基于卓越工程師培養(yǎng)計劃的焊接理論基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實踐

楊成剛，劉奮成，柯黎明

摘要：根據(jù)“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的基本要求，分析了焊接技術(shù)與工程專業(yè)核心課程焊接理論基礎(chǔ)存在的問題并有針對性地對課程進(jìn)行了教學(xué)改革，將“國際焊接工程師”焊接理論基礎(chǔ)培訓(xùn)內(nèi)容與課程培養(yǎng)方案相融合，采用多元化的教學(xué)手段，加大實踐教學(xué)力度，將老師科研項目引入教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力。

關(guān)鍵詞：焊接理論基礎(chǔ)；卓越工程師；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0029-02

南昌航空大學(xué)是一所以工為主，工理文管經(jīng)法教藝等學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的多科性大學(xué)。學(xué)校創(chuàng)建于1952年，是全國首批具有學(xué)士學(xué)位授予權(quán)單位。1985年開始培養(yǎng)碩士研究生，1990年獲碩士學(xué)位授予權(quán)。先后隸屬于航空工業(yè)部、航空航天工業(yè)部、中國航空工業(yè)總公司，1999年開始實行中央與地方共建、以地方政府管理為主的管理體制，是江西省人民政府與國家國防科技工業(yè)局共建的具有鮮明航空、國防特色的高等學(xué)校。焊接技術(shù)與工程專業(yè)是學(xué)校創(chuàng)辦歷史最早的專業(yè)之一，是目前江西省內(nèi)和航空院校唯一的本科焊接專業(yè)，1996年被評為“江西省重點學(xué)科”，1998年與“鑄造”、“鍛壓”專業(yè)合并成“材料成型與控制工程”大類專業(yè)。為了適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)和航空工業(yè)對焊接專業(yè)人才的需要，2004年經(jīng)教育部批準(zhǔn)又重新建立了“焊接技術(shù)與工程”專業(yè)，是繼哈爾濱工業(yè)大學(xué)、江蘇科技大學(xué)之后國內(nèi)第三個設(shè)置的“焊接技術(shù)與工程”本科專業(yè)。焊接理論基礎(chǔ)是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，主要任務(wù)是向?qū)W生傳授金屬材料在熔焊方面的基本理論知識，了解金屬材料在熔焊條件下可能產(chǎn)生的各種問題，并能據(jù)此正確地分析及解決熔焊中一些常見的問題，初步培養(yǎng)學(xué)生分析金屬焊接性的能力和正確制定常用金屬材料焊接工藝的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)的焊接專業(yè)課程做理論準(zhǔn)備。因此，焊接理論課程學(xué)習(xí)的好壞將直接影響其后續(xù)焊接專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。

一、焊接理論基礎(chǔ)課程存在問題分析

傳統(tǒng)焊接理論基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容包括焊接的實質(zhì)及其發(fā)展概況、焊接熱源的種類及特性；焊接化學(xué)冶金過程的特點、規(guī)律及其對焊縫質(zhì)量的影響；常用焊接材料的種類、作用和特點；焊接熔池凝固過程的特點及焊接缺陷的種類與控制；金屬在焊接過程中組織轉(zhuǎn)變的特點及焊接熱影響區(qū)的組織與性能變化；掌握焊接裂紋的種類、特征、危害、產(chǎn)生機(jī)理及防治措施，涉及材料、機(jī)械、力學(xué)、化學(xué)、冶金等多門學(xué)科的基礎(chǔ)知識，教學(xué)內(nèi)容多且抽象，各知識點相互關(guān)聯(lián)，造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，理解和掌握課程困難。焊接專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后大部分服務(wù)于航空企業(yè)，非常希望了解航空產(chǎn)品先進(jìn)焊接方法如真空電子束焊、激光焊時焊接冶金原理、接頭容易出現(xiàn)什么質(zhì)量問題及控制措施等，而這些都無法從教材上獲得。另外，在教育部“厚基礎(chǔ)、寬口徑”培養(yǎng)目標(biāo)下，焊接理論基礎(chǔ)課程教學(xué)課時不斷壓縮，從最初的64學(xué)時到48學(xué)時，現(xiàn)在已縮減到40學(xué)時，其中實驗4學(xué)時，教學(xué)內(nèi)容略有增加而教學(xué)課時數(shù)大幅縮少的矛盾，如何在較短的時間內(nèi)最大程度地提高教學(xué)質(zhì)量是焊接理論基礎(chǔ)課程教學(xué)面臨的一大難題。基于上述情況，必須對現(xiàn)有課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等進(jìn)行改革。

