工程教育认证背景下基于IWE培训的材料成型及控制工程专业实践教学体系探索

姜 巍 戴鸿滨 刘 洋

（哈尔滨理工大学材料科学与工程学院 黑龙江哈尔滨 150001）

《华盛顿协议》是目前被广泛接受的国际性本科工程学位互认协议，于1989年成立。成立后的近20年内，参与协议的成员国数量稳步增加。中国于2013年提交加入《华盛顿协议》的申请，被接纳为预备成员，2016年成为正式会员。工程教育专业认证遵循成果导向、以学生为中心、持续改进三大基本理念。传统教育的课程教学严格遵循规定的进程，统一的教学内容、教学形式等。随着我国改革开放不断深化，“一带一路”战略的深入推进，对高等院校工程人才培养提出了更高的要求。通过工程教育专业认证，推动高等院校的教育教学模式改革，促进我国工程人才培养体系与国际先进标准接轨，适应经济全球化的趋势，实现为我国经济建设输出具有国际竞争力应用型人才的目标[1-2]。

国际焊接工程师（IWE）培训是国际焊接学会(IIW) 承认的国际焊接人员培训与资格认证体系，是ISO14731 标准中所规定的最高层次焊接技术人员和质量监督人员，是焊接相关企业获得国际产品质量认证，进入国际市场，参与全球竞争的要素之一。我国于2000 年开始推广该认证体系，在国内高等院校中哈尔滨工业大学率先开始尝试将IWE培训融入本科生培养。根据国际焊接工程师培训体系的要求，率先对焊接专业本科生培养计划中的课程体系进行了适当结合与调整，探索出专业教育与工程教育相结合的学生培养模式[3-5]。目前，已有30余所高校开展了IWE联合培养工作，建立了完整的针对在校生IWE培养的课程体系，提高了毕业生的专业素质与工程实践能力，拓宽了就业渠道，增强就业竞争力，满足了企业对于国际化焊接人才的迫切需求[6-8]。

本文针对工程教育专业认证的基本要求，基于现行的国际焊接工程师培训体系，结合哈尔滨理工大学材料成型及控制工程专业焊接方向人才应用环境与特点，为建立符合工程教育专业认证毕业要求的人才培养实践教学体系，进行了一系列的有益探索[9]。

一、原有的实践教学体系

焊接技术是一门工程性、实践性、动手性很强的综合学科，要求其从业人员既要具有扎实的专业理论基础，又要具有丰富的工程实践经验，以便于解决现场出现的各种工程实践问题。由于目前高等工科院校对焊接专业本科生的能力培养还是以理论教学为主，受到不同院校间课程设置、师资条件、办学水平的影响。在焊接专业的学生培养中还存在一些问题，如与工业界的联系不够紧密、实践训练缺乏、教师自身缺少工程实践经历等。

以材料成型及控制工程专业焊接方向为例，学生工程实践能力的培养主要依靠实践教学体系，现有的实践教学体系主要包括实习、课程设计、实践活动、课程实验等教学环节。

实习是材料成型及控制工程专业学生实践教学体系中的重要一环。材料成型及控制工程专业是专业性与实践性都很强的专业，通过实习、实践活动等教学环节，可以锻炼学生在生产实际中加强对所学专业知识的深入理解，通过发现、凝练、解决实际工程问题，培养学生解决复杂工程问题的能力。在实际执行过程中，出现了一些问题。一方面，受到国家经济形势及行业发展趋势的影响，机械制造行业普遍不景气，相关专业毕业生的求职难度在一定程度上有所增加，间接影响了在校生的学习热情，降低了学生对本专业的认可度与满意度。在实习教学过程中体现为学生的态度不认真，走马观花，没有做到理论与实际相结合，不能较好的完成既定教学目标；另一方面，实习企业的安排存在一定难度。本专业实习企业大多数属于装备制造行业，厂房内设备密集，生产任务重，短时间内接待大批学生实习参观，客观上可能存在影响企业生产效率，给企业的安全管理带来一些隐患等问题，使得原有的实习单位接待意愿不高。

