“双碳”背景下焊接工艺设计实训课程思政教学探索与实践

杨丽丽　　张伟　　张璞乐　　颜泽华　　尹儒

［摘 要］为实现“双碳”目标，我国正持续推进产业结构和能源结构调整。为贯彻落实绿色低碳发展理念，文章从课程建设和教师团队建设、实训题目拟定、教学思政元素设计、思政资源库建设、课程教学效果评价等五方面对焊接工艺设计实训课程进行改革与实践，以增强焊接工艺设计课程立德树人效果，努力培养德才兼备的时代新人。

［关键词］“双碳”；压力容器；焊接工艺设计；思政教学；立德树人

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）18-0093-04

《高等学校课程思政建设指导纲要》中指出：全面推进课程思政建设，影响甚至决定着接班人问题，影响甚至决定着国家长治久安，影响甚至决定着民族复兴和国家崛起[1]。为实现中华民族伟大复兴，全面建成社会主义现代化强国，高校教师应当结合生态文明建设的方针政策以及碳达峰、碳中和（以下简称“双碳”）目标，在课程的思政教学中融入“双碳”理念，培养学生的绿色、环保、低碳的可持续发展理念，深化社会主义核心价值观，为培养应用型高质量人才贡献力量。

焊接是一个高耗能、高资源消耗的生产过程，焊接过程中产生的焊接烟尘、废气、残渣等带来的环境污染问题难以避免。为此，本文拟在“双碳”背景下，从教学团队建设及课程建设、实训题目选择、教学内容与思政元素如何结合、课程考核评价方式等方面对焊接工艺设计实训课程思政教学进行探究。

一、教学团队建设及课程建设

“教育者必先受教育”，为使高校学生具备丰富的专业知识、过硬的思想政治和德育水平，以及实践能力、探索精神等，教师首先要从价值塑造、知识传授和能力培养等各方面来提升自身的能力，以身作则，实现言传身教。

焊接工艺设计实训课程是综合性实训，既有理论支撑又有实践操作。为了能更好地完成该课程教学，哈尔滨理工大学（以下简称我校）焊接教研室组织多位教师齐心协力、发挥各自特长，成立了相关课程组。

在团队建设方面，课程组的教师积极参加学校组织的课程思政教学经验交流会和座谈会，学习习近平新时代中国特色社会主义思想，加强与思政教师、专业教师、辅导员的交流学习，观摩学习有经验的教师的讲课，参加其他高校、科研院所或网络学习平台组织的直播培训、研讨会等，以提高思想认识，提升思想政治素养。同时，为提升专业实践能力，课程组教师依托本地支柱产业——机械制造及零部件、房车产业、海工装备、新材料、海洋产品加工、压力容器等，深入调研分析胶东半岛及威海地区的产业规划及需求，促进人才培养供给侧和产业需求侧结构要素的全方位融合，健全完善需求导向的人才培养模式[2]，选择压力容器行业作为实践教学的突破口。课程组教师定期去压力容器企业实地学习了解压力容器设计的绿色化、压力容器轻量化等绿色制造技术，并邀请企业技术人员及焊接能手到学校举办座谈会及进行交流学习。

在课程建设方面，首先，课程组教师从材料成型及控制工程专业人才培养方案的毕业需求着手，与国家整体发展战略相结合，依据课程教学大纲，明确课程思政的教育目标。其次，梳理焊接结构产品制造工艺、工艺评定等知识点，深入挖掘、提炼思政元素，将课程思政融入焊接工艺设计实训课程教学内容。最后，精心选择符合课程的高水平教材，并编写符合我校应用型人才培养的课程实训指导书作为辅助教材，进一步完善该课程的教学大纲，全面提高教学质量。

二、与企业实际生产结合，拟定实训题目

我国是压力容器使用大国，截至2022年底，全国办理使用登记的压力容器有497.15万台，比2021年的469.49万台增长了5.89%[3]。压力容器的节能减排和提高能效对二氧化碳的大量减排具有重要的现实意义。为培养符合地方经济发展要求的高素质应用型工程师，我校焊接工艺设计实训课程组教师确定以压力容器企业的部分真实产品作为课程的教学项目。

