新工科背景下焊接技術與工程專業實驗實訓教學改革

徐震霖 方俊飛 楊 磊 唐曉軍 尹孝輝

（安徽工業大學材料科學與工程學院，安徽 馬鞍山243032）

為保障“中國制造2025”“一帶一路”等國家戰略和倡議的順利實施，迫切需要建設工程教育強國，培養多元化、創新型卓越工程科技人才。以全球新經濟發展、國家重大戰略實施及我國產業轉型升級為背景的“新工科”建設，指明了新時代工科教育發展的方向[1]。焊接技術與工程專業是一門具有突出實踐性的交叉性學科，特別強調培養學生的工程應用能力。以新工科背景為契機，深化焊接技術與工程專業實驗實訓教學改革，對培養高素質焊接專業應用創新型人才具有重要的意義。

1 構建多元化實驗實訓課程體系

圍繞新工科的內涵發展要求，形成明確的培養目標，整合實驗實訓教學內容，構建多元化實驗實訓課程體系，更注重于培養學生的實踐能力和創新能力[2]。將焊接技術與工程專業實驗實訓課程分為四大塊：專業基礎課實驗，專業課實驗，綜合實驗和焊接實訓。專業基礎課實驗和專業實驗著重培養學生的實驗基本技能及理論知識的基本應用能力。綜合實驗側重于對學生綜合實踐能力的培養，突出應用性和學科的交叉融合性。焊接實訓以設計性實訓為主，注重參照工程問題和案例組織教學內容，學生自主設計實驗方案，完成實踐操作，加強對學生創新能力和實際操作能力的培養。另外，整合實驗教學內容，設置獨立授課實驗課程。以往專業課實驗多以專業課程附屬實驗為主，不利于實驗教學的安排及考核。可以將專業課實驗整合成獨立授課實驗課程，優化教學內容，進行模塊化教學。通常實驗實訓項目類型分為演示性、驗證性、綜合性、設計創新性，應提高綜合性和設計創新性實驗實訓項目的比例。將實驗實訓項目與工程應用和科學研究相結合，注重交叉學科知識的融會貫通，培養多元化創新型卓越工程人才。

2 改革教學模式

采用引導式、啟發式教學代替傳統灌輸式教學方法，充分發揮學生主觀能動性，提高學生實踐積極性。專業課理論教學時，學生感覺很多知識空洞抽象、難以理解，影響課堂收益。可利用實驗實訓教學，將理論知識形象化、具體化展示，促使學生構建專業知識體系，加強對理論知識的理解。教學過程中，教師可通過多種途徑與學生及時溝通，獲取教學反饋，充分了解學生實踐收益情況，以便于改進教學方式。

采用新技術進行虛擬仿真教學，焊接實驗實訓虛擬仿真包括互聯網軟件模擬和設備模擬等。例如，可利用虛擬仿真軟件模擬焊接工藝對材料焊接溫度場及應力場的影響，優化焊接工藝的同時，能大幅度減少實驗工作量。對于某些大型貴重實驗設備的操作，如掃描電鏡和透射電鏡等演示性實驗，受限于設備數量少及操作風險大，可利用虛擬仿真設備體驗操作過程。再如，焊接實訓操作時，使用焊接模擬訓練機，不僅能避免實際焊接的各種危險和環境污染，而且可糾正學生的焊接操作手法，并進行智能化評價。另外，多數實驗實訓操作性強，教師需要向學生示范操作，學生人數較多時難以保證教學質量。因此，可采用互聯網線上教學，提前錄制實驗操作演示視頻，便于學生觀察操作流程及細節。特別是新冠疫情期間，導致無法正常開學進行線下教學，虛擬仿真實驗軟件+互聯網線上教學的新模式是保障教學質量的重要途徑。

實驗實訓教學與科研及工程應用相結合。目前很多工科實驗實訓課程內容更新不及時，與行業生產應用脫節，不能滿足企業對人才的要求。教師應查閱專業知識前沿資料，調研相關行業發展動態，將教學內容與科學課題研究及工程需求相結合。加強產學研結合，把實際案例應用于教學當中，不僅有利于培養學生的探索精神和工程意識，也利于提高學生學有所用的獲得感。

3 構建基于創新實踐能力提升的成績評價體系

當前材料類實驗實訓成績評價的主要依據是實驗實訓報告，忽視了實踐過程的認真參與，最終致使學生實驗積極性不高，實踐能力不能得到有效提高。因此，應構建基于學生實踐能力與創新意識提升的實驗成績綜合評價體系，進行形成性評價。成績評價體系應該涉及實驗實訓的全過程，包括實驗實訓預習、操作、報告、問題反饋、實驗實訓態度等[3]。關注的焦點是實驗實訓過程，致力提升學生的實踐操作能力與創新意識。對于不同類型的實驗項目，成績考核方式及側重點應有所不同。針對《焊接實訓》課程，我們制定了平時實訓實踐操作考核和理論考試相結合的方式，平時考核涉及上述實訓課的所有環節，著重考察學生的實踐能力和工程創新意識，理論考試側重于實訓安全知識、基礎理論和工程應用案例等的考察，并參考國際焊接工程師考核內容，加強對學生綜合能力的評價。

4 加強教學資源建設

調整優化實驗室和實訓基地布局，更新補充先進儀器和設備，鼓勵科研設備與教學共享，豐富實驗實訓教學資源[4]。很多學校注重科研而忽視教學，導致教學設備陳舊、短缺，學生實踐操作時間難以保證。學校應在提高教學設備投入的同時，致力共享科研設備應用于本科教學，既能提高科研設備的使用效益，又能使學生掌握先進的實驗技能。改善實驗教學條件，建成一個儀器設備先進、布局方便合理、配套設施齊全、面向焊接技術與工程專業和相關學科全面開放的特色實踐平臺。另外，由于實驗儀器設備更新換代快，應結合新工科內涵，及時修訂實驗指導書，更新多媒體課件，保證實驗實訓操作的規范性。引導學生利用圖書館數據庫，查找國內外前言文獻資料，了解先進測試技術，更新知識結構，設計合理、創新的實驗方案。

5 加強教師隊伍建設

優化實驗教師隊伍結構，滿足實踐教學要求。通過職業技能培訓、優秀老教師幫扶指導和繼續教育等途徑，提高青年教師的教學技能[5]。同時，青年教師應不斷加強自身學習，關注學科研究動態，將前沿知識融入教學，做好學生的學科領路人。積極組織教師培訓學習，更新教育理念；鼓勵教師深入企業調研，熟悉產業結構、生產流程及設備，強化教師工程意識和工程素養。