金属腐蚀与防护课程的教改探讨

胥聪敏，朱世东，奚运涛，孙 粲

(西安石油大学 材料科学与工程学院，陕西 西安 710065)

金属腐蚀是指金属在周围介质的化学或电化学作用下，并且经常是在与物理、机械或生物学因素的共同作用下产生的破坏。腐蚀具有普遍、隐蔽、渐进与突发性等基本特性，其造成的损失远比事故与自然灾害造成的损失更为严重。腐蚀总成本为腐蚀损失与防腐投入的总合，占各国GDP的3%～5%，美国2013年的腐蚀总成本为2.5万亿美元，占当年GDP的3.4%，中国2014年的腐蚀总成本为2.13万亿元，占当年GDP的3.34%。中国工程院侯保荣院士认为："如果防护措施到位，每年至少可以避免15%～35%的损失。"通过对腐蚀与防护技术的研究，可以有效地减缓或阻止实际工程中的腐蚀问题，并给出针对性的预防和解决措施，进而避免工程中同类腐蚀事故的再次发生，既可减少国民经济损失，避免人员伤亡，又可节约能源和资源，为社会的安全稳定发展及人民的生命财产安全带来保障，为实现伟大的中国梦提供强大的助力。

1 课程教改的背景与必要性

“金属腐蚀与防护”课程是由金属学、力学、化学、生物学、物理学和电化学等多门学科交叉渗透形成的综合性学科，也是基础理论与工程实践紧密结合的应用型学科，是一门非常重要的新兴学科，在国民经济中占有举足轻重的地位。这门课程主要讲授材料腐蚀与防护学科领域的基本理论(电化学腐蚀热力学和动力学、双电层理论)、影响金属腐蚀的因素、金属常见腐蚀形态、金属在各种介质中的腐蚀与防护、耐腐蚀金属材料和常用的腐蚀控制措施，学生不仅要掌握扎实的理论基础，还要具有一定的分析问题、解决问题的能力，为以后在该领域从事科学与应用研究奠定扎实的基础。西安石油大学是一所以石油石化为特色的多科性高等院校，每年都有大量毕业生到石油化工企业去工作，而石化企业的腐蚀现象极为普遍。因此，我校的材料科学与工程学院、石油工程学院、化工学院与机械工程学院等都开设了与腐蚀相关的课程。

我国“十二五”教育规划中明确提出：“提高质量是高等教育发展的核心任务”，要求全面实施“高等学校本科教学质量和教学改革工程”。金属腐蚀与防护是一门理论与实践并重的科学，它是培养学生创新能力和实践素质的有力手段。但是，传统的教学模式与方法，已不能满足教育部发布的《全面提高高等教育质量的若干意见》中的“卓越工程师教育培养计划”与“工程教育专业认证”对于学生工程实践能力培养的要求，严重阻碍了创新性应用型人才的培养。“卓越工程师教育培养计划”旨在整合学校与企业资源，根据现代工程技术发展需求和企业用人需求，培养造就一大批工程实践能力与创新能力强的高质量工程技术人才。“工程教育专业认证”是专业认证机构针对高等教育机构开设的工程类专业教育实施的专门认证，是以专业教育质量保证和专业持续改进为基本出发点和指导思想，强化工程实践能力教育，为了实现应用型人才的培养目标，我们必须抓住工程教育专业认证的契机，并以此为导向。

教学改革的核心是变革教学关系，改变传统的教师教和学生学的学习方式，建立师生互教互学的学习方式，充分调动发挥学生主观能动性，其目的是为人才培养服务。而创新性应用型人才的培养对课程的教学与实践提出了更高的要求，针对金属腐蚀与防护课程中存在的不足之处，我院大力开展了金属腐蚀与防护专业课的教学改革探索，对应用型人才的培养模式与途径进行了有益的尝试，用以实现“培养具有创新能力的高素质应用型人才”的目标。

