金屬腐蝕與防護(hù)課程的教改探討

胥聰敏，朱世東，奚運(yùn)濤，孫 粲

(西安石油大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

金屬腐蝕是指金屬在周圍介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用下，并且經(jīng)常是在與物理、機(jī)械或生物學(xué)因素的共同作用下產(chǎn)生的破壞。腐蝕具有普遍、隱蔽、漸進(jìn)與突發(fā)性等基本特性，其造成的損失遠(yuǎn)比事故與自然災(zāi)害造成的損失更為嚴(yán)重。腐蝕總成本為腐蝕損失與防腐投入的總合，占各國(guó)GDP的3%～5%，美國(guó)2013年的腐蝕總成本為2.5萬(wàn)億美元，占當(dāng)年GDP的3.4%，中國(guó)2014年的腐蝕總成本為2.13萬(wàn)億元，占當(dāng)年GDP的3.34%。中國(guó)工程院侯保榮院士認(rèn)為："如果防護(hù)措施到位，每年至少可以避免15%～35%的損失。"通過(guò)對(duì)腐蝕與防護(hù)技術(shù)的研究，可以有效地減緩或阻止實(shí)際工程中的腐蝕問(wèn)題，并給出針對(duì)性的預(yù)防和解決措施，進(jìn)而避免工程中同類腐蝕事故的再次發(fā)生，既可減少國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失，避免人員傷亡，又可節(jié)約能源和資源，為社會(huì)的安全穩(wěn)定發(fā)展及人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)保障，為實(shí)現(xiàn)偉大的中國(guó)夢(mèng)提供強(qiáng)大的助力。

1 課程教改的背景與必要性

“金屬腐蝕與防護(hù)”課程是由金屬學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)和電化學(xué)等多門(mén)學(xué)科交叉滲透形成的綜合性學(xué)科，也是基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的應(yīng)用型學(xué)科，是一門(mén)非常重要的新興學(xué)科，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。這門(mén)課程主要講授材料腐蝕與防護(hù)學(xué)科領(lǐng)域的基本理論(電化學(xué)腐蝕熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)、雙電層理論)、影響金屬腐蝕的因素、金屬常見(jiàn)腐蝕形態(tài)、金屬在各種介質(zhì)中的腐蝕與防護(hù)、耐腐蝕金屬材料和常用的腐蝕控制措施，學(xué)生不僅要掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要具有一定的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為以后在該領(lǐng)域從事科學(xué)與應(yīng)用研究奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。西安石油大學(xué)是一所以石油石化為特色的多科性高等院校，每年都有大量畢業(yè)生到石油化工企業(yè)去工作，而石化企業(yè)的腐蝕現(xiàn)象極為普遍。因此，我校的材料科學(xué)與工程學(xué)院、石油工程學(xué)院、化工學(xué)院與機(jī)械工程學(xué)院等都開(kāi)設(shè)了與腐蝕相關(guān)的課程。

我國(guó)“十二五”教育規(guī)劃中明確提出：“提高質(zhì)量是高等教育發(fā)展的核心任務(wù)”，要求全面實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)改革工程”。金屬腐蝕與防護(hù)是一門(mén)理論與實(shí)踐并重的科學(xué)，它是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐素質(zhì)的有力手段。但是，傳統(tǒng)的教學(xué)模式與方法，已不能滿足教育部發(fā)布的《全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見(jiàn)》中的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”與“工程教育專業(yè)認(rèn)證”對(duì)于學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的要求，嚴(yán)重阻礙了創(chuàng)新性應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”旨在整合學(xué)校與企業(yè)資源，根據(jù)現(xiàn)代工程技術(shù)發(fā)展需求和企業(yè)用人需求，培養(yǎng)造就一大批工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力強(qiáng)的高質(zhì)量工程技術(shù)人才?！肮こ探逃龑I(yè)認(rèn)證”是專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)針對(duì)高等教育機(jī)構(gòu)開(kāi)設(shè)的工程類專業(yè)教育實(shí)施的專門(mén)認(rèn)證，是以專業(yè)教育質(zhì)量保證和專業(yè)持續(xù)改進(jìn)為基本出發(fā)點(diǎn)和指導(dǎo)思想，強(qiáng)化工程實(shí)踐能力教育，為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，我們必須抓住工程教育專業(yè)認(rèn)證的契機(jī)，并以此為導(dǎo)向。

