SYSWELD焊接仿真在焊接专业教学中的应用探索

赵洪池

[摘           要]  针对湖南省工业技师学院学生学习基础薄弱，以焊接专业核心课焊接结构生产为例，探讨利用SYSWELD焊接仿真进行辅助教学，解决了焊接工艺过程难分析、生产过程难再现的问题，使教学过程更为生动，激发学生的学习积极性，提升了学生的学习效率，提高学生的学习效果。

[关    键   词]  SYSWELD焊接仿真;课堂学习;辅助教学

[中图分类号]  G712                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2022）24-0160-03

如何使学生将理论知识与实践有机结合，实施一体化教学改革一直是焊接专业教学努力的方向。以焊接专业核心课焊接结构生产为例，其既包含焊接应力与变形等基础知识，又涵盖了焊接结构零件的焊接加工制造工艺等方面专业性较强的综合知识。基于湖南省工业技师学院焊接专业学生普遍存在基础知识薄弱的情况，教师教学必须通俗易懂，深入浅出。基于此，我们利用SYSWELD焊接仿真对焊接结构生产课程教学进行了初步探索。

一、SYSWELD焊接仿真在焊接专业教学中应用的必要性

（一）现有专业课程教学模式存在的不足

现有专业理论课程的主要教学方法有理论知识讲授、多媒体或Flash动画展示、实物模型展示等，这些方法在新时代教学改革的背景下存在一些不足，主要体现在以下两个方面：（1）教师对理论知识的讲解比较抽象，一些学生听不懂的同时也没有及时提出疑问，课后又没有很好地学习补充的渠道，而专业课程一般采取螺旋式编排，前期的内容没有掌握，导致后期的内容根本无从下手，最后形成一个恶性循环。（2）为了便于学生理解专业知识内容，教师经常使用多媒体进行教学，但大多学生围绕着PPT课件展开，这些课件都是以实验理论为基础建立的，技工院校学生学习基础薄弱，学生往往会感到很枯燥，最后丧失学习兴趣。

（二）信息化教学模式发展的必然趋势

《国家职业教育改革实施方案》明确运用现代信息技术改进教学方式方法，这要求在互联网的新时代，需要加快推进信息化教法改革，解决好“怎么教”的问题。尤其是当前信息化教育模式正从临时性应急状态逐步走向常态化，从长远来看，信息化教学推动教育生态网络化、智能化。“互联网+教育”时代的到来，作为培养高技能人才的主阵地，技工院校的教育教学只有顺应这一时代需求，持续不断地进行课堂革命，才能走向新的境界。而仿真技术是新课程改革的重要方向，能够很好地实现线上线下与自主学习，仿真技术在课程改革方面的价值会被越来越多的职业教育改革者认识到。

（三）焊接仿真技術用于教学中的主要优势

在5G信息化新时代背景下，技工学生接受信息的来源越来越广，他们不愿意也排斥课堂上对理论知识抽象的讲解，更倾向于自主动手实践。焊接仿真技术的引入符合学生的心理特点，学生可以天马行空地设计方案，而不用担心安全问题，使他们敢于放手去尝试，在学习与操作中没有时间和空间的限制，学生可以大胆地实施自己的想法，而且由于人机互动的优势，焊接仿真技术可以直接显示焊接成型效果，这将大大激发学生的自主学习热情，引导学生自主思考、不断学习完善。

二、SYSWELD焊接仿真在焊接专业教学中的应用探索

（一）优化专业课程体系

技工院校主要以培养企业技能型人才为根本教学目标，基于“能力本位、项目载体、动手为主”的教学理念，优化教学内容结构，完善教学设计。课堂主线模拟企业真实生产过程，根据职业岗位的属性要求，让焊接专业教学体系专业化、系统化和科学化。第一，以企业需求为导向，确定职业岗位面向。第二，按照岗位能力要求，细化各个岗位的主要任务，保证基本技能的基础上涵盖其他专业能力，比如综合分析能力和职业创新能力，全面提升学生的职业素养。第三，以产业生产任务为主线，课程项目化，真实任务、真实载体，贯穿于课程。第四，校企共建专业教学资源库，以备学生自主学习和后期充电。

（二）重构课程结构

科学设计好人才培养方案中的课程体系后，教师应该将课程体系按职业岗位进行进一步细化和分类。应将专业能力、知识拓展能力、职业素养作为课程的总体结构。因此，将整体教学任务具体化，第一，学生可以更直观地看到每一个任务步骤，让学生了解教学计划进程。第二，重构教学项目之后，当每一个小项目成果实现展示，可以提升学生的收获感和成就感。焊接加工作为一门操作应用型学科，为了让学生对知识有深层次掌握，可以实施分层次教学，结合学生的兴趣点，融入焊接专业知识，在实际教学过程中，教师通过激发，引导学生自主学习。

