面向工程應(yīng)用能力的課程案例式教學(xué)創(chuàng)新
——以“腐蝕防護(hù)技術(shù)”為例

劉文娟，朱承飛

（南京工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 211816）

金屬腐蝕問題遍及所有行業(yè)，造成的損失巨大［1］。中國腐蝕調(diào)查報(bào)告（The Cost of Corrosion in China）指出，2015年，我國腐蝕成本為21278.2億元人民幣，約占當(dāng)年國內(nèi)生產(chǎn)總值的3.34%，因此開展腐蝕防護(hù)技術(shù)及相關(guān)課程教學(xué)至關(guān)重要［2］?！案g防護(hù)技術(shù)”融合了多門專業(yè)基礎(chǔ)課程知識，圍繞電化學(xué)保護(hù)技術(shù)和緩蝕劑技術(shù)，是進(jìn)行金屬材料腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)的一門重要的綜合性專業(yè)課。金屬材料種類繁多、性質(zhì)各異，在工程實(shí)際應(yīng)用環(huán)境多樣性和服役嚴(yán)苛性的要求下，腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)的重要性不言而喻，金屬的選材、腐蝕防護(hù)方案制定、介質(zhì)和條件選擇至關(guān)重要。因而培養(yǎng)學(xué)生面對復(fù)雜的金屬材料腐蝕工況，能正確和合理地制定腐蝕防護(hù)措施、進(jìn)行腐蝕保護(hù)設(shè)計(jì)是提高學(xué)生工程應(yīng)用能力的關(guān)鍵。

一、“腐蝕防護(hù)技術(shù)”課程概況

2017年，金屬材料工程專業(yè)開始按照工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，基于OBE理念進(jìn)行本科教學(xué)課程的整體改革。工程教育認(rèn)證注重對學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)，突出畢業(yè)生掌握、分析和解決工程中復(fù)雜問題的能力［3-4］，這就意味著專業(yè)在課程教學(xué)過程中需要突出體現(xiàn)復(fù)雜工程問題的專業(yè)性和具體性，同時(shí)在理論課程的授課過程中要將工程實(shí)際問題引入課程教學(xué)中，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)從“知識導(dǎo)向”向“產(chǎn)出導(dǎo)向”轉(zhuǎn)換。同時(shí)，工程教育認(rèn)證也要求學(xué)生能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。因此，為了接軌國際，培養(yǎng)具有國際意識和國際競爭能力人才，2017年“腐蝕防護(hù)技術(shù)”課程開始進(jìn)行雙語教學(xué)。課程將中文教學(xué)與英文教學(xué)相融合，以雙語教學(xué)為手段、教學(xué)內(nèi)容為載體，培養(yǎng)學(xué)生的國際合作意識、國際交流和競爭能力，探索實(shí)用型雙語教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

二、“腐蝕防護(hù)技術(shù)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

通過工程教育認(rèn)證、雙語課程等建設(shè)，學(xué)生的綜合能力有了一定提高，但是，面對金屬材料工程專業(yè)工程應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，“腐蝕防護(hù)技術(shù)”課程教學(xué)仍面臨著一系列挑戰(zhàn)：（1）課程綜合性強(qiáng)，知識面跨度大，結(jié)合了金屬腐蝕理論、電化學(xué)基礎(chǔ)、表面工程設(shè)備及設(shè)計(jì)、先進(jìn)金屬材料等課程知識，涉及金屬的選材、金屬腐蝕機(jī)制、電化學(xué)保護(hù)原理及物理化學(xué)等專業(yè)知識，而專業(yè)課程教學(xué)分散在大三和大四兩學(xué)年，部分學(xué)生沒有定期鞏固強(qiáng)化專業(yè)知識，從而導(dǎo)致專業(yè)基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，不能分析和判斷復(fù)雜問題產(chǎn)生的緣由。（2）課程內(nèi)容實(shí)踐性強(qiáng)，不同行業(yè)和不同環(huán)境下金屬腐蝕防護(hù)的需求不同，學(xué)生目前主要偏重于課堂學(xué)習(xí)，側(cè)重于知識訓(xùn)練，工程素養(yǎng)及人文素養(yǎng)培養(yǎng)欠缺，缺乏針對具體工況解決實(shí)際問題的能力。需要培養(yǎng)學(xué)生針對具體的腐蝕失效問題進(jìn)行合理選材的能力；使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用電化學(xué)保護(hù)和緩蝕劑的具體腐蝕防護(hù)技術(shù)的基本原理、影響因素和技術(shù)特點(diǎn)，針對具體環(huán)境介質(zhì)和應(yīng)用范疇制定和實(shí)施正確的腐蝕防護(hù)方案。（3）課程雖然采用了雙語教學(xué)，但學(xué)生目前大部分僅通過了全國大學(xué)生英語四級或六級，對于英文專業(yè)術(shù)語的詞匯量掌握較少，專業(yè)英文閱讀和理解能力有限，國際交流的能力有待提高。

