《金屬腐蝕與防護》課程教學(xué)改革與實踐

陳 武,梅 平,賴 璐 (長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北荊州434023)

金屬腐蝕問題遍及各個部門及行業(yè),腐蝕危害巨大,各國由于腐蝕破壞造成的年度經(jīng)濟損失約占當(dāng)年國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值的1.5%～4.2%,而我國近年來的年腐蝕損失約為5000億元,約占國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值的5%[1]。腐蝕除造成經(jīng)濟損失外,腐蝕還造成對地球資源、能源的極大浪費,造成重大安全事故和環(huán)境污染事件,對工業(yè)生產(chǎn)和人們生活產(chǎn)生嚴重影響。但如果能普遍、正確地采用適當(dāng)?shù)母g控制技術(shù)和方法,就可以使腐蝕損失降低25%～30%[2-3]。正因為如此,目前世界各國都非常重視金屬腐蝕與防護的教育問題,通過腐蝕與防護的課程學(xué)習(xí),可使學(xué)生掌握金屬腐蝕與防護的基礎(chǔ)知識和技術(shù),培養(yǎng)一批掌握防腐技能的專業(yè)人才,對于保證國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。當(dāng)前,隨著我國國民經(jīng)濟迅猛發(fā)展,很多工業(yè)生產(chǎn)部門尤其是油氣田和石油化工防腐人才需求巨增。筆者根據(jù)多年 《金屬腐蝕與防護》的教學(xué)及科研工作的體會和認識,分析了教學(xué)中存在的問題及影響,對長江大學(xué) 《金屬腐蝕與防護》課程改革和實踐教學(xué)進行研究??長江大學(xué)教學(xué)研究項目 (JY2010021)。。

1 課程教學(xué)概況及存在的問題

1.1 課程教學(xué)概況

《金屬腐蝕與防護》是一門以物理化學(xué)為基礎(chǔ),涉及材料科學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)、金屬學(xué)、表面科學(xué)、無機非金屬材料、高分子材料、生物科學(xué)、工程力學(xué)、固體物理等學(xué)科的交叉性、綜合性學(xué)科。該課程多年來是長江大學(xué)應(yīng)用化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、環(huán)境工程、石油工程等專業(yè)本科生和碩士研究生的專業(yè)選修課程。雖然 《金屬腐蝕與防護》是一門選修課程,但由于 《金屬腐蝕與防護》課程是理論性與實用性并重的課程,學(xué)生畢業(yè)后可作為一個專業(yè)研究方向或就業(yè)方向,很多同學(xué)通過該課程的學(xué)習(xí),認識了金屬腐蝕與防護的危害、基本原理及其防腐的基本技術(shù),提高了學(xué)生的綜合能力,很多學(xué)生畢業(yè)后到各大油田研究院的防腐中心工作,成為油氣田和石油化工生產(chǎn)的專業(yè)防腐人才。

1.2 存在的問題及影響

1)對該課程重視程度不夠 在思想認識方面,教師、學(xué)生甚至是教學(xué)管理部門對該課程的重視程度不夠,對該課程的重要性沒有充分的認識,或?qū)x修該課程的意義不夠明確或者說立足點太低。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:首先是學(xué)生普遍不買教材,很多學(xué)生上該課程的主要目的就是拿學(xué)分,隨便應(yīng)付了事,上課全憑主觀興趣,學(xué)習(xí)不夠?qū)Ｗⅰ２糠謱W(xué)生坐在課堂是為了不缺勤,但在課堂上卻看一些必修課程如英語等;二是教師也只認識到開設(shè)選修課有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì),對于選修課如何轉(zhuǎn)化為學(xué)生的素質(zhì),應(yīng)采取怎樣的教學(xué)方法等更深層次更具體的問題卻缺乏思考,常常導(dǎo)致教學(xué)上缺少創(chuàng)新意識;教學(xué)管理部門對選修課程的重視程度不夠,主要表現(xiàn)在:①選修課多安排在晚上或周六、周日的白天或晚上;②對選修課程的考核沒有統(tǒng)一規(guī)定,由上課教師自主考核,隨意性強;③對選修課程學(xué)時計算方法與必修課不一樣,選修課程50人計1個班,必修課40人計1個班,超過40人學(xué)時數(shù)就乘系數(shù)。這種情況無論是任課教師還是學(xué)生的心理都不可避免地產(chǎn)生一種該課程不重要的誤解,對選修課的認識產(chǎn)生偏差,導(dǎo)致教師授課積極性和動力不足,學(xué)生學(xué)習(xí)也缺乏積極性和主動性。因此,導(dǎo)致課堂教學(xué)效果不盡人意,無法讓選修課收到應(yīng)有的教學(xué)效果。

