基于卓越工程師培養計劃的焊接理論基礎課程教學改革與實踐

楊成剛，劉奮成，柯黎明

摘要：根據“卓越工程師培養計劃”的基本要求，分析了焊接技術與工程專業核心課程焊接理論基礎存在的問題并有針對性地對課程進行了教學改革，將“國際焊接工程師”焊接理論基礎培訓內容與課程培養方案相融合，采用多元化的教學手段，加大實踐教學力度，將老師科研項目引入教學，激發了學生學習興趣，提高了學生的創新能力和工程實踐能力。

關鍵詞：焊接理論基礎；卓越工程師；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0029-02

南昌航空大學是一所以工為主，工理文管經法教藝等學科協調發展的多科性大學。學校創建于1952年，是全國首批具有學士學位授予權單位。1985年開始培養碩士研究生，1990年獲碩士學位授予權。先后隸屬于航空工業部、航空航天工業部、中國航空工業總公司，1999年開始實行中央與地方共建、以地方政府管理為主的管理體制，是江西省人民政府與國家國防科技工業局共建的具有鮮明航空、國防特色的高等學校。焊接技術與工程專業是學校創辦歷史最早的專業之一，是目前江西省內和航空院校唯一的本科焊接專業，1996年被評為“江西省重點學科”，1998年與“鑄造”、“鍛壓”專業合并成“材料成型與控制工程”大類專業。為了適應地方經濟和航空工業對焊接專業人才的需要，2004年經教育部批準又重新建立了“焊接技術與工程”專業，是繼哈爾濱工業大學、江蘇科技大學之后國內第三個設置的“焊接技術與工程”本科專業。焊接理論基礎是焊接技術與工程專業的一門重要專業基礎理論課程，主要任務是向學生傳授金屬材料在熔焊方面的基本理論知識，了解金屬材料在熔焊條件下可能產生的各種問題，并能據此正確地分析及解決熔焊中一些常見的問題，初步培養學生分析金屬焊接性的能力和正確制定常用金屬材料焊接工藝的能力，為學習后續的焊接專業課程做理論準備。因此，焊接理論課程學習的好壞將直接影響其后續焊接專業課程的學習。

一、焊接理論基礎課程存在問題分析

傳統焊接理論基礎課程教學內容包括焊接的實質及其發展概況、焊接熱源的種類及特性；焊接化學冶金過程的特點、規律及其對焊縫質量的影響；常用焊接材料的種類、作用和特點；焊接熔池凝固過程的特點及焊接缺陷的種類與控制；金屬在焊接過程中組織轉變的特點及焊接熱影響區的組織與性能變化；掌握焊接裂紋的種類、特征、危害、產生機理及防治措施，涉及材料、機械、力學、化學、冶金等多門學科的基礎知識，教學內容多且抽象，各知識點相互關聯，造成學生在學習過程中，理解和掌握課程困難。焊接專業學生畢業后大部分服務于航空企業，非常希望了解航空產品先進焊接方法如真空電子束焊、激光焊時焊接冶金原理、接頭容易出現什么質量問題及控制措施等，而這些都無法從教材上獲得。另外，在教育部“厚基礎、寬口徑”培養目標下，焊接理論基礎課程教學課時不斷壓縮，從最初的64學時到48學時，現在已縮減到40學時，其中實驗4學時，教學內容略有增加而教學課時數大幅縮少的矛盾，如何在較短的時間內最大程度地提高教學質量是焊接理論基礎課程教學面臨的一大難題。基于上述情況，必須對現有課程的教學內容和教學方法等進行改革。

二、焊接理論基礎課程教學改革

1.多元化的教學手段，提高教學效果。采用多媒體教學可以緩解目前課程的教學所面臨的諸如課時不斷被縮減、教學內容基本不變、相關領域新技術和新工藝不斷涌現等矛盾，通過多媒體播放先進的焊接方法錄像和動畫、展現接頭金相組織、典型接頭缺陷形貌，增加課堂信息量，豐富教學內容，使學生對各種焊接方法、接頭組織及缺陷有相應的感性認識，加深基礎理論的理解。通過選取航空典型產品進行實物教學，鼓勵同學們參與討論，實現教學內容與生產內容相銜接，通過實例將各知識點串聯起來，從而加強學生對基礎理論的理解；在教學過程中，為充分調動學生的積極性，安排學生講解課程部分章節，其他同學提問，這不僅能使學生的角色發生變化，學生可在教的過程中鍛煉語言的表達能力以及提高自信心等，為以后的工作奠定良好的基礎；通過網絡教學，學生可在任何時間和老師交流，通過與學生互動，了解學生對知識的掌握的程度。因此通過多元化的教學手段能夠顯著地提高教學效果。