2 课程教改内容及措施

2.1 教学方法与手段的改进

2.1．1 根据授课内容，引入合适案例，激发学生学习兴趣

案例教学法是一种以案例为基础的教学法(case-based teaching)，案例本质上是提出一种教育的两难情境，没有特定的解决之道，而教师于教学中扮演着设计者和激励者的角色，鼓励学生积极参与讨论，不像是传统的教学方法，教师是一位很有学问的人，扮演着传授知识者角色。鼓励学员。

案例教学法是指对现实生活中某个事件的真实记录和客观的叙述作为案例，鼓励学习者独立思考、积极参与讨论，引导学习者由注重知识变为注重能力、根据实际情景进行分析与研究，进而提高学习者分析并解决实际问题能力的教学方法。案例教学法可以灵活实现教师或学生为主体的双向教学活动，是一种有效的教学方法。教师在开始每个章节的授课之前，引入一个相关案例，并且该案例要紧跟行业发展动态，突出石油石化特色，通过该案例的介绍，巧妙的引出本章的相关内容和知识点，然后根据案例涉及到的知识点逐一展开，使理论教学与工程实际很好的结合在一起，极大地激发了学生学习的兴趣，加深了学生对相关知识的理解，也使学生能够很好地掌握该理论与实践之间的相关性。要让学生把一些抽象的概念能够正确理解和把握，仅仅用简单的语言是很难讲清楚的，这时就必须要图文并茂，选用一些生活实例进行讲解。比如在讲解绪论部分时，可以通过展示一些腐蚀数据、现场图片和视频资料，形象且生动，让学生更加直观地感受到腐蚀产生的巨大危害与损失、防腐的重要性与必要性，让学生意识到材料腐蚀与防护在国民经济中占有重要的地位。

2.1.2 传统板书结合多媒体辅助教学手段，提高教学质量，使学生更易接受理解

采取板书和多媒体教学相结合的教学方式。对于基础理论和腐蚀模式的介绍，采用多媒体课件和网络视频进行讲解，制作相关腐蚀模型动画，加深学生对腐蚀模型的理解，增强课堂教学的生动性，利用多媒体技术提供大量专业相关信息，展示腐蚀与防护方面的前沿性成果或金属的腐蚀微观形貌图片，播放国内外研究机构及学者在腐蚀方面的最新研究进展视频，使学生更容易掌握不同环境下金属的腐蚀情况、腐蚀原因与机理及不同腐蚀模式的形貌特征；讲解腐蚀模式时，制作相关模式的动态演化模型，比如制作小孔腐蚀、缝隙腐蚀等的动态形成发展过程，加深学生对腐蚀机理的理解，提升学生参与课堂教学的热情；但涉及一些重要概念时，则采用传统方式在黑板上书写，进行细致分析，比如腐蚀模式、腐蚀机理、腐蚀控制措施等概念的物理含义及其本质区别的讲解等。

2.2 课堂教学与实验教学的设计与改进

2.2.1 课堂教学中增加互动讨论环节和学生讲解环节，提高学生的自主学习能力

教学内容方面除了讲授教材外，课堂教学中还要适当地将腐蚀领域的最新研究方法、研究进展与不同学术观点，国内外防腐领域的新方法、新成果和新技术引入进来。一方面，老师在课堂上可通过理论知识的讲解与相关实例的引入，注重培养学生对未知科学的探索精神，寓教于乐，就实例部分引导学生进行5～10分钟的分组讨论，每组选出一名同学进行归纳总结，有疑问的同学可以提问，本组同学进行答复，老师最终根据讲解及回答问题情况进行指导与评价；另一方面，鼓励学生通过网上资料查阅和自学方式，下载与课程内容相关的本行业最新的研究动态和实例，通过归纳总结整理成PPT，利用课堂部分时间进行讲解，并且就相关研究发表自己的看法，这样不仅使学生的资料查阅及整理归纳能力得到了很好地锻炼，而且也使学生的口头表达能力得到了显著提高，使学生能够及时掌握腐蚀领域的最新研究动态与发展趋势，既提高了学生的自主学习能力，又培养了学生的创新思维能力。

