張德芬 陳孝文 黃本生 武 斌

（西南石油大學(xué)新能源與材料學(xué)院 四川成都 610500）

工程素質(zhì)是從事工程實(shí)踐類工作的專業(yè)技術(shù)人員面向所從事的工程實(shí)踐活動(dòng)時(shí)具有的能力和適應(yīng)程度，是工程技術(shù)人員的一種能力素養(yǎng)。高校的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)育人工作，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神、善于解決問(wèn)題的實(shí)踐能力，具有不可替代的重要作用。近10多年來(lái)全國(guó)很多高校對(duì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)體系進(jìn)行了大量的探索和實(shí)踐，尤其強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的綜合性和創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)在高校人才培養(yǎng)中具有極其重要的地位，因?yàn)楝F(xiàn)在綜合性實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為我國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證和高校教學(xué)工作水平評(píng)估中的主要觀測(cè)點(diǎn)，并且用來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)校人才培養(yǎng)模式的效果。

專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)入專業(yè)課程學(xué)習(xí)后的一門(mén)重要的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐課程，在學(xué)生工程素質(zhì)培養(yǎng)過(guò)程中具有非常重要的作用，我校的辦學(xué)定位是以“工”為主，培養(yǎng)工程應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才。因此，有必要對(duì)焊接專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)不斷進(jìn)行改革，緊緊圍繞工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械類專業(yè)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合歷屆人才培養(yǎng)方案中實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)體系中存在的問(wèn)題，逐步形成了基于工程素質(zhì)培養(yǎng)的焊接專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，在實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)過(guò)程中做到學(xué)思結(jié)合，注重讓學(xué)生“敢想敢創(chuàng)”，大膽實(shí)踐，在親身實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)參與過(guò)程中增強(qiáng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造意識(shí)，增強(qiáng)職業(yè)責(zé)任感，培養(yǎng)遵紀(jì)守法、愛(ài)崗敬業(yè)、無(wú)私奉獻(xiàn)、誠(chéng)實(shí)守信的職業(yè)品格和職業(yè)精神。做到如何既發(fā)揮傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，又賦予它新的內(nèi)容及理念，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中既突出專業(yè)的核心技能，又與工程生產(chǎn)實(shí)際相聯(lián)系，是設(shè)置專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容時(shí)需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。[1]

一、工程素質(zhì)培養(yǎng)的焊接專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革思路

（一）設(shè)計(jì)思路

本課題研究依托西南石油大學(xué)新能源與材料學(xué)院材料成型及控制工程專業(yè)以創(chuàng)新型焊接專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)與實(shí)踐教學(xué)為導(dǎo)向，充分結(jié)合工業(yè)企業(yè)和工程生產(chǎn)實(shí)際中的通用標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及焊接專業(yè)方向的自身特色，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以“示教傳授”和“走馬觀花”為特征的教學(xué)形式，構(gòu)建起以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線、以工程素養(yǎng)訓(xùn)練為載體，以強(qiáng)化學(xué)生解決工程生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題能力為主要培養(yǎng)目標(biāo)，專業(yè)理論知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合的創(chuàng)新型焊接專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及形式，堅(jiān)持“以學(xué)生為中心、工程導(dǎo)向、服務(wù)工業(yè)生產(chǎn)、提升工程素質(zhì)”的理念，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置中加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，堅(jiān)持專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)為工程生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)。專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程可以分為以下三個(gè)方面。首先是實(shí)驗(yàn)過(guò)程，其主要目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程模擬工程生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程，所以實(shí)驗(yàn)過(guò)程是以工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及生產(chǎn)為主線進(jìn)行的，體現(xiàn)了工程背景。其次是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及生產(chǎn)為依托，涉及了多門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課程的知識(shí)，以及多種檢測(cè)方法和操作技能，體現(xiàn)了工程教育的系統(tǒng)性和綜合性。最后是教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)理念，本課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)理念是培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)，要在教學(xué)過(guò)程中貫穿“學(xué)生為主體（中心），教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、工程素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力。[2]

（二）專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系及內(nèi)容設(shè)計(jì)

專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程的工程化、系統(tǒng)化、自主化特征可提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的主動(dòng)性和積極性，同時(shí)提高學(xué)生鞏固及擴(kuò)展專業(yè)理論知識(shí)、獲取新知識(shí)的能力，包括對(duì)相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)的查閱、理解和綜合分析以及實(shí)際調(diào)查研究的能力。所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系工程實(shí)踐，緊緊圍繞典型工程生產(chǎn)實(shí)際開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間的聯(lián)系進(jìn)行加強(qiáng)，讓學(xué)生從整體上把握每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容，達(dá)到學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)增強(qiáng)工程意識(shí)，在提高工程素養(yǎng)能力同時(shí)提高創(chuàng)新能力的目的。

