“新工科”建設背景下的高等教育《焊接工程學》教學模式改革探索

蔡淑娟，李涌泉

(北方民族大學，寧夏 銀川 750021)

當前，新材料、新能源、互聯網、大數據、人工智能等新科技模式快速改變著現代工業和勞動力市場。另一方面，支撐焊接工程的材料學、機械工程、控制工程等專業面越來越大，新材料、新工藝、新設備不斷開創，這就形成了知識海洋越來越大與知識架構掌握需要越來越個性的矛盾。培養這種新型工程創新人才，高等工程教育的改革和創新就顯得很重要了。新工科教育理念和教育改革就是在這樣的背景下提出的，因此需要新思維、新體制機制全面創新工程教育，培養創新人才，支撐和引領新經濟［1］。

1 現有課程體系及教學現狀

《焊接工程學》課程在多代人的不斷努力下走到今天，為歷次工業革命、科技和社會進步做出了突出貢獻。近年來，新型焊接材料、技術和焊接方法、焊接機器人等技術不斷革新，針對該領域開展的《焊接工程學》也有必要進行不斷的革新，以適應新時期工業革命需要和經濟社會對人才的需求變化。該課程培養目標是通過本課程的學習，培養具焊工藝，焊接設備，焊材料，檢驗、材料、電工、機械、力學和自動控制的知識和能力，能夠在焊接工程領域從事科研、設計、技術開發、生產加工及經營管理等方面工作的高級工程技術人員。傳統的《焊接工程學》課程在新時期主要暴露出以下一些問題:

1．1 課程體系面向產業化和工程化程度不夠

近年來，新一輪工業革命來勢兇猛，傳統的焊接課程體系已不能滿足當前以及未來焊接產業的發展需要。一些高校開設的《焊接工程學》盡管開設了一定課時的實驗課，然而學生實踐效果不強，不利于工程化教育的實施。

1．2 傳統課堂與學生課前課后銜接不夠

大部分學生上課前不進行書本預習，這樣他們到了課堂，需要進入情景和狀態的時間就偏長，若老師再花時間引導，就會占用寶貴的課堂時間，若老師仍按照原定教學計劃和進度開展，則會出現老師、學生不同步的問題。課前預習、課后復習作為傳統教學模式所假設的前提不復存在，直接影響了學生掌握知識的效率。

1．3 教學模式缺乏有效的創新

盡管現在大部分教學方式由原來的課本+黑板板書教學轉變為PPT教學，然而這種轉變并沒有從根本上體現“新工科”教育的多角度、全方位的特征。如:教學內容拘泥于傳統課本，課程中涉及的基本原理和工藝仍基本停留在概念上，而對于焊接工程案例視頻資料、相關工程實踐應用視頻庫卻仍是教學的短板，使得課程不夠生動;實踐課程教學方式中的“實踐性”仍然不夠，主要還是停留在學校實驗室的模擬、觀看階段，學生自由發揮空間較少，沒有充分發揮實踐課程的作用［2］。

2 新工科對課堂教學模式改革的需求

新工科主要體現在科學、應用科學、工程科學和工程實踐中的創新與進步、不同學科交叉與交融后，所形成的新興工程學科或領域。新工科人才培養應該使學生掌握更先進的知識，包括工程科學、人文社科、專業和學科等方面的知識;需要具備的能力包括應用所學知識解決實際工程問題、工程設計、創新創造創業能力、終身學習能力以及專業所涉及的核心技能和職業態度等［3］。“新工科”需要對傳統工科專業重構或整合資源重組新專業，旨在推動工科專業人才培養模式改革，以及工程專業建設從科學范式向工程范式轉型，為我國經濟轉型和社會發展提供強有力的人才保障和智力支撐［4］。

《焊接工程學》課程是材料成型及控制工程專業的必修課，傳統的教學內容和教學方法已經受到“新工科”發展理念的挑戰。近些年，盡管部分文獻報道了關于《焊接工程學》課程改革的相關教學設計和改革，但基于“新工科”背景下的該課程的改革還是一個全新的命題。本文將梳理材料成型及控制專業開設《焊接工程學》后，結合“新工科”的發展內涵、方向和目標，提出在“新工科”背景下該門課程的改革發展方向［5］。?

3 “新工科”背景下的改革探索

“新工科”背景下工科教學思路改革不同于傳統教學，主要體現在以下三個方面:一是要體現課程的跨界整合能力的培養;二是要將互聯網與智能化思維融入課堂;三是要將創新創業意識融入課堂。要想實現以上幾點，就要從課程體系設計、師資配置優化、課堂情景模式改革、縣上教學與線下教學的結合、第二課堂等方面做全方位的改革。具體如下:

3．1 課程體系設計與改革

新時代下《焊接工程學》課程改革主要研究《焊接工程學》如何與材料學、機械涉及與制造、控制工程、計算機等學科進行有針對性的搭配，以滿足不同企業、不同崗位工程師的特定需求定制。新工科背景下，《焊接工程學》課程體系設計上要將校內實訓教學與校外實習、頂崗實習結合。校內實訓按本專業的畢業生崗位能力要求，設置相應的教學模塊;“工學結合、半工半讀”則是學校與企業合作共同培養人才，先安排學生用一定的時間在學校學習基礎知識和技能訓練(概念、了解層次的知識技能)，然后學校專門安排一定的時間組織學生到企業去，參加崗位生產實習(理解層次)，然后學生帶著實習認知、疑問回到學校課堂進行深入學習(掌握層次)，形成了“學習－實習－再學習－就業”的人才培養模式;頂崗實習是焊接技術專業不可缺少的一個重要環節。通過上述改革切實構建教學、培訓、實習一體化實踐教學，與理論教學相結合［6］。