实训中把一个压力容器产品拆分成筒节、封头、接管等的纵、环缝多个工作任务作为教学内容，实训项目与实际企业的生产过程要求一致，依据行业标准如NB/T47014-2011承压设备焊接工艺评定、NB/T47015-2011压力容器焊接规程等，要求学生完成压力容器指定部位的焊接工艺评定，并制定对应的焊接工艺规程。图1为焊接工艺规程流程图，即学生进行“焊接工艺设计”实训的主要内容。实训主要采用项目驱动式的教学方法，这种形式的课程实训可以使学生切身感受到自己所学的理论知识可以在实践生产中有用武之地，以激发学生的学习热情、职业认同感等。而且这种人才培养模式与企业需求緊密结合，可以缩短学生就业后的岗位适应期，提升企业对学生的专业认可度。教师在与企业技术人员的交流中学习企业的焊接规范、工艺，熟悉先进的行业前沿技术及设备，有利于教学形式的创新和教师实践能力的提高。该实训最终达到了企业、学校和学生三方共赢的效果。

三、实训课程建设思路

整个实训环节主要包括三大板块：第一板块是理论内容——拟定预焊接工艺规程；第二板块是实际动手操作内容——焊接试板、无损探伤、力学性能试验和金相试验等；第三板块是理论内容——编制焊接工艺评定报告，制定焊接工艺规程。为了达到预期的教学效果，具体设计如下：

（一）实训课程任务布置

在第一堂课，教师要求学生根据每小组实训设计题目的要求，查阅文献资料，研读相关行业标准，对母材进行焊接性分析，结合现有实际生产条件，既要使焊接结构的使用性能满足要求，又要保证工艺的可行性、经济的合理性。同时，要融入思政元素，向学生强调在企业实际生产过程中必须按照标准等技术文件的要求进行生产，因为标准是经济活动和社会发展的技术支撑，是国家基础性制度的重要方面[4]。无论是技术人员，还是管理人员，在企业正常运作过程中都有章可循，可以使企业生产的各项活动更加规范化、科学化，对产品的生产效率和经营效益的提升也起着重要作用。标准的引入，可以树立学生的质量管理意识，培养学生遵守职业规范的精神。

（二）拟定预焊接工艺规程

教师在重点讲授拟定预焊接工艺规程时，告诉学生只有全面考虑母材的类型、焊接方法、焊接材料、焊接前准备、焊接过程中的焊接参数及焊接要求、焊接前焊后热处理等因素，才能制定出经济合理的预焊接工艺规程。例如在焊接前准备时要根据产品的焊接结构类型、采用的焊接方法选择适合的坡口类型及选择该坡口的加工方式，思考焊接前产品各部分如何装配组对，母材焊缝及热影响区如何清理等问题。在讲授中将国家的“双碳”目标融入课程思政，使学生认识到焊接的发展方向正朝着高效低耗、节能减排、绿色环保和数字化焊接技术方向转变，只有对焊接产品的整个制造过程进行全面管理和降低环境污染影响，才能有效地实现绿色焊接。通过对绿色焊接知识的介绍，使学生增强社会责任感、培养良好的工程素养和责无旁贷的奉献精神。

（三）焊接试板

在对试板进行焊接时，教师要在实训室现场进行教学示范，着重强调学生在进行焊接操作时必须佩戴劳动防护用品，不能玩手机，要注意安全，明确树立安全意识的重要性。在进行焊接试板实操时，教师应讲解半自动埋弧焊操作要领，使学生了解埋弧焊设备的组成，平板对接焊前清理、焊前装配要符合要求，引弧板、收弧板和焊剂垫的使用等知识，掌握焊接工艺参数选择原则和平焊操作技术等内容。在讲授中结合绿色焊接方法的使用融入思政元素。例如大型厚壁容器上广泛应用的窄间隙埋弧焊比常规埋弧焊具有节省焊材与工时等优点；旋转氩弧焊技术在换热器管与管板的对接连接结构中的广泛使用，可以使人快速完成焊接作业、缩短焊接工时，还可以最大限度地减少人为因素对焊接质量造成的影响[5]。通过专业知识在压力容器行业中的应用，培养学生严谨的工作作风、扎实的理论知识、吃苦耐劳及精益求精的匠人精神。

