焊接專業實踐教學改革與工程能力提升探討

汪應玲 陳歡歡 李 賢 羅紹華 郝愛民

東北大學秦皇島分校資源與材料學院 河北秦皇島 066004

隨著國民經濟的持續快速發展，現代焊接技術廣泛地應用于石油化工、能源交通、航空航天、船舶汽車、工程機械及電子工業等領域[1,2]，相應的企業對焊接人才的需求量也越來越大。據統計[3]，我國每年最少需要60萬焊接人才，而目前全國有關院校相關專業培養的初、中、高三個級別的焊接技術人才最多只有15萬人，供是求的1/4，且高級焊接人才比例太小，無法滿足現代焊接生產需求。同時，由于焊接是一種多學科交叉融合的應用性技術，焊接專業畢業生在機械、電控與材料方面有較寬的專業知識面，就業范圍廣、適應性強。因此，近年來全國焊接專業畢業生供不應求。

一方面，在焊接人才培養上，為適應教學改革需要，高等院校對大學生實行“厚基礎，寬口徑”的通才教育，大多數高校根據教育部文件精神，將焊接和鑄造、鍛壓專業合并成為材料成型與控制工程專業。因此，焊接專業課程大幅度減少，焊接實踐教學也相應地被壓縮。普通焊接專業的畢業生在實際生產中，若沒有經過企業崗位培訓，很難勝任焊接工藝生產和焊接技術開發相關的工作。另一方面，我國正從制造大國邁向創造強國，焊接生產的自主設計勢在必行，諸多大型國際先例焊接結構的制造，已無國外的成熟設計可參照，因此進行具有自主知識產權的設計和制造迫在眉睫[4]。焊接專業畢業生除需具備豐富的理論基礎和專業知識外，還需掌握基本實踐技能和一定的生產經驗，才能滿足社會對焊接人才的要求。因此，高校如何改革實踐教學模式，提高學生工程應用能力，培養適應現代企業需求的能動性、創新性及綜合性的高素質焊接專業人才十分關鍵。本文以我校資源與材料學院焊接專業本科生實踐教學為例，從焊接實踐教學的定位、實踐教學內容、實踐教學方法方面對焊接專業實踐教學改革和學生工程能力的提升進行了初步探索。

1 全面提升實踐教學的地位

實踐教學是高等學校教學活動中的一個重要環節，它不僅是對理論教學的驗證、補充和拓展，而且還是培養學生的創新能力、動手能力和解決實際問題能力的重要途徑。對于焊接這種實踐性較強的特殊專業而言，實踐教學對學生工程能力的提高尤為重要。我校根據“厚基礎、強專業、重實踐能力和創新能力”的培養方案，結合實際情況，在課程設置方面，設計多種實踐教學活動，如校內認識實習、校外參觀實習、基礎實驗、專業綜合實驗、課程設計和畢業設計(論文)等。其中焊接綜合實驗，完全從理論課程中剝離，獨立形成一門與專業培養目標匹配的綜合實驗課程，將實踐教學提升到與理論教學并重的地位。在教學考核體系方面，增加實踐教學學分比重。例如課內實驗成績在該課程總成績中所占比例調至30%左右，并規定實驗課考核合格后，方可獲得對應的理論課程考試資格。在師資隊伍方面，實踐教學實施責任教師負責制，不再讓實驗教師全面承擔責任，從而建設一支以理論教學、實踐教學和科學研究交融互助、多元協同的師資隊伍。在硬件建設方面，學校購買手工焊機、氬弧焊機、氣保焊機、埋弧焊、激光點焊機、釬焊機、焊機機器人及各種焊接配套的專用設備，如焊接過程在線監測設備和焊縫質量檢驗設備，搭建實踐教學和科學研究的共享實驗平臺，并繼續加大資金投入，不斷完善焊接實驗室建設。同時開拓校外實訓基地，進一步拓展硬件資源范圍。

2 構建新型實踐教學體系

2.1 注重能力培養 深化實踐教學改革

教師根據最新焊接技術發展趨勢和當前企業對焊接技術人才的培養要求更新教學內容，改進教學方法，注重新穎性和實踐性。焊接專業實驗課程可分為基礎性實驗和專業綜合性實驗。對于基礎性實驗，側重于學生加深對基本理論和基礎知識的理解和掌握，使學生在基本實驗技能和實驗方法等方面得到訓練與提高。以《焊接方法與設備》中的實踐部分為例，針對某一具體焊接方法和設備，明確指出學生通過實驗應掌握的知識和焊接操作技能，引導學生進行課前預習。輔助多媒體教學手段，現場講解焊接設備結構特點、應用范圍和注意事項，演示焊接操作方法。將最新實際工程實例如港珠澳大橋主體鋼結構焊接引入課堂，啟發學生思考焊接選材原則和工藝結構設計思路，同時兼顧焊接構件的服役環境和使用要求，考查焊縫性能。鼓勵學生在基本工藝規范的基礎上嘗試不同的焊接工藝，并對焊接結果進行評價比較，不斷改進工藝，提高焊接技能。

