开放式焊接工装课程设计实践教学改革与探索

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　　摘 要 介绍了开放式教学模式在焊接课程设计中的实施情况，以及相应的监管措施和考核方式，实践证明，开放式教学方式取得了较好的效果，提高了学生参与的主动性和积极性，对焊接专业人才培养起到了积极的作用。
　　关键词 焊接夹具 课程设计 开放式教学 实践教学
　　中图分类号：G642 文献标识码：A
　　焊接工装用于保证焊接装配质量满足使用要求，是实现焊接制作过程机械化和自动化非常重要的装备之一。作为焊接工程师必须懂得应用、设计、制造和管理工装，才能使焊接工艺达到最佳水平。因此如何提高焊接夹具设计制造水平，培养懂设计、熟悉焊接工艺，通晓一般生产、经营管理的高素质复合技能型人才成为高校的焊接专业人才培养需要解决的问题。
　　1焊接工装课程设计的性质和要求
　　为了培养本科生的工程实践能力和创新能力，工科专业类学生都开设有课程设计类课程。
　　我们开展的焊接工装课程设计属于综合性专业课程设计，是焊接技术与工程专业必修的一个重要的实践性教学环节，学生在完成焊接工艺、焊接结构和焊接夹具课程后，进行焊接工装设计构思和设计技能的基本训练，目的是让学生理论联系实际，与工程实际接轨，在了解焊接工装的应用特点的基础上，掌握焊接工装夹具的设计方法，锻炼学生综合运用所学知识分析问题和解决实际问题的工作能力，培养工程意识和创新意识。
　　整个课程设计环节要求学生选取某一产品的焊接组合件，分析其结构整体技术要求和焊接性能要求，设计焊接工艺，设计焊接工装，完成焊接工装夹具装配图和零件图绘制，编写设计说明书。设计工作量为完成1张总装图、部分零件图和1份计算说明书，绘图工作量不少于A0图2张。每个同学的工装夹具设计必须根据进度计划按期完成，设计方案应不完全相同。成绩评定采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格，指导教师根据学生的设计质量、设计说明书质量、设计中的表现、分析解决问题的能力，综合评定课程设计的成绩。
　　2焊接工装课程设计开放式教学模式的实施
　　开放式教学通过给学生提供充分的发展空间，调动主动学习意思，有利于提高学生创新意思和实践能力。本课程设计的“开放式”教学模式借鉴工程活动的分析、设计、评价一系列过程来指导实践教学课程的改革过程，体现在以下几个方面：
　　2.1建立开放实验教学平台
　　建立校企合作，共同成立焊接夾具设计开发实验室，由企业提供汽车白车车门、座椅骨架、排气管、压力管道等产品和对应的一些典型的先进的工装，学院配置基础性的夹具零部件，供学生实际参观学习，以实物作实践教学道具，对学生的主动学习和团队合作能力进行训练，培养工程意识，提高设计技能。同时利用网络收集焊接夹具图例、自动控制驱动装置图等，建立电子版资料库，如零件的CAD 元件库、汽车典型焊接工装的CATIA 软件3D 设计实例图等，用图例、案例、实物、模型等直观教具有意识引导学生进行充分的感知，拓宽知识面。
　　2.2优化开放课程设计内容
　　在课程设计内容上， 结合真实的工程现场和企业的实际需求，以及校企合作项目建立题库。题库内容涉及汽车摩托车零部件、压力容器、钢架结构，有一定梯度难度。老师根据学生能力，项目的难易程度、结合学生兴趣将3-5人组成一组选择一个大项目，由1个老师负责指导完成设计。每个项目再细分成小的单元供学生选择，确保每人一个独立题目。老师在发布任务书时，只给出设计指标和要求，不规定和限定焊接方法以及工装的夹紧定位形式、元器件的选择，留给学生的较大的构思空间，激发学生的创造力。
　　2.3改革课程设计的实现方案
　　整个选题的完成采取集体合作与个人分工相结合的方法。设计前期的任务协作完成， 采用小组内分工进行资料收集工作，学生根据设计要求分析被焊工件材料、结构特点，分析焊缝形式和分布，查阅资料选择合理的焊接方法、焊接顺序，初步制定装夹方案。然后在各小组长和老师的组织下对给定设计选题进行组内初步讨论， 提出几种可选方案进行选择，最后由老师对方案的可行性进行审定。设计后期由学生独立完成设计，包括给出零件和元器件的设计计算和选型。这样的方式将老师的灌输式教学变为引导式学习，将学生的被动式学习变为主动求知，进一步培养学生的工程意识、创造力、集体协作精神和主观能动性。
　　2.4开放课程设计教学资源
　　鼓励学生充分利用网络资源了解设计标准和规范，查阅有关图册和设计手册，对课程设计所用到的主要标准元器件，指导学生到相应企业网站查询需要的技术数据，学会并掌握元器件的选型。引导学生熟悉并采用当前行业同等版本的工程设计软件等进行设计和绘图。由于课程设计时间有限，每个学生的具体情况不同，对部分能力强的学生鼓励使用AutoCAD、 Catia、Pro/E、UG等三维软件直接进行结构设计。实现实验室实行开放式管理，学生可充分利用实验室资源随时进实验室观察、学习和测绘相关元器件。