2.2.2 实验教学中鼓励学生参与教师的科研项目，提高学生动手实践能力与分析解决问题能力

我们学院有二三十个老师的科研方向与腐蚀相关，每年都有多项与腐蚀相关的纵向、横向科研项目，学生们可以选择自己感兴趣的科研项目和导师，加入到导师的科研队伍中参与具体的研究工作，这样一来师生间的互动和交流就自然活跃了。在导师的指导下，本科生可以跟着导师及其研究生做一些具体的实验操作、数值模拟和数据分析工作，进而将腐蚀及防护理论与工程实际很好的结合起来，理论与实践相辅相成，这样不仅加深了学生对所学知识的理解与掌握，而且也提高了学生的动手实践能力与创新思维能力，这种以研促教的教学方式有效地提高了学生对材料腐蚀与防护研究的兴趣，为后续的研究生学习或就业工作奠定了扎实的专业基础。这种教学模式使学生处于主体地位，为培养21世纪的高素质人才搭建起平台，也符合国家对创新性应用型人才的培养要求。

2.2.3 课堂与实验教学中增加安全教育与职业素养教育，强调团队协作的重要性

腐蚀与防护是理论知识与实践紧密结合的应用型学科。腐蚀失效因素复杂多样，必须要以专业且公正的态度进行失效分析，给出的失效分析结果不仅要令人信服，而且要经得起验证，责任重大。通过对一些典型实际案例的剖析和讲解，不仅使学生意识到专业知识的重要性，还要让学生懂得人员素质和管理方法有时是事故发生的主要原因，强调安全意识、人的基本素质和工作态度的重要性，使学生懂得具有高尚职业道德的必要性，教导学生要重视科研素养和综合素质的培养与提高；阐明团队人员的合作是解决问题的必要前提，让学生自觉意识到合作精神的重要性，使学生将来能更好地适应社会需要并服务于社会。

2.3 考核评价体系的改革

“金属腐蚀与防护”专业课主要是培养学生运用基础理论知识分析和解决实际工程问题的能力，并为其进一步学习深造打好坚实的基础，本课程对培养具有实践能力与创新思维的专业工程技术人才起着重要作用。因此，课程不仅要考查学生对基础理论的掌握程度，还要考核学生解决实际问题的能力。

为了促进学生对课堂知识的牢固掌握，每章结束后，我们会出一份小型测试卷，考试时间一般为5～10min，随堂测试。为了通过随堂考试，学生们增加了课后复习知识的时间，实践证明，随堂测试取得了显著的成效。为了培养学生的创新思维能力和动手实践能力，还应该将这种“应试教育”改革为“素质教育”，增大平时成绩考核所占百分比。平时考核采用课堂提问、分组讨论、随堂小测试、提交作业、实验报告、文献调研报告等多元方式，取消课堂考勤，这样可以很好地杜绝学生到而不学的现象，同时期末卷面考试增加工程案例分析题，重点考察学生的思维逻辑和综合运用所学知识解决实际工程问题的能力。另外，为了提高学生的专业自学能力和外语阅读能力，老师会从一些外文数据库的知名期刊中下载一些典型的英文腐蚀案例，让学生根据案例内容去图书馆与网络上查阅相关文献，并对查到的文献进行分类整理与归纳分析，撰写出有自己独特见解的读书笔记与报告，在课堂上利用少部分时间陈述自己的观点与看法，老师和同学们可提问并让其回答，从而有效地训练学生分析与解决问题的能力。实践发现，这种灵活公平的考核模式，不但有利于提高课堂教学效果与学生综合运用基础知识的能力，而且还有利于充分调动学生在整个课程学习过程中的自主性和积极性。

3 结束语

教学改革的目的是为人才培养服务，而培养创新性应用型人才需要在相应的理论课程基础上加强实践教学。我们通过对金属腐蚀与防护课程教学方法与手段的改进、课堂教学与实验教学的设计与改进以及考核评价体系的改革，对培养创新性应用型人才的途径和模式进行了有益的探索，为学生创造了较为宽松的学习环境，激发了学生的好奇心，扩大了学生的知识面，提高了学生学习的积极性与主动性，培养了学生的动手实践能力、独立分析并解决问题的能力和创新思维能力，并取得了积极地教学效果，为学生后续从事金属腐蚀相关领域的研究和工作奠定了坚实的基础。