二、焊接理論基礎(chǔ)課程教學(xué)改革

1.多元化的教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。采用多媒體教學(xué)可以緩解目前課程的教學(xué)所面臨的諸如課時不斷被縮減、教學(xué)內(nèi)容基本不變、相關(guān)領(lǐng)域新技術(shù)和新工藝不斷涌現(xiàn)等矛盾，通過多媒體播放先進(jìn)的焊接方法錄像和動畫、展現(xiàn)接頭金相組織、典型接頭缺陷形貌，增加課堂信息量，豐富教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生對各種焊接方法、接頭組織及缺陷有相應(yīng)的感性認(rèn)識，加深基礎(chǔ)理論的理解。通過選取航空典型產(chǎn)品進(jìn)行實物教學(xué)，鼓勵同學(xué)們參與討論，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)內(nèi)容相銜接，通過實例將各知識點串聯(lián)起來，從而加強(qiáng)學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解；在教學(xué)過程中，為充分調(diào)動學(xué)生的積極性，安排學(xué)生講解課程部分章節(jié)，其他同學(xué)提問，這不僅能使學(xué)生的角色發(fā)生變化，學(xué)生可在教的過程中鍛煉語言的表達(dá)能力以及提高自信心等，為以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)；通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，學(xué)生可在任何時間和老師交流，通過與學(xué)生互動，了解學(xué)生對知識的掌握的程度。因此通過多元化的教學(xué)手段能夠顯著地提高教學(xué)效果。

2.“國際焊接工程師”焊接理論基礎(chǔ)培訓(xùn)內(nèi)容與課程培養(yǎng)方案的融合，強(qiáng)化案例教學(xué)及問題教學(xué)，提高學(xué)生的工程實踐能力。南昌航空大學(xué)焊接技術(shù)與工程專業(yè)“卓越工程師培養(yǎng)計劃”人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)思想素質(zhì)好、基礎(chǔ)扎實、實踐能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要、具有創(chuàng)新精神，分析和解決工程問題能力強(qiáng)，能在焊接技術(shù)與工程領(lǐng)域從事科學(xué)研究、工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、設(shè)備研制與維修、生產(chǎn)和經(jīng)營管理，熟悉國際焊接標(biāo)準(zhǔn)和焊接施工的卓越焊接工程師。本校于2011年開始與哈爾濱焊接技術(shù)培訓(xùn)中心開始聯(lián)合舉辦國際焊接工程師培訓(xùn)班，已陸續(xù)舉辦了3屆。在焊接理論基礎(chǔ)課程授課時，根據(jù)“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合航空需求、凸顯航空特色，對焊接理論基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整及優(yōu)化，將國際焊接工程師培訓(xùn)體系中“焊接工藝及設(shè)備”、“材料及材料的焊接行為”部分內(nèi)容融入課程教學(xué)，如增加激光焊及電子束焊等高能束焊接方法，在講述“焊接材料”這一章節(jié)時補(bǔ)充焊接材料國際標(biāo)準(zhǔn)。通過與參加工作的畢業(yè)生在網(wǎng)上互動，了解所在企業(yè)實際產(chǎn)品焊接存在的問題及需求，有針對性地在教學(xué)中補(bǔ)充部分焊接問題，并啟發(fā)學(xué)生運用課本知識解決這些問題；注重課本知識的及時更新，將國內(nèi)外焊接研究領(lǐng)域的最新研究成果尤其是本系的科研成果納入教學(xué)內(nèi)容，使課堂教學(xué)緊跟學(xué)科的發(fā)展，使學(xué)生對理論知識和實踐應(yīng)用的密切關(guān)系有清醒的認(rèn)識，同時也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和從事本專業(yè)的信心。南昌航空大學(xué)焊接工程系承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金、航空科學(xué)基金、江西省自然科學(xué)基金、航空集團(tuán)支持項目、江西省教育廳項目等縱向和橫向科研項目100余項，其中多數(shù)為工程應(yīng)用型項目，在進(jìn)行科研項目的同時積累了大量的工程實例和素材。通過將理論教學(xué)、實踐教學(xué)、科研創(chuàng)新三方面的結(jié)合，結(jié)合科研成果以最接近工程實際的方式指導(dǎo)、訓(xùn)練學(xué)生，使得課堂教學(xué)緊跟學(xué)科的發(fā)展，使學(xué)生對理論知識和實踐應(yīng)用的密切關(guān)系有清醒的認(rèn)識，同時也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和從事本專業(yè)的信心，達(dá)到培養(yǎng)工程化、應(yīng)用型人才的目的。例如在講述接頭缺陷時，以某航空企業(yè)渦輪葉片鈦合金焊接缺陷控制為例，引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么零件采用傳統(tǒng)熔焊方法接頭易出現(xiàn)氣孔、冷裂紋缺陷？為了提高零件焊接質(zhì)量，可以選擇哪些的焊接方法，采取哪些工藝措施？……并與我系老師解決裂紋缺陷的具體措施相比較。通過案例教學(xué)及問題教學(xué)，把課程各知識點串聯(lián)起來，引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題，加深學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。endprint