在2015版材料成型及控制工程专业教学计划中，开设的专业课程大多设置了相关实验学时，目的是使学生加深对所学专业理论知识的深入理解，培养学生的实践动手能力。如《焊接冶金及金属焊接性》开设了“焊接接头金相试样制备与组织分析”“铝合金热裂纹敏感性测定”两个实验。《材料成型设备》开设“弧焊电源特性”实验课程。《焊接质量控制及评价》开设“焊接缺陷的超声波检验”实验课程。但在实际教学过程中，受现有实验教学设备及人员水平限制，实验教学内容通常以演示性为主。实验过程中主要还是按教师讲解和实验指导书进行步骤操作，每个学生个体对不同专业课程内容的理解程度存在差异，各个实验课程又安排在不同学期，上课时间相对分散，考核方式以提交实验报告形式为主。实验课程的教学效果受时间、办学条件、实习场所、师资力量等各种因素的影响，往往难以达到预期教学目标。因此，现有的实践教学体系没有充分发挥学生的主观能动性，不能较好的激发学生的学习兴趣，这对于学生创新思维与工程实践能力的培养是非常不利的。针对上述实践教学中出现的问题，本专业按照工程教育专业认证的相关标准对现有的实践教学体系进行了适当的改革与完善。

二、基于专业认证导向与IWE培训的实践教学体系构建

虽然工程教育专业认证与国际焊接工程师培训在认证标准上存在差异，但内在本质存在相同之处，可以借助本专业已施行的国际焊接工程师培训工作，培养学生工程实践能力，促进工程教育认证毕业要求的顺利实现。

1. 在认证标准方面，IWE培训认证和工程教育专业认证分别有各自的标准，要明确两者的差异；在目的要求层面，IWE培训认证与工程教育专业认证均要求学生具有一定的工程实践与创新能力，都是强调标准对于工程人才培养的重要作用，这是二者结合的理论基础。

2. 在评价体系与方式上，工程教育专业认证明确要求以全体学生的学业成就作为认证的重要内容，并要求建立起一个有效的学生成就评估体系。将毕业要求的达成与主要教学环节的质量一一对应起来，建立起以成果为导向的学生能力达成与评价体系。IWE培训认证通过理论培训和实践操作，使学生了解现行国际及国内行业相关标准，树立正确的职业规范，培养学生动手能力。

基于工程教育认证导向与IWE培训的实践教学体系以重点培养学生的工程实践能力和创新能力为目的，采取分阶段循序渐进的培养形式，划分为专业认知、能力培养和工程应用三个阶段。

（1）在专业认知方面，积极开展校企合作，充分利用东北老工业基地的地缘优势，发挥毕业校友的积极作用与影响，与哈尔滨电机厂、哈尔滨东安动力、长春一汽等对口企业建立稳定的实习实践教学基地。通过与实习基地密切合作，系统地开展了认识实习、生产实习等实践教学活动，为在校学生提供了理论和实践学习相结合的实践场所，使学生能够深刻理解材料成型领域的加工设备、加工方法和工艺路线等工程问题，初步了解企业规章制度、组织机构和生产管理，培养学生的专业能力和团队精神。并聘请实习基地的高级工程技术人员对学生的毕业设计进行指导，着重增加工程实践类毕业设计课题的数量。适当完善实习考核方式，在原有的以实习笔记和实习报告为主的考核方式基础上，增加实习过程考核，注重考查学生在实习期间的整体表现与参与程度。在实习前，先由专业教师为学生介绍实习企业相关情况及涉及的专业基础知识，在了解学生的能力需求及预期目标的基础上对其进行分组。每组学生分配一名专业教师与一名企业指导教师，在实习期间共同负责该组学生的实践教学指导及过程考核记录。在实习答辩环节，重点考查学生对于实际生产环节现场问题的观察、分析、解决能力，结合实习笔记、报告、实习过程日常表现，综合评定学生个体的能力达成情况。

