冷小冰 刘鹏远 蔡丹萍 吴丹 陈增标 林俊宇 张巍

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進手段。

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，在我国虚拟焊接教学设备的市场上，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