教學(xué)改革的核心是變革教學(xué)關(guān)系，改變傳統(tǒng)的教師教和學(xué)生學(xué)的學(xué)習(xí)方式，建立師生互教互學(xué)的學(xué)習(xí)方式，充分調(diào)動(dòng)發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，其目的是為人才培養(yǎng)服務(wù)。而創(chuàng)新性應(yīng)用型人才的培養(yǎng)對(duì)課程的教學(xué)與實(shí)踐提出了更高的要求，針對(duì)金屬腐蝕與防護(hù)課程中存在的不足之處，我院大力開(kāi)展了金屬腐蝕與防護(hù)專業(yè)課的教學(xué)改革探索，對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式與途徑進(jìn)行了有益的嘗試，用以實(shí)現(xiàn)“培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才”的目標(biāo)。

2 課程教改內(nèi)容及措施

2.1 教學(xué)方法與手段的改進(jìn)

2.1．1 根據(jù)授課內(nèi)容，引入合適案例，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)法(case-based teaching)，案例本質(zhì)上是提出一種教育的兩難情境，沒(méi)有特定的解決之道，而教師于教學(xué)中扮演著設(shè)計(jì)者和激勵(lì)者的角色，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論，不像是傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師是一位很有學(xué)問(wèn)的人，扮演著傳授知識(shí)者角色。鼓勵(lì)學(xué)員。

案例教學(xué)法是指對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中某個(gè)事件的真實(shí)記錄和客觀的敘述作為案例，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者獨(dú)立思考、積極參與討論，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者由注重知識(shí)變?yōu)樽⒅啬芰?、根?jù)實(shí)際情景進(jìn)行分析與研究，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)者分析并解決實(shí)際問(wèn)題能力的教學(xué)方法。案例教學(xué)法可以靈活實(shí)現(xiàn)教師或?qū)W生為主體的雙向教學(xué)活動(dòng)，是一種有效的教學(xué)方法。教師在開(kāi)始每個(gè)章節(jié)的授課之前，引入一個(gè)相關(guān)案例，并且該案例要緊跟行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，突出石油石化特色，通過(guò)該案例的介紹，巧妙的引出本章的相關(guān)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)，然后根據(jù)案例涉及到的知識(shí)點(diǎn)逐一展開(kāi)，使理論教學(xué)與工程實(shí)際很好的結(jié)合在一起，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解，也使學(xué)生能夠很好地掌握該理論與實(shí)踐之間的相關(guān)性。要讓學(xué)生把一些抽象的概念能夠正確理解和把握，僅僅用簡(jiǎn)單的語(yǔ)言是很難講清楚的，這時(shí)就必須要圖文并茂，選用一些生活實(shí)例進(jìn)行講解。比如在講解緒論部分時(shí)，可以通過(guò)展示一些腐蝕數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)圖片和視頻資料，形象且生動(dòng)，讓學(xué)生更加直觀地感受到腐蝕產(chǎn)生的巨大危害與損失、防腐的重要性與必要性，讓學(xué)生意識(shí)到材料腐蝕與防護(hù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。

2.1.2 傳統(tǒng)板書(shū)結(jié)合多媒體輔助教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生更易接受理解

