新工科背景下焊接技術(shù)與工程專業(yè)實驗實訓(xùn)教學改革

徐震霖 方俊飛 楊 磊 唐曉軍 尹孝輝

（安徽工業(yè)大學材料科學與工程學院，安徽 馬鞍山243032）

為保障“中國制造2025”“一帶一路”等國家戰(zhàn)略和倡議的順利實施，迫切需要建設(shè)工程教育強國，培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才。以全球新經(jīng)濟發(fā)展、國家重大戰(zhàn)略實施及我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級為背景的“新工科”建設(shè)，指明了新時代工科教育發(fā)展的方向[1]。焊接技術(shù)與工程專業(yè)是一門具有突出實踐性的交叉性學科，特別強調(diào)培養(yǎng)學生的工程應(yīng)用能力。以新工科背景為契機，深化焊接技術(shù)與工程專業(yè)實驗實訓(xùn)教學改革，對培養(yǎng)高素質(zhì)焊接專業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新型人才具有重要的意義。

1 構(gòu)建多元化實驗實訓(xùn)課程體系

圍繞新工科的內(nèi)涵發(fā)展要求，形成明確的培養(yǎng)目標，整合實驗實訓(xùn)教學內(nèi)容，構(gòu)建多元化實驗實訓(xùn)課程體系，更注重于培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力[2]。將焊接技術(shù)與工程專業(yè)實驗實訓(xùn)課程分為四大塊：專業(yè)基礎(chǔ)課實驗，專業(yè)課實驗，綜合實驗和焊接實訓(xùn)。專業(yè)基礎(chǔ)課實驗和專業(yè)實驗著重培養(yǎng)學生的實驗基本技能及理論知識的基本應(yīng)用能力。綜合實驗側(cè)重于對學生綜合實踐能力的培養(yǎng)，突出應(yīng)用性和學科的交叉融合性。焊接實訓(xùn)以設(shè)計性實訓(xùn)為主，注重參照工程問題和案例組織教學內(nèi)容，學生自主設(shè)計實驗方案，完成實踐操作，加強對學生創(chuàng)新能力和實際操作能力的培養(yǎng)。另外，整合實驗教學內(nèi)容，設(shè)置獨立授課實驗課程。以往專業(yè)課實驗多以專業(yè)課程附屬實驗為主，不利于實驗教學的安排及考核?？梢詫I(yè)課實驗整合成獨立授課實驗課程，優(yōu)化教學內(nèi)容，進行模塊化教學。通常實驗實訓(xùn)項目類型分為演示性、驗證性、綜合性、設(shè)計創(chuàng)新性，應(yīng)提高綜合性和設(shè)計創(chuàng)新性實驗實訓(xùn)項目的比例。將實驗實訓(xùn)項目與工程應(yīng)用和科學研究相結(jié)合，注重交叉學科知識的融會貫通，培養(yǎng)多元化創(chuàng)新型卓越工程人才。

2 改革教學模式

采用引導(dǎo)式、啟發(fā)式教學代替?zhèn)鹘y(tǒng)灌輸式教學方法，充分發(fā)揮學生主觀能動性，提高學生實踐積極性。專業(yè)課理論教學時，學生感覺很多知識空洞抽象、難以理解，影響課堂收益?？衫脤嶒瀸嵱?xùn)教學，將理論知識形象化、具體化展示，促使學生構(gòu)建專業(yè)知識體系，加強對理論知識的理解。教學過程中，教師可通過多種途徑與學生及時溝通，獲取教學反饋，充分了解學生實踐收益情況，以便于改進教學方式。

采用新技術(shù)進行虛擬仿真教學，焊接實驗實訓(xùn)虛擬仿真包括互聯(lián)網(wǎng)軟件模擬和設(shè)備模擬等。例如，可利用虛擬仿真軟件模擬焊接工藝對材料焊接溫度場及應(yīng)力場的影響，優(yōu)化焊接工藝的同時，能大幅度減少實驗工作量。對于某些大型貴重實驗設(shè)備的操作，如掃描電鏡和透射電鏡等演示性實驗，受限于設(shè)備數(shù)量少及操作風險大，可利用虛擬仿真設(shè)備體驗操作過程。再如，焊接實訓(xùn)操作時，使用焊接模擬訓(xùn)練機，不僅能避免實際焊接的各種危險和環(huán)境污染，而且可糾正學生的焊接操作手法，并進行智能化評價。另外，多數(shù)實驗實訓(xùn)操作性強，教師需要向?qū)W生示范操作，學生人數(shù)較多時難以保證教學質(zhì)量。因此，可采用互聯(lián)網(wǎng)線上教學，提前錄制實驗操作演示視頻，便于學生觀察操作流程及細節(jié)。特別是新冠疫情期間，導(dǎo)致無法正常開學進行線下教學，虛擬仿真實驗軟件+互聯(lián)網(wǎng)線上教學的新模式是保障教學質(zhì)量的重要途徑。