對于專業綜合性實驗，側重學生分析問題和解決問題能力的培養，這部分教師只給出具體的焊接任務，學生從最初焊材匹配、試樣制備到實際焊接方法的選擇和焊接工藝參數的設定，及后期的焊縫質量檢測、數據處理、分析報告及改進意見，需運用多門理論課程知識進行綜合分析。教學中發現，學生無論對焊接材料的匹配、坡口形式的選擇、還是對焊接工藝都顯示出濃厚的興趣，積極查找各種材料匹配準則和性能檢測標準，對不同焊接參數對焊縫性能的影響展開了激烈的討論。討論中也涉及了實驗操作和安全注意事項等細節問題，效果良好。在學生實際動手焊接及焊縫性能測試的過程中，會出現各種問題。此時，教師并不馬上糾正學生錯誤，而是引導學生發現問題，分析并解決問題。在這個過程中，學生會主動翻開教材或相關書籍查找原因，這樣學生不僅加深了對已學知識的理解和運用，而且掌握各種焊接方法及技巧，同時還讓學生意識到距離實際工程應用人才的差距，從而激發學生的進取心。實驗結果處理過程中，要求學生以科研論文模式撰寫課程設計報告，鍛煉學生科技論文的寫作能力和學術成果表達能力，提高學生的綜合素質。

2.2 拓展教學內容 引入國際焊接工程師培訓認證

在本科教育中引入國際焊接工程師培訓認證有利于開闊學生視野，強化專業知識；通過與國際接軌，了解最新信息，掌握行業動態，激發學生的求知欲；在培訓中學生接觸到大量工程案例，了解國際通用標準和規程，有利于提高高校的實踐教學質量和學生綜合素質。早在2001年，哈爾濱工業大學率先將原本面向企業技術人員，在焊接領域最具影響力的“國際焊接工程師”培訓項目引入本科生培養方案中，加強學生工程能力的培養。實踐證明，經過“國際焊接工程師(IWE)”培訓的學生，可在很短的時間內適應工程實際工作，從而很大程度上增強了本科生的就業優勢，也增強了國內企業參與國際競爭的能力[5]。隨后，這種將本科生培養方案與IWE培訓相結合的人才培養模式在吉林大學[6]、太原理工大學[7]、南京工程學院[8]等全國近30所高校進行推廣，并取得良好的效果[9]。

借鑒其他高校的經驗，根據我校實際情況，調整焊接專業課程設置，將國際焊接工程師培訓內容部分理論內容融于本科教學中，在第6學期前完成。我校實行的“3+1”人才培養模式，第7學期進入學生實習實踐階段，可以在這段時間里集中安排IWE的培訓及考試。這樣既不影響正常的教學，同時學生在畢業的時候可以拿到“雙證”，迅速適應企業需求，大大提高學生就業競爭力。通過學生就業兩年后回訪調研發現，取得國際焊接工程師證書的學生在企業里有更強的適應性，更受青睞。

2.3 引入CDIO教育理念 提升工程意識

CDIO教育理念是2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學經過四年的跨國探索研究創立的工程教育理念[10]。其教育模式以學生工程實踐能力為培養目標，強調將課程學習與項目設計相結合，讓學生主動參與教學的各環節。根據CDIO教學理念，教師對原有焊接課程設計內容優化整合，設計成不同的焊接項目。學生4～5人一組，構成一個項目團隊。各組組長統籌協調本組成員分工合作，共同承擔項目任務。學生依據課程設計要求和實驗室條件，查閱相關文獻，對焊接項目進行分析、討論，確定可行的實驗方案并實施。實際焊接時多次嘗試，以獲取最優焊縫。最后在規定的時間內，學生提交實物焊接構件和團隊項目報告，并進行項目完成情況答辯。這樣既增強了學生的工程實踐意識，又培養學生的團隊協作能力和綜合創新能力。

2.4 細化實踐教學考核制度

實踐教學的考核在促進學生學習的主動性，提高學生對實驗課的重視度和保證實驗教學的效果等方面發揮重要作用。教師如何對學生的實踐成績進行評定將直接影響到學生參與實踐的積極性。我校在實踐教學考核體系中，增加過程考核的權重，細化量化實踐考核過程，打破“終結考核為主，平時考核為鋪”的考核模式。將學生實踐過程中方案設定的可行性、實驗操作的規范性、數據處理的科學性及總結報告的嚴謹性等都納入考核范圍，并對各環節制訂相應的評分標準。同時，教師根據教學目標，對各個實踐環節進行綜合分析，突出核心內容和關鍵技術，將各環節的成績進行綜合比較，權衡修正系數，并根據實際情況，不斷完善量化考核體系。例如學生焊接實習成績評定包括兩部分：個人表現(占50%)和團隊表現(占50%)。其中個人表現主要包括考勤、預習、操作、實習報告等，而團隊表現是團隊在項目實施過程中的表現；團隊得分越高，個人得分越高?？紤]到有學生在項目中表現突出，發揮了較大作用，教師可酌情加分。這樣的考核方法既有利于教師對學生實際操作能力的準確評價，又調動學生學習的積極性，增強學生團隊合作意識和集體榮譽感。

3 結語

焊接作為現代制造業中的一項關鍵技術，在國民經濟發展中占有重要地位。我校將積極推進焊接專業實踐教學改革，提高教學質量及學生專業技術水平和實踐應用能力，培養綜合素質高、工程能力強、具有創新精神的新一代焊接技能型人才。