岳麗杰　曹梅青　夏鵬程　謝鯤

【摘 要】本文針對(duì)金屬材料專業(yè)腐蝕與防護(hù)課程實(shí)踐性強(qiáng)綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，指出了其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要性。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面對(duì)腐蝕與防護(hù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革作了分析和闡述。通過不同形式的實(shí)驗(yàn)安排，對(duì)學(xué)生進(jìn)行不同層次的教學(xué)，增加授課的靈活性和針對(duì)性，提高教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果。將高校教師的科研工作與實(shí)踐教學(xué)工作適當(dāng)糅合，提高學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】腐蝕與防護(hù)；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)： TG174 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）25-0054-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.023

【Abstract】The article points out the importance of practical teaching in the course of materials corrosion and protection. The experimental teaching reform methods were discussed from the aspects of teaching contents and teaching forms. The various forms of experiments were set up， and students can independently choose experimental projects. The flexibility and pertinence of teaching were increased. To improve students practical ability， innovation ability and innovation consciousness， the scientific research work of teachers should be combined with practical teaching.

【Key words】Corrosion and protection； Experimental teaching； Teaching content； Teaching reform

腐蝕是材料在外界環(huán)境作用下發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起材料表面破壞的一種自發(fā)過程，是材料尤其是金屬材料的主要失效形式之一[1-3]。金屬腐蝕現(xiàn)象十分普遍，涉及面很廣。在工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域均有腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，都會(huì)涉及到腐蝕問題。腐蝕與人們的生活、生產(chǎn)密切相關(guān)，并且?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失[4-6]。金屬材料腐蝕與防護(hù)課程作為金屬材料專業(yè)必修的一門重要專業(yè)課，在很多高校均有設(shè)立[7-8]。這門課程涉及金屬材料學(xué)、化學(xué)、物理、冶金學(xué)等多學(xué)科的內(nèi)容，與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系緊密，實(shí)踐性強(qiáng)。所以在教學(xué)過程中充分發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的作用，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，對(duì)學(xué)生不僅是專業(yè)知識(shí)認(rèn)識(shí)的提升還是創(chuàng)新能力工程素質(zhì)的培養(yǎng)都有著重要的意義。為此筆者針對(duì)金屬材料腐蝕與防護(hù)課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革作了認(rèn)真思考和探索。

1 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革

金屬材料腐蝕與防護(hù)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，為了得到良好的教學(xué)效果，課程教學(xué)需要和實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)很好地結(jié)合。注重實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，安排多層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，建立多元化的實(shí)驗(yàn)方式，采用多元考核形式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維和動(dòng)手能力，提高教師的教學(xué)水平。

本課程的實(shí)驗(yàn)分成了三個(gè)層次，一類是課堂演示實(shí)驗(yàn)，一類是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，另一類是綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于有些理論知識(shí)點(diǎn)，教師難以用語(yǔ)言描述同學(xué)理解也比較困難，這就可以利用簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)來輔助講解，或者采用視頻多媒體技術(shù)開出演示實(shí)驗(yàn)。例如在講解腐蝕電池的概念時(shí)，可以制作一個(gè)水果電池裝置以幫助學(xué)生理解腐蝕電池與化學(xué)原電池的不同。將Zn片和Cu片插入HCl溶液中制成一個(gè)簡(jiǎn)單腐蝕電池裝置，根據(jù)開關(guān)閉合前后氣泡析出量和析出位置的變化來演示腐蝕電池的原理和工作過程。利用這些操作簡(jiǎn)單、直觀方便、生動(dòng)有趣的課堂演示實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)，能夠讓同學(xué)們?cè)谳p松活躍的課堂氛圍中學(xué)習(xí)知識(shí)，不僅有利于同學(xué)加深對(duì)理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，同時(shí)也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

對(duì)于后兩類實(shí)驗(yàn)，根據(jù)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)條件安排了多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（見表1和2）供學(xué)生自主選擇，學(xué)生可以根據(jù)自身能力和學(xué)習(xí)興趣選擇不同的實(shí)驗(yàn)類型和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)中針對(duì)不同性質(zhì)不同要求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用不同的授課方式，采取集中教學(xué)與個(gè)別指導(dǎo)相結(jié)合的方式。通過不同形式的實(shí)驗(yàn)安排，對(duì)學(xué)生進(jìn)行不同層次的教學(xué)。這樣既能促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程基本內(nèi)容和基本理論的理解，也增加了授課的靈活性和針對(duì)性，提高教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果。

