面向工程教育的“焊接理论基础”课程教学改革研究

肖兵，邓小珍，何雪龙，付凯

（南昌工程学院 机械工程学院，江西 南昌 330099）

0 引言

近年来，随着制造行业及建设领域的快速发展，对高素质的工程技术人才需求越来越多[1]，而目前我国培养出来的工程技术人才虽然具有较高的理论水平，但实践创新能力及解决复杂工程问题的能力偏弱。在新工业革命背景下，国际工程教育模式正在转型，重点是培养以工程技术创新为核心的多元化综合创新型高素质人才，以适应新兴产业技术的快速发展[2-3]。而工程教育的改革研究离不开科学研究与高校课程教学研究的支撑，如何在新形势下推进和提升工程教育研究质量，促进工程教育改革，是值得科研工作者和高校教师关注的问题[4]。

“焊接理论基础”是材料成型及控制工程专业的一门专业基础课，课程知识点多，理论性和实践性均较强，要求学生在完成课程内容的学习之后，应具备对焊接知识体系的全面认识，并掌握正确分析焊接性能和制定焊接工艺的工程应用能力，因此，单一的传统灌输式教学方法，已无法对适应对学生工程应用能力和创新能力的培养，课程教学改革研究势在必行。文章作者结合所在学校应用型本科高校人才培养目标和定位，通过在“焊接理论基础”课程中引入了国际焊接工程师的教学内容和标准，将专业知识与国际工程标准有机结合，对教学内容、教学手段、实践环节等进行全方位的教学改革，从而达到提高教学质量、加强学生工程实践能力的目的。

1 课程教学改革意义

课程组提出将国际焊接工程师教学内容和标准引入“焊接理论基础”课程教学，以期建设为满足工程意识强和专业基础宽厚的高素质创新人才培养要求的现代化“焊接理论基础”课程，课程改革的具体意义主要体现在3个方面。

（1）可以提高专业师资队伍的工程技术能力。强化工程教育的关键在于师资队伍，焊接专业教师全程参与课程改革，在尊重教育本质和规律的基础上对传统教学模式、课程内容、教学手段、教学方法、教学过程等进行重构，改变传统教育的不合理环节，这就要求教师队伍不断提升其专业和工程素养，逐渐形成一支学历层次高、专业基础扎实、有工程背景的教师队伍。

（2）有利于优化教学内容。国际焊接工程师培训主要包括基础理论、基本实践操作、生产实践及标准等3个方面，针对焊接专业教材普遍更新较慢的问题，课程组将国际焊接工程师的基础理论的主体内容与课程教学内容相结合，将现代焊接冶金基础理论和国内外专业发展前沿知识带入教学，加深学生对专业基础理论的理解，提高学生分析和解决问题的能力。

（3）可以有效提升学生的创新和工程应用能力，增强学生的就业竞争力。通过引入国际焊接工程师教学内容，学生可以掌握大量的工程实例和国际通用标准，了解最新标准和规范，参与国际焊接工程案例分析，再加上扎实的专业知识，大大提高了专业知识应用能力和解决实际问题的能力，从通才发展成为专才，很快进入工作状态，受到企业的欢迎。

2 课程教学改革目标及要求

在工程教育背景下，“焊接理论基础”课程改革拟达到的教学目标主要包括：

（1）使学生掌握焊接化学冶金基础理论知识，熟悉和了解焊接电弧、焊接材料以及焊接缺陷方面的专业知识。该课程目标对应毕业要求中的问题分析，即指标是能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别和判断材料成型工程问题中的关键环节。

（2）使学生了解和掌握常用焊接方法及设备的原理及应用等基础理论知识，能制定焊接工艺方案。该课程目标对应毕业要求中的设计/开发解决方案，即能够根据设计需求确定设计目标，并设计开发出满足需求的成型工艺方案与模具工装。

（3）通过项目式教学，让学生以团队形式对具体焊接实际问题进行分析，提出研究和实验验证思路，并培养学生团队合作与领导能力。该课程目标对应毕业要求中的研究，即能够对材料成型相关的各类物理现象、化学现象、材料特性及力学进行研究和实验验证。

课程通过课堂理论教学、实验、作业、讨论等教学方式，培养学生安全生产、科学严谨的优秀品质，明确生产过程中质量控制的重要性，通过项目设计的实施过程，进一步培养学生独立思考能力和团队协作能力，以增强学生的团队合作精神及终身学习持续学习的能力。

3 面向工程教育的“焊接理论基础”课程教学改革

笔者所在学校2004年升本，2005年开设了材料成型及控制工程本科专业，包括模具设计与制造和焊接技术及自动化两个方向，其中焊接技术及自动化方向以水下焊接与焊接机器人技术为重点特色，通过建立重点科研平台，与企业建立合作关系，使学生在校期间接受科研与企业实践训练，培养焊接技术及自动化方面的应用型高级工程技术人才。随着我国国际竞争力的提高，承担了越来越多的国际重大工程项目，这对高校培养高级工程技术人员提出了迫切需求，而面向工程教育的教学改革就是要把学生培养成满足现代企业需求的高级工程技术人才。

笔者沿着“提出问题——分析问题——解决问题”的思路，从多个角度透彻分析“焊接理论基础”课程教学现状、影响因素以及改革现实教学方法的必要性，通过分析学生在课程设计、毕业设计等综合性教学环节中存在的与“焊接理论基础”课程有关的典型问题，结合国际工程师相关培训内容，制定出能有效改善该课程教学效果的教学计划，这有助于焊接方向学生学好后续课程乃至毕业后的工作打下良好的理论与实践基础。

