特种焊接技术教学大纲

PAGEPAGE14《特种焊接技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称特种焊接技术课程编号310040046课程性质选修课课程类别考查课开课单位材料成型教研室授课学期第七学期学分/学时2/32课内学时32理论授课30上机学时0课内实践2实验学时0课外学时0适用专业材料成型是否双语否先修课程焊接冶金学、弧焊电源、弧焊工艺基础后续课程焊接质量检测、综合实验、实训、毕设等二、课程简介《特种焊接技术》属于焊接技术专业的一门重要学科技术基础选修课。内容涉及几种常规方法以外的焊接技术，主要包括：电子束焊接，激光焊接与切割，等离子弧焊接、超声波焊接，摩擦焊和扩散焊接及特种环境下焊接技术等工艺方法。使学生掌握先进焊接方法的设备与工艺、具体应用，使学生获得对不同材料焊接性进行分析，运用此规律具备正确选择先进焊接方法、进行焊接工艺设计的工程能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1（知识传授）阐释先进焊接技术的相关基础知识和基本理论知识，使学生理解电子束焊接、等离子弧焊接、超声波焊接、摩擦焊、扩散焊等工艺方法的本质、工艺特点、应用范围等，具备扎实的工程知识基础。课程目标2（能力培养）综合运用各种先进焊接技术在实际应用中存在的问题以及针对相应问题的研究过程和方法，使学生具备通过材料、结构、性能等要求选择加工方法、焊接设备与实施工艺的能力；使学生具备一定解决焊接工艺工程的能力。课程目标3（素质培养）能够运用所学知识，解析一般专业文献中的材料、结构、性能、加工方法、焊接设备、工艺，能够对所涉及的先进焊接方法进行合理性分析，生产过程中优先采用新方法、新工艺，培养学生追求创新的态度和意识。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1-2：掌握解决材料成型及控制工程领域问题所需的工程基础知识，具备应用基本理论分析工程问题的能力。指标点2-1：能够运用数学、自然科学和材料学科的基本原理对材料成型问题进行识别与描述。1-工程知识2-问题分析课程目标2指标点1-2：掌握解决材料成型及控制工程领域问题所需的工程基础知识，具备应用基本理论分析工程问题的能力。指标点2-1：能够运用数学、自然科学和材料学科的基本原理对材料成型问题进行识别与描述。1-工程知识2-问题分析课程目标3指标点1-2：掌握解决材料成型及控制工程领域问题所需的工程基础知识，具备应用基本理论分析工程问题的能力。指标点2-3：具备文献资料检索能力，能够对文献进行分析和归纳，并将其用于分析复杂材料成型问题，以获得有效结论。1-工程知识2-问题分析四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元高能束焊接（学时数：10学时）1.课程主要内容（1））激光产生及特点。（2）激光焊接设备、工艺及激光复合焊。（3）激光切割、激光熔覆及激光其他加工方法。（4）电子束产生机理及特点。（5）电子束焊接设备与工艺。（6）等离子弧产生机理、特点及双弧现象防止。（7）等离子弧焊接工艺。2.重点和难点（1）激光焊接设备、工艺及激光复合焊。（2）电子束焊接设备与工艺。（3）等离子弧焊接工艺。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，课程强调对基于高能束与材料相互作用而建立高能束焊接方法的基本的共性的理论的学习，阐明课程与教学基本原理，从而把握材高能束焊接方法、设备与工艺，培养学生的工程知识；（2）采用案例教学法，凸显高能束焊接的优势，根据不同的工程领域，对比加工工艺，加深学生对课程内容的理解；（3）从星球大战、激光武器等感兴趣内容，对比传统焊接方法，以此切入本门课程要研究的对象与内容，以及课程在专业中的作用，以期引起学生对于高能束焊接的学习兴趣以及对于先进焊接方法的追求。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够理解激光、电子束与等离子弧三种高能束焊接方法原理、设备与工艺，对焊接工艺方法能够根据实际工程环境进行合理选择。对于实际问题，学会具体情况具体分析，培养学生严谨的治学态度，引起学生学习兴趣，具备探索精神。5.支撑课程目标（1））讲授激光产生及特点、电子束产生机理及特点、等离子弧产生机理及特点，从工程角度阐释高能束应用原理（知识传授）。（2）讲授激光加工设备、工艺、电子束焊接设备与工艺、等离子弧焊接工艺，使学生具备通过材料、结构、性能等要求选择加工方法、焊接设备与实施工艺的能力；使学生具备一定解决焊接工艺工程的能力（能力培养）。（3）讲授激光复合焊工艺，拓展高能束加工新方法，培养学生生产过程中优先采用新方法、新工艺的追求创新的态度和意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第二单元扩散连接（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）扩散连接的特点与分类。