摘要：文章探討焊接技術(shù)的最新進(jìn)展，分析焊接智能化發(fā)展的必要性，闡述智能化焊接教育面臨的主要挑戰(zhàn)，提出修正認(rèn)知航線、跨越學(xué)科之橋和播種創(chuàng)新之花的解決方案，并結(jié)合實(shí)際教學(xué)案例，糾正學(xué)生對(duì)焊接行業(yè)的誤解，促進(jìn)學(xué)科的交叉融合，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而推動(dòng)智能化焊接教育的改革與發(fā)展，為制造業(yè)和教育領(lǐng)域的發(fā)展提供重要參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)時(shí)代；人工智能；焊接技術(shù)

一、引言

我國(guó)正處于重塑制造業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵階段，各類大數(shù)據(jù)在智能制造中的應(yīng)用日益廣泛。在這一背景下，數(shù)據(jù)不僅是一種資源，還是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。制造業(yè)智能化進(jìn)程加速使得傳統(tǒng)焊接產(chǎn)業(yè)逐步向智能化焊接方向轉(zhuǎn)型和升級(jí)。

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，智能化焊接技術(shù)作為一項(xiàng)領(lǐng)先技術(shù)，不但在制造業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力，而且在本科生教育中也呈現(xiàn)出全新的戰(zhàn)斗活力。因此，如何有效應(yīng)對(duì)智能焊接教育所面臨的諸多挑戰(zhàn)，進(jìn)一步發(fā)揮其對(duì)本科生的引領(lǐng)作用，成為一個(gè)值得深入探討與研究的重要課題。

二、學(xué)科現(xiàn)狀

（一）焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

一方面，傳統(tǒng)焊接技術(shù)如電弧焊、氣體保護(hù)焊、氬弧焊、氣焊、電阻焊等，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，已形成成熟的工藝體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，涵蓋了焊接材料、設(shè)備、工藝和質(zhì)量檢測(cè)等方面。然而，傳統(tǒng)焊接技術(shù)在提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量方面仍存在一定局限性，影響了生產(chǎn)的一致性和可靠性。另一方面，焊接技術(shù)水平不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)展至高新技術(shù)領(lǐng)域，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合成為推動(dòng)焊接技術(shù)創(chuàng)新的重要?jiǎng)恿?。大學(xué)、科研院所與企業(yè)緊密合作，加速了焊接技術(shù)的研發(fā)與轉(zhuǎn)化。

目前，焊接技術(shù)正朝著智能化方向發(fā)展，對(duì)高素質(zhì)焊接人才的需求日益增加。因此，高校亟須創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，特別是加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，以適應(yīng)智能化焊接技術(shù)發(fā)展的需求。

（二）傳統(tǒng)焊接現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的焊接技術(shù)已在工業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用。例如，在汽車制造業(yè)中，焊接技術(shù)被用于車身結(jié)構(gòu)的連接，包括車架、車身板等部件的焊接；在航空航天領(lǐng)域，焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、航天器等金屬結(jié)構(gòu)的制造和修復(fù)，包括飛機(jī)機(jī)身、發(fā)動(dòng)機(jī)零部件等。

然而，傳統(tǒng)焊接的效率和質(zhì)量往往依賴于焊接師傅的技能水平，對(duì)生產(chǎn)的一致性和可靠性提出了挑戰(zhàn)。隨著制造業(yè)的發(fā)展，焊接技術(shù)引入機(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備，顯著提高了焊接生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，減少人為因素的影響。盡管傳統(tǒng)焊接在技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)展，并形成了完善的技術(shù)體系和豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，但進(jìn)一步推進(jìn)自動(dòng)化和智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)仍面臨挑戰(zhàn)。

（三）智能化焊接現(xiàn)狀

智能化焊接是一種融合傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的先進(jìn)制造工藝，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)控制和自動(dòng)化操作，實(shí)現(xiàn)高精度和高效率焊接。隨著“工業(yè)4.0”和“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的推進(jìn)，智能化焊接技術(shù)正迅速發(fā)展，智能焊接機(jī)器人、自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線和先進(jìn)傳感技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用與推廣。

