金屬腐蝕與防護課程的教改探討

胥聰敏，朱世東，奚運濤，孫 粲

(西安石油大學 材料科學與工程學院，陜西 西安 710065)

金屬腐蝕是指金屬在周圍介質的化學或電化學作用下，并且經常是在與物理、機械或生物學因素的共同作用下產生的破壞。腐蝕具有普遍、隱蔽、漸進與突發性等基本特性，其造成的損失遠比事故與自然災害造成的損失更為嚴重。腐蝕總成本為腐蝕損失與防腐投入的總合，占各國GDP的3%～5%，美國2013年的腐蝕總成本為2.5萬億美元，占當年GDP的3.4%，中國2014年的腐蝕總成本為2.13萬億元，占當年GDP的3.34%。中國工程院侯保榮院士認為："如果防護措施到位，每年至少可以避免15%～35%的損失。"通過對腐蝕與防護技術的研究，可以有效地減緩或阻止實際工程中的腐蝕問題，并給出針對性的預防和解決措施，進而避免工程中同類腐蝕事故的再次發生，既可減少國民經濟損失，避免人員傷亡，又可節約能源和資源，為社會的安全穩定發展及人民的生命財產安全帶來保障，為實現偉大的中國夢提供強大的助力。

1 課程教改的背景與必要性

“金屬腐蝕與防護”課程是由金屬學、力學、化學、生物學、物理學和電化學等多門學科交叉滲透形成的綜合性學科，也是基礎理論與工程實踐緊密結合的應用型學科，是一門非常重要的新興學科，在國民經濟中占有舉足輕重的地位。這門課程主要講授材料腐蝕與防護學科領域的基本理論(電化學腐蝕熱力學和動力學、雙電層理論)、影響金屬腐蝕的因素、金屬常見腐蝕形態、金屬在各種介質中的腐蝕與防護、耐腐蝕金屬材料和常用的腐蝕控制措施，學生不僅要掌握扎實的理論基礎，還要具有一定的分析問題、解決問題的能力，為以后在該領域從事科學與應用研究奠定扎實的基礎。西安石油大學是一所以石油石化為特色的多科性高等院校，每年都有大量畢業生到石油化工企業去工作，而石化企業的腐蝕現象極為普遍。因此，我校的材料科學與工程學院、石油工程學院、化工學院與機械工程學院等都開設了與腐蝕相關的課程。

我國“十二五”教育規劃中明確提出：“提高質量是高等教育發展的核心任務”，要求全面實施“高等學校本科教學質量和教學改革工程”。金屬腐蝕與防護是一門理論與實踐并重的科學，它是培養學生創新能力和實踐素質的有力手段。但是，傳統的教學模式與方法，已不能滿足教育部發布的《全面提高高等教育質量的若干意見》中的“卓越工程師教育培養計劃”與“工程教育專業認證”對于學生工程實踐能力培養的要求，嚴重阻礙了創新性應用型人才的培養。“卓越工程師教育培養計劃”旨在整合學校與企業資源，根據現代工程技術發展需求和企業用人需求，培養造就一大批工程實踐能力與創新能力強的高質量工程技術人才。“工程教育專業認證”是專業認證機構針對高等教育機構開設的工程類專業教育實施的專門認證，是以專業教育質量保證和專業持續改進為基本出發點和指導思想，強化工程實踐能力教育，為了實現應用型人才的培養目標，我們必須抓住工程教育專業認證的契機，并以此為導向。

教學改革的核心是變革教學關系，改變傳統的教師教和學生學的學習方式，建立師生互教互學的學習方式，充分調動發揮學生主觀能動性，其目的是為人才培養服務。而創新性應用型人才的培養對課程的教學與實踐提出了更高的要求，針對金屬腐蝕與防護課程中存在的不足之處，我院大力開展了金屬腐蝕與防護專業課的教學改革探索，對應用型人才的培養模式與途徑進行了有益的嘗試，用以實現“培養具有創新能力的高素質應用型人才”的目標。