采取板書(shū)和多媒體教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式。對(duì)于基礎(chǔ)理論和腐蝕模式的介紹，采用多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)視頻進(jìn)行講解，制作相關(guān)腐蝕模型動(dòng)畫(huà)，加深學(xué)生對(duì)腐蝕模型的理解，增強(qiáng)課堂教學(xué)的生動(dòng)性，利用多媒體技術(shù)提供大量專業(yè)相關(guān)信息，展示腐蝕與防護(hù)方面的前沿性成果或金屬的腐蝕微觀形貌圖片，播放國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)及學(xué)者在腐蝕方面的最新研究進(jìn)展視頻，使學(xué)生更容易掌握不同環(huán)境下金屬的腐蝕情況、腐蝕原因與機(jī)理及不同腐蝕模式的形貌特征；講解腐蝕模式時(shí)，制作相關(guān)模式的動(dòng)態(tài)演化模型，比如制作小孔腐蝕、縫隙腐蝕等的動(dòng)態(tài)形成發(fā)展過(guò)程，加深學(xué)生對(duì)腐蝕機(jī)理的理解，提升學(xué)生參與課堂教學(xué)的熱情；但涉及一些重要概念時(shí)，則采用傳統(tǒng)方式在黑板上書(shū)寫(xiě)，進(jìn)行細(xì)致分析，比如腐蝕模式、腐蝕機(jī)理、腐蝕控制措施等概念的物理含義及其本質(zhì)區(qū)別的講解等。

2.2 課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)

2.2.1 課堂教學(xué)中增加互動(dòng)討論環(huán)節(jié)和學(xué)生講解環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

教學(xué)內(nèi)容方面除了講授教材外，課堂教學(xué)中還要適當(dāng)?shù)貙⒏g領(lǐng)域的最新研究方法、研究進(jìn)展與不同學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外防腐領(lǐng)域的新方法、新成果和新技術(shù)引入進(jìn)來(lái)。一方面，老師在課堂上可通過(guò)理論知識(shí)的講解與相關(guān)實(shí)例的引入，注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)未知科學(xué)的探索精神，寓教于樂(lè)，就實(shí)例部分引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行5～10分鐘的分組討論，每組選出一名同學(xué)進(jìn)行歸納總結(jié)，有疑問(wèn)的同學(xué)可以提問(wèn)，本組同學(xué)進(jìn)行答復(fù)，老師最終根據(jù)講解及回答問(wèn)題情況進(jìn)行指導(dǎo)與評(píng)價(jià)；另一方面，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)網(wǎng)上資料查閱和自學(xué)方式，下載與課程內(nèi)容相關(guān)的本行業(yè)最新的研究動(dòng)態(tài)和實(shí)例，通過(guò)歸納總結(jié)整理成PPT，利用課堂部分時(shí)間進(jìn)行講解，并且就相關(guān)研究發(fā)表自己的看法，這樣不僅使學(xué)生的資料查閱及整理歸納能力得到了很好地鍛煉，而且也使學(xué)生的口頭表達(dá)能力得到了顯著提高，使學(xué)生能夠及時(shí)掌握腐蝕領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài)與發(fā)展趨勢(shì)，既提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力與分析解決問(wèn)題能力

我們學(xué)院有二三十個(gè)老師的科研方向與腐蝕相關(guān)，每年都有多項(xiàng)與腐蝕相關(guān)的縱向、橫向科研項(xiàng)目，學(xué)生們可以選擇自己感興趣的科研項(xiàng)目和導(dǎo)師，加入到導(dǎo)師的科研隊(duì)伍中參與具體的研究工作，這樣一來(lái)師生間的互動(dòng)和交流就自然活躍了。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，本科生可以跟著導(dǎo)師及其研究生做一些具體的實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)值模擬和數(shù)據(jù)分析工作，進(jìn)而將腐蝕及防護(hù)理論與工程實(shí)際很好的結(jié)合起來(lái)，理論與實(shí)踐相輔相成，這樣不僅加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與掌握，而且也提高了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維能力，這種以研促教的教學(xué)方式有效地提高了學(xué)生對(duì)材料腐蝕與防護(hù)研究的興趣，為后續(xù)的研究生學(xué)習(xí)或就業(yè)工作奠定了扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。這種教學(xué)模式使學(xué)生處于主體地位，為培養(yǎng)21世紀(jì)的高素質(zhì)人才搭建起平臺(tái)，也符合國(guó)家對(duì)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。

2.2.3 課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增加安全教育與職業(yè)素養(yǎng)教育，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性

