面向工程教育的“焊接理論基礎”課程教學改革研究

肖兵，鄧小珍，何雪龍，付凱

（南昌工程學院 機械工程學院，江西 南昌 330099）

0 引言

近年來，隨著制造行業及建設領域的快速發展，對高素質的工程技術人才需求越來越多[1]，而目前我國培養出來的工程技術人才雖然具有較高的理論水平，但實踐創新能力及解決復雜工程問題的能力偏弱。在新工業革命背景下，國際工程教育模式正在轉型，重點是培養以工程技術創新為核心的多元化綜合創新型高素質人才，以適應新興產業技術的快速發展[2-3]。而工程教育的改革研究離不開科學研究與高校課程教學研究的支撐，如何在新形勢下推進和提升工程教育研究質量，促進工程教育改革，是值得科研工作者和高校教師關注的問題[4]。

“焊接理論基礎”是材料成型及控制工程專業的一門專業基礎課，課程知識點多，理論性和實踐性均較強，要求學生在完成課程內容的學習之后，應具備對焊接知識體系的全面認識，并掌握正確分析焊接性能和制定焊接工藝的工程應用能力，因此，單一的傳統灌輸式教學方法，已無法對適應對學生工程應用能力和創新能力的培養，課程教學改革研究勢在必行。文章作者結合所在學校應用型本科高校人才培養目標和定位，通過在“焊接理論基礎”課程中引入了國際焊接工程師的教學內容和標準，將專業知識與國際工程標準有機結合，對教學內容、教學手段、實踐環節等進行全方位的教學改革，從而達到提高教學質量、加強學生工程實踐能力的目的。

1 課程教學改革意義

課程組提出將國際焊接工程師教學內容和標準引入“焊接理論基礎”課程教學，以期建設為滿足工程意識強和專業基礎寬厚的高素質創新人才培養要求的現代化“焊接理論基礎”課程，課程改革的具體意義主要體現在3個方面。

（1）可以提高專業師資隊伍的工程技術能力。強化工程教育的關鍵在于師資隊伍，焊接專業教師全程參與課程改革，在尊重教育本質和規律的基礎上對傳統教學模式、課程內容、教學手段、教學方法、教學過程等進行重構，改變傳統教育的不合理環節，這就要求教師隊伍不斷提升其專業和工程素養，逐漸形成一支學歷層次高、專業基礎扎實、有工程背景的教師隊伍。

（2）有利于優化教學內容。國際焊接工程師培訓主要包括基礎理論、基本實踐操作、生產實踐及標準等3個方面，針對焊接專業教材普遍更新較慢的問題，課程組將國際焊接工程師的基礎理論的主體內容與課程教學內容相結合，將現代焊接冶金基礎理論和國內外專業發展前沿知識帶入教學，加深學生對專業基礎理論的理解，提高學生分析和解決問題的能力。

（3）可以有效提升學生的創新和工程應用能力，增強學生的就業競爭力。通過引入國際焊接工程師教學內容，學生可以掌握大量的工程實例和國際通用標準，了解最新標準和規范，參與國際焊接工程案例分析，再加上扎實的專業知識，大大提高了專業知識應用能力和解決實際問題的能力，從通才發展成為專才，很快進入工作狀態，受到企業的歡迎。

2 課程教學改革目標及要求

在工程教育背景下，“焊接理論基礎”課程改革擬達到的教學目標主要包括：

（1）使學生掌握焊接化學冶金基礎理論知識，熟悉和了解焊接電弧、焊接材料以及焊接缺陷方面的專業知識。該課程目標對應畢業要求中的問題分析，即指標是能夠應用數學、自然科學和工程科學的基本原理，識別和判斷材料成型工程問題中的關鍵環節。

（2）使學生了解和掌握常用焊接方法及設備的原理及應用等基礎理論知識，能制定焊接工藝方案。該課程目標對應畢業要求中的設計/開發解決方案，即能夠根據設計需求確定設計目標，并設計開發出滿足需求的成型工藝方案與模具工裝。

