卓越工程师焊接环节培养模式的探索与实践

叶益民++胡旭+朱强

摘 要：为国家培养卓越的高级技术人才成为当今高等院校的一个重大任务。结合教育部的“卓越工程师培养计划”和材料成型及控制工程专业焊接方向的培养目标，针对焊接工程训练过程中的教学模式，探讨并提出焊接方向应用型人才的培养方案。

关键词：卓越工程师；焊接；应用型人才

0 引言

目前我国已经成为世界第二大经济体，但在高端技术层面仍有欠缺，缺少大量的高端技术人才。根据著名的管理咨询公司麦肯锡的统计，我国工科大学毕业生只有10%可以达到跨国公司的用人标准，因此我国工程类专业的培养模式还有很大的改进空间。

2010年6月23日，教育部推出了“卓越工程师教育培养计划”。这是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》的重大改革项目，旨在培养和造就一大批具有创新能力强、适应中国经济高速发展需要的高素质工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务[1]。卓越工程师定位于科学家与工程师之间的一类人才，因此卓越工程师培养更加能适应当今我国经济社会的高速发展对工程技术人才的需求。

如今我国高等院校对工程技术人才的培养的主要问题如下：（1）人才培养模式过于单一，缺乏多样性和适应性；（2）培养模式中实践环节薄弱；3）对学生的创新能力的培养不够完善。

1 材料成型及控制工程（焊接方向）专业卓越工程师的培养目标

材料成型及控制工程（焊接方向）专业，旨在培养材料成型及控制工程方面有扎实的理论基础，并能掌握焊接工艺流程的制定以适应工程实践中的需求，具有将所学理论知识灵活运用并应用于实践的能力，同时拥有科技技术创新能力以在实际生产中遇到技术难题时可以运用理论知识寻求技术突破，适应当今社会需要的高级工程技术人才[2]。实践教学是工程类应用型人才培养时的重要环节，也是“卓越工程师计划”改革的重要课题之一。

2 构建焊接工程训练的指导思想

“焊接工程训练”是针对于焊接专业的实践教学课程，教学改革要求“焊接工程训练”课程要充分体现“应用性”、“实践性”和“创新性”，要求课程内容充分结合实际生产与理论知识的培养方式，培养学生将理论应用于工程实践的能力，让学生更加深切的体会到各种工艺流程以及各种设备的优缺点及其局限性，以此为突破口才能有针对性的对工艺以及设备进行改进，寻求技术突破。

3 焊接工程训练的培养模式的构建

根据卓越工程师培养的原则与指导思想，结合高校的配置，学生情况和有资质的工程技术人员意见以及企业的要求，构建了如图1的工程训练项目，按照三个阶段进行循序渐进的进行焊接工程训练。

3.1 基础训练阶段

教学目的：基础阶段的焊接工程训练主要是为了让学生熟悉设备，掌握其操作规程及注意事项，并掌握各种设备在采用不同焊接材料或焊材直径不同时需要采用的大致的参数范围，且掌握简单的焊接操作技巧，完成焊缝成形良好的平板堆焊的焊接操作。

教学方法：基础阶段的教学采用“授课讲解+操作演示+现场辅导+操作考核+写总结报告”的方式。采用集体讲解的方式，主要讲解一些操作方式及注意事项以及与其相关的理论知识，然后进行简单的操作演示，演示之后就由学生自己动手操作，指导老师在一旁现场辅导，每个学生都要进行考核。最后学生根据自己的操作体会并结合理论知识写总结报告。

3.2 综合训练阶段

教学目标：让学生能够熟练使用焊接设备，根据焊接接头的形式與尺寸选择恰当的焊接材料的直径以及恰当的焊接工艺参数，并掌握它们之间的关系，然后进一步提升学生焊接操作技术水平，独立完成工程当中一般的结构件的焊接操作。

教学方法：在综合训练阶段，学生可以根据焊接参数（电流，电压，焊接速度，气体流量）对熔宽，熔深和余高的影响，焊接材料的直径与焊接工艺参数的配合方式，焊接参数对熔滴过渡形式（短路过渡，颗粒过渡，附壁过渡，喷射过渡）的影响等理论知识进行焊接操作技巧和焊接参数匹配技巧的探索，体会焊接工艺对焊缝成形的影响以及各种焊接方法的成形特点，最后进行对接接头单面焊双面成形焊接操作的考核和总结报告的编写。