2 課程教改內容及措施

2.1 教學方法與手段的改進

2.1．1 根據授課內容，引入合適案例，激發學生學習興趣

案例教學法是一種以案例為基礎的教學法(case-based teaching)，案例本質上是提出一種教育的兩難情境，沒有特定的解決之道，而教師于教學中扮演著設計者和激勵者的角色，鼓勵學生積極參與討論，不像是傳統的教學方法，教師是一位很有學問的人，扮演著傳授知識者角色。鼓勵學員。

案例教學法是指對現實生活中某個事件的真實記錄和客觀的敘述作為案例，鼓勵學習者獨立思考、積極參與討論，引導學習者由注重知識變為注重能力、根據實際情景進行分析與研究，進而提高學習者分析并解決實際問題能力的教學方法。案例教學法可以靈活實現教師或學生為主體的雙向教學活動，是一種有效的教學方法。教師在開始每個章節的授課之前，引入一個相關案例，并且該案例要緊跟行業發展動態，突出石油石化特色，通過該案例的介紹，巧妙的引出本章的相關內容和知識點，然后根據案例涉及到的知識點逐一展開，使理論教學與工程實際很好的結合在一起，極大地激發了學生學習的興趣，加深了學生對相關知識的理解，也使學生能夠很好地掌握該理論與實踐之間的相關性。要讓學生把一些抽象的概念能夠正確理解和把握，僅僅用簡單的語言是很難講清楚的，這時就必須要圖文并茂，選用一些生活實例進行講解。比如在講解緒論部分時，可以通過展示一些腐蝕數據、現場圖片和視頻資料，形象且生動，讓學生更加直觀地感受到腐蝕產生的巨大危害與損失、防腐的重要性與必要性，讓學生意識到材料腐蝕與防護在國民經濟中占有重要的地位。

2.1.2 傳統板書結合多媒體輔助教學手段，提高教學質量，使學生更易接受理解

采取板書和多媒體教學相結合的教學方式。對于基礎理論和腐蝕模式的介紹，采用多媒體課件和網絡視頻進行講解，制作相關腐蝕模型動畫，加深學生對腐蝕模型的理解，增強課堂教學的生動性，利用多媒體技術提供大量專業相關信息，展示腐蝕與防護方面的前沿性成果或金屬的腐蝕微觀形貌圖片，播放國內外研究機構及學者在腐蝕方面的最新研究進展視頻，使學生更容易掌握不同環境下金屬的腐蝕情況、腐蝕原因與機理及不同腐蝕模式的形貌特征；講解腐蝕模式時，制作相關模式的動態演化模型，比如制作小孔腐蝕、縫隙腐蝕等的動態形成發展過程，加深學生對腐蝕機理的理解，提升學生參與課堂教學的熱情；但涉及一些重要概念時，則采用傳統方式在黑板上書寫，進行細致分析，比如腐蝕模式、腐蝕機理、腐蝕控制措施等概念的物理含義及其本質區別的講解等。

2.2 課堂教學與實驗教學的設計與改進

2.2.1 課堂教學中增加互動討論環節和學生講解環節，提高學生的自主學習能力

教學內容方面除了講授教材外，課堂教學中還要適當地將腐蝕領域的最新研究方法、研究進展與不同學術觀點，國內外防腐領域的新方法、新成果和新技術引入進來。一方面，老師在課堂上可通過理論知識的講解與相關實例的引入，注重培養學生對未知科學的探索精神，寓教于樂，就實例部分引導學生進行5～10分鐘的分組討論，每組選出一名同學進行歸納總結，有疑問的同學可以提問，本組同學進行答復，老師最終根據講解及回答問題情況進行指導與評價；另一方面，鼓勵學生通過網上資料查閱和自學方式，下載與課程內容相關的本行業最新的研究動態和實例，通過歸納總結整理成PPT，利用課堂部分時間進行講解，并且就相關研究發表自己的看法，這樣不僅使學生的資料查閱及整理歸納能力得到了很好地鍛煉，而且也使學生的口頭表達能力得到了顯著提高，使學生能夠及時掌握腐蝕領域的最新研究動態與發展趨勢，既提高了學生的自主學習能力，又培養了學生的創新思維能力。

2.2.2 實驗教學中鼓勵學生參與教師的科研項目，提高學生動手實踐能力與分析解決問題能力

我們學院有二三十個老師的科研方向與腐蝕相關，每年都有多項與腐蝕相關的縱向、橫向科研項目，學生們可以選擇自己感興趣的科研項目和導師，加入到導師的科研隊伍中參與具體的研究工作，這樣一來師生間的互動和交流就自然活躍了。在導師的指導下，本科生可以跟著導師及其研究生做一些具體的實驗操作、數值模擬和數據分析工作，進而將腐蝕及防護理論與工程實際很好的結合起來，理論與實踐相輔相成，這樣不僅加深了學生對所學知識的理解與掌握，而且也提高了學生的動手實踐能力與創新思維能力，這種以研促教的教學方式有效地提高了學生對材料腐蝕與防護研究的興趣，為后續的研究生學習或就業工作奠定了扎實的專業基礎。這種教學模式使學生處于主體地位，為培養21世紀的高素質人才搭建起平臺，也符合國家對創新性應用型人才的培養要求。

2.2.3 課堂與實驗教學中增加安全教育與職業素養教育，強調團隊協作的重要性

腐蝕與防護是理論知識與實踐緊密結合的應用型學科。腐蝕失效因素復雜多樣，必須要以專業且公正的態度進行失效分析，給出的失效分析結果不僅要令人信服，而且要經得起驗證，責任重大。通過對一些典型實際案例的剖析和講解，不僅使學生意識到專業知識的重要性，還要讓學生懂得人員素質和管理方法有時是事故發生的主要原因，強調安全意識、人的基本素質和工作態度的重要性，使學生懂得具有高尚職業道德的必要性，教導學生要重視科研素養和綜合素質的培養與提高；闡明團隊人員的合作是解決問題的必要前提，讓學生自覺意識到合作精神的重要性，使學生將來能更好地適應社會需要并服務于社會。

2.3 考核評價體系的改革

“金屬腐蝕與防護”專業課主要是培養學生運用基礎理論知識分析和解決實際工程問題的能力，并為其進一步學習深造打好堅實的基礎，本課程對培養具有實踐能力與創新思維的專業工程技術人才起著重要作用。因此，課程不僅要考查學生對基礎理論的掌握程度，還要考核學生解決實際問題的能力。

為了促進學生對課堂知識的牢固掌握，每章結束后，我們會出一份小型測試卷，考試時間一般為5～10min，隨堂測試。為了通過隨堂考試，學生們增加了課后復習知識的時間，實踐證明，隨堂測試取得了顯著的成效。為了培養學生的創新思維能力和動手實踐能力，還應該將這種“應試教育”改革為“素質教育”，增大平時成績考核所占百分比。平時考核采用課堂提問、分組討論、隨堂小測試、提交作業、實驗報告、文獻調研報告等多元方式，取消課堂考勤，這樣可以很好地杜絕學生到而不學的現象，同時期末卷面考試增加工程案例分析題，重點考察學生的思維邏輯和綜合運用所學知識解決實際工程問題的能力。另外，為了提高學生的專業自學能力和外語閱讀能力，老師會從一些外文數據庫的知名期刊中下載一些典型的英文腐蝕案例，讓學生根據案例內容去圖書館與網絡上查閱相關文獻，并對查到的文獻進行分類整理與歸納分析，撰寫出有自己獨特見解的讀書筆記與報告，在課堂上利用少部分時間陳述自己的觀點與看法，老師和同學們可提問并讓其回答，從而有效地訓練學生分析與解決問題的能力。實踐發現，這種靈活公平的考核模式，不但有利于提高課堂教學效果與學生綜合運用基礎知識的能力，而且還有利于充分調動學生在整個課程學習過程中的自主性和積極性。

3 結束語

教學改革的目的是為人才培養服務，而培養創新性應用型人才需要在相應的理論課程基礎上加強實踐教學。我們通過對金屬腐蝕與防護課程教學方法與手段的改進、課堂教學與實驗教學的設計與改進以及考核評價體系的改革，對培養創新性應用型人才的途徑和模式進行了有益的探索，為學生創造了較為寬松的學習環境，激發了學生的好奇心，擴大了學生的知識面，提高了學生學習的積極性與主動性，培養了學生的動手實踐能力、獨立分析并解決問題的能力和創新思維能力，并取得了積極地教學效果，為學生后續從事金屬腐蝕相關領域的研究和工作奠定了堅實的基礎。