2)學(xué)時分配不盡合理 《金屬腐蝕與防護》課程教學(xué)學(xué)時數(shù)少,且不斷在調(diào)整,最早為32學(xué)時,后分別調(diào)整為24及現(xiàn)在的30學(xué)時,而 《金屬腐蝕與防護》課程信息量非常大,概念、原理、規(guī)律多,關(guān)系多,且內(nèi)容抽象,有些微觀腐蝕機理不清楚,甚至有些內(nèi)容和理論尚未有定論,因此學(xué)習(xí)難度較大。但由于學(xué)時數(shù)有限,為了完成既定的教學(xué)任務(wù),教師不能對課程進行系統(tǒng)講解,只能是簡略地介紹書本知識,缺乏與實際腐蝕實例的聯(lián)系,導(dǎo)致學(xué)生只能被動地跟著老師走,根本不能主動學(xué)習(xí),更談不上在課后認真看書、考慮問題了。

3)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置不匹配 目前長江大學(xué)的 《金屬腐蝕與防護》課程不僅理論學(xué)時少,而且沒有實驗教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生沒有機會理論聯(lián)系實際,也沒有在教師指導(dǎo)下開展腐蝕與防護基礎(chǔ)實驗的機會,這就從根本上導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足、學(xué)過后印象不深、前學(xué)后忘的現(xiàn)象,更談不上動手能力和創(chuàng)新能力的鍛煉與培養(yǎng),這樣也就導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后在工作之初,面對緩蝕劑評價、腐蝕測定、電化學(xué)保護設(shè)計等腐蝕與防護問題時不知所措。

4)課程考核不嚴 該課程的考核主要是依據(jù)平時課堂提問、小作業(yè)及最后的大作業(yè)或讀書報告給成績,這種考核方式本意是針對開設(shè)選修課程目的是開拓學(xué)生知識面、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和初步科研能力而確定的。但總有部分學(xué)生卻因此對 《金屬腐蝕與防護》課程的學(xué)習(xí)很不認真,導(dǎo)致課堂學(xué)習(xí)氣氛不濃,教學(xué)效果不好。

2 教學(xué)改革

2.1 重新認識 《金屬腐蝕與防護》課程教學(xué)的重要性

柯偉院士指出,政府和社會各界應(yīng)該像關(guān)注醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)一樣關(guān)注腐蝕問題,腐蝕控制的問題應(yīng)引起社會的高度重視[2]。從1962年12月國家科委、中國科學(xué)院和教育部共同制定了腐蝕與防護科技發(fā)展規(guī)劃以來,我國逐步建立了專門的腐蝕研究機構(gòu)和教學(xué)單位,科技隊伍不斷成長。從1961年全國大專以上水平的人員一共不過182人,發(fā)展到現(xiàn)在專業(yè)工程師6000人以上。這些人員在降低腐蝕損失方面發(fā)揮了顯著作用?，F(xiàn)在由于大規(guī)模經(jīng)濟建設(shè),防腐蝕正在形成一門新興的產(chǎn)業(yè),人才問題就更為緊迫。目前我國在勞動力資源方面投入腐蝕領(lǐng)域的比例很大,但他們多數(shù)是臨時工、農(nóng)民工,合格的工程師和高級管理人員嚴重短缺,直接影響到了我國腐蝕與防護科學(xué)技術(shù)水平的提高及防腐蝕新技術(shù)的推廣應(yīng)用。柯偉院士領(lǐng)導(dǎo)的課題組建議國家科技部、教育部和國家經(jīng)貿(mào)委聯(lián)合發(fā)文,要求大學(xué)工程教育中包含必要的腐蝕基礎(chǔ)知識,要求工程建設(shè)與企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)參加腐蝕與防護科技知識培訓(xùn),對有關(guān)工程技術(shù)人員要通過培訓(xùn)、考核獲得資格證書,持證上崗[3]。由此可見開展金屬腐蝕與防護基礎(chǔ)理論與實踐教育的重要性。學(xué)校教學(xué)主管部門、教師、學(xué)生應(yīng)該重新認識并重視該課程教學(xué),根據(jù)長江大學(xué)油氣開發(fā)和石油化工的背景,結(jié)合油氣田和石油化工腐蝕情況和防護要求,對 《金屬腐蝕與防護》課程進行全面建設(shè),加強油氣田和石油化工腐蝕與防護內(nèi)容,把該課程建設(shè)成具有長江大學(xué)特色的課程,注重培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力,引導(dǎo)學(xué)生參加腐蝕工程師技術(shù)資格認證考試,為油氣田和石油化工生產(chǎn)提供急需的專業(yè)防腐人才,同時也可以擴寬學(xué)生的就業(yè)面和就業(yè)率。

