辛成來

(成都大學機械工程學院，四川 成都 610106)

焊接技術(shù)是工業(yè)領(lǐng)域不可替代的重要材料成型方法，曾被譽為金屬材料成型的“裁縫”；焊接技術(shù)的發(fā)展促成了全新的制造技術(shù)，變革了傳統(tǒng)工業(yè)化格局，推動了社會發(fā)展[1]。在化工設(shè)備的安裝過程中,反應(yīng)釜、壓力容器、管道等大量設(shè)備需要利用焊接方法進行連接。焊接質(zhì)量對化工設(shè)備裝置的安全運行起著關(guān)鍵作用，焊接質(zhì)量的好壞往往與焊接技術(shù)人才密切相關(guān)。焊接技術(shù)人才將會是實現(xiàn)“中國制造2025”，實現(xiàn)“智能制造”的重要保障，對我國的現(xiàn)代化建設(shè)起到?jīng)Q定作用[2]?！逗附蛹夹g(shù)基礎(chǔ)》是材料成型與控制工程專業(yè)本科生，從事焊接相關(guān)專業(yè)必修的一門應(yīng)用型課程。此課程通過理論的教學結(jié)合實驗實訓的模式，一方面可以提高學生的理論知識，另一方面可以培養(yǎng)學生實際動手能力。作者將根據(jù)我校材料成型及控制工程專業(yè)的實際教學情況及筆者切身經(jīng)歷，淺談科教融合模式下人才培養(yǎng)的一些體驗，并探索一種人才培養(yǎng)的模式。本論文通過科教融合教學模式，能夠使學生對焊接工程出現(xiàn)的實際問題做出準確的判斷，并能提出適合的解決方案，整體提高“中國制造2025”人才的素質(zhì)。

1 教學提高學生對焊接科學的認知

人們對未知事物的認知是一個培養(yǎng)、漸進的過程，往往需要經(jīng)過實踐、認識、再實踐、再認識的多次反復才能完成；此過程需要指導者廣泛的引導。在焊接技術(shù)理論教學上，我們可以列舉生活中與焊接相關(guān)的生活實例，培養(yǎng)學生對焊接的興趣，然后引導學生利用教科書理論知識解釋焊接現(xiàn)象，最終能夠解決焊接過程中出現(xiàn)的問題。在教學過程中通過反復的理論與實踐的結(jié)合來強化學生對焊接科學規(guī)律的認識。

下面我們以焊接教學中出現(xiàn)的焊接裂紋出現(xiàn)的必備條件為例，來強化學生對焊接科學規(guī)律的認識。在焊接裂紋形成過程中，拉應(yīng)力成為產(chǎn)生焊接裂紋的必備條件，而拉應(yīng)力的產(chǎn)生與焊縫溫度分布不均，降溫速度快慢有關(guān)，一旦熔池中心的熔敷金屬在結(jié)晶過程中應(yīng)變增長速率大于臨界應(yīng)變增長速率時，結(jié)晶裂紋就產(chǎn)生了。對于產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的拉應(yīng)力及其應(yīng)變速率，學生普遍不能理解，認識不夠深刻，為了提高學生對此規(guī)律的認識，我們列舉了一個生活實例。例如，我們生活中在不經(jīng)意的情況下會把盛有開水的玻璃瓶子放入冷水中，結(jié)果在經(jīng)過幾瓶的冷卻后，玻璃瓶子裂開了。老師和學生共同探索玻璃瓶子裂開的原因，通過課堂的討論及老師的引導，學生一致認為是玻璃瓶子外壁在冷水的作用下，冷卻速度比瓶內(nèi)壁更快，因此，玻璃瓶外壁在降溫速率較大時，受到了較大的拉應(yīng)力而導致破裂。此生活實例與焊接過程中裂紋的形成過程相似，增加了學生對焊接規(guī)律的認識，提高了學生的興趣。通過列舉生活實例，讓學生對焊接知識有了更深刻的記憶。

2 科教融合提高學生的綜合技能素質(zhì)

1989年諾貝爾化學獎得主切赫(Cech)教授[3]指出：“研究型大學給學生最有震撼力的教育并非來自課堂上課，而是讓本科生進入研究實驗室。他們在那里獲得個人經(jīng)驗。他們在那里接觸最新的設(shè)備和尚無答案的問題。這些經(jīng)驗是他們畢業(yè)5～10年后也不會忘記的”?？蒲谢顒优c焊接理論緊密結(jié)合，在學生獲得一定的理論知識后立即將理論知識用于實踐，通過焊接過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題來進一步補充理論知識的欠缺。通過科教融合，我們培養(yǎng)了學生的動手能力，解決問題的能力，提高了學生的綜合技能素質(zhì)。在現(xiàn)代的大學當中，實驗室擁有較好的實驗條件，豐富的學術(shù)資源，為大學生科教融合提供了豐富的沃土。

基于科教融合的焊接課程的建立是把課堂帶人到實驗室，在實驗中讓學生加深理論知識的理解，讓學生在實驗中認識科學，將所學知識進行升華。例如，馮曰海等[4]基于 LabVIEW 虛擬儀器開發(fā)平臺，自主研制了一種多電弧焊接過程參數(shù)監(jiān)測教學實驗平臺。教學和創(chuàng)新實驗的有效結(jié)合提升了學生對科學知識的認知與創(chuàng)新實踐能力。

