應(yīng)用型焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐*

王永東，欒亦琳，朱 艷，鄭光海，趙 霞，管曉光

(黑龍江科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150022)

焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)是一門(mén)與工程結(jié)合非常緊密的專(zhuān)業(yè)，具有很強(qiáng)的工程背景。2013年經(jīng)教育部批準(zhǔn)，我院成立了焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)，目前為止已經(jīng)畢業(yè)兩屆同學(xué)。但是在培養(yǎng)環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的教學(xué)體系也存在內(nèi)容設(shè)計(jì)不合理、實(shí)踐環(huán)節(jié)不完整等問(wèn)題，并且不能夠進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，必須調(diào)整現(xiàn)有的焊接人才培養(yǎng)方案，構(gòu)建能充分體現(xiàn)工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式，提高焊接專(zhuān)業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐基礎(chǔ)能力、專(zhuān)業(yè)技能和職業(yè)能力。鑒于焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生絕大多數(shù)在制造業(yè)就業(yè)，我們利用專(zhuān)業(yè)調(diào)研，項(xiàng)目合作等機(jī)會(huì)到用人單位和相關(guān)企業(yè)對(duì)本科人才需求情況進(jìn)行了調(diào)研，大多數(shù)用人單位明確表示對(duì)應(yīng)用型工程人才的需求，這樣原有的人才培養(yǎng)模式已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，其主要存在的問(wèn)題有：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)薄弱；實(shí)踐創(chuàng)新能力和素質(zhì)培養(yǎng)不夠；專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)性、規(guī)范性不強(qiáng)[1-2]。

1 開(kāi)展專(zhuān)業(yè)調(diào)研，確定人才培養(yǎng)目標(biāo)

通過(guò)對(duì)哈爾濱理工大學(xué)材料成型專(zhuān)業(yè)，佳木斯大學(xué)焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)，江蘇科技大學(xué)等學(xué)校的焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)和學(xué)生就業(yè)企業(yè)的充分調(diào)研，結(jié)合我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。確定本校焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為：具有一定的自然科學(xué)基礎(chǔ)、工程基礎(chǔ)理論知識(shí)和堅(jiān)實(shí)的材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)知識(shí)，掌握焊接材料、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接產(chǎn)品制造和焊接標(biāo)準(zhǔn)等基本理論、基本知識(shí)，具備金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)和焊接工藝設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、質(zhì)量檢驗(yàn)、產(chǎn)品制造及實(shí)踐操作等方面的工作能力，工程素養(yǎng)突出、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具有良好的職業(yè)道德和團(tuán)隊(duì)精神的應(yīng)用型高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才。

2 優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，系統(tǒng)規(guī)劃課程體系

焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)現(xiàn)有的教學(xué)體系存在內(nèi)容設(shè)計(jì)不合理、實(shí)踐環(huán)節(jié)不完整等問(wèn)題，并且不能夠進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，必須調(diào)整現(xiàn)有的焊接人才培養(yǎng)方案，構(gòu)建能充分體現(xiàn)工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式，提高焊接專(zhuān)業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐基礎(chǔ)能力、專(zhuān)業(yè)技能和職業(yè)能力。鑒于焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生絕大多數(shù)在制造業(yè)就業(yè)，我們多利用專(zhuān)業(yè)調(diào)研，項(xiàng)目合作等機(jī)會(huì)到用人單位和相關(guān)企業(yè)對(duì)本科人才需求情況進(jìn)行了調(diào)研，大多數(shù)用人單位明確表示對(duì)應(yīng)用型工程人才的需求，這樣原有的人才培養(yǎng)模式已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，其主要存在的問(wèn)題有：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)薄弱；實(shí)踐創(chuàng)新能力和素質(zhì)培養(yǎng)不夠；專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)性、規(guī)范性不強(qiáng)。