（2）在能力培养方面，努力推进双师型队伍建设，注重培养学生实践创新能力。通过“引进来，走出去”的方法，一方面聘请行业内相关企业及研究所高级工程技术人员担任本专业兼职教师，在学生的专业课程及毕业设计阶段给予指导，使学生及时了解领域及行业内的最新发展动态；另一方面积极鼓励本专业教师与企业开展多种形式的横向合作。既可以针对企业遇到的生产难题进行技术合作，也可以入职企业博士后工作站开展科研攻关。以IWE培训认证与工程教育认证为契机，推动教师队伍素质建设，提高全体教师的工程实践能力，为工程教育认证提供师资保障。在第八学期的IWE集中培训阶段，对学生进行为期3个月的专业知识复习与应用技能训练，适当增加实际工程问题案例。通过案例教学，激发学生学习兴趣，提高学生灵活运用专业知识的能力，引导学生对专业知识进行梳理，建立专业知识架构。通过将IWE培训认证融入现有的实践教学体系，实现培养专业基础知识扎实、具有工程创新能力人才的目标。在学生能力培养方面，充分注重学科竞赛与大学生创新创业项目等起到的积极作用。学生在参赛过程中，通常需要主动查阅相关文献与资料，针对所涉及的复杂工程问题基于实际条件提出合理解决方案。学科竞赛通常需要学生组成团队集体参赛，在集体中根据学生的性格、能力、特长差异，合理分配任务，保证达成预期竞赛目标，这也在客观上培养了学生的团队精神。本专业学生在2016—2018年参与学科竞赛活动情况如表1所示。

表1 学生参与学科竞赛情况

（3）在工程应用方面，一方面利用实习实践，带领学生深入本专业相关制造企业，了解企业生产流程，引导学生提炼生产及技术难题，有意识的训练学生利用所学专业知识解决实际工程问题的能力；另一方面，在课程训练、毕业设计环节提高涉及实际工程问题的比例，增强学生对材料成型领域复杂工程问题进行工程设计、分析研究以及使用工程工具进行实践的能力。在以上两方面的基础上，积极响应《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函[2013]94号）号召，以“产出导向，学生中心、持续改进”的工程教育理念为切入点，从培养材料成型及控制工程专业学生工程应用能力角度出发，建设虚拟仿真实践教学平台，开发虚拟仿真实践教学项目，本专业申报的《典型压力容器的焊接生产制造过程虚拟仿真实验》教学项目成功获批2018年度国家级虚拟仿真实验教学项目。项目通过专业软件模拟，真实再现了“压力容器材料选择”“焊接方案制定及优化”及“生产制造过程中焊接应力及裂纹控制”等操作过程，实现了实验室环境下模拟常规压力容器生产环境，使学生能够体验压力容器生产流程，了解制造技术选择制造方案，提高了实践教学的效率及效果。利用虚拟仿真软件进行实践教学与考核，可以对每个学生的操作步骤正确与否进行评分，使得过程性考核结果更加精准，从而解决了传统实践教学环节只注重考核实践结果，忽视实践过程考察的弊端。在虚拟仿真教学项目实际运行后，大大激发了学生的学习兴趣，提高了学生的工程应用能力。

通过对现有实践教学体系的完善，有效的提升了材料成型与控制工程专业毕业生的工程实践能力与就业竞争力。如表2所示，2016—2018年本专业毕业生从事专业相关工作的人数逐年增加，一次就业率保持在87%以上，为地方与国家的经济建设提供人才保障。

表2 2016—2018年材料成型及控制工程专业毕业生就业状况

三、结束语

哈尔滨理工大学材料成型及控制工程专业基于工程教育专业认证与国际焊接工程师培训体系，对原有的实践教学体系进行了完善。新的实践教学体系更加注重对学生工程实践能力的培养，取得了良好的实施效果。在探索完善面向工程教育专业认证的材料成型及控制工程专业实践教学体系的过程中，结合IWE认证体系，构建“学历学位教育＋职业资格认证”、专业教育与工程教育相结合的应用型人才培养模式，有助于学生职业规范的树立，沟通交流能力与国际化视野的培养，实现应用型本科院校材料成型及控制工程专业高素质人才的培养目标。