卓越工程師焊接環(huán)節(jié)培養(yǎng)模式的探索與實踐

葉益民++胡旭+朱強

摘 要：為國家培養(yǎng)卓越的高級技術(shù)人才成為當(dāng)今高等院校的一個重大任務(wù)。結(jié)合教育部的“卓越工程師培養(yǎng)計劃”和材料成型及控制工程專業(yè)焊接方向的培養(yǎng)目標(biāo)，針對焊接工程訓(xùn)練過程中的教學(xué)模式，探討并提出焊接方向應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方案。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；焊接；應(yīng)用型人才

0 引言

目前我國已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟體，但在高端技術(shù)層面仍有欠缺，缺少大量的高端技術(shù)人才。根據(jù)著名的管理咨詢公司麥肯錫的統(tǒng)計，我國工科大學(xué)畢業(yè)生只有10%可以達到跨國公司的用人標(biāo)準(zhǔn)，因此我國工程類專業(yè)的培養(yǎng)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(yǎng)計劃”。這是貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》的重大改革項目，旨在培養(yǎng)和造就一大批具有創(chuàng)新能力強、適應(yīng)中國經(jīng)濟高速發(fā)展需要的高素質(zhì)工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)[1]。卓越工程師定位于科學(xué)家與工程師之間的一類人才，因此卓越工程師培養(yǎng)更加能適應(yīng)當(dāng)今我國經(jīng)濟社會的高速發(fā)展對工程技術(shù)人才的需求。

如今我國高等院校對工程技術(shù)人才的培養(yǎng)的主要問題如下：（1）人才培養(yǎng)模式過于單一，缺乏多樣性和適應(yīng)性；（2）培養(yǎng)模式中實踐環(huán)節(jié)薄弱；3）對學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不夠完善。

1 材料成型及控制工程（焊接方向）專業(yè)卓越工程師的培養(yǎng)目標(biāo)

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

2 構(gòu)建焊接工程訓(xùn)練的指導(dǎo)思想

“焊接工程訓(xùn)練”是針對于焊接專業(yè)的實踐教學(xué)課程，教學(xué)改革要求“焊接工程訓(xùn)練”課程要充分體現(xiàn)“應(yīng)用性”、“實踐性”和“創(chuàng)新性”，要求課程內(nèi)容充分結(jié)合實際生產(chǎn)與理論知識的培養(yǎng)方式，培養(yǎng)學(xué)生將理論應(yīng)用于工程實踐的能力，讓學(xué)生更加深切的體會到各種工藝流程以及各種設(shè)備的優(yōu)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(shè)備進行改進，尋求技術(shù)突破。

3 焊接工程訓(xùn)練的培養(yǎng)模式的構(gòu)建

根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)的原則與指導(dǎo)思想，結(jié)合高校的配置，學(xué)生情況和有資質(zhì)的工程技術(shù)人員意見以及企業(yè)的要求，構(gòu)建了如圖1的工程訓(xùn)練項目，按照三個階段進行循序漸進的進行焊接工程訓(xùn)練。

3.1 基礎(chǔ)訓(xùn)練階段

教學(xué)目的：基礎(chǔ)階段的焊接工程訓(xùn)練主要是為了讓學(xué)生熟悉設(shè)備，掌握其操作規(guī)程及注意事項，并掌握各種設(shè)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(shù)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(xué)方法：基礎(chǔ)階段的教學(xué)采用“授課講解+操作演示+現(xiàn)場輔導(dǎo)+操作考核+寫總結(jié)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(guān)的理論知識，然后進行簡單的操作演示，演示之后就由學(xué)生自己動手操作，指導(dǎo)老師在一旁現(xiàn)場輔導(dǎo)，每個學(xué)生都要進行考核。最后學(xué)生根據(jù)自己的操作體會并結(jié)合理論知識寫總結(jié)報告。

3.2 綜合訓(xùn)練階段

教學(xué)目標(biāo)：讓學(xué)生能夠熟練使用焊接設(shè)備，根據(jù)焊接接頭的形式與尺寸選擇恰當(dāng)?shù)暮附硬牧系闹睆揭约扒‘?dāng)?shù)暮附庸に噮?shù)，并掌握它們之間的關(guān)系，然后進一步提升學(xué)生焊接操作技術(shù)水平，獨立完成工程當(dāng)中一般的結(jié)構(gòu)件的焊接操作。