2.1 專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)課程體系改革

在課程體系上，貫徹“基礎(chǔ)適度、口徑寬廣、應(yīng)用為先”的課程體系改革原則，材料科學(xué)基礎(chǔ)課程為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，課程在保持金屬材料為主的專(zhuān)業(yè)特色基礎(chǔ)上，補(bǔ)充介紹了高分子材料、陶瓷材料及復(fù)合材料的共性與個(gè)性特點(diǎn)。拓展其適用的材料范圍，如晶體結(jié)構(gòu)、位錯(cuò)模型、界面結(jié)構(gòu)模型等。教學(xué)內(nèi)容的取舍以“精、寬、新、用”為原則，從材料科學(xué)與工程的基本原理出發(fā)，以固體材料結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，從微觀、宏觀、物質(zhì)內(nèi)部、表面與界面、靜態(tài)及動(dòng)態(tài)過(guò)程等不同層面角度，闡述固體材料結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)缺陷及變化規(guī)律，以及固態(tài)材料的相平衡、相圖、擴(kuò)散、相變等。在材料應(yīng)用方面，結(jié)合材料科學(xué)的理論內(nèi)容，介紹相關(guān)的新材料、新工藝，如納米材料、功能材料的最新進(jìn)展，使學(xué)生對(duì)材料組成與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系、材料結(jié)構(gòu)與性能間關(guān)系有系統(tǒng)的理解和掌握，為今后相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的寬專(zhuān)業(yè)口徑的理論知識(shí)基礎(chǔ)[3]。

熱處理和工藝教學(xué)過(guò)程中，增加馬氏體轉(zhuǎn)變?cè)谛螤钣洃浐辖鹬械膽?yīng)用這一章節(jié)，開(kāi)闊學(xué)生的視野。將有色金屬及其合金熱處理過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律引入到教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，豐富金屬材料的熱處理理論。引入先進(jìn)熱處理技術(shù)，將真空熱處理、激光熱處理和等離子熱處理等清潔先進(jìn)的熱處理工藝引入課堂教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)清潔先進(jìn)熱處理技術(shù)的了解，開(kāi)拓學(xué)生的視野，增強(qiáng)知識(shí)的實(shí)效性[4]。

金屬焊接性課程名稱(chēng)改為材料焊接性，增加陶瓷材料和先進(jìn)材料的焊接性和焊接工藝要點(diǎn)講解。針對(duì)近幾年來(lái)應(yīng)用在工程領(lǐng)域中的新材料，讓學(xué)生查閱各種文獻(xiàn)確定其焊接工藝，并通過(guò)具體案例與傳統(tǒng)鋼材的焊接性進(jìn)行對(duì)比分析。這樣不僅使學(xué)生在專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面拓寬了視野而且也加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

焊接檢驗(yàn)課程改成焊接檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)。在授課過(guò)程中根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際選取典型的焊接產(chǎn)品作為題目，涵蓋鍋爐、容器、橋梁、建筑鋼結(jié)構(gòu)、起重機(jī)械、電力裝備等領(lǐng)域，以產(chǎn)品圖紙作為基本素材，焊接產(chǎn)品，進(jìn)行焊縫質(zhì)量評(píng)定，在質(zhì)量評(píng)定過(guò)程中根據(jù)中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)學(xué)生使用超聲設(shè)備對(duì)焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，每名同學(xué)必須掌握超聲探傷的測(cè)試方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[5]。

為了讓學(xué)生理解專(zhuān)業(yè)課的抽象內(nèi)容，制作材料科學(xué)基礎(chǔ)等課程課件及相應(yīng)動(dòng)畫(huà)。動(dòng)畫(huà)可以生動(dòng)形象地描述事物間的相互關(guān)系和運(yùn)動(dòng)變化，達(dá)到轉(zhuǎn)換思維模式，降低思維難度，促進(jìn)形象思維和抽象思維溝通的目的。例如，材料科學(xué)基礎(chǔ)講解“晶體結(jié)構(gòu)堆垛方式”，利用動(dòng)畫(huà)進(jìn)行演示，不同層的原子以不同顏色加以區(qū)分，以便直觀掌握ABABAB....和ABCABC....堆垛方式。在三元相圖的學(xué)習(xí)中，傳統(tǒng)教學(xué)模型對(duì)于內(nèi)部各個(gè)相區(qū)的形狀及相區(qū)接觸位置不能直觀表現(xiàn)，但是利用多媒體技術(shù)可以將三元相圖進(jìn)行拆分和重組，并將拆分的各個(gè)相區(qū)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這樣相圖中的單相區(qū)、雙相區(qū)、三相區(qū)及四相區(qū)反應(yīng)平面都可以清楚地表示出其在相圖中具體的位置及形態(tài)。同時(shí)，通過(guò)對(duì)各相區(qū)的符號(hào)標(biāo)定，相區(qū)之間接觸時(shí)形成的點(diǎn)、線、面也一目了然，較之傳統(tǒng)的教學(xué)媒介而言更加形象和生動(dòng)，更易于學(xué)生接受和把握。

