劉文婷

(西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

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管道的腐蝕與控制課程的教學(xué)改革探索*

劉文婷

(西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

對石油化工行業(yè)來說，金屬管道的腐蝕及其防護(hù)至關(guān)重要。管道的腐蝕與控制是我校反映專業(yè)特色的一門必修課程。本文結(jié)合我校管道的腐蝕與控制課程的基本情況，針對課程存在的主要問題，提出了包括編寫體現(xiàn)行業(yè)特色的課程教材、采用多種教學(xué)方法以及增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)等幾項主要的教學(xué)改革措施。結(jié)果表明，教學(xué)改革提高了課程的教學(xué)效果，強(qiáng)化了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，從而提高了人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

管道的腐蝕與控制；教學(xué)改革；實(shí)踐能力；創(chuàng)新能力

金屬的腐蝕廣泛存在于人們的生活中，腐蝕會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，國外統(tǒng)計表明，每年由于腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的1.5%～4.2%[1]。國內(nèi)統(tǒng)計表明，我國近年來由于腐蝕造成的損失約為5000億元，約占國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的5%[2]。其次，腐蝕會導(dǎo)致設(shè)備破壞從而引發(fā)爆炸等災(zāi)難性事故、停工停產(chǎn)、造成中的“跑、冒、滴、漏”使生產(chǎn)有毒氣體、液體、核放射物質(zhì)等外逸，不僅導(dǎo)致不必要的經(jīng)濟(jì)損失，還會污染周圍環(huán)境甚至危及人類的生命安全和健康。因此，高度重視金屬的腐蝕，研究腐蝕的基本原理，減緩和控制腐蝕破壞的發(fā)生，不僅有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，而且有巨大的社會效益[1]。

對石油化工行業(yè)來說，腐蝕引起的損失更加嚴(yán)重，約占國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的6%左右[3]。石油化工行業(yè)的生產(chǎn)過程中所涉及到的工藝設(shè)備和管道容易遭受嚴(yán)重的腐蝕，腐蝕導(dǎo)致這些設(shè)備和管道的損害加劇，這不僅增加了生產(chǎn)成本，甚至?xí)斐蓢?yán)重的惡性事故。而如果可以采用正確的腐蝕控制技術(shù)和方法，可以使腐蝕造成的損失降低25%～30%[3]。此外，目前石油天然氣的輸送主要依靠長距離埋地管道來實(shí)現(xiàn)，而所用管材一般為鋼制管道。這些管道在埋地后，多數(shù)情況下導(dǎo)致其報廢的主要因素都是腐蝕，因而如何防止這些管道由于腐蝕而造成破壞，就成為一個重要的研究方向。然而，管道的腐蝕有多種類型，不同類型的管道腐蝕的原因也不相同，因此通過相關(guān)的課程的學(xué)習(xí)明確各類腐蝕的產(chǎn)生原因和機(jī)理并制定相應(yīng)可行的防護(hù)方法和措施，從而減少管道腐蝕所引起的損失和危害至關(guān)重要。此外，考慮我校的學(xué)生將來多在石油化工企業(yè)工作，因此結(jié)合目前該領(lǐng)域可能遇到的各類金屬腐蝕及其防護(hù)工作的要求，對管道的腐蝕與控制這門課程進(jìn)行教學(xué)改革，從而改善教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，對我校的學(xué)生及相關(guān)石油化工企業(yè)來說十分必要而且意義重大。

1 課程概況及存在的問題

管道的腐蝕與控制是金屬材料工程、材料物理專業(yè)的一門專業(yè)方向必修課程，是反映我校專業(yè)特色一門必修課程。要求學(xué)生掌握金屬腐蝕的基礎(chǔ)理論和基本控制方法的原理；了解管道材料和管道成型技術(shù)及組織與性能控制方法，掌握研究腐蝕基本理論和方法；掌握腐蝕演化的基本理論，熟悉常用的腐蝕控制方法，能進(jìn)行金屬防腐方法的選擇，具備一定的分析和解決實(shí)際問題的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握了金屬材料尤其是管道材料在使用環(huán)境中發(fā)生腐蝕的基本原理、規(guī)律和特點(diǎn)以及管道腐蝕控制的基本方法，為以后在工作中從事金屬腐蝕的研究、恰當(dāng)?shù)乜刂茖?shí)際工程結(jié)構(gòu)的腐蝕打下系統(tǒng)而堅實(shí)的理論基礎(chǔ)。