（三）打造分层互助学习小组

在重构课程结构之后，教师应根据学生的基本学情，进行班级学习小组分配，通过小组合作探究学习，明确每个小组的学习任务，也是项目任务式教学的中心环节。教师在制订教学任务载体时，一定要选择理论与实训项目契合度高、难度适中的任务，如果难度太大，会打击学生的积极性，让学生觉得后期实训课程很难，如果难度太小，长期持续会造成学生骄傲自负的心理。

以焊接专业核心课焊接结构生产为例，在这一教学环节中，教师先根据具体教学任务，在典型焊接结构的生产工艺方案中设置一定的错误，然后对学生进行分组，小组内部自行对工艺方案进行探索，通过焊接仿真对工艺方案进行分析与研究，找到方案中存在的不足，并记录此方案产生的后续影响，然后小组之间合作讨论，并完善方案，之后进入模拟验证，来验证之前的谈论，通过创设教学情境，化抽象为具体的方式，实施一体化课程改革。不仅培养了学生动手能力和思考问题的能力，还能够通过项目式教学模式，实现与企业生产任务的对接。学期末，教师对整个班级的教学成效进行统计，通过改革实践，学生的学习积极性明显提高，学生课堂的参与度也极大提高，学生的合作能力、沟通能力、实习实训的参与度都得到了不同程度的提高，教学反馈良好。因此，焊接仿真在技工院校焊接加工专业势在必行。

三、SYSWELD焊接仿真在焊接专业教学中应用的主要成效

（一）提高了学生的学习热情

SYSWELD焊接仿真使静态的知识点动态化，学生可以多维度去进行对比学习，激发学生学习的探究热情和学习兴趣。SYSWELD焊接仿真通过将教学内容融入焊件三维模型中，可动态设置焊接参数，不同的焊接参数条件下，直接模拟出焊件在焊接过程中温度场、应力及变形等情况。直观展现课程内容，教学重难点易于学生掌握，让学生更加重视对理论知识的学习，加深了学生对知识点的理解，调动了学生的学习积极性，激发了学生的学习兴趣。

（二）丰富了课堂的教学内容

在以往的焊接结构生产课程教学过程中，学生对于焊接结构的认知和理解有一定的局限性和难度，教师利用图形结合等教学手段难以让学生对焊接构件反变形等知识深入理解，尤其是学生碰到比较复杂的焊接构件，就难以对反变形的工艺措施进行很好的分析和理解。利用SYSWELD焊接仿真就可以促进这一知识点的解决，教师可以利用SYSWELD焊接仿真将焊接构件各个结构的变形量清楚地展示给学生，同时也可以让学生按照其设计思路展示焊接效果，让学生更加直观地对焊接结构反变形知识点进行掌握，从而让焊接结构生产教学更具直观性、趣味性，促进学生对相关知识点的掌握。

（三）提升了课堂的教学效率

焊接结构生产这门课程内容专业性和综合性均较强，SYSWELD焊接仿真模型的建立，实现了项目式教学，拓展了焊接结构生产课程教学内容的广度和深度，延伸了教学时间和空间。一个模型项目可以将每一节课的重要内容融入其中，帮助学生更好地理解和突破重难点，甚至将一个或多个章节的内容全部融入模型项目，将知识点进行重构与分析。不仅培养了学生综合分析问题的能力，而且大大提升了焊接结构生产教学效率。

（四）促进了学生自主学习

先进行焊接结构工艺方案的分析与制定，接着SYSWELD焊接仿真进行模拟与验证，再进行实践操作。焊接仿真增加了学生动手的机会，促使学生边思考边操作，学生发现存在的不足，利用软件进行验证，促使学生主动掌握焊接理论的同时，又注重实践能力的提高，培养出更多的未来大国工匠。

（五）激发了学生的创新思维

学院每年组织学生参加全国职业院校技能大赛焊接项目的比赛，这是装备制造类最高级别的国家级赛事，主要竞赛内容是焊接结构工艺方案的制定与焊接。为了提高学生的焊接工艺分析及思维能力，培养学生的创新创造能力，焊接专業教研室团队通过SYSWELD焊接仿真构建了焊接构件资源库，可供学生随时学习。教师在焊接结构生产的教学过程中，可将焊接构件嵌入各个章节，学生用SYSWELD焊接仿真表达不同的焊接工艺方案，学生不断思考，不断完善，不断提高创新思维。