3．2 師資配置優化

《焊接工程學》是一門理論與實踐相結合的課程。借鑒加拿大多倫多大學的課程教學經驗，該車程理論部分主講教師由學院資深教師、博士進行講授;后面實踐部分，因為企業一線工程師現場操作細節嫻熟，能將理論與實踐相結合，對問題、關鍵點的把握更為精準，可以邀請來自工程單位的工程師參與講授，不但能彌補高校教師的實踐不足問題，還能帶給學生更多的實踐樂趣，甚至可以提前解決學生步入職場后面臨的問題，充分發揮理論老師和實踐工程師各自的優勢和特長。在我國高校，要發揮校企聯合培養學生的作用，首先要從高等教育行業或者高校自身優化師資隊伍，將企業具有講授能力的高級工程師引入高校教師隊伍，講授生產加工的經典案例、這些內容對即將邁入企業的學生大有裨益。

3．3 課堂情景模式的改革

課堂無疑是教學的主角，隨著國家對大類招生計劃的要求，必修課合并，部分專業性較強的課程開始由必修變選修，學生的興趣和雙向選擇成為主導課程設計的關鍵［7］。在“新工科”背景下，如何提高學生的學習興趣和激情值得探討。

“新工科”下的《焊接工程學》課堂情景模式可更多的結合“互聯網+”和“大數據”的發展成果，實現相關課程的多角度整合與融通，充分體現創新、自主的人才培養目標［8］。可搭建教學視頻庫，包括焊接工藝現場部分和理論模式動畫演示部分;搭建實踐型虛擬仿真平臺，傳統工藝可以在網絡進行工藝設計和性能預報，讓學生更能自主發揮;應結合學校的實驗發展平臺，設立大型設備和實踐基地的科普演示開放日，讓本科教學更早融入到實踐和研究環節中［9］。

3．4 線上教學與線下教學相結合

通過“微信公眾號”、“微信群”和“QQ群”等模式，往往能將學生之間、師生之間充分連接在一起，提升該課程的教學氛圍和感染力。這就需要授課老師自身要花費更多的精力去備課、備資料，去答疑、解惑，能及時在課堂上和課堂外進行及時更新，同時還可充分利用網絡平臺進行課程任務安排，趣味知識搶答等互動交流［10］。一是利用網絡資源豐富教育內容，拓寬學生視野。引導學生瀏覽學術網站、論壇，幫助學生進入專業前沿陣地，開拓學術視野，幫助學生利用網絡資源解決學習中遇到的問題。二是建立QQ群、微信群，通過實時網絡媒介，進行師生溝通，布置學習任務、發送課前預習資料、課外閱讀文獻等，使教學資源融入到學生的日常生活中。例如:電弧和熔池觀察比較困難，可以借助高速攝像儀、仿真和動畫演示，明顯提升學生掌握能力［11］。上述一些方法，即是線上教學與線下教學相結合，也可實現課內教學與課外教學相融合。

3．5 豐富“第二課堂”

傳統教學的實踐環節主要是在課程內安排的實驗，而像“認知實習”和“畢業實習”等工程實訓類項目往往開設時間較晚，導致學生對焊接工程知識的學習和應用不夠連貫，因此很難達到學以致用的目的。新工科就是要在當前知識大爆炸的背景下，在教學學時不增加的前提下，某一工程學科的教學成效能明顯提升到滿足工程行業、社會的人才需求。通過鼓勵小組工程實訓來開辟“第二課堂“。具體來講，就是對于二年級學生，基本已修完專業基礎課程，他們對于材料基本理論以及焊接基本加工工藝已有所了解。通過在授課班級建立3～4個小組，每組3～5人利用暑假時間到企業進行工程實訓，結束后以ppt的形勢完成實訓任務總結匯報。開閉這種“第二課堂”，就要學院大力構建校－企聯合培養計劃，確保工程實訓能順利進行，同時，還可為企業培養和輸送人才做準備。開辟“第二課堂”的另一種形式就是舉辦或參加各類學科競賽，充分利用競賽平臺，檢驗所學技能，同時提升學生的綜合能力。同時，可利用“第二課堂”對學生進行個性化培養，充分發揮學生個體的興趣潛力。通過這種個性化培養，也有力的提高了當前大學生創新創業能力。

4 結語

綜上所述，《焊接工程學》課程作為典型的工科類課程，對該課程的改革和創新對于推動新時代下的工程教育發展，為國家供給側結構性改革培養和提供新型焊接技術人才是非常有意義和有必要的。“新工科”背景下的《焊接工程學》課程改革和探索，既體現在課程體系設計、師資配置優化、課堂情景模式的改革上，也需要打破狹義的課堂概念，豐富“第二課堂”，并將線上教學與線下教學相結合。本文在上述幾個方面進行了積極的探索和總結，得出了一些有益的經驗。