卓越工程師焊接環節培養模式的探索與實踐

葉益民++胡旭+朱強

摘 要：為國家培養卓越的高級技術人才成為當今高等院校的一個重大任務。結合教育部的“卓越工程師培養計劃”和材料成型及控制工程專業焊接方向的培養目標，針對焊接工程訓練過程中的教學模式，探討并提出焊接方向應用型人才的培養方案。

關鍵詞：卓越工程師；焊接；應用型人才

0 引言

目前我國已經成為世界第二大經濟體，但在高端技術層面仍有欠缺，缺少大量的高端技術人才。根據著名的管理咨詢公司麥肯錫的統計，我國工科大學畢業生只有10%可以達到跨國公司的用人標準，因此我國工程類專業的培養模式還有很大的改進空間。

2010年6月23日，教育部推出了“卓越工程師教育培養計劃”。這是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項目，旨在培養和造就一大批具有創新能力強、適應中國經濟高速發展需要的高素質工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務[1]。卓越工程師定位于科學家與工程師之間的一類人才，因此卓越工程師培養更加能適應當今我國經濟社會的高速發展對工程技術人才的需求。

如今我國高等院校對工程技術人才的培養的主要問題如下：（1）人才培養模式過于單一，缺乏多樣性和適應性；（2）培養模式中實踐環節薄弱；3）對學生的創新能力的培養不夠完善。

1 材料成型及控制工程（焊接方向）專業卓越工程師的培養目標

材料成型及控制工程（焊接方向）專業，旨在培養材料成型及控制工程方面有扎實的理論基礎，并能掌握焊接工藝流程的制定以適應工程實踐中的需求，具有將所學理論知識靈活運用并應用于實踐的能力，同時擁有科技技術創新能力以在實際生產中遇到技術難題時可以運用理論知識尋求技術突破，適應當今社會需要的高級工程技術人才[2]。實踐教學是工程類應用型人才培養時的重要環節，也是“卓越工程師計劃”改革的重要課題之一。

2 構建焊接工程訓練的指導思想

“焊接工程訓練”是針對于焊接專業的實踐教學課程，教學改革要求“焊接工程訓練”課程要充分體現“應用性”、“實踐性”和“創新性”，要求課程內容充分結合實際生產與理論知識的培養方式，培養學生將理論應用于工程實踐的能力，讓學生更加深切的體會到各種工藝流程以及各種設備的優缺點及其局限性，以此為突破口才能有針對性的對工藝以及設備進行改進，尋求技術突破。

3 焊接工程訓練的培養模式的構建

根據卓越工程師培養的原則與指導思想，結合高校的配置，學生情況和有資質的工程技術人員意見以及企業的要求，構建了如圖1的工程訓練項目，按照三個階段進行循序漸進的進行焊接工程訓練。

3.1 基礎訓練階段

教學目的：基礎階段的焊接工程訓練主要是為了讓學生熟悉設備，掌握其操作規程及注意事項，并掌握各種設備在采用不同焊接材料或焊材直徑不同時需要采用的大致的參數范圍，且掌握簡單的焊接操作技巧，完成焊縫成形良好的平板堆焊的焊接操作。

教學方法：基礎階段的教學采用“授課講解+操作演示+現場輔導+操作考核+寫總結報告”的方式。采用集體講解的方式，主要講解一些操作方式及注意事項以及與其相關的理論知識，然后進行簡單的操作演示，演示之后就由學生自己動手操作，指導老師在一旁現場輔導，每個學生都要進行考核。最后學生根據自己的操作體會并結合理論知識寫總結報告。

3.2 綜合訓練階段

教學目標：讓學生能夠熟練使用焊接設備，根據焊接接頭的形式與尺寸選擇恰當的焊接材料的直徑以及恰當的焊接工藝參數，并掌握它們之間的關系，然后進一步提升學生焊接操作技術水平，獨立完成工程當中一般的結構件的焊接操作。

教學方法：在綜合訓練階段，學生可以根據焊接參數（電流，電壓，焊接速度，氣體流量）對熔寬，熔深和余高的影響，焊接材料的直徑與焊接工藝參數的配合方式，焊接參數對熔滴過渡形式（短路過渡，顆粒過渡，附壁過渡，噴射過渡）的影響等理論知識進行焊接操作技巧和焊接參數匹配技巧的探索，體會焊接工藝對焊縫成形的影響以及各種焊接方法的成形特點，最后進行對接接頭單面焊雙面成形焊接操作的考核和總結報告的編寫。

