应用型焊接技术与工程专业人才培养模式改革与实践*

2020-03-07王永东栾亦琳郑光海管晓光

广州化工 2020年12期

王永东，栾亦琳，朱艳，郑光海，赵霞，管晓光

(黑龙江科技大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150022)

焊接技术与工程专业是一门与工程结合非常紧密的专业，具有很强的工程背景。2013年经教育部批准，我院成立了焊接技术与工程专业，目前为止已经毕业两届同学。但是在培养环节中发现现有的教学体系也存在内容设计不合理、实践环节不完整等问题，并且不能够进行有机的结合，必须调整现有的焊接人才培养方案，构建能充分体现工程应用型人才的培养模式，提高焊接专业学生的工程实践基础能力、专业技能和职业能力。鉴于焊接技术与工程专业的学生绝大多数在制造业就业，我们利用专业调研，项目合作等机会到用人单位和相关企业对本科人才需求情况进行了调研，大多数用人单位明确表示对应用型工程人才的需求，这样原有的人才培养模式已经不能适应社会经济发展的需求，其主要存在的问题有：专业基础薄弱；实践创新能力和素质培养不够；专业实践教学系统性、规范性不强[1-2]。

1 开展专业调研，确定人才培养目标

通过对哈尔滨理工大学材料成型专业，佳木斯大学焊接技术与工程专业，江苏科技大学等学校的焊接技术与工程专业和学生就业企业的充分调研，结合我校应用型人才培养目标。确定本校焊接技术与工程专业培养目标为：具有一定的自然科学基础、工程基础理论知识和坚实的材料科学与工程基础知识，掌握焊接材料、焊接结构设计、焊接产品制造和焊接标准等基本理论、基本知识，具备金属材料及热处理基础知识和焊接工艺设计、结构设计、质量检验、产品制造及实践操作等方面的工作能力，工程素养突出、创新能力强、具有良好的职业道德和团队精神的应用型高级专门人才。

2 优化人才培养方案，系统规划课程体系

焊接技术与工程专业现有的教学体系存在内容设计不合理、实践环节不完整等问题，并且不能够进行有机的结合，必须调整现有的焊接人才培养方案，构建能充分体现工程应用型人才的培养模式，提高焊接专业学生的工程实践基础能力、专业技能和职业能力。鉴于焊接技术与工程专业的学生绝大多数在制造业就业，我们多利用专业调研，项目合作等机会到用人单位和相关企业对本科人才需求情况进行了调研，大多数用人单位明确表示对应用型工程人才的需求，这样原有的人才培养模式已经不能适应社会经济发展的需求，其主要存在的问题有：专业基础薄弱；实践创新能力和素质培养不够；专业实践教学系统性、规范性不强。

2.1 专业基础和专业课程体系改革

在课程体系上，贯彻“基础适度、口径宽广、应用为先”的课程体系改革原则，材料科学基础课程为专业基础课，课程在保持金属材料为主的专业特色基础上，补充介绍了高分子材料、陶瓷材料及复合材料的共性与个性特点。拓展其适用的材料范围，如晶体结构、位错模型、界面结构模型等。教学内容的取舍以“精、宽、新、用”为原则，从材料科学与工程的基本原理出发，以固体材料结构为重点，从微观、宏观、物质内部、表面与界面、静态及动态过程等不同层面角度，阐述固体材料结构、结构缺陷及变化规律，以及固态材料的相平衡、相图、扩散、相变等。在材料应用方面，结合材料科学的理论内容，介绍相关的新材料、新工艺，如纳米材料、功能材料的最新进展，使学生对材料组成与物质结构的内在联系、材料结构与性能间关系有系统的理解和掌握，为今后相关专业课程的学习打下扎实的宽专业口径的理论知识基础[3]。

热处理和工艺教学过程中，增加马氏体转变在形状记忆合金中的应用这一章节，开阔学生的视野。将有色金属及其合金热处理过程中的组织转变规律引入到教学内容当中，丰富金属材料的热处理理论。引入先进热处理技术，将真空热处理、激光热处理和等离子热处理等清洁先进的热处理工艺引入课堂教学，增强学生对清洁先进热处理技术的了解，开拓学生的视野，增强知识的实效性[4]。