例如，張廣軍等人通過(guò)引入信息流和多源傳感技術(shù)，獲取焊接過(guò)程中的數(shù)據(jù)，并利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接動(dòng)態(tài)過(guò)程的多模態(tài)信息感知、知識(shí)判斷與智能化控制。解決了傳統(tǒng)焊接技術(shù)在智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面的諸多瓶頸，為焊接過(guò)程中的智能檢測(cè)和自適應(yīng)控制提供了理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持。

此外，林尚揚(yáng)等人介紹了機(jī)器人智能化焊接技術(shù)在多信息傳感、知識(shí)提取與建模及智能化控制等方面的關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合焊接試驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)，展示了機(jī)器人智能化焊接技術(shù)在運(yùn)載火箭貯箱中的技術(shù)突破及應(yīng)用成果。

三、智能化焊接教育面臨的挑戰(zhàn)

（一）認(rèn)知偏差

目前，部分學(xué)生對(duì)焊接專業(yè)存在一定的認(rèn)知偏差。焊接作為傳統(tǒng)制造業(yè)的一部分，常被視為工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)陳舊的職業(yè)，相較于時(shí)下更受關(guān)注的新興行業(yè)，顯得不夠吸引人。焊接工作環(huán)境相對(duì)艱苦，高溫、高噪聲和有風(fēng)險(xiǎn)的操作環(huán)境，使一些學(xué)生望而卻步。此外，學(xué)生對(duì)現(xiàn)代焊接技術(shù)的智能化、自動(dòng)化發(fā)展及其應(yīng)用了解較少，對(duì)焊接專業(yè)的理解存在偏差，認(rèn)為其發(fā)展受限、工作條件艱苦、技術(shù)含量不高，這導(dǎo)致選擇焊接專業(yè)的學(xué)生人數(shù)逐漸減少，焊接行業(yè)面臨人才短缺的問(wèn)題。

（二）跨學(xué)科障礙

智能化焊接要求學(xué)生學(xué)習(xí)焊接工藝、機(jī)械工程、材料科學(xué)和控制工程等領(lǐng)域的知識(shí)。這種跨學(xué)科的融合是一種全新的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，學(xué)生需要不斷地理解和整合不同領(lǐng)域的知識(shí)。此外，智能化焊接技術(shù)的復(fù)雜性可能使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，因?yàn)楹附颖旧硎羌夹g(shù)密集型工作，要求學(xué)生準(zhǔn)確掌握工藝參數(shù)、材料特性及設(shè)備操作，而智能化焊接還涉及傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等交叉學(xué)科。

（三）創(chuàng)新意識(shí)不足

焊接智能化技術(shù)的發(fā)展需要較高水平的科研能力和創(chuàng)新意識(shí)，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的工程問(wèn)題和技術(shù)創(chuàng)新。然而，由于學(xué)生較少接觸智能化焊接技術(shù)和方法，缺乏將這些思路轉(zhuǎn)化為實(shí)際可行解決方案的能力。因此，當(dāng)學(xué)生面對(duì)智能化焊接技術(shù)的研究和應(yīng)用時(shí)，常常難以獨(dú)立思考并提出有效的創(chuàng)新解決方案，也難以意識(shí)到智能化焊接技術(shù)對(duì)提高焊接效率、質(zhì)量的重要性。