2.“國際焊接工程師”焊接理論基礎培訓內容與課程培養方案的融合，強化案例教學及問題教學，提高學生的工程實踐能力。南昌航空大學焊接技術與工程專業“卓越工程師培養計劃”人才培養目標是培養思想素質好、基礎扎實、實踐能力強、適應經濟社會發展需要、具有創新精神，分析和解決工程問題能力強，能在焊接技術與工程領域從事科學研究、工程設計、技術開發、設備研制與維修、生產和經營管理，熟悉國際焊接標準和焊接施工的卓越焊接工程師。本校于2011年開始與哈爾濱焊接技術培訓中心開始聯合舉辦國際焊接工程師培訓班，已陸續舉辦了3屆。在焊接理論基礎課程授課時，根據“卓越工程師培養計劃”的培養目標，結合航空需求、凸顯航空特色，對焊接理論基礎教學內容進行調整及優化，將國際焊接工程師培訓體系中“焊接工藝及設備”、“材料及材料的焊接行為”部分內容融入課程教學，如增加激光焊及電子束焊等高能束焊接方法，在講述“焊接材料”這一章節時補充焊接材料國際標準。通過與參加工作的畢業生在網上互動，了解所在企業實際產品焊接存在的問題及需求，有針對性地在教學中補充部分焊接問題，并啟發學生運用課本知識解決這些問題；注重課本知識的及時更新，將國內外焊接研究領域的最新研究成果尤其是本系的科研成果納入教學內容，使課堂教學緊跟學科的發展，使學生對理論知識和實踐應用的密切關系有清醒的認識，同時也增強了學生的學習熱情和從事本專業的信心。南昌航空大學焊接工程系承擔了國家自然科學基金、航空科學基金、江西省自然科學基金、航空集團支持項目、江西省教育廳項目等縱向和橫向科研項目100余項，其中多數為工程應用型項目，在進行科研項目的同時積累了大量的工程實例和素材。通過將理論教學、實踐教學、科研創新三方面的結合，結合科研成果以最接近工程實際的方式指導、訓練學生，使得課堂教學緊跟學科的發展，使學生對理論知識和實踐應用的密切關系有清醒的認識，同時也增強了學生的學習熱情和從事本專業的信心，達到培養工程化、應用型人才的目的。例如在講述接頭缺陷時，以某航空企業渦輪葉片鈦合金焊接缺陷控制為例，引導學生思考：為什么零件采用傳統熔焊方法接頭易出現氣孔、冷裂紋缺陷？為了提高零件焊接質量，可以選擇哪些的焊接方法，采取哪些工藝措施？……并與我系老師解決裂紋缺陷的具體措施相比較。通過案例教學及問題教學，把課程各知識點串聯起來，引導學生積極思考問題，加深學生對基礎理論的理解，提高學生分析問題、解決問題的能力。endprint

3.強化實踐教學，提高學生的創新能力。“卓越工程師教育培養計劃”將強化實踐能力作為卓越工程師培養的核心，而創新能力是一個優秀工程技術人才的基本特征，是卓越工程師之所以“卓越”的重要標志。傳統的焊接理論基礎課程實踐教學主要為課程內的實驗，與工程實際結合不強，學生實踐能力培養略顯不足，特別是創新能力得不到充分的培養和鍛煉。為了提高學生的創新能力及工程實踐能力，除了開展焊接理論基礎課程內的實驗外，積極開辟第二課堂，多渠道、多形式開辟實踐培養途徑，鼓勵學生參加全國“挑戰杯”科技制作大賽、全國大學生焊接創新大賽和南昌航空大學的“創新杯”大學生課外科技作品競賽等課外科技創新活動；鼓勵學生參加老師在研科研項目，學生焊接創新實踐訓練環節、畢業論文工作等實踐活動和老師的科研課題相結合，一方面保證了學生實踐活動的先進性和實用性，另一方面也保證了畢業論文、課程設計有充足的經費和條件保障，提高了實踐活動的質量。如部分學生通過參與老師的國家自然科學基金項目“復合孕育劑Ti、Zr細化鋁銅合金焊縫組織機理研究”，學生通過研究鋁銅合金焊縫化學冶金原理及凝固過程，分析鋁銅合金熔焊時接頭氣孔及裂紋等缺陷產生原因，提出控制缺陷的措施并通過試驗驗證，通過實際研究項目的鍛煉使得學生增強了運用理論知識分析研究實際問題的能力，培養了學生獨立研究能力、團隊協作能力、一定的科研開發能力等。經過強化實踐教學，學生各方面能力尤其是創新能力得到顯著提升，在首屆全國大學生焊接創新大賽上，我校參賽焊接學子獲得一等獎2項，二等獎1項，三等獎2項。

三、結束語

根據教育部卓越工程師培養計劃，對焊接理論基礎課程進行教學改革，將“國際焊接工程師”焊接理論基礎培訓內容與課程培養方案相融合，強化案例教學及問題教學；探索先進的教學方法和教學手段，強化實踐環節，培養學生動手能力和創新思維能力，切實提高大學生的理論水平及工程實踐能力。

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基金項目：本文系“焊接技術與工程專業教學團隊”國家級教學團隊建設項目（2010-169）、南昌航空大學教學改革研究課題（JY1012）的研究成果。

作者簡介：楊成剛（1976-），男，湖北荊州人，南昌航空大學航空制造工程學院焊接工程系，副教授。endprint