焊接專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是要選擇與工程實(shí)際生產(chǎn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這些內(nèi)容能將分散的專業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)與焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造及生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。同時(shí)，這些內(nèi)容既能突出專業(yè)內(nèi)涵和專業(yè)核心技能，又能在學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室里完成。經(jīng)課程負(fù)責(zé)人和團(tuán)隊(duì)教師充分討論和論證，最終選擇了“焊接工藝數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接工藝評(píng)定”三個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。[3]

二、基于工程素質(zhì)培養(yǎng)的焊接專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系實(shí)踐

（一）焊接專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及實(shí)踐

焊接工藝數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目利用焊接模擬軟件對(duì)設(shè)定的焊接試板進(jìn)行焊接工藝設(shè)計(jì)、模擬計(jì)算和分析，對(duì)其焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。學(xué)生通過(guò)模擬計(jì)算與分析，熟悉焊接模擬軟件的應(yīng)用，加深對(duì)焊接工藝設(shè)計(jì)合理性的分析和理解，提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的運(yùn)用能力，熟悉焊接工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法和原則，為正確分析焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量、制定合理的焊接工藝文件及畢業(yè)后從事焊接技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)分組進(jìn)行，每組5人，小組成員針對(duì)指定的焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接工藝設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬計(jì)算與分析，但要求每人的具體工藝不能完全相同，并通過(guò)模擬至少3組工藝參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，最后在模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)該結(jié)構(gòu)的焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)的目的是要求學(xué)生熟悉焊接產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法和流程，包括選擇合理的結(jié)構(gòu)形式、接頭形式、焊接方法、工藝參數(shù)、焊縫布置及施焊順序，掌握焊接殘余應(yīng)力和殘余變形測(cè)試方法和過(guò)程。具體內(nèi)容包括：合理設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)、接頭形式、焊接工藝參數(shù)，正確地進(jìn)行焊縫布置及安排焊接順序，施焊后對(duì)所焊結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力和殘余變形進(jìn)行檢測(cè)和分析，對(duì)構(gòu)件主要受力接頭進(jìn)行超聲波無(wú)損檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)分組進(jìn)行，每組5人，由小組成員共同按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)查找資料完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)際焊接完成結(jié)構(gòu)的制作、無(wú)損檢測(cè)及殘余應(yīng)力和殘余變形的檢測(cè)和分析。[4]

焊接工藝評(píng)定綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的目的：了解焊接工藝評(píng)定的主要內(nèi)容；熟悉焊接工藝評(píng)定的基本流程和實(shí)驗(yàn)方法；能夠看懂和撰寫(xiě)焊接工藝評(píng)定報(bào)告書(shū)。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：

1.根據(jù)給定的鋼板和實(shí)驗(yàn)室的焊接條件，擬定焊接工藝規(guī)范；然后由實(shí)驗(yàn)室聯(lián)系熟練的焊接操作人員根據(jù)擬定的焊接工藝進(jìn)行試板的焊接。

2.對(duì)焊接得到的試板進(jìn)行外觀檢測(cè)和無(wú)損檢測(cè)，擬定理化檢測(cè)方案、畫(huà)出試板取樣方案圖和各種檢測(cè)試樣的加工尺寸圖。

3.對(duì)從焊接試板上所取金相試樣進(jìn)行磨制、拋光、接頭組織分析、接頭顯微硬度測(cè)試。

4.對(duì)從焊接試板上所取拉伸和沖擊試樣進(jìn)行拉伸和沖擊實(shí)驗(yàn)，然后綜合分析和討論全部的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果，對(duì)所擬定的焊接工藝的合理性進(jìn)行綜合評(píng)定與分析。

實(shí)驗(yàn)分組進(jìn)行，每組5人，由小組成員根據(jù)給定的焊接試板，通過(guò)查閱資料和文獻(xiàn)共同完成焊接方法的選擇和具體工藝方案及工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)，然后對(duì)該工藝焊接得到的試板進(jìn)行各項(xiàng)檢測(cè)和分析，結(jié)合所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)該焊接工藝進(jìn)行綜合評(píng)定與分析。

（二）焊接專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)和效果

如前所述，焊接專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的過(guò)程基本就是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造過(guò)程，通過(guò)這樣的整合，使專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)具有以下特點(diǎn)：