　　3开放式课程设计过程各环节的管理
　　为了达到开放式教学理想效果，我们对课程设计各环节设计了监控和管理措施。
　　3.1优化匹配教学内容
　　以接近工程实践开展理论与实践的教学活动，提高实践教学和理论教学的匹配性。在课程设置方面增设了焊接自动化、焊接机器人等与焊接自动化智能化制造相关的理论课程教学，根据焊接夹具自动化要求的特点，加强plc 、电机控制知识的讲解，用图例、案例等直观教具有意识引导学生进行充分的感知，拓宽知识面，加强自动化和电气控制等知识的渗透。在焊接工装设计理论教学中有针对性增加汽摩产品设计案例讲解，增加焊接夹具标准图形库的学习，使教学与实践更具目的性、主动性和实效性，避免工科教学理论化，脱离实际。同时在相关课程教学上，指导学生选修焊接成型三维软件学习。教学过程借助多媒体教学手段和小组学习、项目训练等形式，鼓励学生主动参与、自主学习，激发求知欲。 　　3.2强化课程设计过程监控
　　老师根据课程设计时间安排进度节点，设置检查、答疑与阶段验收时间。采用集中进行指导与分散指导结合。整个课程设计时间节点设置为3个：方案设计阶段、总装图设计阶段、零件图设计阶段。每周至少1次让学生讲解并展示自己的设计内容，并在小组同学之间进行互相检查和讨论，老师集中对学生出现的的典型和共性问题进行总结分析与讲解，同时对工作积极、思路有创新点的同学进行鼓励和表扬，对完不成任务的同学要了解其存在的困难，并予以帮助;对不认真浑水摸鱼的要给以批评和警告。并结合学生在这一过程中的表现、完成情况做好记录，作考核的评分标准之一。利用QQ或微信建立老师和学生、学生之间的交流，老师在网络平台上对学生进行分散指导和答疑，及时了解和检查学生的工作进度，并将检查结果做作考评标准之一。通过这样的方式，一方面调动学生的积极性，激发学习潜能，另一方面提高教师在“开放式”教学模式下的监管效力。
　　3.3优化考核方法
　　考核成绩采用多元化评价指标和开放式考核形式，由平時成绩、课程设计报告成绩和答辩成绩按一定的权重组成。其中平时成绩包括学生平时表现和阶段性验收成绩，课程设计报告成绩由老师给分和组内学生互评给分组成。这种考核方式改变以往以老师作为主体的考核方式，让学生参与评价，不光看最终设计的图纸结构是否合理，表达是否清楚，还要考虑设计是否遵循工程规范的一般原则，是否满足实际应用要求。同时注重对过程的考核，老师根据每个设计节点学生的考勤、作业完成情况、参与讨论表达的次数及能力，对过程问题的思考深度和广度，以及团队合作能力、创新能力，考评学生前期的准备、基本技能的掌握、过程中对问题的解决能力进行给分，重点考核学生的独立思考、创新精神、知识综合运用能力。在学生互评环节，由小组成员对本组其他同学打分，考核学生在小组设计中的作用、工作量以及设计图样的规范性。这样避免教师对考评过程的主观性，有利于提高学生的积极性和评分的公平性，激励学生重视课程设计、独立思考，最终达到提高焊接工装课程设计教学质量的目的。
　　4开放式课程设计效果
　　在课程设计报告中最后一项内容要求学生谈谈对课程设计的体会和建议，从近两年开展开放式课程设计改革情况看，学生反应学习的积极性有所提高，特别是对接近工程实际的训练项目感兴趣，认为能从中学到更多实际的技术。对拓展学生的工程设计思路的教学方式比较喜欢，认为能充分调动他们思考问题的主动性和创造的积极性。学生乐于接受集体合作与个人分工相结合的这种学习方法，比起自己的单打独干，集体合作加讨论的训练方式，既锻炼了团队合作精神，又能学习别人的先进方法，开阔视野，弥补自己知识的局限。
　　5结论
　　实践证明，开放式课程设计改革带来了明显的效果，学生根据自己的能力兴趣选择设计内容，提高了参与的主动性和积极性，并通过在整个设计过程中的相互讨论和分析，让学生体会到了一个自我完善和提高设计质量的过程，激发了求知欲。开放式课程设计训练，加强了学生对本专业的行业应用需求的理解，提高专业兴趣度，达到提升学生实践能力、提高专业课程设计质量的目的，提高了学生的工程意识。应该指出，开放式焊接工装课程设计教学模式对焊接专业人才培养起到了积极的作用，但还存在一些不足 ，还需要在今后不断改进与完善。
　　 基金项目：重庆理工大学高等教育教学改革研究项目（2016YB03）;重庆理工大学研究生教育教学改革研究项目（2017yjg212）。
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