（2）扩散连接类型与过程。（3）扩散连接工艺与设备。2.重点和难点（1）扩散连接类型与过程。。（2）扩散连接工艺与设备。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用案例教学的方法，运用数学、量子力学的知识，理解扩散现象、塑性变形过程，使学生逐步推理出扩散焊接技术，掌握工艺参数选择要点；（3）通过比较分析的方法，以不同材料、不同工况，引导学生在面对问题时，选择合理方法，培养学生工程能力。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够理解扩散连接的扩散原理；掌握光多种扩散连接类型；掌握扩散连接技术参数；了解扩散连接设备与应用。对于实际工程问题，能够选定合理扩散连接方法，制定合理的工艺参数，具备一定的工程能力。5.支撑课程目标（1））讲授扩散连接的特点与分类，扩散连接过程，从原子角度阐释扩散连接原理（知识传授）。（2）讲授扩散连接工艺与设备，使学生具备通过材料、结构、性能等要求选择合理扩散连接类型与实施工艺的能力；使学生具备一定解决焊接工艺工程的能力（能力培养）。（3）讲授扩散连接类型，比较分析工艺特点，培养学生引导学生在面对问题时，选择合理方法的工程意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第三单元冷压焊与热压焊（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）冷压焊原理与特点。（2）冷压焊设备与工艺。（3）热压焊原理与特点。（4）热压焊工艺特点。（5）热压焊应用与典型结构的应用。2.重点和难点（1）冷压焊设备与工艺。（2）热压焊工艺特点。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用视频演示的方法，使学生深入理解塑性变形的产生、作用，培养学生快速理解问题，正确理解压力焊接过程，掌握冷压焊与热压焊的异同点；（3）通过课堂提问的方法，对比扩散连接，培养学生的正确选择焊接方法的能力。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够理解冷压焊与热压焊的焊接原理；设备或模具构造；焊接工艺参数的选择；了解焊接方法应用实例。对于实际工程问题，能够快速选择所用焊接方法，选定设备类型，培养学生工程师的思维。5.支撑课程目标（1））讲授冷压焊原理与特点，热压焊原理与特点，从工程角度阐释压力焊与熔化的区别（知识传授）（2）讲授冷压焊设备与工艺，热压焊工艺特点，培养学生合理选择焊接方法与工艺的工程能力（能力培养）。（3）讲授热压焊应用与典型结构的应用，拓展焊接技术发展历程，培养学生行业认知与追求创新的态度和意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第四单元摩擦焊（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）摩擦焊的特点、分类及原理。（2）典型摩擦焊设备。（3）摩擦焊工艺。（4）摩擦焊技术应用2.重点和难点（1）典型摩擦焊设备。（2）摩擦焊工艺。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用案例分析的方法，结合典型摩擦焊设备与最新搅拌摩擦焊进展，培养学生对摩擦焊的更进一步探索，总结摩擦焊的应用与发展，掌握摩擦焊技术，使学生具备发现问题、分析问题的能力；（3）通过课堂提问的方法，培养学生的科学思维，具备根据实际问题正确选择摩擦焊设备类型的能力。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够理解传统摩擦焊设备与工艺参数、搅拌摩擦焊设备与工艺；了解摩擦焊接头组成。对于实际工程问题，具备能够正确选择设备与方法进行研究的能力。5.支撑课程目标（1））讲授摩擦焊的特点、分类及原理，从工程角度阐释摩擦焊过程中压力、塑性变形、接头形成之间的联系（知识传授）。（2）讲授典型摩擦焊设备，摩擦焊工艺，具备通过材料、结构、性能等要求选择加工方法、焊接设备与实施工艺的能力（能力培养）。（3）讲授摩擦焊技术应用，拓展搅拌摩擦焊的原理与最新应用，培养学生生产过程中追求创新的态度和意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第五单元超声波焊接（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）超声波焊接的原理与特点。（2）超声波焊接设备。（3）超声波焊接工艺。