成都大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的應(yīng)用，很大程度的提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也取得了較為良好的學(xué)習(xí)效果。通過(guò)新設(shè)備的引入和練習(xí)流程的優(yōu)化，學(xué)生的平均練習(xí)時(shí)長(zhǎng)增加了50%，練習(xí)項(xiàng)目從以前的單純的平敷焊增加到了平角焊、立角焊等，而這些技能都是在后期的工作中能夠直接應(yīng)用。很多學(xué)生在一天的課程完成之后，都主動(dòng)要求加班練習(xí)，以期取得良好的練習(xí)效果，后期能夠直接應(yīng)用。