金属焊接性课程名称改为材料焊接性，增加陶瓷材料和先进材料的焊接性和焊接工艺要点讲解。针对近几年来应用在工程领域中的新材料，让学生查阅各种文献确定其焊接工艺，并通过具体案例与传统钢材的焊接性进行对比分析。这样不仅使学生在专业知识方面拓宽了视野而且也加深了学生对知识的理解。

焊接检验课程改成焊接检验与评价。在授课过程中根据企业生产实际选取典型的焊接产品作为题目，涵盖锅炉、容器、桥梁、建筑钢结构、起重机械、电力装备等领域，以产品图纸作为基本素材，焊接产品，进行焊缝质量评定，在质量评定过程中根据中国机械工程学会无损检测培训标准指导学生使用超声设备对焊缝进行质量检验，每名同学必须掌握超声探伤的测试方法与评价标准[5]。

为了让学生理解专业课的抽象内容，制作材料科学基础等课程课件及相应动画。动画可以生动形象地描述事物间的相互关系和运动变化，达到转换思维模式，降低思维难度，促进形象思维和抽象思维沟通的目的。例如，材料科学基础讲解“晶体结构堆垛方式”，利用动画进行演示，不同层的原子以不同颜色加以区分，以便直观掌握ABABAB....和ABCABC....堆垛方式。在三元相图的学习中，传统教学模型对于内部各个相区的形状及相区接触位置不能直观表现，但是利用多媒体技术可以将三元相图进行拆分和重组，并将拆分的各个相区进行旋转，这样相图中的单相区、双相区、三相区及四相区反应平面都可以清楚地表示出其在相图中具体的位置及形态。同时，通过对各相区的符号标定，相区之间接触时形成的点、线、面也一目了然，较之传统的教学媒介而言更加形象和生动，更易于学生接受和把握。

比如，金属焊接性讲到焊缝熔池的时候，熔滴过渡和熔池的形成过程用肉眼很难观察，以动画和录像的形式演示，这样就使抽象的事物变得具体化，学生较容易理解。再比如，讲解焊接裂纹时，如果只讲解某些裂纹的概念和特征，学生会感觉枯燥无味，必须结合工程实例讲解，在技能训练中进行现场教学，增强学生的感性认识。在教学过程中除了开设实验课和技能训练之外，还增加了计算机数值模拟实验[6]。

2.2 建立具有专业特色的实践教学体系

①建立三层实验体系。即专业系列实验、专业综合实验和创新开放实验。专业系列实验包含专业基础实验和专业课实验，主要围绕金属材料组织观察-性能测定和焊接方法实验展开；专业综合实验主要是手搓焊条的制备：学生根据焊条成分自己配置粉末、进行混粉-搓制焊条；进行工艺焊接性和使用焊接性检验。②设计面向工程实际的专业课程综合设计。焊接结构学课程设计改为焊接结构与生产课程设计。根据焊接工程中常见的几种典型结构，即锅炉压力容器、桥式起重机，焊接钢结构、焊接工装及夹具等几个方面，有针对性的设计几个课程综合设计的模块，突出训练学生的计算机绘图能力。③工程化和国家化的焊接实训。在实践教学中按照国际焊接工程师(IWE)标准开展焊接实训，建立较为完备的校内实训和校外实习基地体系，强化学生的工程实践能力[7]。

2.3 建立学历教育与资质认证结合的办学模式

在人才培养方案中增加国际焊接工程师(IWE)和无损检测培训(UT/RT/MT/PT)选修课程。学生在第8学期可以选修此课程，开课单位为我校、哈尔滨焊接培训中心和机械工程学会无损检测专业委员会培训部。学生按照学习计划进行实践和理论知识学习，通过考核后即可获得国际焊接工程师证书和无损检测一级资质证书。以资质认证促进工程化人才的培养。全面提高专业综合素质和竞争优势，实现高等工科人才学历教育和职业资格教育的高度统一。