三、“腐蝕防護(hù)技術(shù)”課程教學(xué)創(chuàng)新

為貫徹落實(shí)《中國教育現(xiàn)代化2035》精神，本課程秉承“以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向”的理念，面向工程應(yīng)用能力培養(yǎng)，遵循“兩性一度”的標(biāo)準(zhǔn)，開展了“腐蝕防護(hù)技術(shù)”的教學(xué)創(chuàng)新。

（一）線上載體、雙語教學(xué)及互動(dòng)式教學(xué)有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的參與意識

多媒體教學(xué)內(nèi)容精練、深入淺出、形象生動(dòng)，利用圖片、視頻、音頻等傳播手段，讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識和了解腐蝕的具體表現(xiàn)形式和腐蝕防護(hù)方法類型，如各種陰極保護(hù)設(shè)備、保護(hù)涂層的微觀結(jié)構(gòu)、緩蝕劑的實(shí)際應(yīng)用場所等。同時(shí)利用線上載體、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)如中國大學(xué)MOOC等，結(jié)合教師雙語教學(xué)加強(qiáng)對學(xué)生英語專業(yè)術(shù)語的培養(yǎng)；采取小組作業(yè)、小組報(bào)告等形式培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識，加強(qiáng)師生互動(dòng)。

（二）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，挖掘典型案例，融合課程思政，實(shí)現(xiàn)工程教育與德育統(tǒng)一

在課程目標(biāo)指導(dǎo)下，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，挖掘典型案例作為講授內(nèi)容，在案例講授過程中對專業(yè)基礎(chǔ)知識進(jìn)行穿插回顧，采取以點(diǎn)帶面、輻射課堂全過程的基礎(chǔ)理論重溫模式，強(qiáng)化學(xué)生對基礎(chǔ)知識的回憶和再認(rèn)識，夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)。同時(shí)大量案例成為腐蝕防護(hù)專業(yè)形象化的渠道，搭建了學(xué)生認(rèn)識專業(yè)的橋梁。如通過影視、新聞等手段，介紹腐蝕危害的具體案例，引入日本福島核泄漏等由腐蝕失效造成的重大災(zāi)難事故，強(qiáng)調(diào)腐蝕防護(hù)的重要性，使學(xué)生理解金屬腐蝕防護(hù)的行業(yè)價(jià)值。深入挖掘“腐蝕防護(hù)技術(shù)”課程中的思政元素，結(jié)合時(shí)事新聞、大國重器、中華文明等使思想政治教育如春風(fēng)化雨、如鹽入水般融入專業(yè)教育中，如在綠色緩蝕劑的開發(fā)中引入“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)保教育，實(shí)現(xiàn)工程教育與德育統(tǒng)一。

（三）基于前沿性和工程性，結(jié)合學(xué)科熱點(diǎn)，以豐富的案例為媒介，創(chuàng)建翻轉(zhuǎn)課堂

針對金屬材料工程專業(yè)的特點(diǎn)，重點(diǎn)挖掘腐蝕防護(hù)技術(shù)的學(xué)科前沿及工程應(yīng)用案例，以學(xué)生耳熟能詳或者親自參與的科研實(shí)例，如南京長江大橋的腐蝕防護(hù)方法、南京工業(yè)大學(xué)（原南京化工大學(xué)）與南京博物院聯(lián)合開發(fā)的青銅器緩蝕劑等為媒介，增加課程的趣味性、知識性、新穎性，激發(fā)學(xué)生的探索熱情。在翻轉(zhuǎn)課堂的形式下，將實(shí)際問題如某油田的儲(chǔ)罐、某石化公司的碼頭等電化學(xué)保護(hù)的保護(hù)方法的選擇、保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)等問題帶入課堂，以學(xué)生為中心創(chuàng)建討論小組，在具體的案例分析中，啟發(fā)和誘導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真探討“未知世界”，陳述個(gè)人觀點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生勇于發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生對于具體腐蝕問題的思考和解決能力，強(qiáng)化學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解，提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，同時(shí)鍛煉英文交流和表達(dá)能力，增強(qiáng)國際合作能力和競爭力。