四、智能化焊接教育的改進(jìn)途徑

（一）修正認(rèn)知航線

首先，教師可以普及焊接技術(shù)的基本原理、應(yīng)用領(lǐng)域和前沿技術(shù)，介紹焊接行業(yè)在國(guó)家制造業(yè)中的地位和發(fā)展前景，改變學(xué)生對(duì)焊接的固有印象。其次，教師可以開展職業(yè)體驗(yàn)活動(dòng)或?qū)嵙?xí)機(jī)會(huì)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)焊接工作的實(shí)際情況，增強(qiáng)他們對(duì)焊接行業(yè)的了解和認(rèn)同。同時(shí)，加強(qiáng)安全教育，提高學(xué)生對(duì)焊接工作環(huán)境的適應(yīng)能力和應(yīng)對(duì)能力，減少對(duì)環(huán)境危害的擔(dān)憂。最后，教師可以引入現(xiàn)代焊接技術(shù)的案例研究和應(yīng)用實(shí)例，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和科研項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生參與智能化焊接技術(shù)的研究和開發(fā)，提高創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，從而提升他們對(duì)焊接行業(yè)的認(rèn)知水平。

例如，在江蘇科技大學(xué)的焊接課程中，教師引入了智能化焊接技術(shù)的實(shí)際案例和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。教師通過(guò)讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，了解智能化焊接設(shè)備的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)焊接專業(yè)的興趣和信心。同時(shí)，在焊接試驗(yàn)中，學(xué)生使用配備視覺傳感器和自主路徑規(guī)劃功能的焊接機(jī)器人，完成了復(fù)雜形狀金屬件的焊接任務(wù)，并通過(guò)視覺實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，觀察焊接過(guò)程中的焊接圖像和數(shù)據(jù)變化，學(xué)習(xí)如何調(diào)整焊接參數(shù)以獲得最佳的焊接質(zhì)量。此外，教師還組織學(xué)生參觀了鍋爐廠、船廠等制造企業(yè)，讓他們親身體驗(yàn)焊接工作的實(shí)際環(huán)境，感受智能化焊接的應(yīng)用場(chǎng)景，糾正對(duì)焊接行業(yè)的誤解。

（二）跨越學(xué)科之橋

為了應(yīng)對(duì)智能化焊接交叉學(xué)科的挑戰(zhàn)，教師可以建立跨越學(xué)科的解決方案。首先，教師通過(guò)精心設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容和教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生逐步建立對(duì)焊接工藝、機(jī)械工程、材料科學(xué)和控制工程等領(lǐng)域的基礎(chǔ)理解，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。其次，教師應(yīng)提供良好的學(xué)習(xí)資源和環(huán)境，如圖書館、實(shí)驗(yàn)室和在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索，加強(qiáng)他們的自主學(xué)習(xí)能力和跨學(xué)科整合能力。最后，教師可以采用案例教學(xué)法和問(wèn)題導(dǎo)向式教學(xué)法，讓學(xué)生通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題和應(yīng)用案例來(lái)理解并掌握相關(guān)知識(shí)。教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)和項(xiàng)目實(shí)踐，讓學(xué)生在實(shí)際操作中逐步掌握智能化焊接技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力。

例如，在焊接智能制造課程教學(xué)中，教師將焊接工藝、控制工程、計(jì)算機(jī)和人工智能相結(jié)合，要求學(xué)生完成一個(gè)基于傳感信息的焊接參數(shù)檢測(cè)，以提高他們跨學(xué)科整合能力。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)焊接傳感系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集焊接數(shù)據(jù)，開發(fā)算法以檢測(cè)焊接參數(shù)，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程控制和質(zhì)量檢測(cè)。在這個(gè)項(xiàng)目中，學(xué)生通過(guò)先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件，分析焊接過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，從而預(yù)測(cè)和預(yù)防焊接缺陷。此外，教師還安排學(xué)生與計(jì)算機(jī)科學(xué)和機(jī)械工程專業(yè)的學(xué)生合作，利用他們?cè)诰幊毯蜋C(jī)械設(shè)計(jì)方面的專長(zhǎng)，共同完成智能焊接傳感和檢測(cè)項(xiàng)目。通過(guò)這種方式，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)了如何應(yīng)用不同學(xué)科的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，還提高了團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力。

