工程教育認證背景下基于IWE培訓的材料成型及控制工程專業實踐教學體系探索

姜 巍 戴鴻濱 劉 洋

（哈爾濱理工大學材料科學與工程學院 黑龍江哈爾濱 150001）

《華盛頓協議》是目前被廣泛接受的國際性本科工程學位互認協議，于1989年成立。成立后的近20年內，參與協議的成員國數量穩步增加。中國于2013年提交加入《華盛頓協議》的申請，被接納為預備成員，2016年成為正式會員。工程教育專業認證遵循成果導向、以學生為中心、持續改進三大基本理念。傳統教育的課程教學嚴格遵循規定的進程，統一的教學內容、教學形式等。隨著我國改革開放不斷深化，“一帶一路”戰略的深入推進，對高等院校工程人才培養提出了更高的要求。通過工程教育專業認證，推動高等院校的教育教學模式改革，促進我國工程人才培養體系與國際先進標準接軌，適應經濟全球化的趨勢，實現為我國經濟建設輸出具有國際競爭力應用型人才的目標[1-2]。

國際焊接工程師（IWE）培訓是國際焊接學會(IIW) 承認的國際焊接人員培訓與資格認證體系，是ISO14731 標準中所規定的最高層次焊接技術人員和質量監督人員，是焊接相關企業獲得國際產品質量認證，進入國際市場，參與全球競爭的要素之一。我國于2000 年開始推廣該認證體系，在國內高等院校中哈爾濱工業大學率先開始嘗試將IWE培訓融入本科生培養。根據國際焊接工程師培訓體系的要求，率先對焊接專業本科生培養計劃中的課程體系進行了適當結合與調整，探索出專業教育與工程教育相結合的學生培養模式[3-5]。目前，已有30余所高校開展了IWE聯合培養工作，建立了完整的針對在校生IWE培養的課程體系，提高了畢業生的專業素質與工程實踐能力，拓寬了就業渠道，增強就業競爭力，滿足了企業對于國際化焊接人才的迫切需求[6-8]。

本文針對工程教育專業認證的基本要求，基于現行的國際焊接工程師培訓體系，結合哈爾濱理工大學材料成型及控制工程專業焊接方向人才應用環境與特點，為建立符合工程教育專業認證畢業要求的人才培養實踐教學體系，進行了一系列的有益探索[9]。

一、原有的實踐教學體系

焊接技術是一門工程性、實踐性、動手性很強的綜合學科，要求其從業人員既要具有扎實的專業理論基礎，又要具有豐富的工程實踐經驗，以便于解決現場出現的各種工程實踐問題。由于目前高等工科院校對焊接專業本科生的能力培養還是以理論教學為主，受到不同院校間課程設置、師資條件、辦學水平的影響。在焊接專業的學生培養中還存在一些問題，如與工業界的聯系不夠緊密、實踐訓練缺乏、教師自身缺少工程實踐經歷等。

以材料成型及控制工程專業焊接方向為例，學生工程實踐能力的培養主要依靠實踐教學體系，現有的實踐教學體系主要包括實習、課程設計、實踐活動、課程實驗等教學環節。

實習是材料成型及控制工程專業學生實踐教學體系中的重要一環。材料成型及控制工程專業是專業性與實踐性都很強的專業，通過實習、實踐活動等教學環節，可以鍛煉學生在生產實際中加強對所學專業知識的深入理解，通過發現、凝練、解決實際工程問題，培養學生解決復雜工程問題的能力。在實際執行過程中，出現了一些問題。一方面，受到國家經濟形勢及行業發展趨勢的影響，機械制造行業普遍不景氣，相關專業畢業生的求職難度在一定程度上有所增加，間接影響了在校生的學習熱情，降低了學生對本專業的認可度與滿意度。在實習教學過程中體現為學生的態度不認真，走馬觀花，沒有做到理論與實際相結合，不能較好的完成既定教學目標；另一方面，實習企業的安排存在一定難度。本專業實習企業大多數屬于裝備制造行業，廠房內設備密集，生產任務重，短時間內接待大批學生實習參觀，客觀上可能存在影響企業生產效率，給企業的安全管理帶來一些隱患等問題，使得原有的實習單位接待意愿不高。