（4）超声波焊接应用。2.重点和难点（1）超声波焊接原理。（2）超声波焊接工艺。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用视频演示的方法，使学生深入理解超声波焊接振动能转换为热能的焊接过程，了解超声波焊接分类、工艺、设备，培养学生正确理解超声波焊接过程，掌握焊接工艺；（3）通过对比分析方法，对比金属焊接、非金属焊接工艺与原理的异同，培养学生的科学思维，具备根据实际问题正确进行工艺，解决工程问题的能力。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够理解超声波焊接工艺参数、操作流程；了解超声波焊接设备。对于实际工程问题，具备能够正确进行超声波焊接，解决工程问题的能力。5.支撑课程目标（1））讲授超声波焊接的原理与特点，从工程角度阐释超声波应用原理（知识传授）（2）讲授超声波焊接设备与焊接工艺，具备通过材料、结构、性能等要求选择加工方法、焊接设备与实施工艺的能力（能力培养）。（3）讲授超声波焊接应用，拓展金属焊接、非金属焊接最新应用，培养学生生产过程中的科学思维（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第六单元爆炸焊（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）爆炸焊的原理。（2）爆炸焊特点与分类。（3）爆炸焊工艺。（4）爆炸焊应用。2.重点和难点（1）爆炸焊原理。（2）爆炸焊工艺。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用视频演示的方法，使学生深入理解爆炸焊压力、热、塑性变形三位一体的焊接过程，了解三位一体的产生、作用，培养学生正确理解爆炸焊接过程，掌握爆炸焊接工艺；（3）通过对比分析方法，对比传统焊接缺陷与爆炸焊缺陷的不同，培养学生的科学思维，具备根据实际问题正确进行爆炸焊，解决工程问题的能力。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够熟悉爆炸焊工艺参数、操作流程；了解爆炸焊缺陷种类。对于实际工程问题，具备能够正确进行爆炸焊，解决工程问题的能力。5.支撑课程目标（1））讲授爆炸焊的原理、特点与分类，从工程角度阐释爆炸焊应用原理（知识传授）。（2）讲授爆炸焊工艺与独特缺欠，使学生具备实施爆炸焊工艺的工程的能力（能力培养）。（3）讲授爆炸焊应用，强调爆炸焊危险性，培养学生安全思维和生产意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第七单元特种环境下焊接（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）特种环境下焊接的特点及分类。（2）水下焊接设备与材料。（3）太空环境下焊接方法与设备。（4）管道在线焊接工艺特点（5）管道在线焊接存在问题及解决方法。2.重点和难点（1）水下焊接设备与材料。（2）管道在线焊接工艺特点。（3）管道在线焊接存在问题及解决方法。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用案例分析的方法，分析水下焊接、太空焊接、管道在线焊接环境特点与技术要求，制定合理的工艺方法，培养学生分析问题的能力；（3）通过课堂提问的方法，分析特种环境焊接的处理方法，培养学生的科学思维，具备初步解决工程问题的能力。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够了解特种环境焊接特点；水下焊接应用与要点；了解太空焊接，掌握管道在线焊接问题及解决方法。对于实际工程问题，具备初步解决工程问题的能力。5.支撑课程目标（1））讲授特种环境下焊接的特点及分类，阐释宇宙探索、海底探险以及能源管道铺设对于焊接技术提出的技术要求，理解技术难点（知识传授）。（2）讲授水下焊接设备与材料、太空环境下焊接方法与设备以及管道在线焊接工艺特点、管道在线焊接存在问题及解决方法，从专业技术角度培养学生解决工程问题的能力（能力培养）。（2）比较特种环境下各种方法，以及新要求新挑战，培养学生勇于探索的追求创新的态度和意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第八单元其他高效技术（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）活性剂焊接原理与技术。（2）熔钎焊原理与技术。（3）空心阴极电弧焊技术。（4）铝热剂焊接技术。2.重点和难点（1）活性剂焊接原理与技术。（2）铝热剂焊接技术。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；（2）采用案例分析的方法，如钢轨传统焊接与现在钢轨焊接案例，培养学生对于新技术的热情。