（四）外观检查和无损检验

教师在实训室现场进行外观检查和无损检验理论的讲授并现场教学示范，使学生学会使用焊接检验尺对焊接接头进行目视检测；让学生在进行焊接工艺评定时，对接试板超声检测如何根据相关行业标准制作DAC曲线，探测出对接焊缝缺陷的位置以及尺寸大小，编写检测报告，并且依据标准进行焊缝质量级别评定。教师在讲授中引入案例进行课程思政教育，例如清华大学成形装备及自动化研究团队在对一个核电转子进行焊接时总是出现不规则气孔，经过认真调研与分析，其原因是焊丝表面清洁度不能达到焊接的要求。为了选到性能最好且不损坏分析设备的高极性溶剂，将焊丝表面的油污洗下来，他们做了大量的工作，最终成功完成了核电转子的焊接任务[6]。通过案例的引入，可培养学生团结协作、勇攀高峰的工作作风，以及攻坚克难、精益求精的科学精神。

（五）加工制取试样及理化检验

对无损检验合格的试板，要求学生用软件画出试板取样方案图和拉伸、弯曲等试样的加工尺寸图。教师应在实训室现场进行金相试样、力学性能试样理论的讲授及教学示范，使学生掌握如何选择试板冷、热加工方式，焊接接头拉伸、弯曲、冲击试样合格指标如何确定。在讲授中引入案例进行课程思政教育，如为了实现“双碳”目标，推动可持续发展，压力容器行业稳步推进“绿色制造”。在压力容器轻量化的设计方面，使用07MnMoVR、12Cr2Mo1VR等低合金高强钢进行焊接，降低压力容器受压元件的板材厚度，进而减轻重量、降低成本；对奥氏体不锈钢进行应变强化处理，达到降低容器壁厚、实现轻量化的效果[7]。以此培养学生合理使用材料和节约成本的意识，使学生具有良好的职业道德，树立科学严谨、实事求是的职业精神。

（六）编制焊接工艺评定报告

在这一环节，教师主要讲授如何编制焊接工艺评定报告。要将焊接工艺评定试验的条件及各项检验结果进行汇总，编写焊接工艺评定报告；强调要对预焊接工艺规程进行评价。若工艺评定结论为“不合格”，应分析原因，提出改进措施，重新进行焊接工艺评定；若焊接工艺评定结论为“合格”，就可将全部工艺评定用资料进行汇总存档，以备编制焊接工艺规程时使用。教师在讲授中引入大国工匠孔建伟在300MW亚临界锅炉等新产品工艺攻关中，与公司技术人员一道完成焊接工艺评定等152项任务，合格率100%，并出色地完成了华龙一号全球首堆、世界首台超临界CFB机组等国家重大项目关键部件的焊接等案例[8]，培养学生的团队合作精神、追求卓越的工匠精神，以及勇于探索、爱岗敬业的奉献精神。

（七）制定焊接工艺规程

在这一环节，教师主要讲授依据合格的焊接工艺评定报告，编制合理的压力容器筒体或封头等的焊接工艺规程；使学生掌握设计所需工艺装备（成型设备、装配夹具、焊接变位機械等）、加工制造所需的工艺参数的设定等知识，完成相应工艺卡及工艺过程卡片的制订，完善焊接工艺规程。在讲授中，使学生了解“双碳”目标给压力容器行业发展提出了新要求和新挑战，也带来了新的发展机遇。压力容器正在向清洁能源领域延伸，目前我国已有企业掌握了太阳能光热电厂蒸汽发生系统和油盐换热器等核心装备的设计及制造技术。这有利于学生形成低碳价值观，增强学生的职业归属感、民族自豪感，使其形成科技自立自强的创新精神。

四、借助网络教学平台，建设课程思政资源库

学习的理想状态是从课内延伸至课外，使课内外统一、校内外一体、线上线下联通[9]。目前，高校学生对线上教学的形式已经非常熟悉，教师可以借助众多的信息化教学平台（如智慧树、超星等）建设该实践课程的作业测试板块、讨论板块、课程思政资源库板块等。此外，在网络课程内容设计上要多倾听学生的意见、声音，采取互动式、体验式的教学方式，以激发学生参与式学习的兴趣。

课程思政资源库内可以设计各种小专栏，如与焊接相关的失效事故、绿色焊接、工匠精神、行业网站和公众号等。每一个小专栏中，教师和学生都可以参与并上传资料。所有学生可以在一个相对宽泛的时间内借助各种信息渠道查找与焊接相关的资料，也可以在上传的资料中备注姓名及班级，这样上一届学生的成果下一届学生也可以看到，起到表率和带动作用，同时还能丰富资源库的素材。