（三）播種創(chuàng)新之花

為了培養(yǎng)本科生的創(chuàng)新意識(shí)，高校需要全面優(yōu)化課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容。首先，高校通過(guò)增加焊接智能化技術(shù)相關(guān)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)智能化技術(shù)的認(rèn)知和理解，從而激發(fā)他們的創(chuàng)新潛力。其次，高校鼓勵(lì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目和實(shí)踐活動(dòng)，并為他們提供充足的實(shí)踐平臺(tái)和資源支持，幫助學(xué)生在實(shí)踐中探索和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而提出解決方案，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力。最后，高校通過(guò)建立學(xué)生導(dǎo)師制度，為學(xué)生提供個(gè)性化指導(dǎo)和支持。

同時(shí)，教師還要鼓勵(lì)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、全國(guó)大學(xué)生焊接創(chuàng)新大賽、中國(guó)國(guó)際大學(xué)生創(chuàng)新大賽、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯等國(guó)家級(jí)比賽，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。江蘇科技大學(xué)與船廠、鋼鐵廠、鍋爐廠等制造企業(yè)合作，為學(xué)生提供實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)和技術(shù)培訓(xùn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)焊接流程，掌握大型結(jié)構(gòu)件的焊接技巧，并了解不同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，幫助學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工作中，提升職業(yè)素養(yǎng)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

五、結(jié)語(yǔ)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，焊接技術(shù)的進(jìn)步與智能化發(fā)展是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要組成部分。然而，智能化焊接教育面臨的認(rèn)知偏差、跨學(xué)科障礙和創(chuàng)新意識(shí)不足等挑戰(zhàn)，嚴(yán)重影響了智能焊接技術(shù)在教育和實(shí)踐中的應(yīng)用與推廣。通過(guò)普及現(xiàn)代焊接技術(shù)知識(shí)、加強(qiáng)跨學(xué)科教育和實(shí)踐、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力，可以有效提高智能化焊接教育的質(zhì)量。這些措施不僅為智能化焊接技術(shù)的教育改革提供了重要參考，也為培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)制造業(yè)需求的高素質(zhì)焊接人才j2M5c+73IkuoYQJydO0kXQ==奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁陽(yáng)，陳慧.大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)高校思想政治教育的影響及創(chuàng)新路徑研究[J].改革與開放，2023（24）.

[2]林尚揚(yáng).我國(guó)焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與焊接技術(shù)的發(fā)展[J].船舶工程，2005（27）.

[3]王野.手工電弧焊的焊接工藝淺談[J].冶金管理，2022 （2）.

[4]宋麗平，楊新華，高章虎，等.數(shù)字化背景下智能焊接技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革研究與探索[J].焊接技術(shù)，2023（12）.

[5]張廣軍，李永哲.工業(yè)4.0語(yǔ)義下智能焊接技術(shù)發(fā)展綜述[J].航空制造技術(shù)，2016（11）.

[6]林尚揚(yáng)，楊學(xué)勤，徐愛杰，等.機(jī)器人智能化焊接技術(shù)發(fā)展綜述及其在運(yùn)載火箭貯箱中的應(yīng)用[J].上海航天（中英文）， 2021（3）.

[7]陳華斌，陳善本.復(fù)雜場(chǎng)景下的焊接智能制造中的信息感知與控制方法[J].金屬學(xué)報(bào)，2022（4）.

[8]蘇娜，李文達(dá)，王加友，等.新工科背景下智能焊接融入思政教育建設(shè)路徑的研究[J].電焊機(jī)，2024（54）.

基金項(xiàng)目：本科教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“數(shù)字化轉(zhuǎn)型下智能焊接教學(xué)方法及內(nèi)容改革研究 ”，項(xiàng)目編號(hào)：XJG2024015；鎮(zhèn)江市社會(huì)發(fā)展指導(dǎo)性科技計(jì)劃項(xiàng)目“搖動(dòng)電弧窄間隙焊接圖像感知及焊縫偏差檢測(cè)技術(shù)研究”，項(xiàng)目編號(hào)：FZ2023110。

（作者單位：江蘇科技大學(xué)）