2.2 理論教學(xué)改革

1)及時更新教材 目前學(xué)生普遍使用的較經(jīng)典的教材如 《金屬腐蝕理論及應(yīng)用》最早出版在1984年,2002年雖經(jīng)再版,但其內(nèi)容沒有變化。目前有關(guān) 《金屬腐蝕與防護》新教材盡管每年都有出版,但內(nèi)容大多類似,很難選到有特色和創(chuàng)新的教材。而且隨著科技的進步,新型材料的不斷出現(xiàn)和應(yīng)用,工程材料不再局限于鋼鐵材料,因此腐蝕與防護的教學(xué)也要與時俱進。在教學(xué)中,要么使用最新教材,以教材內(nèi)容為主線,結(jié)合學(xué)生專業(yè)特點補充最新的知識,要么根據(jù)腐蝕學(xué)科最新研究進展和研究成果自編教學(xué)講義,以保證將該學(xué)科的基礎(chǔ)知識和最新成果傳授給學(xué)生。

2)建立具有長江大學(xué)特色的 《金屬腐蝕與防護》課程體系 在 《金屬腐蝕與防護》教學(xué)中要結(jié)合油田生產(chǎn)、石油環(huán)保、煉油中常用的設(shè)備的腐蝕與防護問題進行講授,讓學(xué)生了解生產(chǎn)工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境及設(shè)備腐蝕特點。講課的重點偏重于油田腐蝕、煉油廠腐蝕原因分析和常用腐蝕防護技術(shù)的介紹,并引入一些典型腐蝕與防護實例,不僅使學(xué)生認識到學(xué)習(xí)腐蝕與防護的意義,更知道學(xué)這門課程與今后工作之間的關(guān)系,充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望和學(xué)習(xí)興趣。同時也有利于把該課程建設(shè)成具有長江大學(xué)特色的油氣田和石油化工腐蝕與防護的課程,使該課程的教學(xué)更具實用性和針對性。

3)多種手段并用教學(xué) 《金屬腐蝕與防護》課程學(xué)習(xí)難度較大,教師在課堂要講清概念、理論及教材中圖、表的含義,同時還要引導(dǎo)學(xué)生自學(xué),閱讀教材。教學(xué)中還要幫助學(xué)生理清知識結(jié)構(gòu)和前后關(guān)系、概念分類和對比,如平衡體系的極化、腐蝕體系的極化,極化的分類、極化的本質(zhì)、極化與防腐技術(shù)的關(guān)系等,使學(xué)生牢固地掌握腐蝕與防護的基礎(chǔ)知識。為了提高課堂教學(xué)質(zhì)量,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,要多種教學(xué)手段并用,如教師可采用講解、一起討論、多媒體展示、動畫和錄像等多種教學(xué)形式。讓學(xué)生觀看有關(guān)腐蝕與防護的錄像資料,利用多媒體演示各種腐蝕形態(tài)典型的宏觀和微觀照片,便于學(xué)生更加直觀區(qū)分各種腐蝕形態(tài),讓學(xué)生對現(xiàn)場腐蝕防護技術(shù)留下深刻印象,使課堂教學(xué)效果大大提高。

