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去年我国粗钢产量为8.317亿吨,占全球粗钢产量43.1%,产量世界排行第一。焊接是钢铁的栽缝,但是我国“栽缝师傅”出现严重短缺。当前,高职教育已经占全国高等教育的半壁江山,高职中开设焊接学校近80所,毕业生工资水平也高,但大部分人皆不会主动选择此专业。焊接新生大多是因为高考后分数不理想,不得已才进这专业;学生入学始就对此专业的学习积极性不高, 对专业认识不透。
1.“情景”教学融入虚拟焊接教学
传统的焊接教学:理论加实践的教育模式,其模式难以适应现代青年的“三观”需求(世界观,人生观,价值观),高职学生对焊接这类“艰苦专业”的学习缺乏兴趣,理论学习深感乏味,实践教学流于形式,从而导致焊接毕业生动手能力差、适应能力差、专业对口率差。将现代的虚拟焊接仿真技术应用于传统的焊接教学,对改进焊接技术人才培养、弥补焊接适应人才短缺有着非常重要的意义。虚拟焊接教学不失为一种有效改进手段。
1.1情境教学加虚拟电焊教学:情境教学是教师在教学中依据专业特征,设置生动学科环境,激发学生的情感,帮助学生理解教材的教学方法。目前,情境教学在高职教学中得到较为广泛应用。若将虚拟焊接设备引入焊接实训教学,利用现代计算机仿真的虚拟场景进行教学,使焊接理论教学和实践教学有机结合;通过焊接理论与“虚拟焊接情景”对接,使学生达到技能和知识的高度融合,增强学生沉浸感和体验感的同时,提供学生对焊接学习的兴趣。
1.2传统焊接教学:目前,高职院校焊接教学大多是:课堂上理论讲解,PPT上施焊;在基础课和相关专业基础课讲解完成后,才进行焊接实训,理论与实践相背离,致使理论教学过于枯燥,学生兴趣不高,教师疲劳不堪,教学效果不佳。加之,学生入学前,大多数对所学焊接专业一无所知, 甚至对“焊接人”的未来不抱任何希望, 迷茫已经成为高职焊接学生的一个普遍心态。高职学生普遍存在:厌倦理论学习,钟爱动手实操,社团组织生动活泼,电商兼职乐此不疲。导致许多焊接专业难以为继。故许多高职院校将焊接改为激光、金属检测技术专业,有的改叫钢结构制造专业,可现实是焊接专业招生仍然不理想。
2.焊接技术的虚拟要点
2.1虚拟焊接:在不需要真实焊机的情况下,利用现代计算机仿真技术,在焊接实训中模拟焊接全过程的一种仿真方法。它一般采用虚拟现实、分布式仿真、微机测控、声音模拟等技术,以及计算机图像实时生成技术,模拟焊接的真实过程,其视觉和手感与真实的手工电焊十分接近,并实时生成虚拟焊接接头。
2.2焊条电弧焊三个基本动作的仿真:焊条电弧焊是一项对工艺要求很高的工作,实操实训重点是“起弧和运条及收弧”,三者必须反复训练方得要领。“起弧”采用擦划法和碰击法;“运条”一般由焊条三个动作组成,即 Z轴送进、Y轴横向摆动、X轴焊缝纵向移动;“收弧”有划圈收弧、反复断弧收弧、回焊收弧等。将三者进行虚拟仿真,其软件开发有一定难度,市场上已有焊接仿真产品,其真实感和体验感基本可以满足焊接实训的教学要求。
3.简介三种虚拟焊接教学设备
目前,在我国虚拟焊接教學设备的市场上,主要有如下三种相对成熟的产品:
3.1福尼斯虚拟仿真手工焊机和机器人:珠海市福尼斯焊接技术有限公司大约于六年前,引进奥地利的技术,其性能:操作者可进入一个由计算机生成的交互式虚拟焊接的三维环境中,且可与之产生互动交流;通过参与者与虚拟仿真环境的相互作用,帮助启发参与者的思维,以全方位地获取虚拟焊接所蕴涵的各种空间信息和焊接工艺信息。
