開放式焊接工裝課程設(shè)計實踐教學(xué)改革與探索

吳瑋　李春天　王新鑫

摘 要 介紹了開放式教學(xué)模式在焊接課程設(shè)計中的實施情況，以及相應(yīng)的監(jiān)管措施和考核方式，實踐證明，開放式教學(xué)方式取得了較好的效果，提高了學(xué)生參與的主動性和積極性，對焊接專業(yè)人才培養(yǎng)起到了積極的作用。

關(guān)鍵詞 焊接夾具 課程設(shè)計 開放式教學(xué) 實踐教學(xué)

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

焊接工裝用于保證焊接裝配質(zhì)量滿足使用要求，是實現(xiàn)焊接制作過程機(jī)械化和自動化非常重要的裝備之一。作為焊接工程師必須懂得應(yīng)用、設(shè)計、制造和管理工裝，才能使焊接工藝達(dá)到最佳水平。因此如何提高焊接夾具設(shè)計制造水平，培養(yǎng)懂設(shè)計、熟悉焊接工藝，通曉一般生產(chǎn)、經(jīng)營管理的高素質(zhì)復(fù)合技能型人才成為高校的焊接專業(yè)人才培養(yǎng)需要解決的問題。

1焊接工裝課程設(shè)計的性質(zhì)和要求

為了培養(yǎng)本科生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，工科專業(yè)類學(xué)生都開設(shè)有課程設(shè)計類課程。

我們開展的焊接工裝課程設(shè)計屬于綜合性專業(yè)課程設(shè)計，是焊接技術(shù)與工程專業(yè)必修的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生在完成焊接工藝、焊接結(jié)構(gòu)和焊接夾具課程后，進(jìn)行焊接工裝設(shè)計構(gòu)思和設(shè)計技能的基本訓(xùn)練，目的是讓學(xué)生理論聯(lián)系實際，與工程實際接軌，在了解焊接工裝的應(yīng)用特點的基礎(chǔ)上，掌握焊接工裝夾具的設(shè)計方法，鍛煉學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題和解決實際問題的工作能力，培養(yǎng)工程意識和創(chuàng)新意識。

整個課程設(shè)計環(huán)節(jié)要求學(xué)生選取某一產(chǎn)品的焊接組合件，分析其結(jié)構(gòu)整體技術(shù)要求和焊接性能要求，設(shè)計焊接工藝，設(shè)計焊接工裝，完成焊接工裝夾具裝配圖和零件圖繪制，編寫設(shè)計說明書。設(shè)計工作量為完成1張總裝圖、部分零件圖和1份計算說明書，繪圖工作量不少于A0圖2張。每個同學(xué)的工裝夾具設(shè)計必須根據(jù)進(jìn)度計劃按期完成，設(shè)計方案應(yīng)不完全相同。成績評定采用五級分制，即優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計說明書質(zhì)量、設(shè)計中的表現(xiàn)、分析解決問題的能力，綜合評定課程設(shè)計的成績。

2焊接工裝課程設(shè)計開放式教學(xué)模式的實施

開放式教學(xué)通過給學(xué)生提供充分的發(fā)展空間，調(diào)動主動學(xué)習(xí)意思，有利于提高學(xué)生創(chuàng)新意思和實踐能力。本課程設(shè)計的“開放式”教學(xué)模式借鑒工程活動的分析、設(shè)計、評價一系列過程來指導(dǎo)實踐教學(xué)課程的改革過程，體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1建立開放實驗教學(xué)平臺

建立校企合作，共同成立焊接夾具設(shè)計開發(fā)實驗室，由企業(yè)提供汽車白車車門、座椅骨架、排氣管、壓力管道等產(chǎn)品和對應(yīng)的一些典型的先進(jìn)的工裝，學(xué)院配置基礎(chǔ)性的夾具零部件，供學(xué)生實際參觀學(xué)習(xí)，以實物作實踐教學(xué)道具，對學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和團(tuán)隊合作能力進(jìn)行訓(xùn)練，培養(yǎng)工程意識，提高設(shè)計技能。同時利用網(wǎng)絡(luò)收集焊接夾具圖例、自動控制驅(qū)動裝置圖等，建立電子版資料庫，如零件的CAD 元件庫、汽車典型焊接工裝的CATIA 軟件3D 設(shè)計實例圖等，用圖例、案例、實物、模型等直觀教具有意識引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行充分的感知，拓寬知識面。

2.2優(yōu)化開放課程設(shè)計內(nèi)容

在課程設(shè)計內(nèi)容上， 結(jié)合真實的工程現(xiàn)場和企業(yè)的實際需求，以及校企合作項目建立題庫。題庫內(nèi)容涉及汽車摩托車零部件、壓力容器、鋼架結(jié)構(gòu)，有一定梯度難度。老師根據(jù)學(xué)生能力，項目的難易程度、結(jié)合學(xué)生興趣將3-5人組成一組選擇一個大項目，由1個老師負(fù)責(zé)指導(dǎo)完成設(shè)計。每個項目再細(xì)分成小的單元供學(xué)生選擇，確保每人一個獨立題目。老師在發(fā)布任務(wù)書時，只給出設(shè)計指標(biāo)和要求，不規(guī)定和限定焊接方法以及工裝的夾緊定位形式、元器件的選擇，留給學(xué)生的較大的構(gòu)思空間，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。