（1）课程问题分析及教学内容整合与优化

在详细调研和认真分析传统“焊接理论基础”课程教学存在问题的基础上，结合我校应用型本科院校学生的特点，将专业知识与国际工程标准有机结合。根据国际焊接工程师培训体系中“焊接工艺及设备”“材料及材料的焊接行为”等部分的要求与标准，在教学内容中引入国际经典焊接冶金方面教材，如《Welding Metallurgy》中的内容和工程实例，对焊接理论基础教学内容进行调整及优化，删除或减少与核心知识点无关的内容，强调课程教学重点知识，剖析教学难点，制定出符合我校学生特点的课程教学方案。

（2）理论内容教学

在实际教学过程中，理论知识点的教授采用传统灌输式、案例法、参与式、项目式等教学方法相结合。传统灌输式教学方法主要讲授课程中的一些重要基本概念、基本理论和基础知识，如熔焊冶金过程、液相冶金、熔池结晶、锡焊、手工焊接等知识点；案例法用于讲授基本知识点的综合理解及应用，如焊接接头的组织转变、焊接应力与变形等内容，例题主要来自工程实践及国际焊接工程师培训案例。采用案例法讲解例题时，不局限于课程的课本内容及案例本身，还延伸到与案例相关的其他知识内容，引导学生利用课堂所学解决实际工程问题；因为参与式教学方法能充分调动学生的学习积极性和主动性，所以项目研究过程中，采用参与式教学方法与案例法结合使用，案例讲解过程中，穿插学生自主提问及对实际工程案例的理解；项目式教学则要求学生以团队形式对具体焊接实际问题进行分析，并提出研究和实验验证思路，以培养学生的团队协作精神与组织领导能力，同时引导学生树立安全生产及责任意识。

（3）实践内容教学

对专业加工实习、综合课程设计等实践教学环节，增设了“焊接理论基础”课程课内实验的内容，根据课程内容的难易及任务多少，以单个学生或组队实践，因为“焊接理论基础”课内实验内容较少且相对简单，主要涉及本课程理论内容的实践操作。为使每个学生均能牢固掌握课程知识点，培养学生手脑并用的实践能力，实践环节中对学生的焊接实践操作能力和焊接工艺设计能力进行考核。此外，课后组织焊接知识技能大赛，动员所有同学都参与赛事，“以课促赛，以赛促学”，以提升学生动手动脑、解决实际工程问题的综合素质。

（4）第二课堂开辟

积极开辟第二课堂，多渠道、多形式开辟实践教学途径，鼓励学生参加大学生焊接创新、机械设计创新、“挑战杯”、金相制作大赛等课外科技创新活动，旨在培养学生的工程应用能力和创新能力。在教学中强调“教、做、学”合一，知识与技能并重，将竞赛和教学结合，可直接促进学生主动学习和获取知识的能力，以培养学生的综合知识运用和手脑并用的实践操作能力，而参与各类科技竞赛还可以培养学生的自主设计研究创新和团队协作交往能力等综合素质。因此，“课赛结合”对帮助学生牢固掌握“焊接理论基础”课程知识以及分析解决问题能力的培养有着良好的导向作用。此外，将国际焊接工程师的培训内容、焊接技能大赛等竞赛内容融入课程教学，可以促进教学内容和教学形式的改革，而学生在参与竞赛过程中受到的激励措施则可以激发学生潜在的学习兴趣，并挖掘其学习潜能。

4 “焊接理论基础”教学改革效果

在教学方法上，笔者一方面将国际焊接工程师培训内容引入课程教学，在学生掌握课程基本理论、基本概念和基础知识的基础上，充分发挥其主观能动性，继而主动地参与到教学各环节中，教师则通过各种教学方式将教材中各分散的知识点连成一个整体，引导学生综合运用所学知识发现、分析和解决实际工程问题；另一方面，将互联网时代的“碎片化学习”引入课程教学，引导学生充分利用课余时间进行碎片化学习，将碎片化学习的分散知识点进行选择性的有效过滤，并纳入到“焊接理论基础”的整个知识体系中，同时不断地对系统知识进行更新，形成深度学习、勤于思考的良好习惯，保证“焊接理论基础”课程知识的系统性。

“焊接理论基础”课程教学研究与实践的过程极大地调动了“教师教”与“学生学”两方面的积极性，在提高人才培养质量方面发挥了积极的作用。首先，在教师方面，课程所有授课教师均能以积极、认真负责的态度对待教学工作，除课内教学外，任课教师还积极担任课外各类科技竞赛指导老师，组织指导学生参加课外科技竞赛，同时积极开展科学研究工作，注重将科学发展融入课程教学，教学改革成效显著；其次，在学生方面，由于授课教师注重体现素质教育和创新精神的培养，尤其是将国际焊接工程师培训内容及焊接技能竞赛、热处理竞赛等设计思想的引入，启发引导了学生创新能力和工程应用能力的培养，学生素质得到有效提高，近几年学生参加焊接技能、热处理、金相制作等科技竞赛的热情大幅提高，参赛人数和参赛作品均大幅增加，反映课程建设和教学改革取得了较好成效。

5 结语

无论是在后工业化国家或是仍处于工业化进程中的国家，担负培养工程师使命的高等工程教育都处于不断的改革发展过程中[5]，为适应新环境下的工程教育，高校课程教学研究改革势在必行。在探索工程教育改革的过程中，课程组通过在课程教学过程中引入国际焊接工程师培训的内容和标准，达到提高教学质量、加强学生工程应用能力的目的，同时，以加强实践环节和构建第二学堂为契机，构建以工程实践能力为核心的实践教学体系，促进教师教学和科研协调发展机制的形成，而组织和鼓励学生参加各类课外科技竞赛，则可以激发学生课外自主学习的积极性和挖掘学生创新的潜能，培养学生的团队合作精神，促进其“德、智、能”全面发展。