教学实例1：

（一）指导学生焊接普通低碳钢Q235钢板

（1）焊前准备：低碳钢加工成50mm×300mm×6mm的钢板，在钢板一侧开60°V型坡口，先用钢丝刷或有条件用打磨机对钢板表面进行打磨处理，去除氧化皮，去除表面油污。

（2）焊接过程：焊接试样时采用手工TIG焊，选用双层焊工艺，第一层打底，第二层盖面，单面焊双面成型，焊接过程中焊缝背部充惰性气体氩气保护。焊接参数如表1所示。

（3）焊接件如图2所示。

（二）指导学生气焊焊接小方盒容器训练

气焊实训件如图3所示，每位同学5块钢板，材料为Q235，长×宽=50mm×50mm，厚度为δ=1.5～2mm，选用焊丝牌号为H08Mn2Si，直径φ=2mm，操作步骤如下。（1）焊前先清除焊件表面的铁锈、油污和水分等。（2）组对。应用角度为90°的方块模具，将两块钢板组对成90°。 （3）定位焊。在钢板两端先焊上一小段长5mm左右的焊缝，以固定两块钢板90°的垂直位置。每个小方盒点固2对。（4）小方盒成型。将两对垂直的钢板组装成方形，并焊接点固，再在方形底部位置点固上一块钢板，使小方盒成型。（5）焊接。分别将小方盒的八条焊缝满焊。（6）焊后清理、打磨。清理每条焊缝的焊渣，并打磨去除毛刺。（7）检查焊缝质量。检查焊缝外形和尺寸是否符合要求，有无焊接缺陷，若有缺陷应进行补焊。（8）试漏。焊件冷却至室温后，向小方盒内加入自然水试漏，不漏水的小方盒才符合要求。

3.3 创新训练阶段

教学实例：《创意桁架结构件焊接》创新项目。让学生设计具有创新特色、富有美学特性、符合力学承载规律的桁架结构，然后设计焊接顺序，并进行装配和焊接。运用结构力学和材料力学相关知识计算桁架结构的承载状况，并优化桁架结构，实现创意桁架结构的优质焊接（如图4）。创新训练阶段是一个开放式的训练阶段。学生可以自主选题，根据自己所学知识和前面两个阶段操作训练的经验以及查阅相资料完成创新训练阶段的任务。这个阶段不仅能训练学生在解决实际工程实际问题和将理论应用于实践的能力，还能巩固学生自身学过的理论知识，使学过的理论知识得到进一步的升华[3]。

教学实例2：学生自主創新第二阶段内容

自行车项目制作为四人一组工艺创新训练计划。（1）先进行项目介绍（实习目的、要求）。（2）零件加工工艺讲座（零件加工工艺规程设计、毛坯制作、基准选择、机械加工余量的确定、刀具选择、工序卡的填写等）。（3）任务布置（分组、完成项目计划任务书）。（4）零件分析、设计、制定加工工艺（零件设计或测绘、分析图纸、制定工艺、填写工序卡片和进行零件成本核算）。（5）零件加工制作（按照工序卡在各工种完成零件加工）。（6）装配调试和焊接（小组装配及焊接组装）。（7）研讨、小结（导师和学生进行研讨和训练报告小结）。最终作品如图5所示。

自行车轮子为学生进行沙箱铸造产品或用有机玻璃电脑画图激光切割，自行车零部件通过车床切削和铣床铣削加工，自行车车身采用线切割加工、钣金、钳工装配等等。 经实践培训，学生很好的完成自主选做的自行车项目，能很好的掌握创新训练阶段的内容。

同时学生也可以自选题进行创新。重点考察学生实验创新思想和学生实际动手能力。以创新性和实用性为评判标准，要求实验为原创工作，最终提交的创新数据可以包括项目研究报告、项目设计图或研究实物。

4 总结

焊接技术与工程专业是一个实践性极强的专业，若是脱离实践只教授理论知识是不可取的，这样会导致学生进入技术岗位之后从事技术工作时无从下手，感觉所学知识无法运用在实际生产当中。因此开设一门模拟实际生产的具有应用性，实践性和创新性的科学的实践课程是非常必要的。

我校充分利用焊接设备多等优势进行实践课程的教学，不仅能够提升学生的焊接操作技术，而且能够巩固和扎实学生所学的理论知识以及培养学生解决工程实际问题的科学的思维模式和创新能力，使学生进入工程技术岗位之后能够更快的提升解决工程实际问题的能力，能更快的积累经验，提升自己，成为具有扎实理论基础和实践经验的创新型高级科技人才。