（六）落实了以生为本的教育理念

SYSWELD焊接仿真的应用，每一个学生都可以自主设计焊接工艺参数，并且每一套焊接工艺参数都可以直观看到焊接模拟过程以及焊接成型情况，学生之间不仅可以相互对比、交流，从而从问题中发现不足，不断修正，直至完善。突出体现学生的主体作用，改变了传统的学习模式，改由教师引导，学生探究完善。

四、SYSWELD焊接仿真应用在焊接专业教学中的改革意义

（一）SYSWELD焊接仿真将知识点化抽象为具体

焊接结构生产课程知识点多、综合应用强是其最显著的特点。需要学生掌握的理论知识点多且抽象，学生也不可能对所有的焊接构件进行操作练习，即使通过实训操作，对大部分学生来说，无法快速综合所有知识点进行整理并应用，解决焊接过程中出现的问题。SYSWELD焊接仿真可以演示不同焊接操作条件下的焊接过程和焊接结果的分析，例如在教学“焊接变形”这一内容时，利用了T型接头设置不同焊接工艺参数，模拟分析出焊接之后会出现的何种焊接变形以及变形量大小，将“焊接变形”的知识点与实际操作有效结合，既解决了该知识点的学习及掌握，又进一步完善了焊接工艺参数。

（二）SYSWELD焊接仿真可与实训操作有效贯穿

SYSWELD焊接仿真可以很好地助力实训教学，不仅可以大大节约实训成本，还可以通过模拟真实的焊接成型过程来提高实训效果。学生可以选择任意时间进行操作练习，突破空间和时间的限制，极大地提升了学生学习的兴趣。

焊接结构生产课程内容多且复杂，学生学习本身就存在畏难情绪，不知从何下手。将知识点应用到实际操作案例中，不仅能引起学生对该知识点的重视，而且可以指导学生的焊接实训。例如，在讲授“焊接结构工艺性”时，模拟立焊操作，何种焊接速度最合适，理论来指导实践，实践反过来验证SYSWELD焊接仿真分析的正确性与偏离度。学生带着SYSWELD焊接仿真得出的焊接参数进行实践，SYSWELD焊接仿真既指导了焊接操作，又巩固了学生对知识点的掌握。

（三）SYSWELD焊接仿真创新了焊接专业教学模式

人力资源社会保障部印发《技工教育“十四五”规划》重点强调技工教育进一步提升技能型人才培养质量，因此，我们在专业教学实施的全过程中始终贯穿着岗位能力的培养。通过掌握焊接结构的基本理论知识、熟练进行实训操作、具备劳动精神作为我们教学的基本出发点，针对不同的教学内容，利用SYSWELD焊接仿真将课程内容与实际焊接操作中的问题进行融合，同时针对具体焊接构件进行分组讨论、分组练习、分组完善。如预设多种焊接构件项目，引导学生尝试运用焊接结构生产中各知识点进行分析，结合仿真完善。在学习过程中进行角色扮演，一部分学生充当工艺方案设计员，一部分学生借助SYSWELD焊接仿真充当工艺方案评定员进行工艺方案验证。教师根据各组人员的表现，围绕焊接结构生产知识要点等方面进行点评，所有学生可相互点评，指出并改正焊接工艺方案中存在的问题，让学生在学习的同时，培养分析问题、解决问题的能力，锻炼沟通技巧，最终全面提升学生的职业能力。

五、结语

焊接专业课程内容广而深，即使我们采取了SYS-WELD焊接仿真教学，仍有部分学生不能快速将理论与实践融会贯通。针对此情况，我们在SYSWELD焊接仿真教学时需要不断改进焊接仿真项目，优化SYSWELD焊接仿真内容，更加精准地进行模拟仿真，更好地突出教学内容的详略与重难点，同时焊接教学团队共同进一步对SYSWELD焊接仿真的项目内容进行优化、加强培训，进一步提升学生的动手操作能力，实现理实互通。

如何将焊接专业理论知识与焊接实训有机结合、理实一体，将抽象的知识形象化、具体化，将焊接过程再现在课堂上一直是我们努力的方向。通过SYSWELD焊接仿真，模拟不同焊接工艺参数条件下的焊接过程，将不易观察到的温度场变化、焊接应力及变形等用三维模型及量化的数字显示出来，帮助学生更为直观形象地理解焊接结构生产课程中的重难点，提升学生的学习兴趣，也使其对SYSWELD焊接仿真的使用产生兴趣，愿意参与到学习活动中，提高教与学的效率，也为以后的焊接操作中出现问题时多提供了一种分析工具。我们应该利用好SYSWELD焊接仿真，助推好焊接结构生产这门课程的学习，继而推广至焊接专业其他课程的学习中。

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◎编辑 鲁翠红