表面工程技術在職業教育中應用的探索和實踐

劉源 王鐵鋼 侯翔

【摘要】為滿足現代制造業對表面工程技術發展的需求，分析了在高職開展金屬表面處理技術實驗課程的可行性，以電弧離子鍍沉積TiN涂層實驗為例，結合項目化教學理念，介紹如何在高職院校開展表面工程技術實驗課。

【關鍵詞】表面工程技術 項目化教學 實驗課程

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）16-0253-01

一、課程開展背景及意義

隨著現代制造業的飛速發展，表面工程技術的應用越來越廣泛，對人們的生產生活產生了重大影響。近年來國內諸多高職院校都開通了表面處理工藝、金屬表面處理等相關課程，這些課程多以理論教學為主，缺乏相關實際的操作。因此，如何將表面工程技術的理論知識與實際操作相結合成為高職院校面臨的一個關鍵的問題。在高職院校開展表面工程技術類的實驗課程不僅可以解決上述問題，還能培養學生的實際應用能力。本文結合金屬表面處理實驗課特點，以課程中電弧離子鍍制備涂層實驗為例，分析了該實驗課程的特點，探討了在高職院校教學中開設相關實驗課的可行性[1-3]。

二、實驗課程內容

開展“金屬表面處理技術”實驗課程旨在強化課堂教學的效果，是對課堂理論知識的補充和延伸，充分利用實驗室資源，在實驗教學中綜合運用多種實驗教學方法，提高學生設計實驗工藝、操作實驗設備和分析實驗結果的能力。

（一）實驗原理

電弧離子鍍技術是物理氣相沉積技術的重要組成部分。電弧離子鍍技術的原理簡單來說就是在真空條件下把陰極靶材作為蒸發源，通過靶材與陽極殼體之間的弧光放電燒蝕靶材表面，使靶材中的離子蒸發，從而在空間中形成等離子體，對基體進行沉積的過程。

（二）實驗設備及材料

實驗設備：實驗設備分為清洗設備、制備設備和測試設備。清洗設備為超聲波清洗機、磨拋機等；制備設備為電弧離子鍍膜機；測試設備為掃描電鏡、顯微硬度計、應力儀、劃痕儀、高溫摩擦機等。

實驗材料：實驗材料主要分為樣品、清洗樣品所需要的試劑和靶材。樣品主要有304不銹鋼片、硬質合金片及單晶硅片等；清洗材料有酒精、丙酮、超純水等；靶材為純金屬Ti靶。

（三）實驗過程

電弧離子鍍制備TiN涂層這一實驗分為實驗前準備、涂層制備、涂層測試三個部分。

1.實驗前準備：實驗前準備階段主要包括對基體的拋光、清洗、烘干。

2.涂層制備：涂層制備階段包括樣品的裝夾、沉積壓強和沉積溫度的設定、輝光清洗和轟擊清洗、過渡層的制備、涂層制備等步驟。

3.涂層測試：制備得到的涂層需要進行各種性能的觀測，主要分為顯微結構、力學性能和摩擦學性能三個方面的測試。

三、實驗課程的組織與開展

按照“項目化教學”的理念，在高職開展金屬表面處理技術實驗課程以項目為載體，以任務目標為驅動，以理論知識為基礎，使學生在完成目標的過程中培養學生的動手操作能力。其中項目來源于課程大綱和課程內容，每一個項目都包含一項具體的學習任務或者多項學習任務，在教學過程中倡導將教師“做中教”與學生“做中學”“學中做”相結合，實現課程開展過程中的“教學做”有機結合，進一步培養學生的綜合能力。

（一）項目任務目標的確定

根據上文提及的電弧離子鍍制備涂層的實驗內容，可以把電弧離子鍍制備TiN涂層這一課題項目分為三個子項目，即樣品的準備、涂層的制備和涂層的測試。這三個子項目又分別包含其中若干子任務。

（二）項目的分組及實施

根據上文確定的項目任務目標，相對應的將學生分為三組。每組根據組內學生的自身情況合理分配不同的子任務，確保每個成員都參與其中且分工明確。在實驗課程項目的實施過程中應確保學生的主體地位，所有的教學活動都是圍繞學生開展的，學生在指導教師的幫助下制定實驗方案，通過演示與講授相結合的方式傳授給學生使用設備的方法，引導學生獨立完成實驗任務。

（三）項目化課程學生評價

為了更好地調動學生學習的積極性，提高學生的動手操作能力和創新意識，應建立一個科學的、準確的學生成績考核評價體系。整個體系要遵循評價主體多元化、評價顯示多樣化、評價指標定量化原則，注重形成性考核和創新能力培養，具體來說本實驗課程成績考核評價體系主要包括形成性評價和創新能力評價兩部分。其中形成性評價由學生自我評價、小組評價和教師評價三個方面構成，小組評價又分為組內評價和組間評價。

結語

本文依據項目化的教育理念，以電弧離子鍍制備TiN涂層為項目載體，探索了高職開展表面工程技術類實驗課程的開展方式，從而促進表面工程技術類實驗課程在高職院校中廣泛開展，推動表面工程技術與職業技術教育的深度融合。

參考文獻：

[1]丁金昌.實踐導向的高職教育課程改革與創新[J].高等工程教育研究，2015（01）：119-124.

[2]張瑩琪，趙曉紅，李冰等.表面處理課程實驗的教學改革與探索[J].實驗科學與技術，2015（01）：70-71.

[3]萬春鋒.淺談《表面處理技術》課程的教學設計[J].職業教育研究，2013（09）：90.

作者簡介：

劉源，男，天津職業技術師范大學2016級碩士研究生。

王鐵鋼，男，副教授，博士；研究方向：硬質薄膜與刀具涂層技術。

侯翔，女，天津職業技術師范大學2017級碩士研究生。