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够了解一些焊接方法延伸出来的其他高效焊接技术。5.支撑课程目标（1））讲授活性剂焊接原理与技术、熔钎焊原理与技术、空心阴极电弧焊技术以及铝热剂焊接技术，阐述传统焊接方法的新延伸（知识传授）。（2）讲授高效方法原理、工艺、研究现状等，使学生具备合理采用新方法的工艺工程的能力（能力培养）。（3）讲授钢轨焊接案例，对比现在的“中国速度”，培养学生生产过程中优先采用新方法、新工艺的追求创新的态度和意识（素质培养）。本单元知识、教学方式支撑的课程目标1、课程目标2和课程目标3。第九单元讨论（学时数：2学时）1.课程主要内容综合运用集中讲解与小组讨论方式进行。通过讨论教学使学生加深对特种焊接技术相关基础知识的理解，扩宽知识面，初步具备查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究的能力，提高学生综合运用本课程知识，分析和解决工程问题的能力，并引导学生积极思考、主动学习，锻炼和提高学生的交流、沟通和表达能力以及团队合作能力，培养学生的责任感、职业道德和终身学习意识以“特种焊接技术在大国工业、强国有我”为主题，要求学生通过文献收集，对特种焊接技术在中国速度、中国深度、中国航空等各个领域应用案例进行分析讨论，理解专业与科技的关系，培养专业自豪感。2.教学方法（1）分组汇报。学生5~6人一组，学生在课外查找、阅读和分析相关的知识内容，总结、整理并做成PPT。由每组的一个学生上台陈述自己的研究内容，陈述时间为5~8分钟。（2）课堂互动。陈述完后，汇报的学生回答台下学生和评委老师提出的问题，并针对所汇报的问题进行讨论，讨论时间为5分钟，最后由老师点评（依据需要讨论的具体内容，总结存在的主要问题，在课堂上由老师引导下进行讨论）。（3）所有同学必须参加，否则讨论成绩为零。课后提交报告PPT电子版至学习通，并完成自评、组内互评、组件互评、老师评价。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元高能束焊接讲授法、案例教学课程目标1、2、310第二单元扩散连接讲授法、案例教学课程目标1、2、32第三单元冷压焊与热压焊讲授法、视频演示课程目标1、2、32第四单元摩擦焊讲授法、案例教学课程目标1、2、33第五单元超声波焊接讲授法、案例教学课程目标1、2、32第五单元爆炸焊讲授法、视频演示课程目标1、2、33第六单元特种环境下焊接讲授法、案例教学课程目标1、2、34第七单元其他高效技术讲授法、案例教学课程目标1、2、32讨论翻转，讨论课程目标1、2、32随堂测试2合计32五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程的考核以考核学生能力及培养目标的达成与否为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容，形成性考核评价体系包括平时成绩、实践成绩和最终随堂测试成绩三个部分，占比分别为40%、10%、50%。其中平时成绩包括作业（80%）、课堂表现（20%）两个环节，而课堂表现囊括学习通主题讨论、课堂互动等环节。课程总评成绩由三个考核模块中各个环节成绩加权而成，成绩均为百分制。考核模块中各个环节所占分值比例可根据具体情况进行调整，建议值及考核细则如下。课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩40%作业（百分制）80本门课程4~6次作业，主要考核形貌分析和物相分析内容，作业评分的具体标准：≥90分，按要求完成作业；书写工整，正确率85%以上75-89分，按要求完成作业；书写较工整，正确率70-85%60-75分，按要求完成作业次数，正确率60-70%≤60分，未按要求完成作业次数，或正确率60%以下目标分值=0.8*作业平均成绩课堂表现（百分制）20课堂随机提问≥90分，回答正确75-89分，回答比较之前60-75分，经提示后回答正确≤60分，经提示后仍回答错误（缺课一次扣5分，缺课三次本门课程无成绩）实践成绩10%讨论（百分制）100分组讨论。参加讨论并完成PPT以及评分。讨论成绩100分。未参加讨论，此环节0分。评分标准按照实例采集准确性、PPT美观、讲述流畅程度，回答问题准确性进行评分。目标分值=1*PPT平均成绩随堂考试50%知识40卷面成绩100分，以卷面成绩的50%计入课程总评成绩。主要考核各章节知识掌握和综合运用能力。考试题型为：选择题、填空题、简答题、论述题等题型进行组合。其中基础知识试题（40%）、综合运用试题（50%）和拓展创新试题（10%）。综合应用50创新10（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元高能束焊接1-