教學實例1：

（一）指導學生焊接普通低碳鋼Q235鋼板

（1）焊前準備：低碳鋼加工成50mm×300mm×6mm的鋼板，在鋼板一側開60°V型坡口，先用鋼絲刷或有條件用打磨機對鋼板表面進行打磨處理，去除氧化皮，去除表面油污。

（2）焊接過程：焊接試樣時采用手工TIG焊，選用雙層焊工藝，第一層打底，第二層蓋面，單面焊雙面成型，焊接過程中焊縫背部充惰性氣體氬氣保護。焊接參數如表1所示。

（3）焊接件如圖2所示。

（二）指導學生氣焊焊接小方盒容器訓練

氣焊實訓件如圖3所示，每位同學5塊鋼板，材料為Q235，長×寬=50mm×50mm，厚度為δ=1.5～2mm，選用焊絲牌號為H08Mn2Si，直徑φ=2mm，操作步驟如下。（1）焊前先清除焊件表面的鐵銹、油污和水分等。（2）組對。應用角度為90°的方塊模具，將兩塊鋼板組對成90°。 （3）定位焊。在鋼板兩端先焊上一小段長5mm左右的焊縫，以固定兩塊鋼板90°的垂直位置。每個小方盒點固2對。（4）小方盒成型。將兩對垂直的鋼板組裝成方形，并焊接點固，再在方形底部位置點固上一塊鋼板，使小方盒成型。（5）焊接。分別將小方盒的八條焊縫滿焊。（6）焊后清理、打磨。清理每條焊縫的焊渣，并打磨去除毛刺。（7）檢查焊縫質量。檢查焊縫外形和尺寸是否符合要求，有無焊接缺陷，若有缺陷應進行補焊。（8）試漏。焊件冷卻至室溫后，向小方盒內加入自然水試漏，不漏水的小方盒才符合要求。

3.3 創新訓練階段

教學實例：《創意桁架結構件焊接》創新項目。讓學生設計具有創新特色、富有美學特性、符合力學承載規律的桁架結構，然后設計焊接順序，并進行裝配和焊接。運用結構力學和材料力學相關知識計算桁架結構的承載狀況，并優化桁架結構，實現創意桁架結構的優質焊接（如圖4）。創新訓練階段是一個開放式的訓練階段。學生可以自主選題，根據自己所學知識和前面兩個階段操作訓練的經驗以及查閱相資料完成創新訓練階段的任務。這個階段不僅能訓練學生在解決實際工程實際問題和將理論應用于實踐的能力，還能鞏固學生自身學過的理論知識，使學過的理論知識得到進一步的升華[3]。

教學實例2：學生自主創新第二階段內容

自行車項目制作為四人一組工藝創新訓練計劃。（1）先進行項目介紹（實習目的、要求）。（2）零件加工工藝講座（零件加工工藝規程設計、毛坯制作、基準選擇、機械加工余量的確定、刀具選擇、工序卡的填寫等）。（3）任務布置（分組、完成項目計劃任務書）。（4）零件分析、設計、制定加工工藝（零件設計或測繪、分析圖紙、制定工藝、填寫工序卡片和進行零件成本核算）。（5）零件加工制作（按照工序卡在各工種完成零件加工）。（6）裝配調試和焊接（小組裝配及焊接組裝）。（7）研討、小結（導師和學生進行研討和訓練報告小結）。最終作品如圖5所示。

自行車輪子為學生進行沙箱鑄造產品或用有機玻璃電腦畫圖激光切割，自行車零部件通過車床切削和銑床銑削加工，自行車車身采用線切割加工、鈑金、鉗工裝配等等。 經實踐培訓，學生很好的完成自主選做的自行車項目，能很好的掌握創新訓練階段的內容。

同時學生也可以自選題進行創新。重點考察學生實驗創新思想和學生實際動手能力。以創新性和實用性為評判標準，要求實驗為原創工作，最終提交的創新數據可以包括項目研究報告、項目設計圖或研究實物。

4 總結

焊接技術與工程專業是一個實踐性極強的專業，若是脫離實踐只教授理論知識是不可取的，這樣會導致學生進入技術崗位之后從事技術工作時無從下手，感覺所學知識無法運用在實際生產當中。因此開設一門模擬實際生產的具有應用性，實踐性和創新性的科學的實踐課程是非常必要的。

我校充分利用焊接設備多等優勢進行實踐課程的教學，不僅能夠提升學生的焊接操作技術，而且能夠鞏固和扎實學生所學的理論知識以及培養學生解決工程實際問題的科學的思維模式和創新能力，使學生進入工程技術崗位之后能夠更快的提升解決工程實際問題的能力，能更快的積累經驗，提升自己，成為具有扎實理論基礎和實踐經驗的創新型高級科技人才。