梅乾龍 焦盼德 馬 杰

（空軍預(yù)警學(xué)院雷達(dá)士官學(xué)校，湖北 武漢 430000）

0 引言

隨著工業(yè)革命的不斷推進(jìn)和發(fā)展，智能化焊工操作已經(jīng)服務(wù)于各種高精密、高質(zhì)量行業(yè)，逐漸取代了傳統(tǒng)的手工焊接，但是高水平的手工焊接還是具有一定使用價值，但是因?yàn)槠洳僮鞯姆奖恪⒖旖?、靈活，以及適用于各種復(fù)雜位置焊接等特點(diǎn)，逐漸應(yīng)用在各種故障快速搶修當(dāng)中，成為各種職業(yè)院校一門必修的操作課程，同時也是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)[1]。 近年來，為了加快焊工高技能操作人才的培養(yǎng)，在實(shí)操教學(xué)中建設(shè)一套完整的速成法教學(xué)模式，可以進(jìn)一步縮短教學(xué)培訓(xùn)的時間，而且還可以將傳統(tǒng)焊接的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

1 傳統(tǒng)焊工實(shí)習(xí)教學(xué)特點(diǎn)

焊接就是金屬或者非金屬之間的一種化學(xué)冶金過程，從而達(dá)到互相連接成型的效果。 焊接成型是現(xiàn)代化工業(yè)高質(zhì)量、高效率制造技術(shù)中的一種不可缺少的加工工藝，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)場合，如汽車制造、壓力容器制造、船舶制造和航空航天工業(yè)等[2]。 對于焊工的實(shí)操教學(xué)，目前主要是“教員示范-學(xué)員練習(xí)”的模式，其中教員的教學(xué)主要靠經(jīng)驗(yàn)，學(xué)員的學(xué)習(xí)主要靠自身的摸索練習(xí)，因此，就出現(xiàn)一種教學(xué)內(nèi)容短缺、技能等級差距大的現(xiàn)象。 雖然許多學(xué)員在畢業(yè)時也能掌握很多的焊接技能，但這些都是需要經(jīng)過長久的時間積累和日復(fù)一日地不斷練習(xí)。 在教學(xué)內(nèi)容上，由于學(xué)員在長久呆板教學(xué)中形成的慣性思維模式，對知識點(diǎn)容易產(chǎn)生固定化，脫離不了課堂的束縛，因此很難將課堂內(nèi)容融進(jìn)社會實(shí)踐， 從而造成所學(xué)不能所用，所技不能得到施展。

2 速成法焊工實(shí)習(xí)教學(xué)的工藝數(shù)據(jù)庫設(shè)定

2.1 焊接工藝數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)

速成法焊工教學(xué)主要是如何提升學(xué)員對知識的理解與運(yùn)用能力， 具體操作時的要求是形成焊工工藝參數(shù)的模塊化和成形化。焊接工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫的制定，主要是通過各種高性能儀器的測驗(yàn)和多種實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)，然后得出一個固定的焊接工藝參數(shù)， 將其導(dǎo)入固定的程序數(shù)據(jù)庫， 設(shè)備所具有的功能可以提供一個焊接工藝數(shù)據(jù)庫平臺，中間包括焊接的材料（母材、焊材）信息、坡口信息、焊接參數(shù)、焊接方法、質(zhì)量評判標(biāo)準(zhǔn)等[3]，從而提高一個精準(zhǔn)的參考依據(jù)。

2.2 速成法焊工實(shí)習(xí)教學(xué)焊接工藝數(shù)據(jù)庫應(yīng)用

速成法焊工實(shí)習(xí)教學(xué)數(shù)據(jù)庫主要是突出教學(xué)內(nèi)容上的快速掌握，學(xué)員在課堂上的學(xué)習(xí)，主要是各種經(jīng)驗(yàn)和公式的組成，因此很難系統(tǒng)全面地掌握所有工藝參數(shù)的選擇原則和使用方法。 考慮職業(yè)教育快速培養(yǎng)人的特點(diǎn)，實(shí)踐操作也應(yīng)當(dāng)達(dá)到快速的效果，制定合理的焊接工藝數(shù)據(jù)庫，主要是體現(xiàn)“手把手”地輔助教學(xué)理念， 重點(diǎn)突出的是學(xué)員對工藝參數(shù)的使用，而不是重點(diǎn)的記憶，預(yù)期的效果是能夠在焊接操作中得到靈活的應(yīng)用。

2.3 焊接工藝數(shù)據(jù)庫的改進(jìn)

目前，焊接工藝數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用只是焊接參數(shù)的系統(tǒng)化，沒有體現(xiàn)出焊接過程的整體性。 因?yàn)楹附舆^程中由于磁偏吹、渦流等現(xiàn)象的影響，初始的焊接工藝參數(shù)不能夠進(jìn)行正常的焊接，所以需要在焊接過程中加入一定檢測系統(tǒng)，定時分析焊接整個過程中工藝參數(shù)發(fā)生的變化，然后制定具體的焊接過程工藝參數(shù)分析表，這樣就可以系統(tǒng)地掌握焊接過程中的可控性。

3 速成法焊工實(shí)習(xí)教學(xué)的案例式引入

3.1 案例式教學(xué)具體步驟

3.1.1 故障案例的收集或設(shè)定

主要任務(wù)是收集各種故障案例，通過多重復(fù)雜的案例中分析出有焊接操作的地方。 比如，機(jī)器零件的破損、設(shè)備支撐桿的斷裂、桁架的彎曲變形等。