在科教融合模式下，通過引導學生的對焊接問題的發(fā)現(xiàn)，激勵學生提出問題的解決方法，探索新的解決思路。例如，在焊接概念提出后，我們把焊接的本質(zhì)定義在實現(xiàn)原子間結(jié)合的連接方式，通過加熱或加壓的方式或者二者并用的途徑達到。在講解此知識點時，我們會注重學生對此概念內(nèi)涵的挖掘，提醒學生焊接不僅僅是電弧熔化焊，更包括釬焊和壓力擴散焊。根據(jù)焊接過程是否加壓，我們定義了壓焊；根據(jù)加熱溫度我們定義了釬焊和熔化焊。在焊接過程中如果加熱溫度未達到母材的熔化溫度，在此溫度下實現(xiàn)的焊接方式我們稱為釬焊；當加熱溫度達到母材的熔化溫度，在此溫度下實現(xiàn)的焊接方式我們稱為熔焊(如圖1，a和b)。在焊接概念的講解過程中，引導同學們發(fā)現(xiàn)問題：如要實現(xiàn)高熔點的材料A與低熔點的材料B的焊接，該怎么實現(xiàn)呢？對于此問題，我們就需要將學生帶入我們的實驗室，讓學生提出更合適的解決辦法。在實驗室里面，我們可以對熔焊和釬焊的設(shè)備進行進一步的了解，并提出自己對以上問題的解決思路，最終我們發(fā)現(xiàn)學生提出了加熱溫度介于AB材料熔點之間的焊接思路(如圖1c所示)。在學生提出這個方法之后，讓學生去查閱相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)此方法就是焊接中最新提出的熔釬焊的方法，此方法解決了高熔點材料A與低熔點材料B的焊接問題。通過實驗室的實驗平臺做支撐，還可以鼓勵學生申報一些大學生創(chuàng)新大賽項目，提高學生對科研的認可，并在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，提出解決辦法，為焊接打下堅實基礎(chǔ)。

圖1 根據(jù)加熱溫度定義焊接方法的講解圖Fig.1 Explanation chart for defining welding method according to heating temperature

3 基于科教融合教學模式的人才培養(yǎng)

根據(jù)朱九思的理念，科研要以堅持人才培養(yǎng)中心地位為前提，要走在教學和社會服務(wù)的前面，要服務(wù)國家和社會[5]?！逗附蛹夹g(shù)基礎(chǔ)》是一門應(yīng)用性非常強的課程，對焊接人才的培養(yǎng)需要科研的強力支撐。焊接科研過程中對人才培養(yǎng)起到了重要作用,不僅包括在科研中獲得的新知識,也包括在科研中獲得的獨特感受與精神體驗。通過焊接科研過程中的穿插教學模式，不僅可以幫助學生補充在理論知識的欠缺，還可以提高學生的創(chuàng)新能力。對于科教融合模式的建立，我們可以通過理論課與實習實訓課結(jié)合的教學模式實現(xiàn)。

3.1 理論課的教學

在教學過程中多發(fā)揮學生的主觀能動性，讓學生作為課題的主角。在前面我們提到讓學生聯(lián)想生活實例，增加學生對焊接科學的認知，提高學生對枯燥無味焊接知識的興趣。在焊接教學過程中，我們更需要發(fā)現(xiàn)學生的潛質(zhì)，而不是一味地去強輸硬灌。培養(yǎng)學生在課程學習中靈活應(yīng)變和終身學習能力，實現(xiàn)學生能夠獨立自主的運用科學知識去解釋實驗現(xiàn)象，有利于學生解決實際問題，提高綜合技能素質(zhì)[6]。鼓勵學生對他們在實驗中看到的或者聽到的實驗現(xiàn)象去解釋，并最終能夠確定正確答案。

3.2 實訓課的教學

除了理論課外，我們學院非常重視實訓課中對學生的鍛煉。在同學們獲得課堂理論知識之后，他們的知識往往是抽象性的，需要對所學知識通過實際的動手操作加以升華，才能讓焊接科學的原理深入到學生的腦海。焊接在現(xiàn)代工業(yè)中起到重要的作用，不僅是化工設(shè)備安裝過程的重要手段，而且是微電子封裝不可替代的重要方法。因此針對社會人才需求，我們給學生開設(shè)了不銹鋼焊接的實訓課，通過采用氬弧焊實訓，使學生了解到了焊接過程中熔滴過渡中容易引發(fā)磁偏吹的現(xiàn)象，讓學生加深對此知識的認識。另外在實訓中我們還對焊接過程的容易出現(xiàn)的焊接飛濺進行了科學的認識。更進一步，電子電路的裝配實驗是基于焊接實訓教學開設(shè)的實訓課程，通過練習基本元器件的識別及簡單測試方法，能夠使學生了解硬件電路的基本結(jié)構(gòu)，獨立完成整機電路的安裝和調(diào)試[7]。通過此實驗更能讓學生了解軟釬焊在我們電子封裝行業(yè)的廣泛應(yīng)用。實習實訓過程不僅提高了學生的動手能力更提高了學生解決問題的能力。通過此模式，我們探索一種人才培養(yǎng)模式，為國家現(xiàn)代化建設(shè)的人才培養(yǎng)提供一定的支撐。

4 結(jié) 語

本文結(jié)合《焊接技術(shù)基礎(chǔ)》課程探索科教融合教學模式下的一種新型人才培養(yǎng)模式。作者將根據(jù)我校材料成型及控制工程專業(yè)的實際教學情況，淺談科教融合模式下人才培養(yǎng)的一些體驗，探索一種人才培養(yǎng)的模式。通過強化學生對焊接科學規(guī)律的認知，提高學生對科學知識的興趣；通過科研提高學生的綜合技能素質(zhì)，最終探索了科教融合教學模式下的一種新型人才培養(yǎng)模式。