表面工程技术在职业教育中应用的探索和实践

刘源 王铁钢 侯翔

【摘要】为满足现代制造业对表面工程技术发展的需求，分析了在高职开展金属表面处理技术实验课程的可行性，以电弧离子镀沉积TiN涂层实验为例，结合项目化教学理念，介绍如何在高职院校开展表面工程技术实验课。

【关键词】表面工程技术 项目化教学 实验课程

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）16-0253-01

一、课程开展背景及意义

随着现代制造业的飞速发展，表面工程技术的应用越来越广泛，对人们的生产生活产生了重大影响。近年来国内诸多高职院校都开通了表面处理工艺、金属表面处理等相关课程，这些课程多以理论教学为主，缺乏相关实际的操作。因此，如何将表面工程技术的理论知识与实际操作相结合成为高职院校面临的一个关键的问题。在高职院校开展表面工程技术类的实验课程不仅可以解决上述问题，还能培养学生的实际应用能力。本文结合金属表面处理实验课特点，以课程中电弧离子镀制备涂层实验为例，分析了该实验课程的特点，探讨了在高职院校教学中开设相关实验课的可行性[1-3]。

二、实验课程内容

开展“金属表面处理技术”实验课程旨在强化课堂教学的效果，是对课堂理论知识的补充和延伸，充分利用实验室资源，在实验教学中综合运用多种实验教学方法，提高学生设计实验工艺、操作实验设备和分析实验结果的能力。

（一）实验原理

电弧离子镀技术是物理气相沉积技术的重要组成部分。电弧离子镀技术的原理简单来说就是在真空条件下把阴极靶材作为蒸发源，通过靶材与阳极壳体之间的弧光放电烧蚀靶材表面，使靶材中的离子蒸发，从而在空间中形成等离子体，对基体进行沉积的过程。

（二）实验设备及材料

实验设备：实验设备分为清洗设备、制备设备和测试设备。清洗设备为超声波清洗机、磨抛机等；制备设备为电弧离子镀膜机；测试设备为扫描电镜、显微硬度计、应力仪、划痕仪、高温摩擦机等。

实验材料：实验材料主要分为样品、清洗样品所需要的试剂和靶材。样品主要有304不锈钢片、硬质合金片及单晶硅片等；清洗材料有酒精、丙酮、超纯水等；靶材为纯金属Ti靶。

（三）实验过程

电弧离子镀制备TiN涂层这一实验分为实验前准备、涂层制备、涂层测试三个部分。

1.实验前准备：实验前准备阶段主要包括对基体的抛光、清洗、烘干。

2.涂层制备：涂层制备阶段包括样品的装夹、沉积压强和沉积温度的设定、辉光清洗和轰击清洗、过渡层的制备、涂层制备等步骤。

3.涂层测试：制备得到的涂层需要进行各种性能的观测，主要分为显微结构、力学性能和摩擦学性能三个方面的测试。

三、实验课程的组织与开展

按照“项目化教学”的理念，在高职开展金属表面处理技术实验课程以项目为载体，以任务目标为驱动，以理论知识为基础，使学生在完成目标的过程中培养学生的动手操作能力。其中项目来源于课程大纲和课程内容，每一个项目都包含一项具体的学习任务或者多项学习任务，在教学过程中倡導将教师“做中教”与学生“做中学”“学中做”相结合，实现课程开展过程中的“教学做”有机结合，进一步培养学生的综合能力。

（一）项目任务目标的确定

根据上文提及的电弧离子镀制备涂层的实验内容，可以把电弧离子镀制备TiN涂层这一课题项目分为三个子项目，即样品的准备、涂层的制备和涂层的测试。这三个子项目又分别包含其中若干子任务。

（二）项目的分组及实施

根据上文确定的项目任务目标，相对应的将学生分为三组。每组根据组内学生的自身情况合理分配不同的子任务，确保每个成员都参与其中且分工明确。在实验课程项目的实施过程中应确保学生的主体地位，所有的教学活动都是围绕学生开展的，学生在指导教师的帮助下制定实验方案，通过演示与讲授相结合的方式传授给学生使用设备的方法，引导学生独立完成实验任务。

（三）项目化课程学生评价

为了更好地调动学生学习的积极性，提高学生的动手操作能力和创新意识，应建立一个科学的、准确的学生成绩考核评价体系。整个体系要遵循评价主体多元化、评价显示多样化、评价指标定量化原则，注重形成性考核和创新能力培养，具体来说本实验课程成绩考核评价体系主要包括形成性评价和创新能力评价两部分。其中形成性评价由学生自我评价、小组评价和教师评价三个方面构成，小组评价又分为组内评价和组间评价。

结语

本文依据项目化的教育理念，以电弧离子镀制备TiN涂层为项目载体，探索了高职开展表面工程技术类实验课程的开展方式，从而促进表面工程技术类实验课程在高职院校中广泛开展，推动表面工程技术与职业技术教育的深度融合。

参考文献：

[1]丁金昌.实践导向的高职教育课程改革与创新[J].高等工程教育研究，2015（01）：119-124.

[2]张莹琪，赵晓红，李冰等.表面处理课程实验的教学改革与探索[J].实验科学与技术，2015（01）：70-71.

[3]万春锋.浅谈《表面处理技术》课程的教学设计[J].职业教育研究，2013（09）：90.

作者简介：

刘源，男，天津职业技术师范大学2016级硕士研究生。

王铁钢，男，副教授，博士；研究方向：硬质薄膜与刀具涂层技术。

侯翔，女，天津职业技术师范大学2017级硕士研究生。