課程教學(xué)過程中還存在著一些問題：目前有關(guān)腐蝕防護(hù)的教材以金屬的腐蝕與防護(hù)類為主，這些教材沒有充分體現(xiàn)石油化工行業(yè)的腐蝕與防護(hù)特色，而且大部分內(nèi)容較為陳舊，一些新知識、新技術(shù)等不能及時體現(xiàn)在教材中，教材的特色性以及創(chuàng)新性不夠。課程教學(xué)手段僵化，不靈活多變，學(xué)生被動接受知識，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果差。另外，教學(xué)理論與實(shí)踐脫節(jié)，課程的理論內(nèi)容與石油化工行業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際關(guān)聯(lián)性弱，學(xué)生的實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力不夠，導(dǎo)致學(xué)生不能將所學(xué)相關(guān)知識靈活應(yīng)用于實(shí)際遇到的具體腐蝕問題，從而產(chǎn)生理論與實(shí)踐相脫節(jié)的現(xiàn)象。因此，立足石油化工行業(yè)對腐蝕與防護(hù)人才的需求，對課程進(jìn)行教學(xué)改革從而提高防腐蝕人才的素質(zhì)和能力非常必要。

2 教學(xué)改革措施

2.1 編寫體現(xiàn)行業(yè)特色的教材

目前，腐蝕防護(hù)的教材主要是《金屬腐蝕與防護(hù)》，為了充分體現(xiàn)石油化工行業(yè)內(nèi)涉及腐蝕的特點(diǎn)以及相應(yīng)防護(hù)措施的特色，我們編寫了《管道的腐蝕與控制》這一課程配套教材。教材圍繞腐蝕的理論基礎(chǔ)和工程應(yīng)用兩個主題，選擇管道這一典型工程構(gòu)件，以管道用鋼為中心，系統(tǒng)介紹了管道用鋼在石油化工領(lǐng)域不用環(huán)境中的腐蝕原理、規(guī)律、特點(diǎn)以及相應(yīng)的防腐蝕措施，尤其是有關(guān)油田腐蝕、煉油廠腐蝕原因分析和常用腐蝕防護(hù)技術(shù)的介紹，以及材料腐蝕性的評定方法等。此外，教材中給出了大量有關(guān)管道以及管道材料腐蝕規(guī)律與控制的實(shí)例和新近的相關(guān)文獻(xiàn)資料，突出了理論基礎(chǔ)與工程實(shí)踐的結(jié)合，體現(xiàn)了腐蝕學(xué)科的最新研究進(jìn)展和研究成果。該教材可以在保證將腐蝕與防護(hù)相關(guān)的基礎(chǔ)知識傳授給學(xué)生的同時，使學(xué)生切身體會到學(xué)習(xí)這門課程與今后工作之間的關(guān)系，從而在思想上充分認(rèn)識到課程的重要性，有利于激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

2.2 采用多種教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣從而提高教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)過程中要采用多種教學(xué)手段，如教師授課中突出課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)，引入科研成果和腐蝕與防護(hù)案例，采用多媒體等多種教學(xué)手段，課前或課后引導(dǎo)學(xué)生以案例或知識點(diǎn)為中心展開思考等多種形式。

教師在課堂首先要明確課程內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)，著重講清楚基本概念、理論。要幫助學(xué)生梳理重要知識點(diǎn)、基本概念之間的聯(lián)系與區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生對知識點(diǎn)和概念等進(jìn)行類比和對比，如化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕、點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕、均勻腐蝕和局部腐蝕、陽極保護(hù)和陰極保護(hù)等，使學(xué)生在理解概念的基礎(chǔ)上，輕松明確各個概念之間的區(qū)別和聯(lián)系，牢固掌握腐蝕與防護(hù)的基礎(chǔ)知識，達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。

其次，可采用案例教學(xué)法，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。腐蝕與防護(hù)的相關(guān)案例非常多，教學(xué)過程中可以列舉例如鋼鐵件在潮濕空氣中生銹、銅器在使用中表面生成銅綠、地下輸油輸氣管道腐蝕穿孔造成泄漏等現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例，貼近生活生產(chǎn)，淺顯易懂；也可以把我校擁有的管道腐蝕與防護(hù)的相關(guān)科研成果引入課堂，豐富教學(xué)內(nèi)容、突出課程特色。這些生動的案例的引入可以使學(xué)生在加深對腐蝕理論理解的同時，體驗(yàn)理論知識對解決實(shí)際腐蝕問題的重要意義[3]。總之，通過案例將理論與實(shí)踐結(jié)合，可以使學(xué)生體會到課程內(nèi)容與自己的生活、生產(chǎn)實(shí)際息息相關(guān)，提高系統(tǒng)運(yùn)用所學(xué)知識來分析問題和解決問題的能力，在以后的學(xué)習(xí)工作中舉一反三，觸類旁通[4]。

同時，要多種教學(xué)手段并用調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣, 提高教學(xué)質(zhì)量。如可采用教師提出問題，學(xué)生思考，展開課堂討論的方式，活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。此外，采用多媒體教學(xué)的方式，通過視頻資料、動畫以及視頻等，讓學(xué)生直觀感受腐蝕的危害以及進(jìn)行防護(hù)的重要性，加深對理論知識的理解，開闊學(xué)生的視野，增強(qiáng)課堂內(nèi)容的生動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以獲得較好的教學(xué)效果。