3.強(qiáng)化實踐教學(xué)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”將強(qiáng)化實踐能力作為卓越工程師培養(yǎng)的核心，而創(chuàng)新能力是一個優(yōu)秀工程技術(shù)人才的基本特征，是卓越工程師之所以“卓越”的重要標(biāo)志。傳統(tǒng)的焊接理論基礎(chǔ)課程實踐教學(xué)主要為課程內(nèi)的實驗，與工程實際結(jié)合不強(qiáng)，學(xué)生實踐能力培養(yǎng)略顯不足，特別是創(chuàng)新能力得不到充分的培養(yǎng)和鍛煉。為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力及工程實踐能力，除了開展焊接理論基礎(chǔ)課程內(nèi)的實驗外，積極開辟第二課堂，多渠道、多形式開辟實踐培養(yǎng)途徑，鼓勵學(xué)生參加全國“挑戰(zhàn)杯”科技制作大賽、全國大學(xué)生焊接創(chuàng)新大賽和南昌航空大學(xué)的“創(chuàng)新杯”大學(xué)生課外科技作品競賽等課外科技創(chuàng)新活動；鼓勵學(xué)生參加老師在研科研項目，學(xué)生焊接創(chuàng)新實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)、畢業(yè)論文工作等實踐活動和老師的科研課題相結(jié)合，一方面保證了學(xué)生實踐活動的先進(jìn)性和實用性，另一方面也保證了畢業(yè)論文、課程設(shè)計有充足的經(jīng)費和條件保障，提高了實踐活動的質(zhì)量。如部分學(xué)生通過參與老師的國家自然科學(xué)基金項目“復(fù)合孕育劑Ti、Zr細(xì)化鋁銅合金焊縫組織機(jī)理研究”，學(xué)生通過研究鋁銅合金焊縫化學(xué)冶金原理及凝固過程，分析鋁銅合金熔焊時接頭氣孔及裂紋等缺陷產(chǎn)生原因，提出控制缺陷的措施并通過試驗驗證，通過實際研究項目的鍛煉使得學(xué)生增強(qiáng)了運用理論知識分析研究實際問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生獨立研究能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、一定的科研開發(fā)能力等。經(jīng)過強(qiáng)化實踐教學(xué)，學(xué)生各方面能力尤其是創(chuàng)新能力得到顯著提升，在首屆全國大學(xué)生焊接創(chuàng)新大賽上，我校參賽焊接學(xué)子獲得一等獎2項，二等獎1項，三等獎2項。

三、結(jié)束語

根據(jù)教育部卓越工程師培養(yǎng)計劃，對焊接理論基礎(chǔ)課程進(jìn)行教學(xué)改革，將“國際焊接工程師”焊接理論基礎(chǔ)培訓(xùn)內(nèi)容與課程培養(yǎng)方案相融合，強(qiáng)化案例教學(xué)及問題教學(xué)；探索先進(jìn)的教學(xué)方法和教學(xué)手段，強(qiáng)化實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新思維能力，切實提高大學(xué)生的理論水平及工程實踐能力。

參考文獻(xiàn)：

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基金項目：本文系“焊接技術(shù)與工程專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊”國家級教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)項目（2010-169）、南昌航空大學(xué)教學(xué)改革研究課題（JY1012）的研究成果。

作者簡介：楊成剛（1976-），男，湖北荊州人，南昌航空大學(xué)航空制造工程學(xué)院焊接工程系，副教授。endprint