2.3改革課程設(shè)計的實現(xiàn)方案

整個選題的完成采取集體合作與個人分工相結(jié)合的方法。設(shè)計前期的任務(wù)協(xié)作完成， 采用小組內(nèi)分工進(jìn)行資料收集工作，學(xué)生根據(jù)設(shè)計要求分析被焊工件材料、結(jié)構(gòu)特點，分析焊縫形式和分布，查閱資料選擇合理的焊接方法、焊接順序，初步制定裝夾方案。然后在各小組長和老師的組織下對給定設(shè)計選題進(jìn)行組內(nèi)初步討論， 提出幾種可選方案進(jìn)行選擇，最后由老師對方案的可行性進(jìn)行審定。設(shè)計后期由學(xué)生獨立完成設(shè)計，包括給出零件和元器件的設(shè)計計算和選型。這樣的方式將老師的灌輸式教學(xué)變?yōu)橐龑?dǎo)式學(xué)習(xí)，將學(xué)生的被動式學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃忧笾?，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、創(chuàng)造力、集體協(xié)作精神和主觀能動性。

2.4開放課程設(shè)計教學(xué)資源

鼓勵學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源了解設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，查閱有關(guān)圖冊和設(shè)計手冊，對課程設(shè)計所用到的主要標(biāo)準(zhǔn)元器件，指導(dǎo)學(xué)生到相應(yīng)企業(yè)網(wǎng)站查詢需要的技術(shù)數(shù)據(jù)，學(xué)會并掌握元器件的選型。引導(dǎo)學(xué)生熟悉并采用當(dāng)前行業(yè)同等版本的工程設(shè)計軟件等進(jìn)行設(shè)計和繪圖。由于課程設(shè)計時間有限，每個學(xué)生的具體情況不同，對部分能力強的學(xué)生鼓勵使用AutoCAD、 Catia、Pro/E、UG等三維軟件直接進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。實現(xiàn)實驗室實行開放式管理，學(xué)生可充分利用實驗室資源隨時進(jìn)實驗室觀察、學(xué)習(xí)和測繪相關(guān)元器件。

3開放式課程設(shè)計過程各環(huán)節(jié)的管理

為了達(dá)到開放式教學(xué)理想效果，我們對課程設(shè)計各環(huán)節(jié)設(shè)計了監(jiān)控和管理措施。

3.1優(yōu)化匹配教學(xué)內(nèi)容

以接近工程實踐開展理論與實踐的教學(xué)活動，提高實踐教學(xué)和理論教學(xué)的匹配性。在課程設(shè)置方面增設(shè)了焊接自動化、焊接機(jī)器人等與焊接自動化智能化制造相關(guān)的理論課程教學(xué)，根據(jù)焊接夾具自動化要求的特點，加強plc 、電機(jī)控制知識的講解，用圖例、案例等直觀教具有意識引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行充分的感知，拓寬知識面，加強自動化和電氣控制等知識的滲透。在焊接工裝設(shè)計理論教學(xué)中有針對性增加汽摩產(chǎn)品設(shè)計案例講解，增加焊接夾具標(biāo)準(zhǔn)圖形庫的學(xué)習(xí)，使教學(xué)與實踐更具目的性、主動性和實效性，避免工科教學(xué)理論化，脫離實際。同時在相關(guān)課程教學(xué)上，指導(dǎo)學(xué)生選修焊接成型三維軟件學(xué)習(xí)。教學(xué)過程借助多媒體教學(xué)手段和小組學(xué)習(xí)、項目訓(xùn)練等形式，鼓勵學(xué)生主動參與、自主學(xué)習(xí)，激發(fā)求知欲。

3.2強化課程設(shè)計過程監(jiān)控

老師根據(jù)課程設(shè)計時間安排進(jìn)度節(jié)點，設(shè)置檢查、答疑與階段驗收時間。采用集中進(jìn)行指導(dǎo)與分散指導(dǎo)結(jié)合。整個課程設(shè)計時間節(jié)點設(shè)置為3個：方案設(shè)計階段、總裝圖設(shè)計階段、零件圖設(shè)計階段。每周至少1次讓學(xué)生講解并展示自己的設(shè)計內(nèi)容，并在小組同學(xué)之間進(jìn)行互相檢查和討論，老師集中對學(xué)生出現(xiàn)的的典型和共性問題進(jìn)行總結(jié)分析與講解，同時對工作積極、思路有創(chuàng)新點的同學(xué)進(jìn)行鼓勵和表揚，對完不成任務(wù)的同學(xué)要了解其存在的困難，并予以幫助;對不認(rèn)真渾水摸魚的要給以批評和警告。并結(jié)合學(xué)生在這一過程中的表現(xiàn)、完成情況做好記錄，作考核的評分標(biāo)準(zhǔn)之一。利用QQ或微信建立老師和學(xué)生、學(xué)生之間的交流，老師在網(wǎng)絡(luò)平臺上對學(xué)生進(jìn)行分散指導(dǎo)和答疑，及時了解和檢查學(xué)生的工作進(jìn)度，并將檢查結(jié)果做作考評標(biāo)準(zhǔn)之一。通過這樣的方式，一方面調(diào)動學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)潛能，另一方面提高教師在“開放式”教學(xué)模式下的監(jiān)管效力。