2.3 增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力

理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是相輔相成的，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ翘岣咂渚C合能力的重要方面。以往的實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性及演示性為主，對發(fā)揮學(xué)生的主動性積極性不利[5]。為此，課程在普通實(shí)驗(yàn)外額外開設(shè)了綜合性實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生自行組成研究小組，查詢相關(guān)資料后在指導(dǎo)教師協(xié)助下確定實(shí)驗(yàn)題目，然后由學(xué)生自己查閱相關(guān)資料并制定腐蝕實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)指導(dǎo)教師確認(rèn)方案可行后自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)步驟，開展實(shí)驗(yàn)工作，最后分析討論實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并給出相關(guān)結(jié)論。由于實(shí)驗(yàn)過程主要由學(xué)生自己動手實(shí)施，因此不僅使學(xué)生對課本所學(xué)基礎(chǔ)理論知識的理解進(jìn)一步提高，同時提高了學(xué)生的動手實(shí)踐能力、團(tuán)隊協(xié)作能力以及解決實(shí)際問題的能力。

長期以來，大學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍存在創(chuàng)新能力不強(qiáng)問題，而隨著社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對各種專業(yè)人才的要求越來越高，對大學(xué)生創(chuàng)新能力提出了更高要求[6]。積極參與國家、省級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃，對于學(xué)生而言是很好的實(shí)踐鍛煉機(jī)會。鑒于管道用鋼的腐蝕與防護(hù)正是本團(tuán)隊的科研方向之一，因此我們鼓勵學(xué)生根據(jù)感興趣的研究方向，在指導(dǎo)教師的協(xié)助下確定具體研究題目，開展相關(guān)的研究工作，最終分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并發(fā)表科研論文。通過此項活動，不僅進(jìn)一步提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，更重要的是提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而增強(qiáng)了學(xué)生的就業(yè)競爭力。

3 結(jié) 論

針對我校管道的腐蝕與控制課程的具體情況，通過編寫體現(xiàn)行業(yè)特色的教材、采用多種教學(xué)方法和手段以及增強(qiáng)課程的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)等措施進(jìn)行教學(xué)改革，不僅提高了教師的教學(xué)能力和課程的教學(xué)質(zhì)量，也改善了學(xué)生的實(shí)踐動手能力以及創(chuàng)新能力，使學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)理論知識分析解決管道腐蝕及控制相關(guān)問題的能力不斷增強(qiáng)，綜合素質(zhì)得以提升。

[1] 王榮,楊愛民,雒設(shè)計,等. 管道的腐蝕與控制[M]. 西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2013:1-3.

[2] 曾榮昌. “腐蝕與防護(hù)”課程建設(shè)及教學(xué)[J]．重慶工學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)，2008,22(6):162-165.

[3] 陳武,梅平,賴璐. 石油化工特色的《金屬腐蝕與防護(hù)》課程建設(shè)探討[J]. 廣東化工，2012,39(11):197-198.

[4] 白麗群,劉嘉斌,劉薇. 材料腐蝕與防護(hù)課教學(xué)內(nèi)容的改革[J]. 科技信息，2010(27):17-17.

[5] 亢淑梅,李成威,王琳,等. 金屬腐蝕與防護(hù)課程教學(xué)改革[J]. 中國冶金教育, 2013(S1):49-50.

[6] 韓立影,王亞男,張峻巍,等. 材料腐蝕與防護(hù)課程教學(xué)改革[J]. 中國冶金教育，2013(S1):51-54.

Exploration of Teaching Reform on Corrosion and Control of Pipes Majors*

LIUWen-ting

(School of Materials Science and Engineering, Xi’an Shiyou University, Shaanxi Xi’an 710065, China)

The corrosion and protection of metal pipeline is very important in the petrochemical industry. Corrosion and Control of Pipes is a required course of professional characteristics in our university. Combined with the basic situation and existing problems for the course of pipeline corrosion and control of pipes in our university, and according to the main problems existing in the course, some teaching reform methods of the course such as writing teaching material which reflects industry characteristics, using a variety of teaching methods and enhance the experimental courses and practical session were studied. The results showed that the teaching reform had improved the teaching effect of the course, strengthened the students’ practical ability and innovative ability, and thus improved the quality of the personnel training.

Corrosion and Control of Pipes; teaching reform; practical ability; innovation ability

西安石油大學(xué)校級精品課程 “管道的腐蝕與控制” 項目。

劉文婷(1981- )，女，講師。主要從事金屬材料相關(guān)的教學(xué)和研究。

G642.0

A

1001-9677(2016)020-0157-02