實驗實訓(xùn)教學與科研及工程應(yīng)用相結(jié)合。目前很多工科實驗實訓(xùn)課程內(nèi)容更新不及時，與行業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用脫節(jié)，不能滿足企業(yè)對人才的要求。教師應(yīng)查閱專業(yè)知識前沿資料，調(diào)研相關(guān)行業(yè)發(fā)展動態(tài)，將教學內(nèi)容與科學課題研究及工程需求相結(jié)合。加強產(chǎn)學研結(jié)合，把實際案例應(yīng)用于教學當中，不僅有利于培養(yǎng)學生的探索精神和工程意識，也利于提高學生學有所用的獲得感。

3 構(gòu)建基于創(chuàng)新實踐能力提升的成績評價體系

當前材料類實驗實訓(xùn)成績評價的主要依據(jù)是實驗實訓(xùn)報告，忽視了實踐過程的認真參與，最終致使學生實驗積極性不高，實踐能力不能得到有效提高。因此，應(yīng)構(gòu)建基于學生實踐能力與創(chuàng)新意識提升的實驗成績綜合評價體系，進行形成性評價。成績評價體系應(yīng)該涉及實驗實訓(xùn)的全過程，包括實驗實訓(xùn)預(yù)習、操作、報告、問題反饋、實驗實訓(xùn)態(tài)度等[3]。關(guān)注的焦點是實驗實訓(xùn)過程，致力提升學生的實踐操作能力與創(chuàng)新意識。對于不同類型的實驗項目，成績考核方式及側(cè)重點應(yīng)有所不同。針對《焊接實訓(xùn)》課程，我們制定了平時實訓(xùn)實踐操作考核和理論考試相結(jié)合的方式，平時考核涉及上述實訓(xùn)課的所有環(huán)節(jié)，著重考察學生的實踐能力和工程創(chuàng)新意識，理論考試側(cè)重于實訓(xùn)安全知識、基礎(chǔ)理論和工程應(yīng)用案例等的考察，并參考國際焊接工程師考核內(nèi)容，加強對學生綜合能力的評價。

4 加強教學資源建設(shè)

調(diào)整優(yōu)化實驗室和實訓(xùn)基地布局，更新補充先進儀器和設(shè)備，鼓勵科研設(shè)備與教學共享，豐富實驗實訓(xùn)教學資源[4]。很多學校注重科研而忽視教學，導(dǎo)致教學設(shè)備陳舊、短缺，學生實踐操作時間難以保證。學校應(yīng)在提高教學設(shè)備投入的同時，致力共享科研設(shè)備應(yīng)用于本科教學，既能提高科研設(shè)備的使用效益，又能使學生掌握先進的實驗技能。改善實驗教學條件，建成一個儀器設(shè)備先進、布局方便合理、配套設(shè)施齊全、面向焊接技術(shù)與工程專業(yè)和相關(guān)學科全面開放的特色實踐平臺。另外，由于實驗儀器設(shè)備更新?lián)Q代快，應(yīng)結(jié)合新工科內(nèi)涵，及時修訂實驗指導(dǎo)書，更新多媒體課件，保證實驗實訓(xùn)操作的規(guī)范性。引導(dǎo)學生利用圖書館數(shù)據(jù)庫，查找國內(nèi)外前言文獻資料，了解先進測試技術(shù)，更新知識結(jié)構(gòu)，設(shè)計合理、創(chuàng)新的實驗方案。

5 加強教師隊伍建設(shè)

優(yōu)化實驗教師隊伍結(jié)構(gòu)，滿足實踐教學要求。通過職業(yè)技能培訓(xùn)、優(yōu)秀老教師幫扶指導(dǎo)和繼續(xù)教育等途徑，提高青年教師的教學技能[5]。同時，青年教師應(yīng)不斷加強自身學習，關(guān)注學科研究動態(tài)，將前沿知識融入教學，做好學生的學科領(lǐng)路人。積極組織教師培訓(xùn)學習，更新教育理念；鼓勵教師深入企業(yè)調(diào)研，熟悉產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)流程及設(shè)備，強化教師工程意識和工程素養(yǎng)。