3.1.2 故障案例的現(xiàn)象描述

具體描述案例產(chǎn)生的原因及故障點(diǎn)狀況，探討如何將故障點(diǎn)轉(zhuǎn)化為正常教學(xué)中的專項(xiàng)課程，比如箱體的破裂可以轉(zhuǎn)化為常見教學(xué)中的板材對接焊接，平時實(shí)際操作中加入案例課程，加強(qiáng)重點(diǎn)技能的掌握。

3.1.3 故障案例的解決方式

分析清楚案例點(diǎn)后， 就要制定合理的解決方式，具體表現(xiàn)為如何將案例的故障點(diǎn)從原構(gòu)架中拆除，采用合理的修復(fù)手段進(jìn)行故障解決，重點(diǎn)加入焊接的技能操作模塊。 故障解決后要完成構(gòu)件表面清理和矯正工作，目的是使修復(fù)的部位能夠準(zhǔn)確無誤地滿足工作性能要求。

3.2 案例式教學(xué)課堂實(shí)施的引入

案例的引入要具有真實(shí)的操作性，教師在教課的教案中體現(xiàn)出案例式教學(xué)的特點(diǎn)，理論與實(shí)踐相互結(jié)合。 常見的案例課程主要是采用任務(wù)式實(shí)操模式，主要是對任務(wù)進(jìn)行細(xì)化、條理化，從任務(wù)引入中體現(xiàn)本章節(jié)的課程重點(diǎn)，在任務(wù)實(shí)施上著重關(guān)注操作步驟的合理性和良好的工作作風(fēng)，任務(wù)總結(jié)部分，主要是對故障案例的解除給出參考依據(jù)，是否能夠達(dá)到原有的性能要求， 并且分析案例中需要重點(diǎn)掌握的知識點(diǎn)，這樣可以進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)員對知識的掌握能力，著重體現(xiàn)從學(xué)中做、做中學(xué)的速成法教學(xué)理念。

4 速成法焊工教學(xué)中虛擬焊接的應(yīng)用

4.1 虛擬焊接操作的特點(diǎn)

虛擬焊接的具體功能主要是體現(xiàn)學(xué)員與實(shí)習(xí)對象的交互性。 其中仿真模擬的過程，主要表現(xiàn)為“沉浸—交互—構(gòu)想”特征，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造虛擬環(huán)境， 特別強(qiáng)調(diào)學(xué)員參與其中的身臨其境的沉浸感，同時，學(xué)員與虛擬環(huán)境之間可以有多維信息交互作用[4]。采用傳感器技術(shù)、人體工程學(xué)技術(shù)、3D 仿真技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)手段，通過虛擬焊接系統(tǒng)自帶內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集、智能專家輔助模塊和量化考核評價系統(tǒng)[5]等一系列先進(jìn)獨(dú)特的教學(xué)功能，配合合理的焊接工藝知識穿插講解，使學(xué)員能夠獲得在傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)踐過程中難以量化地精確焊接培訓(xùn)指導(dǎo)，大幅度提升學(xué)員在培訓(xùn)過程中的方向性和目的性， 有效縮短學(xué)員的培訓(xùn)周期，降低教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，達(dá)到以低成本、低投入實(shí)現(xiàn)“精教、精學(xué)、精練”的焊接工藝培訓(xùn)機(jī)制。

4.2 虛擬焊接與真實(shí)操作的結(jié)合

虛擬焊接與真實(shí)操作的結(jié)合，就需要將虛擬與真實(shí)的優(yōu)勢各自發(fā)揮出來，互補(bǔ)各方的缺點(diǎn)，達(dá)到虛實(shí)結(jié)合、精益求精的效果。 根據(jù)各自特點(diǎn)，可以將實(shí)操焊接加在虛擬焊接之前，通過體驗(yàn)焊接的各個方向交互感，然后再讓學(xué)員在虛擬焊接中練習(xí)，這樣可以鏡像化地鍛煉焊接的狀態(tài)，從而可以讓學(xué)員在焊接時根據(jù)人體觸覺感知焊接質(zhì)量的好壞。 虛擬焊接忽略了力反饋系統(tǒng)，而且不同焊接方式的力反饋機(jī)制也沒有很好地展示[6]，例如，在進(jìn)行焊條電弧焊實(shí)際焊接過程中，可以通過壓緊焊條電弧的力度控制好熔池的大小，從而判斷焊縫質(zhì)量的好壞。 虛擬焊接主要用于訓(xùn)練學(xué)員對焊接手法、擺動手法的聯(lián)系，當(dāng)擺動手法練習(xí)成熟后，在實(shí)際的焊接環(huán)境中進(jìn)行手法技能檢驗(yàn)，從而達(dá)到焊接虛擬結(jié)合的完整性。

5 結(jié)語

綜上所述，速成法焊工實(shí)習(xí)教學(xué)的應(yīng)用，突出強(qiáng)調(diào)焊接過程中操作工藝技巧的快速掌握， 然后利用各種輔助的教學(xué)手段來增強(qiáng)學(xué)習(xí)的速度性。 焊接工藝數(shù)據(jù)庫的引入可以提升學(xué)員對工藝參數(shù)的識別選擇能力；案例式的教學(xué)模式可以提供學(xué)員實(shí)踐檢驗(yàn)的機(jī)會，增強(qiáng)對各向通用技能的掌握與認(rèn)知， 能夠通過故障案例中找到技能的突破點(diǎn)；虛擬焊接的引入，從技術(shù)上縮短焊接培訓(xùn)的周期，利用虛擬焊接沉浸式的操作特點(diǎn)，快速鍛煉學(xué)員的操作手法。除此之外，制定合理的焊接培訓(xùn)方式，也是加快焊接速成法決定性因素。