焊接技術與工程專業(yè)的工程化學研究與改革探索

劉珍光 李平 歐陽春

在工程教育專業(yè)認證背景下，對焊接技術與工程專業(yè)的工程化學課程進行研究與改革探索，以期培養(yǎng)國際化的工程師。結合專業(yè)特色和學生實際，在教學內容選擇、教學方法和教學方式上進行了改革探索。通過針對性選擇教學內容，實踐化教學方式和案例化教學啟發(fā)，激發(fā)學生對工程化學的興趣，提高教學質量。

隨著“一帶一路”和“絲綢之路”國家戰(zhàn)略不斷推進，我國高端裝備制造業(yè)走出國門。我國急需能順應國際發(fā)展趨勢，獲得國際認可的工程師，以增加我國高端裝備在國際的話語權。工程教育專業(yè)認證是當今國際通行的工程教育質量保證制度，實現(xiàn)教育經(jīng)歷國際互認的重要媒介，也是當今國際通用性強、認可度高、培養(yǎng)結構體系完善的國際標準。我國于2016年6月正式成為《華盛頓協(xié)議》成員國，標志著我國獲得工程教育認證專業(yè)的畢業(yè)生將在國際上獲得互認。多種高端裝備由金屬材料構成，需焊接工藝進行連接。我校焊接技術與工程專業(yè)結合國家戰(zhàn)略，基于工程教育專業(yè)認證要求，對本科生的課程體系進行了重構，工科專業(yè)的學生需掌握化學基礎知識，以培養(yǎng)解決復雜工程問題思維方式。工程化學是一門綜合多學科的工程應用性較強的課程，涉及化學學科中多門分支，如無機化學、有機化學、高分子化學、分析化學、物理化學、結構化學等，講授內容多且涵蓋廣，如物質化學組成和聚集狀態(tài)、物質結構和材料性質、化學反應基本原理、金屬材料腐蝕和防護等。為服務于工程教育專業(yè)認證，該課程主要講授基本化學知識，更注重將化學知識應用于工程實踐中。在前期教學中發(fā)現(xiàn)，工科學生對化學基本知識理解較難，學習積極性不夠;課程學時數(shù)少，教學內容多;學生很難將知識進行遷移并融會貫通。因此，在講授工程化學知識中，如何將知識以通俗易懂的方式講授給學生，培養(yǎng)學生們解決復雜工程問題思維方式，是需要改革和研究的內容。

1 基于專業(yè)特色，提高內容針對性

由于工程化學內容多，而分配的學時少，系統(tǒng)深入講解全部內容勢必將增加師生負擔。因此，必須結合該專業(yè)面向的具體工程實踐，選擇性重點講解部分內容。我校焊接技術專業(yè)畢業(yè)生多從事與船舶行業(yè)相關的工作，課程側重講解金屬材料的基礎知識及應用過程中的基本化學知識，如晶體金屬鍵和金屬材料、晶體缺陷和晶體材料、化學反應的方向和限度、金屬材料腐蝕和防護措施等。在講授物質化學組成章節(jié)時，重點闡述晶體的分類、晶體在服役過程中的演化及液體材料的基本性質，適當縮減生物大分子、氣體等內容。在講授化學反應基本規(guī)律中，重點講授化學反應過程中的焓變、熵變、吉布斯函數(shù)變等內容，而對原電池和化學能源的講授則較少。課題教學中同時引入最新的研究動態(tài)，結合非晶材料研究熱點，引入非晶材料如何焊接的內容。

2 引入案例教學，增加學生積極性

化學知識是苦澀的理論，而工科學生關注將知識應用到實踐中，為此，在授課中更多關注將化學理論與工程實踐相結合，以激發(fā)學生們學習興趣和積極性。例如，在講解溶液的蒸氣壓、凝固點、沸點內容中，先拋出為什么下雪以后需要在高速公路上撒鹽，而不是撒沙子增大摩擦力呢？引導學生們思考生活實例背后的化學知識。在講解金屬材料腐蝕和防護一章中，從生活中常見的鋼鐵材料生銹，而不銹鋼在很長時間也不腐蝕，思考同樣是鋼鐵材料，為什么不銹鋼的耐蝕性很好？通過引入案例可有效活躍氣氛，加深學生對知識理解和掌握。

3 運用模型及多媒體教學，提高學生體驗感

焊接技術與工程專業(yè)主要面向金屬材料的焊接過程，著重金屬材料焊接中微觀組織演變，涉及到多種金屬材料晶體結構的變化，需要對金屬常見晶體結構進行深入了解。而晶體結構多為三維立體結構，而點缺陷、線缺陷、面缺陷等內容對空間想象能力要求更高。為克服這一困難，在教學過程中通過球棍模型增強學生們對晶體的實物體驗，制作flash程序，讓學生們理解位錯滑移、晶界移動等常見金屬材料性質。在講解金屬材料常見性質中，在課堂上選取彈塑性好的橡皮條和剛度較好的鋼鐵材料，讓同學們親身體驗塑性及強度概念。工科專業(yè)畢業(yè)生將來從事工程技術相關工作，引入模型可有效增強學生們對化學知識的體會。

4 總結與展望

工程化學作為我校焊接技術與工程專業(yè)的平臺基礎課程，設置目的是為學生解決復雜工程問題提供基本化學知識，培養(yǎng)理科嚴謹求實的思維方式，以期通過多學科交叉解決工程問題。作為授課教師，要為國家培養(yǎng)國際工程師為目標，不斷提高自身的業(yè)務水平和科學素養(yǎng)，積極開展教學研究，不斷提高教學水平和效果。

資助來源：江蘇省品牌專業(yè)建設工程資助項目。

（作者單位：1江蘇科技大學2揚州大學）