表1 基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

表2 綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

表1中的4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本涵蓋了材料腐蝕課程中主要的實(shí)踐訓(xùn)練內(nèi)容，經(jīng)過這4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的訓(xùn)練，學(xué)生基本掌握了研究金屬材料腐蝕問題的主要方法，包括試樣的制備以及測(cè)定材料腐蝕速度的物理方法和電化學(xué)方法。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力、綜合分析解決問題的能力，在基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步調(diào)整擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，綜合本課程以及相關(guān)課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，設(shè)立綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于這種實(shí)驗(yàn)，教師要減少對(duì)學(xué)生的限制和指導(dǎo)，學(xué)生根據(jù)給出的題目和方向，在查閱調(diào)研文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上自己制定實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)方法、動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并寫出論文性的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。例如設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)“常用金屬材料的表面防護(hù)”，其操作流程圖見圖1所示。在課堂上講解金屬材料腐蝕機(jī)理包括腐蝕熱力學(xué)理論、腐蝕動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)上，同學(xué)們選擇常用的金屬材料比如低碳鋼、不銹鋼、耐熱鋼、鎂合金等研究其在具體腐蝕環(huán)境下的腐蝕規(guī)律及耐蝕能力。在這個(gè)過程中學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)選擇不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試手段，研究合金成分、組織結(jié)構(gòu)等材料本身和溶液濃度、溫度等外界環(huán)境條件對(duì)材料耐蝕性能的影響。進(jìn)一步選擇合適的表面處理工藝和參數(shù)對(duì)材料進(jìn)行表面處理，比如對(duì)低碳鋼進(jìn)行電鍍、化學(xué)鍍、噴涂，對(duì)鎂合金進(jìn)行層層組裝等，提高材料的耐腐蝕能力。這樣一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)幾乎綜合了金屬材料腐蝕與防護(hù)這門課程的大部分基礎(chǔ)理論知識(shí)，還涉及到了其他專業(yè)課程例如金屬材料學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料表面工程等課程的內(nèi)容，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了專業(yè)課程的系統(tǒng)化和一體化。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過程中學(xué)生不僅要掌握材料腐蝕與防護(hù)的基本理論知識(shí)，還要通過充分查閱文獻(xiàn)及在教師指導(dǎo)下獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，制定技術(shù)路線，選擇表面處理方法，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。通過這樣一個(gè)系統(tǒng)性、研究性實(shí)踐過程的訓(xùn)練，使學(xué)生更為扎實(shí)深入地掌握了相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)，提高了綜合運(yùn)用理論知識(shí)分析實(shí)際問題的能力，更為重要的是培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)研究的思路和能力以及實(shí)際工作能力，為今后從事實(shí)際工作打下了基礎(chǔ)。

通過三個(gè)層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的改革

為了獲得良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，不僅要調(diào)整深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，還要改革傳統(tǒng)的單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程是老師根據(jù)課程內(nèi)容安排具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，講授實(shí)驗(yàn)原理和方法，學(xué)生按部就班的完成實(shí)驗(yàn)。大部分實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證型或演示型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單而且對(duì)理論課的依附性太強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書過于細(xì)致，無(wú)法發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，這就使得實(shí)踐教學(xué)起不到應(yīng)有的作用。因此必須對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革創(chuàng)新。

（1）引入視頻多媒體技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化。目前由于學(xué)生人數(shù)的增加和實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)的限制，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果無(wú)法有效發(fā)揮。通過采用電子教室以及錄制播放實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻，學(xué)生可以實(shí)時(shí)看到教師的教學(xué)內(nèi)容，教師也可以實(shí)時(shí)了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展情況，并能進(jìn)行實(shí)時(shí)的輔導(dǎo)，使得教學(xué)手段向現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體化方向發(fā)展。還可建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，用于實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)講授、實(shí)驗(yàn)技術(shù)交流、網(wǎng)上選課和教學(xué)效果反饋等，使網(wǎng)上教學(xué)資源共享。（2）以專題實(shí)驗(yàn)或課程設(shè)計(jì)的方式，加強(qiáng)課題研究，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。