教學(xué)方法：在綜合訓(xùn)練階段，學(xué)生可以根據(jù)焊接參數(shù)（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(shù)的配合方式，焊接參數(shù)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(shù)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(jié)報告的編寫。

教學(xué)實例1：

（一）指導(dǎo)學(xué)生焊接普通低碳鋼Q235鋼板

（1）焊前準(zhǔn)備：低碳鋼加工成50mm×300mm×6mm的鋼板，在鋼板一側(cè)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(shù)如表1所示。

（3）焊接件如圖2所示。

（二）指導(dǎo)學(xué)生氣焊焊接小方盒容器訓(xùn)練

氣焊實訓(xùn)件如圖3所示，每位同學(xué)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(yīng)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(zhì)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(yīng)進行補焊。（8）試漏。焊件冷卻至室溫后，向小方盒內(nèi)加入自然水試漏，不漏水的小方盒才符合要求。

3.3 創(chuàng)新訓(xùn)練階段

教學(xué)實例：《創(chuàng)意桁架結(jié)構(gòu)件焊接》創(chuàng)新項目。讓學(xué)生設(shè)計具有創(chuàng)新特色、富有美學(xué)特性、符合力學(xué)承載規(guī)律的桁架結(jié)構(gòu)，然后設(shè)計焊接順序，并進行裝配和焊接。運用結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)相關(guān)知識計算桁架結(jié)構(gòu)的承載狀況，并優(yōu)化桁架結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)創(chuàng)意桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)焊接（如圖4）。創(chuàng)新訓(xùn)練階段是一個開放式的訓(xùn)練階段。學(xué)生可以自主選題，根據(jù)自己所學(xué)知識和前面兩個階段操作訓(xùn)練的經(jīng)驗以及查閱相資料完成創(chuàng)新訓(xùn)練階段的任務(wù)。這個階段不僅能訓(xùn)練學(xué)生在解決實際工程實際問題和將理論應(yīng)用于實踐的能力，還能鞏固學(xué)生自身學(xué)過的理論知識，使學(xué)過的理論知識得到進一步的升華[3]。

教學(xué)實例2：學(xué)生自主創(chuàng)新第二階段內(nèi)容

自行車項目制作為四人一組工藝創(chuàng)新訓(xùn)練計劃。（1）先進行項目介紹（實習(xí)目的、要求）。（2）零件加工工藝講座（零件加工工藝規(guī)程設(shè)計、毛坯制作、基準(zhǔn)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(wù)布置（分組、完成項目計劃任務(wù)書）。（4）零件分析、設(shè)計、制定加工工藝（零件設(shè)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(diào)試和焊接（小組裝配及焊接組裝）。（7）研討、小結(jié)（導(dǎo)師和學(xué)生進行研討和訓(xùn)練報告小結(jié)）。最終作品如圖5所示。

自行車輪子為學(xué)生進行沙箱鑄造產(chǎn)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(jīng)實踐培訓(xùn)，學(xué)生很好的完成自主選做的自行車項目，能很好的掌握創(chuàng)新訓(xùn)練階段的內(nèi)容。

同時學(xué)生也可以自選題進行創(chuàng)新。重點考察學(xué)生實驗創(chuàng)新思想和學(xué)生實際動手能力。以創(chuàng)新性和實用性為評判標(biāo)準(zhǔn)，要求實驗為原創(chuàng)工作，最終提交的創(chuàng)新數(shù)據(jù)可以包括項目研究報告、項目設(shè)計圖或研究實物。

4 總結(jié)

焊接技術(shù)與工程專業(yè)是一個實踐性極強的專業(yè)，若是脫離實踐只教授理論知識是不可取的，這樣會導(dǎo)致學(xué)生進入技術(shù)崗位之后從事技術(shù)工作時無從下手，感覺所學(xué)知識無法運用在實際生產(chǎn)當(dāng)中。因此開設(shè)一門模擬實際生產(chǎn)的具有應(yīng)用性，實踐性和創(chuàng)新性的科學(xué)的實踐課程是非常必要的。

我校充分利用焊接設(shè)備多等優(yōu)勢進行實踐課程的教學(xué)，不僅能夠提升學(xué)生的焊接操作技術(shù)，而且能夠鞏固和扎實學(xué)生所學(xué)的理論知識以及培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的科學(xué)的思維模式和創(chuàng)新能力，使學(xué)生進入工程技術(shù)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(jīng)驗，提升自己，成為具有扎實理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗的創(chuàng)新型高級科技人才。