3.2WD系仿真电焊机:北京黎明视景科技开发有限公司三年前出品了WD系列虚拟焊接综合仿真实训系统,由教师机和学员端组成,且有焊接操作实训与考核平台。其系统能够模拟二氧化碳保护焊、手工焊条电弧焊、氩弧焊三种焊机类型。
3.3焊接仿真训练模拟器 :徐州硕博电子科技有限公司近两年推出,在焊接演练中,学员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程,同时听到相应的焊接音效;可适用于多种焊接类型,可以模拟多种不同的焊机,包括:二氧化碳保护焊、焊条电弧焊、TIG氩弧焊等。具有训练及考核功能,能够方便地进行课程组织和焊接任务设置,实时记录学员操作信息,测评效果真实,可反复训练,其焊接仿真性能最全面。
4.虚拟焊接教学的应用
实践虚拟焊接教学,首先,跨专业组织师生成立“虚拟焊接工作室”,可由焊接专业牵头,计算机专业辅助。其次,通过校企合作,送师生到虚拟焊接设备研发单位实习,取得初步体验;在师生反映良好的基础上,再与虚拟焊接开发者密切合作,校方输出焊接技术和工艺数据之后,再与合作方争取虚拟焊接设备的试用或租赁权。
在这教学做一体化的过程中,通过虚拟焊接实训,大一学生增加了对焊接的感性认识,大二、大三学生基本可以把部分焊接理论应用到实践中,并与实际产品的生产有机结合,动手能力和综合素质得到明显的提高。虚拟焊接教学初步克服了学生理论与实践脱节的现象,提高了学习积极性,改善了专业认知度,增强了焊接操作能力。
存在的问题:开展虚拟焊接教学,对教师的任教水平提出了更高的要求;虚拟焊接设备价格较高,其仿真的真实性和体验感有发展的空间,其配套软硬件还需在实践中完善。如果能将创新能力、工匠精神、奉献精神等的培养融入仿真软硬件之中,其效果也许更好。
参考文献:
[1]《国际钢协:2017年全球粗钢产量为16.912亿吨》世界金属导报 2018-01-26
[2]情境教学模式在高职茶叶专业课程教学中的应用 古能平 教育观察 2018-05-10
[3]焊接专业人才培养与社会需求的现状分析 樊巧芳 《科技视界》2015-02
[4]焊接仿真技术应用与未来发展 焦立新 航空制造技术 2008-04-23
1.“情景”教学融入虚拟焊接教学
传统的焊接教学:理论加实践的教育模式,其模式难以适应现代青年的“三观”需求(世界观,人生观,价值观),高职学生对焊接这类“艰苦专业”的学习缺乏兴趣,理论学习深感乏味,实践教学流于形式,从而导致焊接毕业生动手能力差、适应能力差、专业对口率差。将现代的虚拟焊接仿真技术应用于传统的焊接教学,对改进焊接技术人才培养、弥补焊接适应人才短缺有着非常重要的意义。虚拟焊接教学不失为一种有效改进手段。
1.1情境教学加虚拟电焊教学:情境教学是教师在教学中依据专业特征,设置生动学科环境,激发学生的情感,帮助学生理解教材的教学方法。目前,情境教学在高职教学中得到较为广泛应用。若将虚拟焊接设备引入焊接实训教学,利用现代计算机仿真的虚拟场景进行教学,使焊接理论教学和实践教学有机结合;通过焊接理论与“虚拟焊接情景”对接,使学生达到技能和知识的高度融合,增强学生沉浸感和体验感的同时,提供学生对焊接学习的兴趣。
1.2传统焊接教学:目前,高职院校焊接教学大多是:课堂上理论讲解,PPT上施焊;在基础课和相关专业基础课讲解完成后,才进行焊接实训,理论与实践相背离,致使理论教学过于枯燥,学生兴趣不高,教师疲劳不堪,教学效果不佳。加之,学生入学前,大多数对所学焊接专业一无所知, 甚至对“焊接人”的未来不抱任何希望, 迷茫已经成为高职焊接学生的一个普遍心态。高职学生普遍存在:厌倦理论学习,钟爱动手实操,社团组织生动活泼,电商兼职乐此不疲。导致许多焊接专业难以为继。故许多高职院校将焊接改为激光、金属检测技术专业,有的改叫钢结构制造专业,可现实是焊接专业招生仍然不理想。