（3）通過項目式教學，讓學生以團隊形式對具體焊接實際問題進行分析，提出研究和實驗驗證思路，并培養學生團隊合作與領導能力。該課程目標對應畢業要求中的研究，即能夠對材料成型相關的各類物理現象、化學現象、材料特性及力學進行研究和實驗驗證。

課程通過課堂理論教學、實驗、作業、討論等教學方式，培養學生安全生產、科學嚴謹的優秀品質，明確生產過程中質量控制的重要性，通過項目設計的實施過程，進一步培養學生獨立思考能力和團隊協作能力，以增強學生的團隊合作精神及終身學習持續學習的能力。

3 面向工程教育的“焊接理論基礎”課程教學改革

筆者所在學校2004年升本，2005年開設了材料成型及控制工程本科專業，包括模具設計與制造和焊接技術及自動化兩個方向，其中焊接技術及自動化方向以水下焊接與焊接機器人技術為重點特色，通過建立重點科研平臺，與企業建立合作關系，使學生在校期間接受科研與企業實踐訓練，培養焊接技術及自動化方面的應用型高級工程技術人才。隨著我國國際競爭力的提高，承擔了越來越多的國際重大工程項目，這對高校培養高級工程技術人員提出了迫切需求，而面向工程教育的教學改革就是要把學生培養成滿足現代企業需求的高級工程技術人才。

筆者沿著“提出問題——分析問題——解決問題”的思路，從多個角度透徹分析“焊接理論基礎”課程教學現狀、影響因素以及改革現實教學方法的必要性，通過分析學生在課程設計、畢業設計等綜合性教學環節中存在的與“焊接理論基礎”課程有關的典型問題，結合國際工程師相關培訓內容，制定出能有效改善該課程教學效果的教學計劃，這有助于焊接方向學生學好后續課程乃至畢業后的工作打下良好的理論與實踐基礎。

（1）課程問題分析及教學內容整合與優化

在詳細調研和認真分析傳統“焊接理論基礎”課程教學存在問題的基礎上，結合我校應用型本科院校學生的特點，將專業知識與國際工程標準有機結合。根據國際焊接工程師培訓體系中“焊接工藝及設備”“材料及材料的焊接行為”等部分的要求與標準，在教學內容中引入國際經典焊接冶金方面教材，如《Welding Metallurgy》中的內容和工程實例，對焊接理論基礎教學內容進行調整及優化，刪除或減少與核心知識點無關的內容，強調課程教學重點知識，剖析教學難點，制定出符合我校學生特點的課程教學方案。

（2）理論內容教學

在實際教學過程中，理論知識點的教授采用傳統灌輸式、案例法、參與式、項目式等教學方法相結合。傳統灌輸式教學方法主要講授課程中的一些重要基本概念、基本理論和基礎知識，如熔焊冶金過程、液相冶金、熔池結晶、錫焊、手工焊接等知識點；案例法用于講授基本知識點的綜合理解及應用，如焊接接頭的組織轉變、焊接應力與變形等內容，例題主要來自工程實踐及國際焊接工程師培訓案例。采用案例法講解例題時，不局限于課程的課本內容及案例本身，還延伸到與案例相關的其他知識內容，引導學生利用課堂所學解決實際工程問題；因為參與式教學方法能充分調動學生的學習積極性和主動性，所以項目研究過程中，采用參與式教學方法與案例法結合使用，案例講解過程中，穿插學生自主提問及對實際工程案例的理解；項目式教學則要求學生以團隊形式對具體焊接實際問題進行分析，并提出研究和實驗驗證思路，以培養學生的團隊協作精神與組織領導能力，同時引導學生樹立安全生產及責任意識。

