浅谈焊工实习教学中速成法模式应用

梅乾龙 焦盼德 马 杰

（空军预警学院雷达士官学校，湖北 武汉 430000）

0 引言

随着工业革命的不断推进和发展，智能化焊工操作已经服务于各种高精密、高质量行业，逐渐取代了传统的手工焊接，但是高水平的手工焊接还是具有一定使用价值，但是因为其操作的方便、快捷、灵活，以及适用于各种复杂位置焊接等特点，逐渐应用在各种故障快速抢修当中，成为各种职业院校一门必修的操作课程，同时也是一项实践性很强的专业[1]。 近年来，为了加快焊工高技能操作人才的培养，在实操教学中建设一套完整的速成法教学模式，可以进一步缩短教学培训的时间，而且还可以将传统焊接的优势充分发挥出来。

1 传统焊工实习教学特点

焊接就是金属或者非金属之间的一种化学冶金过程，从而达到互相连接成型的效果。 焊接成型是现代化工业高质量、高效率制造技术中的一种不可缺少的加工工艺，广泛应用于各种生产场合，如汽车制造、压力容器制造、船舶制造和航空航天工业等[2]。 对于焊工的实操教学，目前主要是“教员示范-学员练习”的模式，其中教员的教学主要靠经验，学员的学习主要靠自身的摸索练习，因此，就出现一种教学内容短缺、技能等级差距大的现象。 虽然许多学员在毕业时也能掌握很多的焊接技能，但这些都是需要经过长久的时间积累和日复一日地不断练习。 在教学内容上，由于学员在长久呆板教学中形成的惯性思维模式，对知识点容易产生固定化，脱离不了课堂的束缚，因此很难将课堂内容融进社会实践， 从而造成所学不能所用，所技不能得到施展。

2 速成法焊工实习教学的工艺数据库设定

2.1 焊接工艺数据库的特点

速成法焊工教学主要是如何提升学员对知识的理解与运用能力， 具体操作时的要求是形成焊工工艺参数的模块化和成形化。焊接工艺参数数据库的制定，主要是通过各种高性能仪器的测验和多种实验的检验，然后得出一个固定的焊接工艺参数， 将其导入固定的程序数据库， 设备所具有的功能可以提供一个焊接工艺数据库平台，中间包括焊接的材料（母材、焊材）信息、坡口信息、焊接参数、焊接方法、质量评判标准等[3]，从而提高一个精准的参考依据。

2.2 速成法焊工实习教学焊接工艺数据库应用

速成法焊工实习教学数据库主要是突出教学内容上的快速掌握，学员在课堂上的学习，主要是各种经验和公式的组成，因此很难系统全面地掌握所有工艺参数的选择原则和使用方法。 考虑职业教育快速培养人的特点，实践操作也应当达到快速的效果，制定合理的焊接工艺数据库，主要是体现“手把手”地辅助教学理念， 重点突出的是学员对工艺参数的使用，而不是重点的记忆，预期的效果是能够在焊接操作中得到灵活的应用。

2.3 焊接工艺数据库的改进

目前，焊接工艺数据库的应用只是焊接参数的系统化，没有体现出焊接过程的整体性。 因为焊接过程中由于磁偏吹、涡流等现象的影响，初始的焊接工艺参数不能够进行正常的焊接，所以需要在焊接过程中加入一定检测系统，定时分析焊接整个过程中工艺参数发生的变化，然后制定具体的焊接过程工艺参数分析表，这样就可以系统地掌握焊接过程中的可控性。

3 速成法焊工实习教学的案例式引入

3.1 案例式教学具体步骤

3.1.1 故障案例的收集或设定

主要任务是收集各种故障案例，通过多重复杂的案例中分析出有焊接操作的地方。 比如，机器零件的破损、设备支撑杆的断裂、桁架的弯曲变形等。

3.1.2 故障案例的现象描述

具体描述案例产生的原因及故障点状况，探讨如何将故障点转化为正常教学中的专项课程，比如箱体的破裂可以转化为常见教学中的板材对接焊接，平时实际操作中加入案例课程，加强重点技能的掌握。

3.1.3 故障案例的解决方式

分析清楚案例点后， 就要制定合理的解决方式，具体表现为如何将案例的故障点从原构架中拆除，采用合理的修复手段进行故障解决，重点加入焊接的技能操作模块。 故障解决后要完成构件表面清理和矫正工作，目的是使修复的部位能够准确无误地满足工作性能要求。

3.2 案例式教学课堂实施的引入

案例的引入要具有真实的操作性，教师在教课的教案中体现出案例式教学的特点，理论与实践相互结合。 常见的案例课程主要是采用任务式实操模式，主要是对任务进行细化、条理化，从任务引入中体现本章节的课程重点，在任务实施上着重关注操作步骤的合理性和良好的工作作风，任务总结部分，主要是对故障案例的解除给出参考依据，是否能够达到原有的性能要求， 并且分析案例中需要重点掌握的知识点，这样可以进一步增强学员对知识的掌握能力，着重体现从学中做、做中学的速成法教学理念。

4 速成法焊工教学中虚拟焊接的应用

4.1 虚拟焊接操作的特点

虚拟焊接的具体功能主要是体现学员与实习对象的交互性。 其中仿真模拟的过程，主要表现为“沉浸—交互—构想”特征，以虚拟现实技术创造虚拟环境， 特别强调学员参与其中的身临其境的沉浸感，同时，学员与虚拟环境之间可以有多维信息交互作用[4]。采用传感器技术、人体工程学技术、3D 仿真技术等先进的技术手段，通过虚拟焊接系统自带内置的数据采集、智能专家辅助模块和量化考核评价系统[5]等一系列先进独特的教学功能，配合合理的焊接工艺知识穿插讲解，使学员能够获得在传统教学实践过程中难以量化地精确焊接培训指导，大幅度提升学员在培训过程中的方向性和目的性， 有效缩短学员的培训周期，降低教师的教学负担，达到以低成本、低投入实现“精教、精学、精练”的焊接工艺培训机制。

4.2 虚拟焊接与真实操作的结合

虚拟焊接与真实操作的结合，就需要将虚拟与真实的优势各自发挥出来，互补各方的缺点，达到虚实结合、精益求精的效果。 根据各自特点，可以将实操焊接加在虚拟焊接之前，通过体验焊接的各个方向交互感，然后再让学员在虚拟焊接中练习，这样可以镜像化地锻炼焊接的状态，从而可以让学员在焊接时根据人体触觉感知焊接质量的好坏。 虚拟焊接忽略了力反馈系统，而且不同焊接方式的力反馈机制也没有很好地展示[6]，例如，在进行焊条电弧焊实际焊接过程中，可以通过压紧焊条电弧的力度控制好熔池的大小，从而判断焊缝质量的好坏。 虚拟焊接主要用于训练学员对焊接手法、摆动手法的联系，当摆动手法练习成熟后，在实际的焊接环境中进行手法技能检验，从而达到焊接虚拟结合的完整性。

5 结语

综上所述，速成法焊工实习教学的应用，突出强调焊接过程中操作工艺技巧的快速掌握， 然后利用各种辅助的教学手段来增强学习的速度性。 焊接工艺数据库的引入可以提升学员对工艺参数的识别选择能力；案例式的教学模式可以提供学员实践检验的机会，增强对各向通用技能的掌握与认知， 能够通过故障案例中找到技能的突破点；虚拟焊接的引入，从技术上缩短焊接培训的周期，利用虚拟焊接沉浸式的操作特点，快速锻炼学员的操作手法。除此之外，制定合理的焊接培训方式，也是加快焊接速成法决定性因素。