3.3優(yōu)化考核方法

考核成績采用多元化評價指標(biāo)和開放式考核形式，由平時成績、課程設(shè)計報告成績和答辯成績按一定的權(quán)重組成。其中平時成績包括學(xué)生平時表現(xiàn)和階段性驗收成績，課程設(shè)計報告成績由老師給分和組內(nèi)學(xué)生互評給分組成。這種考核方式改變以往以老師作為主體的考核方式，讓學(xué)生參與評價，不光看最終設(shè)計的圖紙結(jié)構(gòu)是否合理，表達(dá)是否清楚，還要考慮設(shè)計是否遵循工程規(guī)范的一般原則，是否滿足實際應(yīng)用要求。同時注重對過程的考核，老師根據(jù)每個設(shè)計節(jié)點學(xué)生的考勤、作業(yè)完成情況、參與討論表達(dá)的次數(shù)及能力，對過程問題的思考深度和廣度，以及團(tuán)隊合作能力、創(chuàng)新能力，考評學(xué)生前期的準(zhǔn)備、基本技能的掌握、過程中對問題的解決能力進(jìn)行給分，重點考核學(xué)生的獨立思考、創(chuàng)新精神、知識綜合運用能力。在學(xué)生互評環(huán)節(jié)，由小組成員對本組其他同學(xué)打分，考核學(xué)生在小組設(shè)計中的作用、工作量以及設(shè)計圖樣的規(guī)范性。這樣避免教師對考評過程的主觀性，有利于提高學(xué)生的積極性和評分的公平性，激勵學(xué)生重視課程設(shè)計、獨立思考，最終達(dá)到提高焊接工裝課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量的目的。

4開放式課程設(shè)計效果

在課程設(shè)計報告中最后一項內(nèi)容要求學(xué)生談?wù)剬φn程設(shè)計的體會和建議，從近兩年開展開放式課程設(shè)計改革情況看，學(xué)生反應(yīng)學(xué)習(xí)的積極性有所提高，特別是對接近工程實際的訓(xùn)練項目感興趣，認(rèn)為能從中學(xué)到更多實際的技術(shù)。對拓展學(xué)生的工程設(shè)計思路的教學(xué)方式比較喜歡，認(rèn)為能充分調(diào)動他們思考問題的主動性和創(chuàng)造的積極性。學(xué)生樂于接受集體合作與個人分工相結(jié)合的這種學(xué)習(xí)方法，比起自己的單打獨干，集體合作加討論的訓(xùn)練方式，既鍛煉了團(tuán)隊合作精神，又能學(xué)習(xí)別人的先進(jìn)方法，開闊視野，彌補自己知識的局限。

5結(jié)論

實踐證明，開放式課程設(shè)計改革帶來了明顯的效果，學(xué)生根據(jù)自己的能力興趣選擇設(shè)計內(nèi)容，提高了參與的主動性和積極性，并通過在整個設(shè)計過程中的相互討論和分析，讓學(xué)生體會到了一個自我完善和提高設(shè)計質(zhì)量的過程，激發(fā)了求知欲。開放式課程設(shè)計訓(xùn)練，加強了學(xué)生對本專業(yè)的行業(yè)應(yīng)用需求的理解，提高專業(yè)興趣度，達(dá)到提升學(xué)生實踐能力、提高專業(yè)課程設(shè)計質(zhì)量的目的，提高了學(xué)生的工程意識。應(yīng)該指出，開放式焊接工裝課程設(shè)計教學(xué)模式對焊接專業(yè)人才培養(yǎng)起到了積極的作用，但還存在一些不足 ，還需要在今后不斷改進(jìn)與完善。

基金項目：重慶理工大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項目（2016YB03）;重慶理工大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究項目（2017yjg212）。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳瑋，甘貴生，李春天，楊棟華.面向行業(yè)背景焊接夾具課程設(shè)計教學(xué)思考[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（96）：87-88+91.

[2] 吳瑋.焊接專業(yè)夾具課程設(shè)計質(zhì)量提升的策略與思考[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊），2015（10）：57-58.

[3] 段蕓.高等工程教育教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系的構(gòu)建[J].繼續(xù)教育研究，2012（01）：151-153.

[4] 袁冬梅.機(jī)電綜合課程設(shè)計教學(xué)模式的研究與實踐[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2012（09）：133-134.

[5] 趙蘭.“開放式”教學(xué)模式在民辦高校專業(yè)課程設(shè)計中的應(yīng)用[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊），2012（11）：69-70.