比如，金屬焊接性講到焊縫熔池的時(shí)候，熔滴過(guò)渡和熔池的形成過(guò)程用肉眼很難觀察，以動(dòng)畫(huà)和錄像的形式演示，這樣就使抽象的事物變得具體化，學(xué)生較容易理解。再比如，講解焊接裂紋時(shí)，如果只講解某些裂紋的概念和特征，學(xué)生會(huì)感覺(jué)枯燥無(wú)味，必須結(jié)合工程實(shí)例講解，在技能訓(xùn)練中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。在教學(xué)過(guò)程中除了開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課和技能訓(xùn)練之外，還增加了計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)[6]。

2.2 建立具有專(zhuān)業(yè)特色的實(shí)踐教學(xué)體系

①建立三層實(shí)驗(yàn)體系。即專(zhuān)業(yè)系列實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。專(zhuān)業(yè)系列實(shí)驗(yàn)包含專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)課實(shí)驗(yàn)，主要圍繞金屬材料組織觀察-性能測(cè)定和焊接方法實(shí)驗(yàn)展開(kāi)；專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)主要是手搓焊條的制備：學(xué)生根據(jù)焊條成分自己配置粉末、進(jìn)行混粉-搓制焊條；進(jìn)行工藝焊接性和使用焊接性檢驗(yàn)。②設(shè)計(jì)面向工程實(shí)際的專(zhuān)業(yè)課程綜合設(shè)計(jì)。焊接結(jié)構(gòu)學(xué)課程設(shè)計(jì)改為焊接結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)課程設(shè)計(jì)。根據(jù)焊接工程中常見(jiàn)的幾種典型結(jié)構(gòu)，即鍋爐壓力容器、橋式起重機(jī)，焊接鋼結(jié)構(gòu)、焊接工裝及夾具等幾個(gè)方面，有針對(duì)性的設(shè)計(jì)幾個(gè)課程綜合設(shè)計(jì)的模塊，突出訓(xùn)練學(xué)生的計(jì)算機(jī)繪圖能力。③工程化和國(guó)家化的焊接實(shí)訓(xùn)。在實(shí)踐教學(xué)中按照國(guó)際焊接工程師(IWE)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展焊接實(shí)訓(xùn)，建立較為完備的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)和校外實(shí)習(xí)基地體系，強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力[7]。

2.3 建立學(xué)歷教育與資質(zhì)認(rèn)證結(jié)合的辦學(xué)模式

在人才培養(yǎng)方案中增加國(guó)際焊接工程師(IWE)和無(wú)損檢測(cè)培訓(xùn)(UT/RT/MT/PT)選修課程。學(xué)生在第8學(xué)期可以選修此課程，開(kāi)課單位為我校、哈爾濱焊接培訓(xùn)中心和機(jī)械工程學(xué)會(huì)無(wú)損檢測(cè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)培訓(xùn)部。學(xué)生按照學(xué)習(xí)計(jì)劃進(jìn)行實(shí)踐和理論知識(shí)學(xué)習(xí)，通過(guò)考核后即可獲得國(guó)際焊接工程師證書(shū)和無(wú)損檢測(cè)一級(jí)資質(zhì)證書(shū)。以資質(zhì)認(rèn)證促進(jìn)工程化人才的培養(yǎng)。全面提高專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高等工科人才學(xué)歷教育和職業(yè)資格教育的高度統(tǒng)一。

3 結(jié) 語(yǔ)

焊接技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)是我校近年新開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)，面臨著培養(yǎng)目標(biāo)、理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、管理體系等方面的轉(zhuǎn)型發(fā)展，需要摒棄原有人才培養(yǎng)模式中“重教學(xué)，輕實(shí)踐”的弊端，探索和發(fā)展新的人才培養(yǎng)模式，充分利用應(yīng)用型本科的地域和專(zhuān)業(yè)特色，服務(wù)人才培養(yǎng)，快速構(gòu)建應(yīng)用型本科新專(zhuān)業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)模式。