（四）強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，以專業(yè)案例為載體，重視工程能力及創(chuàng)新能力培養(yǎng)

以大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練、專業(yè)實(shí)踐、產(chǎn)學(xué)融合項(xiàng)目為支撐，打破課程藩籬，整合和貫通金屬材料工程專業(yè)知識，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)案例中融合腐蝕防護(hù)知識。例如將一純鐵塊、Q235碳鋼、316不銹鋼放到油田污水溶液中進(jìn)行陰極極化曲線的測量，學(xué)生充分理解在進(jìn)行陰極保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)電流密度的取得需要根據(jù)材質(zhì)、環(huán)境的不同而不同，以及腐蝕實(shí)驗(yàn)在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中的作用。另外在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目中設(shè)計(jì)腐蝕防護(hù)專業(yè)案例，如在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目中開展“海洋環(huán)境下316L不銹鋼緩蝕劑的篩選”，從而使學(xué)生熟悉和了解實(shí)際腐蝕問題，能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景分析腐蝕因素，正確地制定腐蝕防護(hù)措施，強(qiáng)化學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決復(fù)雜工程問題的能力，提升教學(xué)質(zhì)量。

四、“腐蝕防護(hù)技術(shù)”課程創(chuàng)新成效

自實(shí)施以學(xué)生為中心、面向工程應(yīng)用能力和產(chǎn)出導(dǎo)向的案例式教學(xué)以來，“腐蝕防護(hù)技術(shù)”課程教學(xué)創(chuàng)新取得了一系列成效。

（一）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探索欲，全面提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)和工程應(yīng)用能力

在課程案例教學(xué)過程中，構(gòu)建翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，教師提前將討論案例推送給學(xué)生，與學(xué)生進(jìn)行課外互動(dòng)。課中，教師從內(nèi)容的呈現(xiàn)者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的教練，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者。學(xué)生自主創(chuàng)建學(xué)習(xí)小組，對案例進(jìn)行討論，通過討論、發(fā)言、提問、練習(xí)、答疑、辯論的形式自主研究和解決問題。翻轉(zhuǎn)課程的教學(xué)方式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)了學(xué)生自主探索的意愿。同時(shí)，針對不同案例的訓(xùn)練，如某海上鉆井平臺(tái)防腐蝕案例，學(xué)生提前查閱資料，自主學(xué)習(xí)，能夠有效分辨和分析不同工況下的腐蝕因素，根據(jù)實(shí)際需求，選擇合理的腐蝕防護(hù)技術(shù)，全面提升自主學(xué)習(xí)和工程應(yīng)用能力。

（二）強(qiáng)化思想政治教育，培養(yǎng)學(xué)生的愛國精神和大國工匠精神

課程思政是我國教育事業(yè)的重要內(nèi)容［5-6］，“腐蝕防護(hù)技術(shù)”課程的專業(yè)性強(qiáng)、精準(zhǔn)度高，在長期理工科思維模式下學(xué)生邏輯思維能力極強(qiáng)，但對抽象的社會(huì)理論認(rèn)識較為淺薄。因此在課程教學(xué)中，緊密圍繞價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)和知識傳授“三位一體”的目標(biāo)，對“腐蝕防護(hù)技術(shù)”的課程思政進(jìn)行了系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)。在課程教學(xué)中布局了腐蝕學(xué)科的開創(chuàng)、《大國重器——布局海洋》：海洋工程材料的開發(fā)和防腐蝕新要求、“一帶一路”建設(shè)與社會(huì)主義核心價(jià)值觀、新時(shí)代的工匠精神等思政主題，以典型的正面案例和先進(jìn)事跡為載體，將思想政治教育融入專業(yè)課程的教學(xué)過程中，如講授思想腐蝕的危害、海洋工程材料的腐蝕防護(hù)技術(shù)、中國制造等案例，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情，引導(dǎo)學(xué)生樹立科技強(qiáng)國理念，培養(yǎng)學(xué)生不畏困難、勇于承擔(dān)的大國工匠精神。

（三）提升了人才培養(yǎng)質(zhì)量，學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力不斷增強(qiáng)

基于OBE理念，通過案例教學(xué)，極大提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量。近三年學(xué)生獲得了多項(xiàng)國家級和省部級獎(jiