面向工程應用能力的課程案例式教學創新
——以“腐蝕防護技術”為例

劉文娟，朱承飛

（南京工業大學 材料科學與工程學院，江蘇 南京 211816）

金屬腐蝕問題遍及所有行業，造成的損失巨大［1］。中國腐蝕調查報告（The Cost of Corrosion in China）指出，2015年，我國腐蝕成本為21278.2億元人民幣，約占當年國內生產總值的3.34%，因此開展腐蝕防護技術及相關課程教學至關重要［2］。“腐蝕防護技術”融合了多門專業基礎課程知識，圍繞電化學保護技術和緩蝕劑技術，是進行金屬材料腐蝕防護設計的一門重要的綜合性專業課。金屬材料種類繁多、性質各異，在工程實際應用環境多樣性和服役嚴苛性的要求下，腐蝕防護設計的重要性不言而喻，金屬的選材、腐蝕防護方案制定、介質和條件選擇至關重要。因而培養學生面對復雜的金屬材料腐蝕工況，能正確和合理地制定腐蝕防護措施、進行腐蝕保護設計是提高學生工程應用能力的關鍵。

一、“腐蝕防護技術”課程概況

2017年，金屬材料工程專業開始按照工程教育認證的標準，基于OBE理念進行本科教學課程的整體改革。工程教育認證注重對學生工程應用能力的培養，突出畢業生掌握、分析和解決工程中復雜問題的能力［3-4］，這就意味著專業在課程教學過程中需要突出體現復雜工程問題的專業性和具體性，同時在理論課程的授課過程中要將工程實際問題引入課程教學中，從而進一步實現從“知識導向”向“產出導向”轉換。同時，工程教育認證也要求學生能夠就復雜工程問題與業界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。因此，為了接軌國際，培養具有國際意識和國際競爭能力人才，2017年“腐蝕防護技術”課程開始進行雙語教學。課程將中文教學與英文教學相融合，以雙語教學為手段、教學內容為載體，培養學生的國際合作意識、國際交流和競爭能力，探索實用型雙語教學模式，激發學生的學習熱情。

二、“腐蝕防護技術”課程教學現狀

通過工程教育認證、雙語課程等建設，學生的綜合能力有了一定提高，但是，面對金屬材料工程專業工程應用性強的特點，“腐蝕防護技術”課程教學仍面臨著一系列挑戰：（1）課程綜合性強，知識面跨度大，結合了金屬腐蝕理論、電化學基礎、表面工程設備及設計、先進金屬材料等課程知識，涉及金屬的選材、金屬腐蝕機制、電化學保護原理及物理化學等專業知識，而專業課程教學分散在大三和大四兩學年，部分學生沒有定期鞏固強化專業知識，從而導致專業基礎不夠扎實，不能分析和判斷復雜問題產生的緣由。（2）課程內容實踐性強，不同行業和不同環境下金屬腐蝕防護的需求不同，學生目前主要偏重于課堂學習，側重于知識訓練，工程素養及人文素養培養欠缺，缺乏針對具體工況解決實際問題的能力。需要培養學生針對具體的腐蝕失效問題進行合理選材的能力；使學生能夠綜合運用電化學保護和緩蝕劑的具體腐蝕防護技術的基本原理、影響因素和技術特點，針對具體環境介質和應用范疇制定和實施正確的腐蝕防護方案。（3）課程雖然采用了雙語教學，但學生目前大部分僅通過了全國大學生英語四級或六級，對于英文專業術語的詞匯量掌握較少，專業英文閱讀和理解能力有限，國際交流的能力有待提高。

三、“腐蝕防護技術”課程教學創新

為貫徹落實《中國教育現代化2035》精神，本課程秉承“以學生為中心、以產出為導向”的理念，面向工程應用能力培養，遵循“兩性一度”的標準，開展了“腐蝕防護技術”的教學創新。

（一）線上載體、雙語教學及互動式教學有機結合，培養學生的參與意識

多媒體教學內容精練、深入淺出、形象生動，利用圖片、視頻、音頻等傳播手段，讓學生進一步認識和了解腐蝕的具體表現形式和腐蝕防護方法類型，如各種陰極保護設備、保護涂層的微觀結構、緩蝕劑的實際應用場所等。同時利用線上載體、網絡平臺如中國大學MOOC等，結合教師雙語教學加強對學生英語專業術語的培養；采取小組作業、小組報告等形式培養學生的團隊意識，加強師生互動。

（二）優化教學內容，挖掘典型案例，融合課程思政，實現工程教育與德育統一

在課程目標指導下，對教學內容進行優化設計，挖掘典型案例作為講授內容，在案例講授過程中對專業基礎知識進行穿插回顧，采取以點帶面、輻射課堂全過程的基礎理論重溫模式，強化學生對基礎知識的回憶和再認識，夯實專業基礎。同時大量案例成為腐蝕防護專業形象化的渠道，搭建了學生認識專業的橋梁。如通過影視、新聞等手段，介紹腐蝕危害的具體案例，引入日本福島核泄漏等由腐蝕失效造成的重大災難事故，強調腐蝕防護的重要性，使學生理解金屬腐蝕防護的行業價值。深入挖掘“腐蝕防護技術”課程中的思政元素，結合時事新聞、大國重器、中華文明等使思想政治教育如春風化雨、如鹽入水般融入專業教育中，如在綠色緩蝕劑的開發中引入“綠水青山就是金山銀山”的環保教育，實現工程教育與德育統一。