在2015版材料成型及控制工程專業教學計劃中，開設的專業課程大多設置了相關實驗學時，目的是使學生加深對所學專業理論知識的深入理解，培養學生的實踐動手能力。如《焊接冶金及金屬焊接性》開設了“焊接接頭金相試樣制備與組織分析”“鋁合金熱裂紋敏感性測定”兩個實驗。《材料成型設備》開設“弧焊電源特性”實驗課程。《焊接質量控制及評價》開設“焊接缺陷的超聲波檢驗”實驗課程。但在實際教學過程中，受現有實驗教學設備及人員水平限制，實驗教學內容通常以演示性為主。實驗過程中主要還是按教師講解和實驗指導書進行步驟操作，每個學生個體對不同專業課程內容的理解程度存在差異，各個實驗課程又安排在不同學期，上課時間相對分散，考核方式以提交實驗報告形式為主。實驗課程的教學效果受時間、辦學條件、實習場所、師資力量等各種因素的影響，往往難以達到預期教學目標。因此，現有的實踐教學體系沒有充分發揮學生的主觀能動性，不能較好的激發學生的學習興趣，這對于學生創新思維與工程實踐能力的培養是非常不利的。針對上述實踐教學中出現的問題，本專業按照工程教育專業認證的相關標準對現有的實踐教學體系進行了適當的改革與完善。

二、基于專業認證導向與IWE培訓的實踐教學體系構建

雖然工程教育專業認證與國際焊接工程師培訓在認證標準上存在差異，但內在本質存在相同之處，可以借助本專業已施行的國際焊接工程師培訓工作，培養學生工程實踐能力，促進工程教育認證畢業要求的順利實現。

1. 在認證標準方面，IWE培訓認證和工程教育專業認證分別有各自的標準，要明確兩者的差異；在目的要求層面，IWE培訓認證與工程教育專業認證均要求學生具有一定的工程實踐與創新能力，都是強調標準對于工程人才培養的重要作用，這是二者結合的理論基礎。

2. 在評價體系與方式上，工程教育專業認證明確要求以全體學生的學業成就作為認證的重要內容，并要求建立起一個有效的學生成就評估體系。將畢業要求的達成與主要教學環節的質量一一對應起來，建立起以成果為導向的學生能力達成與評價體系。IWE培訓認證通過理論培訓和實踐操作，使學生了解現行國際及國內行業相關標準，樹立正確的職業規范，培養學生動手能力。

基于工程教育認證導向與IWE培訓的實踐教學體系以重點培養學生的工程實踐能力和創新能力為目的，采取分階段循序漸進的培養形式，劃分為專業認知、能力培養和工程應用三個階段。

（1）在專業認知方面，積極開展校企合作，充分利用東北老工業基地的地緣優勢，發揮畢業校友的積極作用與影響，與哈爾濱電機廠、哈爾濱東安動力、長春一汽等對口企業建立穩定的實習實踐教學基地。通過與實習基地密切合作，系統地開展了認識實習、生產實習等實踐教學活動，為在校學生提供了理論和實踐學習相結合的實踐場所，使學生能夠深刻理解材料成型領域的加工設備、加工方法和工藝路線等工程問題，初步了解企業規章制度、組織機構和生產管理，培養學生的專業能力和團隊精神。并聘請實習基地的高級工程技術人員對學生的畢業設計進行指導，著重增加工程實踐類畢業設計課題的數量。適當完善實習考核方式，在原有的以實習筆記和實習報告為主的考核方式基礎上，增加實習過程考核，注重考查學生在實習期間的整體表現與參與程度。在實習前，先由專業教師為學生介紹實習企業相關情況及涉及的專業基礎知識，在了解學生的能力需求及預期目標的基礎上對其進行分組。每組學生分配一名專業教師與一名企業指導教師，在實習期間共同負責該組學生的實踐教學指導及過程考核記錄。在實習答辯環節，重點考查學生對于實際生產環節現場問題的觀察、分析、解決能力，結合實習筆記、報告、實習過程日常表現，綜合評定學生個體的能力達成情況。

