《焊接冶金學(xué)》實驗教學(xué)改革初探

秦優(yōu)瓊，任江偉

（上海工程技術(shù)大學(xué) 材料工程學(xué)院，上海 201620）

《焊接冶金學(xué)》實驗教學(xué)改革初探

秦優(yōu)瓊，任江偉

（上海工程技術(shù)大學(xué) 材料工程學(xué)院，上海 201620）

焊接冶金學(xué)實驗課程加深了學(xué)生對理論知識及實踐應(yīng)用的理解和認(rèn)識。針對焊接冶金學(xué)課程的性質(zhì)和內(nèi)容，結(jié)合學(xué)校自身條件，設(shè)計實驗內(nèi)容，并對實驗教學(xué)進行了改革。

焊接冶金學(xué)；實驗教學(xué)；教學(xué)改革

《焊接冶金學(xué)》是其他焊接專業(yè)課的基礎(chǔ)，主要介紹了焊接溫度場，焊接熱循環(huán)，焊接化學(xué)冶金特點，氣相、熔渣對金屬的作用，焊接材料，熔池凝固及焊縫固態(tài)相變，焊縫熱影響區(qū)的組織及性能，裂紋的形成機理、影響因素及控制措施。因此，課程理論性較強，內(nèi)容枯燥，知識點多且抽象，學(xué)習(xí)起來比較吃力。為了解決這個問題，大多數(shù)高校都設(shè)立了焊接冶金學(xué)的實驗課程，而這些實驗的開設(shè)就成為了學(xué)生進入焊接專業(yè)學(xué)習(xí)階段的入門專業(yè)實驗課。各個學(xué)校也根據(jù)自身的條件選擇實驗，目的是為了讓學(xué)生更透徹地掌握理論基礎(chǔ)知識，同時讓學(xué)生學(xué)會觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗數(shù)據(jù)，為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。然而，大多數(shù)院校開設(shè)的焊接冶金學(xué)實驗課都是一些驗證性的實驗課，缺乏一些創(chuàng)新思想和學(xué)生自身的動手思考能力的培養(yǎng)內(nèi)容，因此，有必要對實驗課的內(nèi)容進行改進，巧設(shè)綜合性試驗，培養(yǎng)綜合型的高素質(zhì)人才。

本人根據(jù)《焊接冶金學(xué)》的教學(xué)大綱以及現(xiàn)有實驗條件，設(shè)計了以下幾個實驗內(nèi)容：（1）焊接接頭金相組織分析實驗；（2）焊接熱循環(huán)測定實驗；（3）焊條配置及其工藝性能實驗；（3）高能束焊接制備技術(shù)實驗；（4）氬弧焊工藝參數(shù)對焊縫成形的影響實驗；（5）焊接電弧和熔滴過渡的觀察與分析實驗；（6）焊接裂紋、氣孔的特征分析實驗。

一、驗證型實驗教學(xué)改革及措施

驗證性實驗是指對研究對實驗對象有了一定了解，并形成了某種假說，為了驗證這種假說是否正確而進行的一種實驗，其實驗的目的不是為了收集事實材料，而是把研究工作引向深入，從而對研究對象的某些性質(zhì)和規(guī)律的認(rèn)識。焊接冶金學(xué)主要設(shè)立的實驗為這類實驗，在實驗教學(xué)中，通過學(xué)生對基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，設(shè)立了一些驗證性實驗，通過驗證性的實驗可以加深學(xué)生對理論基礎(chǔ)知識的理解，掌握基本的實驗技能，實現(xiàn)認(rèn)識質(zhì)的飛躍。然而，傳統(tǒng)的驗證性實驗內(nèi)容單一，教學(xué)模式陳舊，學(xué)生按老師既定的步驟一步一步機械操作，甚至一些學(xué)生不動手，而是由其他同學(xué)或老師代替完成實驗內(nèi)容，導(dǎo)致了學(xué)生思維固定，動手能力不強，不利于學(xué)生的積極性的培養(yǎng)，因此，有必要對驗證性的實驗教學(xué)進行改革。主要從以下幾個方面進行：（1）改進實驗內(nèi)容和實驗手段。傳統(tǒng)的驗證性實驗內(nèi)容比較單一，通常限于驗證某個結(jié)論或某種操作技能，不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，比如焊接接頭的金相組織分析實驗，一般是讓學(xué)生在顯微鏡下觀察某一種焊接或某幾種接頭的組織特點，學(xué)生可以粗略了解某一種和某幾種接頭的組織特點。在對這個實驗的改革中，課程負(fù)責(zé)人及實驗室準(zhǔn)備了大量接頭的金相照片，在實驗課程教學(xué)中學(xué)生可以集中加以對比、鑒別，使學(xué)生在短時間內(nèi)通過對比不同焊接接頭組織的形貌特點，對焊接接頭的組織有深入的認(rèn)識及掌握。實驗手段的改革也很重要，比如對于焊接電弧和熔滴過渡的觀察與分析實驗，該實驗通過觀察電弧形態(tài)和熔滴過渡特征，認(rèn)識各種電弧和熔滴過渡過程，了解特點，同時可以熟悉常見焊接方法的電弧形態(tài)及熔滴過渡條件。通過高速攝影方法可以以每秒幾百到幾萬幅的拍攝速度，記錄整個熔滴過渡的形態(tài)及電弧狀態(tài)。同時，高速攝影機與電腦、投影儀配套，可以在線的觀察到整個過程，且對整個過程進行回放等。（2）改進實驗教學(xué)方法。首先實驗前要求學(xué)生在實驗前在實驗室開放的時間到實驗室進行預(yù)習(xí)，熟悉相關(guān)的實驗設(shè)備的使用，認(rèn)識實驗器材，同時查閱相關(guān)的文獻資料。其次，要精心講授實驗相關(guān)知識。講授時間不宜太長，控制在15～20分鐘，主要讓學(xué)生更好地明白實驗的目的，與本實驗的相關(guān)原理及理論，如何分析實驗結(jié)果等。教師在實驗過程中起到引導(dǎo)的作用。再者，學(xué)生實驗過程一般5～7人一組，控制每次學(xué)生的人數(shù)。實驗過程中鼓勵學(xué)生分析問題、解決問題。最后，在撰寫實驗報告時，除要求學(xué)生按常規(guī)的方式撰寫實驗?zāi)康摹嶒灢襟E、數(shù)據(jù)記錄及處理以及獲得相應(yīng)結(jié)論，還應(yīng)強調(diào)讓學(xué)生分析實驗，記錄實驗中的心得體會等。

