作为理论联系实际的纽带，实验教学是焊接技术与工程专业课程教学的重要环节，是理论教学的有力补充，是培养学生创新思维、提高学生独立思考和分析解决问题能力的关键，符合新工科建设对高端应用型人才的培养要求[1]。然而原有的焊接实验教学存在以下不足[1-2]：一是焊接过程中常伴随高温、尘烟、弧光等危险因素，虽然采取防护措施，仍不可避免出现烧伤、烫伤、弧光打眼等伤害。因此，为避免意外发生，对高危实验项目只能进行实验讲解而无法实际操作，教学质量难以保证。二是实验教学资源有限，部分学生参与感较低。特别涉及大型仪器设备的焊接实验项目，由于设备成本和维护费用较高，多以实验演示为主，难以达到锻炼学生动手能力的目的。三是新型冠状病毒肺炎疫情(简称疫情)常态化背景下如何安全有效地实施焊接实验教学，也是新时期教育工作者需要探索和解决的问题。

　　近年来，随着计算机技术和信息技术的高速发展，教育部门提倡将虚拟仿真技术引入教学实践中，以提高教学质量。对于焊接技术与工程专业，虚拟仿真实验教学具有原有实验教学无法比拟的优势。一方面，虚拟仿真实验教学能够避免学生与高温、尘烟等恶劣环境接触;另一方面，通过虚拟仿真实验，学生可以先熟悉焊接实验过程和操作步骤，再到设备上进行实际操作。这样不仅能避免设备的非受迫性损坏，而且增加了学生的动手机会。目前国内许多高校结合自身的实验教学环境开发了一些虚拟仿真实验项目，将虚拟仿真技术引入实验教学中，以提高教学质量[3]。

　　尽管虚拟仿真技术在焊接实验教学中具有较好的应用前景，但现阶段虚拟仿真实验教学仍存在一些不可忽视的弊端。首先，虚拟仿真实验大多是基于虚拟现实或增强现实技术实现的，依赖于专用的软硬件来开发和使用[4-5]，但搭建虚拟仿真实验平台难度较大、费用较高，学习和使用成本也较高;其次，虚拟仿真实验教学资源有限，且单个虚拟仿真实验平台同时只能由一人或少数几人操控，受益学生数量有限;最后，受软硬件的限制，虚拟仿真实验教学只能在固定地点实施，缺乏灵活性，不适用于当前疫情常态化下特殊的教学环境。上述缺点和不足限制了虚拟仿真技术在焊接实验教学中的应用。

　　为了推进新工科建设，针对现有虚拟仿真技术存在的弊端，本文基于数值模拟技术设计并开发了一款焊接虚拟仿真实验教学软件(简称软件)，以弥补原有焊接实验教学中存在的不足。

　　1 软件核心与原理

　　2 软件整体设计

　　3 软件功能实现

　　4 结语

　　新工科背景下，针对焊接技术与工程专业，本文设计并开发了一款软件，其具有以下几个特点。一是基于焊接传热学原理和数值模拟技术实现，具有科学性;二是涵盖焊接热过程数值模拟全部环节，具有较强的功能性和较高的灵活性;三是无须具备专业的计算机编程知识，通过鼠标点击和少量键盘输入即可完成焊接虚拟仿真实验，操作简单且高效;四是软件为绿色软件，运行于主流的Windows操作系统，开发和使用成本较低。

　　将软件融入原有的焊接实验教学中，能够提高学生的学习热情，激发学生的创造思维，进而培养学生分析问题、解决问题的能力，符合新工科背景下对高端应用型人才的培养要求。

　　参考文献

　　[1] 陈宇,肖逸锋,钱锦文.新工科背景下虚拟焊接实验教学改革[J].电焊机,2019,49(12):117-120.

　　[2] 陈龙,朱玉斌,孙晓凯.疫情常态化下基于虚拟仿真的焊接实训教学[J].装备制造技术,2021(9):58-60.

　　[3] 齐义辉,李明,李青春,等.材料专业虚拟仿真实践教学的实施[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2020, 22(5): 117-119.

　　[4] 龚自成.基于虚拟现实的焊接仿真应用与研究[D].成都:电子科技大学,2018.

　　[5] 金涛,雷毅.金属焊接虚拟实验室的开发[J].中国现代教育装备,2012(17):30-32.

朱智 张占伟 莫春立 徐荣正 马琳　沈阳航空航天大学材料科学与工程学院