1.系統(tǒng)性

利用專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)把4門(mén)主干專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有機(jī)組織在三個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，該專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中的各種檢測(cè)實(shí)驗(yàn)正是焊接專業(yè)課程的主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)與工程生產(chǎn)實(shí)際的結(jié)合使原來(lái)為理論課程的分散實(shí)驗(yàn)形成了圍繞焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作、焊接工藝數(shù)值模擬和工藝評(píng)定來(lái)進(jìn)行，最終為保證焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系。

2.工程性

三個(gè)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不僅與專業(yè)課程緊密相關(guān)，同時(shí)又都是當(dāng)前工程生產(chǎn)實(shí)際中使用的常規(guī)手段和方法。專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇和編排以工程生產(chǎn)實(shí)際為背景，設(shè)計(jì)并解決了一個(gè)小小的工程問(wèn)題，重在強(qiáng)調(diào)和體現(xiàn)工程應(yīng)用。

3.工程素質(zhì)培養(yǎng)

通過(guò)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)使學(xué)生不僅了解了“焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝數(shù)值模擬和焊接工藝評(píng)定”的目的、過(guò)程和常用的實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)方法，還進(jìn)一步理解和掌握了焊接專業(yè)理論課程中講到的焊接冶金基本原理、焊接工藝、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接數(shù)值模擬、無(wú)損檢驗(yàn)以及各種理化檢測(cè)方法的特點(diǎn)、操作和應(yīng)用。這對(duì)于學(xué)生進(jìn)一步全面理解和掌握課內(nèi)專業(yè)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)操作技能，將課內(nèi)專業(yè)理論知識(shí)與工程生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)際緊密結(jié)合，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)方面起到了非常重要的作用。另外三個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是分組進(jìn)行，在完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中小組成員相互溝通，分工合作，讓他們充分認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作對(duì)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的重要性，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作提高團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、共同提高和解決困難的理念，能夠在團(tuán)隊(duì)中根據(jù)各自的角色特點(diǎn)發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)和特長(zhǎng)，每個(gè)同學(xué)的工作能力都得到充分體現(xiàn)。通過(guò)三屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生具備了認(rèn)真負(fù)責(zé)的敬業(yè)精神、友善的討論溝通能力、理論和實(shí)踐相結(jié)合的能力和勇于探索的創(chuàng)新精神、善于解決問(wèn)題的工作素質(zhì)。[5-7]

三、結(jié)束語(yǔ)

專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，實(shí)施的具體教學(xué)過(guò)程和教學(xué)方法，均符合我國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證綜合性和設(shè)計(jì)性等要求。針對(duì)我校材料成型及控制工程專業(yè)焊接方向的學(xué)生，為了加深對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解，提高焊接工程實(shí)踐技能，在其專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程中，結(jié)合工程實(shí)際情況開(kāi)設(shè)了的“焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)和焊接工藝評(píng)定”三個(gè)大型綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，收到了良好的教學(xué)效果。三個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的成功開(kāi)設(shè)，既加深了學(xué)生對(duì)各門(mén)專業(yè)課程知識(shí)之間聯(lián)系的認(rèn)識(shí)和理解，提高了學(xué)生對(duì)焊接質(zhì)量控制的工程意識(shí)，同時(shí)還學(xué)到了“焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)及焊接工藝評(píng)定的方法與要求”。在專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用了參與式教學(xué)的方式，以學(xué)生自主性、創(chuàng)造性學(xué)習(xí)為主，提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)去分析問(wèn)題和解決實(shí)驗(yàn)中遇到的實(shí)踐問(wèn)題的能力，達(dá)到了以“教師為中心”轉(zhuǎn)向以“學(xué)生為中心”，從“教給學(xué)生知識(shí)”轉(zhuǎn)向“教給學(xué)生學(xué)習(xí)能力”的目的。此外，通過(guò)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)焊接數(shù)值模擬計(jì)算、焊接接頭的無(wú)損檢測(cè)、外觀檢測(cè)、接頭的金相檢測(cè)、硬度檢測(cè)、拉伸和沖擊試驗(yàn)等技能的應(yīng)用。[8]根據(jù)該專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程的良好效果，我們將不斷總結(jié)教學(xué)中存在的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上補(bǔ)充和充實(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，不斷完善和提高。同時(shí)在其他課程中多開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，最終為我校培養(yǎng)具有工程素養(yǎng)的焊接技術(shù)人才作出貢獻(xiàn)。