仿真技术在高职专业课程教学中的应用

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摘 要：焊接检测课程是一门应用性、实践性很强的专业课，先进的仿真技术是将知识学习与实践操作相结合的教学手段，对培养学生学习兴趣，改革教学方法，提高教学质量等方面都有重要的作用，对仿真技术在焊接检测课程教学中的应用实践进行了总结。

关键词：仿真教学技术 焊接检测 教学质量

Application of simulation teaching technology in specialized course in high vocational institutes： take welding testing curriculum for example

Chen Yan

Jiangsu union technical institute， Jiangsu， 214151， China

Abstract： Welding testing courses is a very practical application of specialized course. Advanced simulation teaching technology is a combination of knowledge learning and practice teaching methods， which plays an important role in stimulating students' interest in learning， reforming teaching methods and improving the quality of teaching. In this paper， it also concluded the application of the simulation teaching technology in the welding test teaching practice.

Key words： simulation teaching technology； welding testing； quality of teaching

焊接检测是焊接工程质量检验的重要技术手段，其中无损检测和理化检验技术被广泛应用在工业领域的十几个行业中，特别是在特种设备行业的承压类设备（锅炉、压力容器、压力管道）制造中被大量应用。目前人才市场对焊接检测人才的需求逐年递增，在焊接检测课程教学中，应围绕焊接检测人员的职业岗位标准和岗位需求，以各检测项目为导向，检测任务为驱动组织教学，多种教学方法、教学手段并用，将理论知识学习、职业技能训练和职业素养培养三者结合在一起，使学生在完成“工作任务”的过程中培养和提高职业能力。

在传统的焊接检测课程教学中，课程侧重检测探伤实践操作，教师在教学内容讲授和学生学习的过程中，普遍存在着以下困难：一方面，基于具体的检测工具、设备，受到课堂教学局限性的制约，教师在讲授或仪器设备演示中，很难兼顾到每一位学生，影响示范教学指导的有效性。另一方面，学生在实践操作中，由于新学知识不熟练，在初次实践操作中，难免出现误操作及操作不规范的现象[1]。传统的教学方法、手段制约着课程改革，随着多媒体等先进教学技术进入教学领域，职教类专业课程的教学方法、教学手段发生了巨大变化，教学仿真软件技术就是其中之一。仿真技术是一门多学科的综合性技术，它以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础，以计算机和专用设备为工具，利用系统模型对实际或设想的系统进行动态实验。它通过计算机技术、多媒体技术、网络技术、三维造型和先进学习理论对相关专业知识和技能模拟实践过程进行组装。仿真技术引入实践型课程教学中，可增加学生的动手实践机会，提高课堂教学实施的有效性[2]。

1 仿真技术的优点

1.1 将仿真仪器设备引入课程教学中，提升课堂教学的直观性

传统课堂教学中，教学流程通常是学习准备-布置任务-教师示范-学生实践-总结评价。在学习准备和教师示范中，多以多媒体教学课件、教学视频为主，通过课件中的图片、视频影像等材料，学生了解相关理论知识、仪器设备、操作流程等。虽然课件、视频使学生获得了感性认识，但终究还是以教师的讲授为主，学生在知识准备环节中无法进行实践体验，导致后续学习效率低。

将仿真技术引入焊接检测课程教学中，教师在理论讲解的同时，可以充分利用多媒体技术的同步训练，使演示效果更加形象化。青年学生动手操作能力较强，结合他们的心理特点，在知识学习的早期就引导他们参与到实践中，将学生由被动学习变为主动学习，突出了教学过程中学生的主体地位。直观的知识学习模拟，让学生对实践操作仪器、设备产生感性认识，同时结合生活体验，进行实践操作学习[3]。