4)結(jié)合科研教學(xué) 長江大學(xué)在油氣田腐蝕與防護技術(shù)方面承擔(dān)過多項國家863、中石油創(chuàng)新基金、湖北省自然科學(xué)基金以及來自中國石油、中國石化和中國海洋石油的各大油田生產(chǎn)現(xiàn)場委托的腐蝕與防護方面的科研課題,其中 “油氣田緩蝕技術(shù)研究及應(yīng)用”獲2005年湖北省科技進步一等獎,同時還有2項關(guān)于緩蝕劑的國家發(fā)明專利及幾十篇腐蝕與防護方面的研究論文。如果能把這些科研成果與教學(xué)相結(jié)合,教學(xué)中以油氣田開發(fā)、含油污水處理和石油化工生產(chǎn)中發(fā)生的腐蝕實例作為教學(xué)中的重要資料,以實際腐蝕失效樣品為教具,將科學(xué)研究的經(jīng)驗、教訓(xùn)、成果引入課堂教學(xué),既可豐富教學(xué)內(nèi)容、突出課程特色,又可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生研究和創(chuàng)新能力,使學(xué)生加深對腐蝕理論的理解,體驗理論對解決實際腐蝕問題的重要意義。

5)結(jié)合就業(yè)和資格認證教學(xué) 在教學(xué)中可將教學(xué)目的與學(xué)生的職業(yè)能力、防腐蝕工程師技術(shù)資格認證考試直接結(jié)合,既可提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,又可為我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國防建設(shè),尤其是為油氣田和石油化工生產(chǎn)提供急需的專業(yè)防腐人才,同時也可以擴寬學(xué)生的就業(yè)面和提高就業(yè)率。

6)建立更趨合理的考核方式 長江大學(xué) 《金屬腐蝕與防護》課程考核主要是依據(jù)出勤情況、平時課堂表現(xiàn)、小作業(yè)及最后的大作業(yè)或讀書報告給成績。為了彌補現(xiàn)有考核方式的不足,增強學(xué)生對課程的重視,可增加實踐環(huán)節(jié)在最終考核中所占的比例,實踐環(huán)節(jié)著重考查學(xué)生的創(chuàng)新能力、靈活運用知識的能力,可彌補考核教材化、定義化[4]的不足,真正起到專業(yè)選修課程鍛煉學(xué)生自主創(chuàng)新能力的作用,同時也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 增加實踐教學(xué)內(nèi)容

實踐教學(xué)在課程教學(xué)中起著非常重要的作用,它是鞏固理論學(xué)習(xí)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力、鍛煉學(xué)生分析和解決問題及實際動手能力的一種重要方式,也是理論教學(xué)的重要補充,對學(xué)生理解和鞏固理論教學(xué)內(nèi)容起著重要的作用[5-6]。金屬腐蝕與防護是理論與實踐并重的課程,但長江大學(xué)目前還沒有專門的金屬腐蝕與防護實驗室,沒有實驗教學(xué)大綱,也沒有開展實驗教學(xué)。因此希望學(xué)校能建立針對石油化工腐蝕與防護的實驗室,同時制定教學(xué)大綱和實驗教學(xué)內(nèi)容,并在教學(xué)中增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容,以提高學(xué)生的實際動手操作能力,擴大學(xué)生的知識面和就業(yè)面,擴寬學(xué)生的就業(yè)渠道。

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

[2]柯偉.中國工業(yè)與自然環(huán)境腐蝕調(diào)查的進展 [J].腐蝕與防護,2004,25(1):1-8.

[3]柯偉.中國工業(yè)與自然環(huán)境腐蝕調(diào)查 [J].全面腐蝕控制,2003,17(1):1-10.

[4]李正.高校高年級專業(yè)選修課考核方式優(yōu)化 [J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2008,18(9):182.

[5]萬家瑰,畢鳳琴,張旭昀,等.金屬腐蝕原理及應(yīng)用課的教學(xué)方法改革與實踐 [J].中國電力教育,2009(23):88-89.

[6]莫測輝,李桂榮,李彥文.專業(yè)選修課實踐教學(xué)的改革與實踐[J].實驗室科學(xué),2009(2):11-12.