對(duì)于高等學(xué)校來說，教學(xué)工作和科研工作是不可分割的兩個(gè)組成部分。大部分高校教師承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的同時(shí)都承擔(dān)著一定的科學(xué)研究任務(wù)，只有將教學(xué)和科研有效結(jié)合，才能夠培養(yǎng)出真正具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的人才。在教學(xué)過程中教師從整體科研項(xiàng)目中抽出與課程內(nèi)容相關(guān)的小課題，學(xué)生根據(jù)自身能力和所學(xué)課程內(nèi)容，自行組隊(duì)，確定項(xiàng)目課題。在老師的指導(dǎo)下，完成研究目的、研究?jī)?nèi)容的確定，實(shí)驗(yàn)方案技術(shù)路線的制定，開展一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合課本理論知識(shí)和所查文獻(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理分析。在整個(gè)過程中涉及到大量的實(shí)驗(yàn)，不同的實(shí)驗(yàn)手段，學(xué)生需要查閱大量書籍和最新文獻(xiàn)綜合分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如結(jié)合山東省黃島輸油管道泄漏爆炸這一實(shí)例，給學(xué)生制定鋼鐵材料耐點(diǎn)蝕性能的研究課題，同學(xué)通過自己設(shè)定實(shí)驗(yàn)方案做實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果更為深入的理解了點(diǎn)蝕的概念、機(jī)理、影響因素，進(jìn)一步分析了防止材料點(diǎn)蝕的手段和方法。這些從實(shí)際科研項(xiàng)目抽出來的課題一般都是面向腐蝕防護(hù)科學(xué)前沿或?qū)嶋H工程應(yīng)用，涉及到的知識(shí)面廣，實(shí)驗(yàn)難度較大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有很大的不確定性，學(xué)生的興趣較大，培養(yǎng)了學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)去分析解決工程實(shí)際問題的能力，同時(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和一定的科研開發(fā)能力，對(duì)學(xué)生將來進(jìn)行科學(xué)研究具有很強(qiáng)的引導(dǎo)作用。另外，通過學(xué)校和學(xué)院的創(chuàng)新平臺(tái)，鼓勵(lì)部分低年級(jí)同學(xué)在課余時(shí)間參與到老師的科研課題組中來，使學(xué)生接觸到前沿的腐蝕領(lǐng)域研究，既加深了學(xué)生對(duì)課題知識(shí)的理解，又鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

材料腐蝕與防護(hù)是一門與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)有密切關(guān)系的應(yīng)用型和交叉型科學(xué)，材料腐蝕與防護(hù)課程也成為金屬材料專業(yè)必修的一門重要專業(yè)課。通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核形式等多方面的改革，建立一套完善的材料腐蝕與防護(hù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。使得學(xué)生成為教學(xué)的主體，學(xué)生在主動(dòng)獲取知識(shí)的同時(shí)，也培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)、分析和解決實(shí)際問題的能力，有利于學(xué)生創(chuàng)造思維和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，以達(dá)到新時(shí)代高校培養(yǎng)人才的目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊敏.材料腐蝕與防護(hù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法探索[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2013，18：130-131.

[2]張暉.材料腐蝕與防護(hù)課程案例教學(xué)實(shí)踐研究[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2015，32（6）：76-77.

[3]侯保榮.海洋鋼結(jié)構(gòu)浪花飛濺區(qū)腐蝕防護(hù)技術(shù)[J].中國(guó)材料進(jìn)展，2014，33（1）：26-30.

[4]李曉剛，董超芳，肖奎，等.金屬大氣腐蝕初期行為與機(jī)理[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[5]葉堤，趙大為，李娟，等.大氣污染對(duì)碳鋼的腐蝕影響研究[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27（1）：80-83.

[6]張啟富，郝曉東.鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)現(xiàn)狀和發(fā)展[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)，2006，9：22-26.

[7]邵艷群.案例教學(xué)法在“材料腐蝕與防護(hù)”課程中的應(yīng)用探討[J].高等理科教育，2013，6：102-105.

[8]孫霜青.材料腐蝕與防護(hù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].科技信息， 2012，12：125-126.