新工科背景下焊接技术与工程专业实验实训教学改革

徐震霖 方俊飞 杨 磊 唐晓军 尹孝辉

（安徽工业大学材料科学与工程学院，安徽 马鞍山243032）

为保障“中国制造2025”“一带一路”等国家战略和倡议的顺利实施，迫切需要建设工程教育强国，培养多元化、创新型卓越工程科技人才。以全球新经济发展、国家重大战略实施及我国产业转型升级为背景的“新工科”建设，指明了新时代工科教育发展的方向[1]。焊接技术与工程专业是一门具有突出实践性的交叉性学科，特别强调培养学生的工程应用能力。以新工科背景为契机，深化焊接技术与工程专业实验实训教学改革，对培养高素质焊接专业应用创新型人才具有重要的意义。

1 构建多元化实验实训课程体系

围绕新工科的内涵发展要求，形成明确的培养目标，整合实验实训教学内容，构建多元化实验实训课程体系，更注重于培养学生的实践能力和创新能力[2]。将焊接技术与工程专业实验实训课程分为四大块：专业基础课实验，专业课实验，综合实验和焊接实训。专业基础课实验和专业实验着重培养学生的实验基本技能及理论知识的基本应用能力。综合实验侧重于对学生综合实践能力的培养，突出应用性和学科的交叉融合性。焊接实训以设计性实训为主，注重参照工程问题和案例组织教学内容，学生自主设计实验方案，完成实践操作，加强对学生创新能力和实际操作能力的培养。另外，整合实验教学内容，设置独立授课实验课程。以往专业课实验多以专业课程附属实验为主，不利于实验教学的安排及考核。可以将专业课实验整合成独立授课实验课程，优化教学内容，进行模块化教学。通常实验实训项目类型分为演示性、验证性、综合性、设计创新性，应提高综合性和设计创新性实验实训项目的比例。将实验实训项目与工程应用和科学研究相结合，注重交叉学科知识的融会贯通，培养多元化创新型卓越工程人才。

2 改革教学模式

采用引导式、启发式教学代替传统灌输式教学方法，充分发挥学生主观能动性，提高学生实践积极性。专业课理论教学时，学生感觉很多知识空洞抽象、难以理解，影响课堂收益。可利用实验实训教学，将理论知识形象化、具体化展示，促使学生构建专业知识体系，加强对理论知识的理解。教学过程中，教师可通过多种途径与学生及时沟通，获取教学反馈，充分了解学生实践收益情况，以便于改进教学方式。

采用新技术进行虚拟仿真教学，焊接实验实训虚拟仿真包括互联网软件模拟和设备模拟等。例如，可利用虚拟仿真软件模拟焊接工艺对材料焊接温度场及应力场的影响，优化焊接工艺的同时，能大幅度减少实验工作量。对于某些大型贵重实验设备的操作，如扫描电镜和透射电镜等演示性实验，受限于设备数量少及操作风险大，可利用虚拟仿真设备体验操作过程。再如，焊接实训操作时，使用焊接模拟训练机，不仅能避免实际焊接的各种危险和环境污染，而且可纠正学生的焊接操作手法，并进行智能化评价。另外，多数实验实训操作性强，教师需要向学生示范操作，学生人数较多时难以保证教学质量。因此，可采用互联网线上教学，提前录制实验操作演示视频，便于学生观察操作流程及细节。特别是新冠疫情期间，导致无法正常开学进行线下教学，虚拟仿真实验软件+互联网线上教学的新模式是保障教学质量的重要途径。

实验实训教学与科研及工程应用相结合。目前很多工科实验实训课程内容更新不及时，与行业生产应用脱节，不能满足企业对人才的要求。教师应查阅专业知识前沿资料，调研相关行业发展动态，将教学内容与科学课题研究及工程需求相结合。加强产学研结合，把实际案例应用于教学当中，不仅有利于培养学生的探索精神和工程意识，也利于提高学生学有所用的获得感。

3 构建基于创新实践能力提升的成绩评价体系

当前材料类实验实训成绩评价的主要依据是实验实训报告，忽视了实践过程的认真参与，最终致使学生实验积极性不高，实践能力不能得到有效提高。因此，应构建基于学生实践能力与创新意识提升的实验成绩综合评价体系，进行形成性评价。成绩评价体系应该涉及实验实训的全过程，包括实验实训预习、操作、报告、问题反馈、实验实训态度等[3]。关注的焦点是实验实训过程，致力提升学生的实践操作能力与创新意识。对于不同类型的实验项目，成绩考核方式及侧重点应有所不同。针对《焊接实训》课程，我们制定了平时实训实践操作考核和理论考试相结合的方式，平时考核涉及上述实训课的所有环节，着重考察学生的实践能力和工程创新意识，理论考试侧重于实训安全知识、基础理论和工程应用案例等的考察，并参考国际焊接工程师考核内容，加强对学生综合能力的评价。

4 加强教学资源建设

调整优化实验室和实训基地布局，更新补充先进仪器和设备，鼓励科研设备与教学共享，丰富实验实训教学资源[4]。很多学校注重科研而忽视教学，导致教学设备陈旧、短缺，学生实践操作时间难以保证。学校应在提高教学设备投入的同时，致力共享科研设备应用于本科教学，既能提高科研设备的使用效益，又能使学生掌握先进的实验技能。改善实验教学条件，建成一个仪器设备先进、布局方便合理、配套设施齐全、面向焊接技术与工程专业和相关学科全面开放的特色实践平台。另外，由于实验仪器设备更新换代快，应结合新工科内涵，及时修订实验指导书，更新多媒体课件，保证实验实训操作的规范性。引导学生利用图书馆数据库，查找国内外前言文献资料，了解先进测试技术，更新知识结构，设计合理、创新的实验方案。

5 加强教师队伍建设

优化实验教师队伍结构，满足实践教学要求。通过职业技能培训、优秀老教师帮扶指导和继续教育等途径，提高青年教师的教学技能[5]。同时，青年教师应不断加强自身学习，关注学科研究动态，将前沿知识融入教学，做好学生的学科领路人。积极组织教师培训学习，更新教育理念；鼓励教师深入企业调研，熟悉产业结构、生产流程及设备，强化教师工程意识和工程素养。