2.焊接技术的虚拟要点
2.1虚拟焊接:在不需要真实焊机的情况下,利用现代计算机仿真技术,在焊接实训中模拟焊接全过程的一种仿真方法。它一般采用虚拟现实、分布式仿真、微机测控、声音模拟等技术,以及计算机图像实时生成技术,模拟焊接的真实过程,其视觉和手感与真实的手工电焊十分接近,并实时生成虚拟焊接接头。
2.2焊条电弧焊三个基本动作的仿真:焊条电弧焊是一项对工艺要求很高的工作,实操实训重点是“起弧和运条及收弧”,三者必须反复训练方得要领。“起弧”采用擦划法和碰击法;“运条”一般由焊条三个动作组成,即 Z轴送进、Y轴横向摆动、X轴焊缝纵向移动;“收弧”有划圈收弧、反复断弧收弧、回焊收弧等。将三者进行虚拟仿真,其软件开发有一定难度,市场上已有焊接仿真产品,其真实感和体验感基本可以满足焊接实训的教学要求。
3.简介三种虚拟焊接教学设备
目前,在我国虚拟焊接教學设备的市场上,主要有如下三种相对成熟的产品:
3.1福尼斯虚拟仿真手工焊机和机器人:珠海市福尼斯焊接技术有限公司大约于六年前,引进奥地利的技术,其性能:操作者可进入一个由计算机生成的交互式虚拟焊接的三维环境中,且可与之产生互动交流;通过参与者与虚拟仿真环境的相互作用,帮助启发参与者的思维,以全方位地获取虚拟焊接所蕴涵的各种空间信息和焊接工艺信息。
3.2WD系仿真电焊机:北京黎明视景科技开发有限公司三年前出品了WD系列虚拟焊接综合仿真实训系统,由教师机和学员端组成,且有焊接操作实训与考核平台。其系统能够模拟二氧化碳保护焊、手工焊条电弧焊、氩弧焊三种焊机类型。
3.3焊接仿真训练模拟器 :徐州硕博电子科技有限公司近两年推出,在焊接演练中,学员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程,同时听到相应的焊接音效;可适用于多种焊接类型,可以模拟多种不同的焊机,包括:二氧化碳保护焊、焊条电弧焊、TIG氩弧焊等。具有训练及考核功能,能够方便地进行课程组织和焊接任务设置,实时记录学员操作信息,测评效果真实,可反复训练,其焊接仿真性能最全面。
4.虚拟焊接教学的应用
实践虚拟焊接教学,首先,跨专业组织师生成立“虚拟焊接工作室”,可由焊接专业牵头,计算机专业辅助。其次,通过校企合作,送师生到虚拟焊接设备研发单位实习,取得初步体验;在师生反映良好的基础上,再与虚拟焊接开发者密切合作,校方输出焊接技术和工艺数据之后,再与合作方争取虚拟焊接设备的试用或租赁权。
在这教学做一体化的过程中,通过虚拟焊接实训,大一学生增加了对焊接的感性认识,大二、大三学生基本可以把部分焊接理论应用到实践中,并与实际产品的生产有机结合,动手能力和综合素质得到明显的提高。虚拟焊接教学初步克服了学生理论与实践脱节的现象,提高了学习积极性,改善了专业认知度,增强了焊接操作能力。
存在的问题:开展虚拟焊接教学,对教师的任教水平提出了更高的要求;虚拟焊接设备价格较高,其仿真的真实性和体验感有发展的空间,其配套软硬件还需在实践中完善。如果能将创新能力、工匠精神、奉献精神等的培养融入仿真软硬件之中,其效果也许更好。
参考文献:
[1]《国际钢协:2017年全球粗钢产量为16.912亿吨》世界金属导报 2018-01-26
[2]情境教学模式在高职茶叶专业课程教学中的应用 古能平 教育观察 2018-05-10
[3]焊接专业人才培养与社会需求的现状分析 樊巧芳 《科技视界》2015-02
[4]焊接仿真技术应用与未来发展 焦立新 航空制造技术 2008-04-23