（2）在能力培養方面，努力推進雙師型隊伍建設，注重培養學生實踐創新能力。通過“引進來，走出去”的方法，一方面聘請行業內相關企業及研究所高級工程技術人員擔任本專業兼職教師，在學生的專業課程及畢業設計階段給予指導，使學生及時了解領域及行業內的最新發展動態；另一方面積極鼓勵本專業教師與企業開展多種形式的橫向合作。既可以針對企業遇到的生產難題進行技術合作，也可以入職企業博士后工作站開展科研攻關。以IWE培訓認證與工程教育認證為契機，推動教師隊伍素質建設，提高全體教師的工程實踐能力，為工程教育認證提供師資保障。在第八學期的IWE集中培訓階段，對學生進行為期3個月的專業知識復習與應用技能訓練，適當增加實際工程問題案例。通過案例教學，激發學生學習興趣，提高學生靈活運用專業知識的能力，引導學生對專業知識進行梳理，建立專業知識架構。通過將IWE培訓認證融入現有的實踐教學體系，實現培養專業基礎知識扎實、具有工程創新能力人才的目標。在學生能力培養方面，充分注重學科競賽與大學生創新創業項目等起到的積極作用。學生在參賽過程中，通常需要主動查閱相關文獻與資料，針對所涉及的復雜工程問題基于實際條件提出合理解決方案。學科競賽通常需要學生組成團隊集體參賽，在集體中根據學生的性格、能力、特長差異，合理分配任務，保證達成預期競賽目標，這也在客觀上培養了學生的團隊精神。本專業學生在2016—2018年參與學科競賽活動情況如表1所示。

表1 學生參與學科競賽情況

（3）在工程應用方面，一方面利用實習實踐，帶領學生深入本專業相關制造企業，了解企業生產流程，引導學生提煉生產及技術難題，有意識的訓練學生利用所學專業知識解決實際工程問題的能力；另一方面，在課程訓練、畢業設計環節提高涉及實際工程問題的比例，增強學生對材料成型領域復雜工程問題進行工程設計、分析研究以及使用工程工具進行實踐的能力。在以上兩方面的基礎上，積極響應《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》（教高司函[2013]94號）號召，以“產出導向，學生中心、持續改進”的工程教育理念為切入點，從培養材料成型及控制工程專業學生工程應用能力角度出發，建設虛擬仿真實踐教學平臺，開發虛擬仿真實踐教學項目，本專業申報的《典型壓力容器的焊接生產制造過程虛擬仿真實驗》教學項目成功獲批2018年度國家級虛擬仿真實驗教學項目。項目通過專業軟件模擬，真實再現了“壓力容器材料選擇”“焊接方案制定及優化”及“生產制造過程中焊接應力及裂紋控制”等操作過程，實現了實驗室環境下模擬常規壓力容器生產環境，使學生能夠體驗壓力容器生產流程，了解制造技術選擇制造方案，提高了實踐教學的效率及效果。利用虛擬仿真軟件進行實踐教學與考核，可以對每個學生的操作步驟正確與否進行評分，使得過程性考核結果更加精準，從而解決了傳統實踐教學環節只注重考核實踐結果，忽視實踐過程考察的弊端。在虛擬仿真教學項目實際運行后，大大激發了學生的學習興趣，提高了學生的工程應用能力。

通過對現有實踐教學體系的完善，有效的提升了材料成型與控制工程專業畢業生的工程實踐能力與就業競爭力。如表2所示，2016—2018年本專業畢業生從事專業相關工作的人數逐年增加，一次就業率保持在87%以上，為地方與國家的經濟建設提供人才保障。

表2 2016—2018年材料成型及控制工程專業畢業生就業狀況

三、結束語

哈爾濱理工大學材料成型及控制工程專業基于工程教育專業認證與國際焊接工程師培訓體系，對原有的實踐教學體系進行了完善。新的實踐教學體系更加注重對學生工程實踐能力的培養，取得了良好的實施效果。在探索完善面向工程教育專業認證的材料成型及控制工程專業實踐教學體系的過程中，結合IWE認證體系，構建“學歷學位教育＋職業資格認證”、專業教育與工程教育相結合的應用型人才培養模式，有助于學生職業規范的樹立，溝通交流能力與國際化視野的培養，實現應用型本科院校材料成型及控制工程專業高素質人才的培養目標。