1.2 将仿真技术引入课程教学中，提高实验环节的有效性

在焊接检测课程教学中，教学内容包括外观检测、压力试验、射线探伤、超声波探伤等多种检测方法。每一种检测方法在检测环节中都有其检测对象及意义。在课程教学中注重实践教学环节，使学生能够掌握各种检测方法的原理、操作流程、操作规范等。将多媒体仿真技术引入教学之后，可以避免以往课堂教学中搬运教学设备的不便，演示过程的烦琐，演示效果的不清晰，学生观察的不到位等弊端，提升了教学进度，改善了实验教学效果[4]。利用多媒体教学同步技术，教师在教师机上进行演示，学生就可同步看到清晰、完整的示范内容。学生是初学者，难免操作不当，仿真教学可以避免因操作不当引起的不良后果，学生可以在电脑中反复模拟操作，直至操作结果显示为正确时，再转入真实的实践操作中。

1.3 将多种实验仪器引入教学中，拓宽学生的知识面

在焊接检测课程教学中，根据以就业为导向的教学思想，既讲授检测的基本原理、方法，又利用仿真软件融合多种型号的仪器，使学生在学习过程中，能充分接触到职业岗位中的工作器材[5]。拓宽了学生的知识面，提高了学生对不同仪器的操作能力，同时在学习中，能检验学生的操作规范性，增强岗位职业素养，提高就业竞争力。

2 仿真技术在焊接检测课程中的应用实例

2.1 教学流程简介（如图1所示）

图1 教学流程

外观检测是焊接检测的首要环节，要求检测人员在对工件表面进行清理后，使用放大镜、焊接检测尺、直尺等工具，对焊缝表面及其热影响区进行检验，同时使用焊接检测尺对焊缝的余高、坡口角度等参数进行检查，与焊接工艺卡进行核对。在外观检测中，需要学生使用表面清理工具与焊接检测尺，这两者是该教学内容的重点、难点，要求学生掌握外观清理的操作要领、操作规范，正确使用各类焊接检测尺对焊接进行外观质量检测。

2.2 仿真表面预处理实例

对焊缝进行检测前，应将焊缝及其热影响区表面的污物、熔渣、飞溅等清理干净，对于表面的清理，一般需要使用打磨，清理至无毛刺、无颗粒，教师可使用多媒体教学视频、现场示范演示。传统教学方法停留于教师的讲、学生的学，教师无法对学生实践中的问题进行详细的指导。而打磨这一工序是检测的前导程序，如打磨不彻底，会损坏探伤仪器，影响探伤结果。使用打磨仿真软件后，学生在电脑中利用鼠标进行操作，先点击鼠标选取焊缝到打磨机后，按住左键移至焊缝热影响区附近，开始打磨作业，逼真的仿真技术，在打磨机准确触碰到打磨区时还能发出金属切削的声音，增强了实践的真实性，充分调动了学生的学习积极性与主动性。学生操作完成后，鼠标移至打磨机原位置，松开左键归还打磨设备后，仿真系统将自动对已完成的打磨产品进行评定。评定的内容主要为打磨区域大小和打磨均整度，打磨区域为焊缝宽度的10%，系统根据焊缝宽度，自动划定打磨区域边界。如打磨区域不合格，学生可以通过红色的标记线，了解正确的区域大小。学生在移动打磨机时，移动的速度、交叉面积，对打磨均整度都有着一定的影响，软件根据打磨机在工件表面移动的频率、打磨面等条件，综合判定打磨均整度。如两项合格将在评定提示框中显示“打磨成功”，如两项中有一项不合格，评定提示框中则显示“打磨不成功”。

2.3 仿真测量焊缝余高实例

在焊缝外观检测中，有一项重要的检测内容是对焊缝余高的测量评定，检测余高的工具为焊接检测尺，是一把很小的检测量具，教师在实践示范中，由于检测仪器体积较小，只有前排学生能看清；如进行多组示范演示，则影响了教学进度。将仿真软件引入课堂，在理论讲解和教学视频讲授的同时，学生可以通过鼠标进行操作，将鼠标停于焊接检测尺标尺上方，按住鼠标左键将标尺往下滑动，于焊缝最高处停留，读出此时标尺上读数，松开左键后，下方提示框中即出现“焊缝的余高为××cm”（如图2所示）。

图2 仿真测量焊缝余高

焊接检测尺的仿真实践，学生能对余高的测量过程形成感性直观的认识，在仿真操作中，仿真软件可以对学生的知识准备、操作流程、操作规范等作出相应的评定，教师巡回指导，针对学生出现的误操作，及时地进行点评纠正。