（3）實踐內容教學

對專業加工實習、綜合課程設計等實踐教學環節，增設了“焊接理論基礎”課程課內實驗的內容，根據課程內容的難易及任務多少，以單個學生或組隊實踐，因為“焊接理論基礎”課內實驗內容較少且相對簡單，主要涉及本課程理論內容的實踐操作。為使每個學生均能牢固掌握課程知識點，培養學生手腦并用的實踐能力，實踐環節中對學生的焊接實踐操作能力和焊接工藝設計能力進行考核。此外，課后組織焊接知識技能大賽，動員所有同學都參與賽事，“以課促賽，以賽促學”，以提升學生動手動腦、解決實際工程問題的綜合素質。

（4）第二課堂開辟

積極開辟第二課堂，多渠道、多形式開辟實踐教學途徑，鼓勵學生參加大學生焊接創新、機械設計創新、“挑戰杯”、金相制作大賽等課外科技創新活動，旨在培養學生的工程應用能力和創新能力。在教學中強調“教、做、學”合一，知識與技能并重，將競賽和教學結合，可直接促進學生主動學習和獲取知識的能力，以培養學生的綜合知識運用和手腦并用的實踐操作能力，而參與各類科技競賽還可以培養學生的自主設計研究創新和團隊協作交往能力等綜合素質。因此，“課賽結合”對幫助學生牢固掌握“焊接理論基礎”課程知識以及分析解決問題能力的培養有著良好的導向作用。此外，將國際焊接工程師的培訓內容、焊接技能大賽等競賽內容融入課程教學，可以促進教學內容和教學形式的改革，而學生在參與競賽過程中受到的激勵措施則可以激發學生潛在的學習興趣，并挖掘其學習潛能。

4 “焊接理論基礎”教學改革效果

在教學方法上，筆者一方面將國際焊接工程師培訓內容引入課程教學，在學生掌握課程基本理論、基本概念和基礎知識的基礎上，充分發揮其主觀能動性，繼而主動地參與到教學各環節中，教師則通過各種教學方式將教材中各分散的知識點連成一個整體，引導學生綜合運用所學知識發現、分析和解決實際工程問題；另一方面，將互聯網時代的“碎片化學習”引入課程教學，引導學生充分利用課余時間進行碎片化學習，將碎片化學習的分散知識點進行選擇性的有效過濾，并納入到“焊接理論基礎”的整個知識體系中，同時不斷地對系統知識進行更新，形成深度學習、勤于思考的良好習慣，保證“焊接理論基礎”課程知識的系統性。

“焊接理論基礎”課程教學研究與實踐的過程極大地調動了“教師教”與“學生學”兩方面的積極性，在提高人才培養質量方面發揮了積極的作用。首先，在教師方面，課程所有授課教師均能以積極、認真負責的態度對待教學工作，除課內教學外，任課教師還積極擔任課外各類科技競賽指導老師，組織指導學生參加課外科技競賽，同時積極開展科學研究工作，注重將科學發展融入課程教學，教學改革成效顯著；其次，在學生方面，由于授課教師注重體現素質教育和創新精神的培養，尤其是將國際焊接工程師培訓內容及焊接技能競賽、熱處理競賽等設計思想的引入，啟發引導了學生創新能力和工程應用能力的培養，學生素質得到有效提高，近幾年學生參加焊接技能、熱處理、金相制作等科技競賽的熱情大幅提高，參賽人數和參賽作品均大幅增加，反映課程建設和教學改革取得了較好成效。

5 結語

無論是在后工業化國家或是仍處于工業化進程中的國家，擔負培養工程師使命的高等工程教育都處于不斷的改革發展過程中[5]，為適應新環境下的工程教育，高校課程教學研究改革勢在必行。在探索工程教育改革的過程中，課程組通過在課程教學過程中引入國際焊接工程師培訓的內容和標準，達到提高教學質量、加強學生工程應用能力的目的，同時，以加強實踐環節和構建第二學堂為契機，構建以工程實踐能力為核心的實踐教學體系，促進教師教學和科研協調發展機制的形成，而組織和鼓勵學生參加各類課外科技競賽，則可以激發學生課外自主學習的積極性和挖掘學生創新的潛能，培養學生的團隊合作精神，促進其“德、智、能”全面發展。