通过这种线上线下混合教学模式，学生可以自己发现并整理融入思政元素的理论知识，不仅不会感到枯燥无趣，反而会激发学习兴趣，培养学术热情及自学能力，实现从“知识获取”到“参与学习”的转变，潜移转化地实现了立德树人的根本任务；同时还可以使学生了解并关注行业发展动态，对学生将来的就业也会有很大的帮助。

五、课程教学效果评价

本课程教学效果评价如果仍采用单一的结果性评价方式，学生的课程思政学习效果就体现不出来。因此，本课程教学效果评价贯彻落实《高等学校课程思政建设指导纲要》的精神，结合课程自身特点进行优化，采用“价值塑造、实践能力、理论知识”相结合的综合考核评价方法，合理设计评价内容，对学生实训教学的全过程进行考核，对学生进行全面评价。

本课程主要采用以下四种方式相结合进行教学效果评价：一是对课程期末考核环节及分值分配进行优化（见表1）；二是邀请专业教师及督导进行听课，虚心接受同行意见；三是课程结束后向学生发放网络调查问卷，收集学生对课程设置各环节的意见或建议；四是走访用人单位，对学生毕业后在企业的工作表现进行了解。依据各项反馈意见对课程的思政教学、能力培养、理论知识传授等方面进行长期持续改进。

表1 焊接工艺设计课程成绩考核方案

[教学考核环节 项目 建议分值 考核标准 思政

教育 出勤 6 按时出勤，不旷课、不迟到、不早退 组织纪律 6 遵章守纪，遵守职业规范等 线上线下课堂互动、表现 10 学习态度，积极交流、回答问题等 团队协作 8 小组成员个人贡献度，投入精力，责任担当 实践

能力 试板焊接 10 现场操作熟练程度及安全规范操作，试板焊接质量 无损探伤操作 10 现场操作熟练程度及安全规范操作 理化实验操作 10 现场操作熟练程度及安全规范操作 理论

知识 预焊接工艺规程 10 设计思路、设计原则、原材料选择、技术经济、焊接方法选择、参考标准、工艺规范参数确定 焊接工艺评定报告 10 参考标准、工艺规范参数确定、检验结果评价，设计报告书清晰、完整、正确，格式及图表规范 焊接工艺规程 10 工艺流程、技术经济、参考标准、工艺规范参数确定、工艺装备选择，设计报告书清晰、完整、正确，格式及图表规范 总结性报告及答辩 10 实训报告完成质量，答辩时回答问题的准确度，答辩时的逻辑思维能力、语言表达能力等 ]

六、结语

立德树人理念要融入高等教育的各个领域，高校的文化知识教育、实践教育等都要围绕这个根本任务来进行设计。高校一线教师应淡泊名利、砥砺前行，在教学中边探索、边总结、边改进，逐步深化课程建设，为培养知行合一、品学兼优的人才，实现国家“双碳”目标，推动绿色发展做出应有的贡献。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 中华人民共和国教育部.教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL].（2020-05-28）[2023-04-10].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_5517606.htm.

[2] 王仲文，張伟，张璞乐.基于产教融合的机械类专业创新实践平台建设[J].教育教学论坛，2022（45）：5-8.

[3] 国家市场监督管理总局．市场监管总局关于2022年全国特种设备安全状况的通告［EB/OL］.（2023-03-16）[2023-04-10].https：//www.samr.gov.cn/zw/zfxxgk/fdzdgknr/tzsbs/art/2023/art_999709cf39e7440

a90ea97bb7b3ecfb9.html.

[4] 中华人民共和国中央人民政府.中共中央 国务院印发《国家标准化发展纲要》[EB/OL].（2021-10-10）[2023-04-10].https：//www.gov.cn/zhengce/2021-10/10/content_5641727.htm.

[5] 肖文平.压力容器焊接新技术及应用研究[J].中国设备工程，2022（24）：269-271.

[6] 杜月娇.心中有信仰 脚下有力量：记清华大学成形装备及自动化研究所团队[J]．科学中国人，2021（20）：40-49.

[7] 陈学东，崔军，章小浒，等.我国压力容器设计、制造和维护十年回顾与展望[J].压力容器，2012，29（12）：1-23.

[8] 七一特别报道 “大国工匠”孔建伟：一名技艺精湛的“钢铁裁缝”[EB/OL].（2022-07-01）[2023-02-10].https：//www.163.com/dy/article/HB6I32TN0514D3UH.html.

[9] 郭翠菊.讨论式教学八法[J].安阳师范学院学报，2016（6）：117-120.

［责任编辑：刘凤华］