焊接检验尺可以用来检测焊件坡口角度、高度、宽度、间隙和咬边深度等，由于其适用范围、检测项目的不同，有多种用途的焊接检测尺。仿真软件中，也拥有多种类型的检测尺，可培养学生选取检测工具的能力，最大限度地发挥检测工具的检测能力。扩大学生的知识与实践面，提高学生对不同操作系统、不同检测工具的选择和操作能力，教学内容亦可根据学生的不同层次进行不同安排，循序渐进，适应检测职业岗位的需求。

2.4 教学反思

仿真软件技术让教师与学生能在多媒体机房进行互动教学，教师先讲基础知识，学生掌握基本原理，在教师多媒体视频操作演示后，通过仿真软件，学生可进行自主学习、自主测试。通过软件的测试，初步判定知识的掌握情况，同时在多次的“体验”后，学生能够多次积累实践经验。一方面，在教学资源中，减少教学设备的多次准备、整理，另一方面，仿真软件中逼真的“真实操作情境”，让学生身处“职业情境”中，进行实践操作，增强了实训教学的真实性，激发了学生的学习兴趣，实现实训教学与职业岗位的“无缝对接”。

3 仿真技术在教学应用中的注意事项

（1）仿真教学软件毕竟不是真实的教学仪器，只是一种模拟的应用教学软件，实际检测仪器中的某些功能是不能实现的。因此，它不能完全代替课堂教学，更不能代替检测实践活动，教师在教学过程中，要突出仿真教学的模拟性，让学生意识到实践中应注意的具体操作要领，通过模拟过程，反复切身体会“实践感受”。

（2）在仿真教学实施前，应对学生进行简单的介绍和培训，让学生掌握仿真软件的操作使用方法，在今后的教学过程中，可增加学生互动环节，提升学生主动学习的兴趣和激情，并且根据一体化教学内容的需要，突出学生在课堂上的互动参与力度，提高学生独立思考问题和创新的能力，提升教学的针对性和实用性。教师面对学生提出的问题，可以将问题转化为仿真实践操作，理论与实际结合，提升教学内容的深度和课程设置的趣味性。

（3）在引入仿真软件后，虽然改善了教学方法、手段，提高了教学的效率，丰富了课堂教学内容，提升了学生的学习主动性和积极性，实现了教学相长，但传统的实验对教学仍然是不可或缺的，在仿真教学的基础上，必须紧接相关实训教学进行巩固强化，进一步提升学生的认知能力、操作能力。

4 结束语

将仿真技术引入焊接检测课程教学中，充分发挥其直观、感性的教学优势，课程教学效果有显著提升。职业类院校教学目标为培养应用型技术人才，更需将仿真技术引入课堂，推动专业课程实践教学环节、教学手段的现代化，提高教学质量和效率。此外，仿真教学技术的推广不仅有利于学生对焊接检测技术知识的掌握和创新与设计能力的培养，更重要的是还能让学生通过学习新技术形成使用现代化工具的意识。随着课程改革的发展，现代化的仿真技术引入课程后，搭建了学生学习现代化设计技术的平台，在今后的教学中应科学、合理、有效地利用焊接检测仿真教学技术，开发更多、更新、更实用的焊接检测仿真教学软件，使其为课程教学服务，促进教学质量的进一步提高。

参考文献

[1] 姜开永.仿真软件在电子测量学教学中的应用[J].科技信息，2013（4）：264-266.

[2] 张延平，杜新峰.数控仿真软件在数控教学中的应用技巧[J].教育教学论坛，2011（27）：48-49.

[3] 万志平.仿真软件在电类课程教学中的应用[J].实验技术与管理，2009，26（4）：76-79.

[4] 吕昕.仿真软件在数字电子技术课程教学中的应用[J].科技信息，2009（25）：211-212.

[5] 庞勇.浅谈如何使数控仿真软件与理论和实践教学紧密的结合[J].价值工程，2011，30（11）：214-215.