（三）基于前沿性和工程性，結合學科熱點，以豐富的案例為媒介，創建翻轉課堂

針對金屬材料工程專業的特點，重點挖掘腐蝕防護技術的學科前沿及工程應用案例，以學生耳熟能詳或者親自參與的科研實例，如南京長江大橋的腐蝕防護方法、南京工業大學（原南京化工大學）與南京博物院聯合開發的青銅器緩蝕劑等為媒介，增加課程的趣味性、知識性、新穎性，激發學生的探索熱情。在翻轉課堂的形式下，將實際問題如某油田的儲罐、某石化公司的碼頭等電化學保護的保護方法的選擇、保護裝置的設計等問題帶入課堂，以學生為中心創建討論小組，在具體的案例分析中，啟發和誘導學生認真探討“未知世界”，陳述個人觀點，鼓勵學生勇于發現問題，培養學生對于具體腐蝕問題的思考和解決能力，強化學生對基礎理論的理解，提升學生解決復雜工程問題的能力，同時鍛煉英文交流和表達能力，增強國際合作能力和競爭力。

（四）強化實踐教學，以專業案例為載體，重視工程能力及創新能力培養

以大學生創新創業訓練、專業實踐、產學融合項目為支撐，打破課程藩籬，整合和貫通金屬材料工程專業知識，在專業實驗案例中融合腐蝕防護知識。例如將一純鐵塊、Q235碳鋼、316不銹鋼放到油田污水溶液中進行陰極極化曲線的測量，學生充分理解在進行陰極保護設計時電流密度的取得需要根據材質、環境的不同而不同，以及腐蝕實驗在陰極保護設計中的作用。另外在大學生創新創業項目中設計腐蝕防護專業案例，如在大學生創新創業項目中開展“海洋環境下316L不銹鋼緩蝕劑的篩選”，從而使學生熟悉和了解實際腐蝕問題，能夠根據實際應用場景分析腐蝕因素，正確地制定腐蝕防護措施，強化學生理論聯系實際、解決復雜工程問題的能力，提升教學質量。

四、“腐蝕防護技術”課程創新成效

自實施以學生為中心、面向工程應用能力和產出導向的案例式教學以來，“腐蝕防護技術”課程教學創新取得了一系列成效。

（一）激發學生的學習熱情和探索欲，全面提升學生自主學習和工程應用能力

在課程案例教學過程中，構建翻轉課堂教學，教師提前將討論案例推送給學生，與學生進行課外互動。課中，教師從內容的呈現者轉變為學習的教練，學生成為學習的主導者。學生自主創建學習小組，對案例進行討論，通過討論、發言、提問、練習、答疑、辯論的形式自主研究和解決問題。翻轉課程的教學方式激發了學生的學習熱情，增強了學生自主探索的意愿。同時，針對不同案例的訓練，如某海上鉆井平臺防腐蝕案例，學生提前查閱資料，自主學習，能夠有效分辨和分析不同工況下的腐蝕因素，根據實際需求，選擇合理的腐蝕防護技術，全面提升自主學習和工程應用能力。

（二）強化思想政治教育，培養學生的愛國精神和大國工匠精神

課程思政是我國教育事業的重要內容［5-6］，“腐蝕防護技術”課程的專業性強、精準度高，在長期理工科思維模式下學生邏輯思維能力極強，但對抽象的社會理論認識較為淺薄。因此在課程教學中，緊密圍繞價值塑造、能力培養和知識傳授“三位一體”的目標，對“腐蝕防護技術”的課程思政進行了系統化的設計。在課程教學中布局了腐蝕學科的開創、《大國重器——布局海洋》：海洋工程材料的開發和防腐蝕新要求、“一帶一路”建設與社會主義核心價值觀、新時代的工匠精神等思政主題，以典型的正面案例和先進事跡為載體，將思想政治教育融入專業課程的教學過程中，如講授思想腐蝕的危害、海洋工程材料的腐蝕防護技術、中國制造等案例，激發學生的愛國熱情，引導學生樹立科技強國理念，培養學生不畏困難、勇于承擔的大國工匠精神。

（三）提升了人才培養質量，學生工程實踐和創新創業能力不斷增強

基于OBE理念，通過案例教學，極大提高了人才培養質量。近三年學生獲得了多項國家級和省部級獎勵；畢業本科生一次平均就業率大于90%。畢業生綜合素質高、工程實踐能力強，服務于國有大型企業，石油化工企業，化工、冶金、金屬材料類的研究所，設計院等，并迅速成長為技術骨干。

（四）賦予了教學團隊新的教學活力，促進了教師的發展和進步

案例式教學要求教師對學科前沿和工程實踐有非常敏銳的感知能力，能夠把抽象的專業知識轉化為形象的案例［7-8］。結合教師科研課題和企業需求，在大量案例的收集和設置過程中，有效提高了教師的科研能力、產研結合能力。同時翻轉課堂教學構建要求教師因時制宜、合理運用教學方法，對教學內容具有整合能力，善于將學科知識轉化為學生易于接受理解的教學形式及表達方式，還需要準確把握備課重點，根據學生訴求與存在的薄弱點來解決問題和難點。這些要求都促使教師必須提升教學和研究能力，才能不斷去改進、完善和提升。同時，教師通過科學研究和指導競賽獲得的實踐成果，來提高自身的研創能力，并反哺教學，促進教研能力的提高。

結語

“腐蝕防護技術”課程的案例教學改革切實提高了金屬材料工程專業學生的人才培養質量，學生工程實踐和創新創業能力不斷增強。以學生為中心的翻轉課堂案例討論深受學生歡迎，并能全面提高教師的教學研創能力，促進教學進步，可推廣至金屬材料工程其他專業課程建設中。