腐蝕與防護(hù)是理論知識(shí)與實(shí)踐緊密結(jié)合的應(yīng)用型學(xué)科。腐蝕失效因素復(fù)雜多樣，必須要以專業(yè)且公正的態(tài)度進(jìn)行失效分析，給出的失效分析結(jié)果不僅要令人信服，而且要經(jīng)得起驗(yàn)證，責(zé)任重大。通過(guò)對(duì)一些典型實(shí)際案例的剖析和講解，不僅使學(xué)生意識(shí)到專業(yè)知識(shí)的重要性，還要讓學(xué)生懂得人員素質(zhì)和管理方法有時(shí)是事故發(fā)生的主要原因，強(qiáng)調(diào)安全意識(shí)、人的基本素質(zhì)和工作態(tài)度的重要性，使學(xué)生懂得具有高尚職業(yè)道德的必要性，教導(dǎo)學(xué)生要重視科研素養(yǎng)和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提高；闡明團(tuán)隊(duì)人員的合作是解決問(wèn)題的必要前提，讓學(xué)生自覺(jué)意識(shí)到合作精神的重要性，使學(xué)生將來(lái)能更好地適應(yīng)社會(huì)需要并服務(wù)于社會(huì)。

2.3 考核評(píng)價(jià)體系的改革

“金屬腐蝕與防護(hù)”專業(yè)課主要是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，并為其進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，本課程對(duì)培養(yǎng)具有實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維的專業(yè)工程技術(shù)人才起著重要作用。因此，課程不僅要考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論的掌握程度，還要考核學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

為了促進(jìn)學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的牢固掌握，每章結(jié)束后，我們會(huì)出一份小型測(cè)試卷，考試時(shí)間一般為5～10min，隨堂測(cè)試。為了通過(guò)隨堂考試，學(xué)生們?cè)黾恿苏n后復(fù)習(xí)知識(shí)的時(shí)間，實(shí)踐證明，隨堂測(cè)試取得了顯著的成效。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，還應(yīng)該將這種“應(yīng)試教育”改革為“素質(zhì)教育”，增大平時(shí)成績(jī)考核所占百分比。平時(shí)考核采用課堂提問(wèn)、分組討論、隨堂小測(cè)試、提交作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、文獻(xiàn)調(diào)研報(bào)告等多元方式，取消課堂考勤，這樣可以很好地杜絕學(xué)生到而不學(xué)的現(xiàn)象，同時(shí)期末卷面考試增加工程案例分析題，重點(diǎn)考察學(xué)生的思維邏輯和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。另外，為了提高學(xué)生的專業(yè)自學(xué)能力和外語(yǔ)閱讀能力，老師會(huì)從一些外文數(shù)據(jù)庫(kù)的知名期刊中下載一些典型的英文腐蝕案例，讓學(xué)生根據(jù)案例內(nèi)容去圖書(shū)館與網(wǎng)絡(luò)上查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并對(duì)查到的文獻(xiàn)進(jìn)行分類整理與歸納分析，撰寫(xiě)出有自己獨(dú)特見(jiàn)解的讀書(shū)筆記與報(bào)告，在課堂上利用少部分時(shí)間陳述自己的觀點(diǎn)與看法，老師和同學(xué)們可提問(wèn)并讓其回答，從而有效地訓(xùn)練學(xué)生分析與解決問(wèn)題的能力。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這種靈活公平的考核模式，不但有利于提高課堂教學(xué)效果與學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，而且還有利于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在整個(gè)課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的自主性和積極性。

3 結(jié)束語(yǔ)

教學(xué)改革的目的是為人才培養(yǎng)服務(wù)，而培養(yǎng)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才需要在相應(yīng)的理論課程基礎(chǔ)上加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。我們通過(guò)對(duì)金屬腐蝕與防護(hù)課程教學(xué)方法與手段的改進(jìn)、課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)以及考核評(píng)價(jià)體系的改革，對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才的途徑和模式進(jìn)行了有益的探索，為學(xué)生創(chuàng)造了較為寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)了學(xué)生的好奇心，擴(kuò)大了學(xué)生的知識(shí)面，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、獨(dú)立分析并解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新思維能力，并取得了積極地教學(xué)效果，為學(xué)生后續(xù)從事金屬腐蝕相關(guān)領(lǐng)域的研究和工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。