二、開放型實驗教學(xué)改革及措施

開放型實驗教學(xué)主要包含實驗時間、實驗內(nèi)容和實驗主體的開放。實驗教學(xué)可以是單維度的開放，如對于一些驗證性的實驗，一般規(guī)定每個學(xué)生在十幾分鐘完成實驗內(nèi)容，此時，可以從時間維度上對學(xué)生開放，即通過開放學(xué)生的實驗時間，學(xué)生可以想做多長時間就做多長時間。但這個時間來自于在實驗室設(shè)定的時間段（比如平時課程之余、節(jié)假日、周末等），學(xué)生可以反復(fù)進行實驗練習(xí)。另外實驗教學(xué)也可以是二維的。比如實驗時間和實驗內(nèi)容可以開放，而實驗主體不開放，即學(xué)生必須參加并完成實驗，學(xué)生可以自行設(shè)計題目，也可以是老師提供的實驗內(nèi)容，在開放的實驗時間內(nèi)反復(fù)進行實驗，得到實驗結(jié)果。還有一種實驗教學(xué)是三維開放，即實驗時間、實驗內(nèi)容及實驗主體都是開放的。如氬弧焊工藝參數(shù)及對焊縫成形的影響這個實驗。學(xué)生可以自己擬定題目，選擇實驗?zāi)覆?、實驗工藝參?shù)等，也可以是老師指定的實驗材料和實驗工藝參數(shù)。實驗時間可以自己選擇，不限制學(xué)生的時間，由學(xué)生聯(lián)系實驗室工作人員，預(yù)約實驗，進行相關(guān)的實驗內(nèi)容學(xué)習(xí)以及后續(xù)的實驗完成實驗報告。另外，此種實驗不但焊接專業(yè)的同學(xué)可以參加，焊接外其他專業(yè)也可以參加，實現(xiàn)了教學(xué)資源的共享以及技術(shù)、場地、設(shè)備的綜合利用。然而需注意，實驗教師或?qū)嶒灩ぷ魅藛T在整個開放過程中應(yīng)準(zhǔn)備好實驗材料、實驗指導(dǎo)書以及實驗設(shè)備的調(diào)試等。

三、設(shè)計研究型實驗教學(xué)改革及措施

當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)《焊接冶金學(xué)》課程接近尾聲的時候，對基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)與掌握達到一定程度，可以開始進行設(shè)計研究型實驗，如焊條配置及其工藝性能實驗。學(xué)生根據(jù)所學(xué)的焊接材料知識，以及焊條工藝性能要求，結(jié)合長三角焊條生產(chǎn)廠商產(chǎn)品研發(fā)需求，根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)目標(biāo)，擬定焊條配方，學(xué)生自主測試焊條的工藝性能及各類焊接缺陷，分析焊條成分與焊條工藝性能之間的關(guān)系，最后配置出企業(yè)需求的焊條成分。因此，學(xué)生需要自己設(shè)計試驗，提出自己的創(chuàng)新思想并付諸于實驗過程中，發(fā)揚學(xué)生的創(chuàng)新精神，訓(xùn)練學(xué)生的操作技能，使工藝和焊接操作技能相互促進，提高學(xué)生的焊接工藝能力。最后把實驗總結(jié)成實驗論文。此類實驗中學(xué)生的積極性都較高。然而，此類實驗對教師的要求較高，一方面需進行精心的前期準(zhǔn)備，同時，為了協(xié)同學(xué)生完成實驗論文，會占用教師較多的時間，從而增加了實驗老師的工作強度。

四、先進焊接方法實驗

利用本校的設(shè)備優(yōu)勢，開設(shè)高能束焊接實驗課程，如激光焊實驗、激光-MIG復(fù)合焊實驗以及電子束焊接實驗，讓學(xué)生接觸到目前比較先進的焊接方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

焊接冶金學(xué)是焊接專業(yè)基礎(chǔ)專業(yè)課，其配套的實驗教學(xué)需要從實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段上不斷的創(chuàng)新與發(fā)展。因而應(yīng)對實驗教學(xué)進行改進，對傳統(tǒng)實驗教學(xué)方式進行改進，推陳出新，以適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展。

[1]徐小明，張湘?zhèn)?，丁政，?開放型實驗教學(xué)管理模式與系統(tǒng)實現(xiàn)[J].實驗室研究與探索，2004，32（1）：62-64.

[2]吉愛國.綜合性實驗教學(xué)模式的探討與實踐[J].實驗室研究與探索，2007，26（1）：94-96.

G642.0

A

1674-9324（2014）28-0039-02

上海工程技術(shù)大學(xué)《焊接冶金學(xué)》課程建設(shè)項目（k201305005）。

秦優(yōu)瓊（1978-），女，副教授，四川武勝人，上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院教師，研究方向為新材料、異種材料連接。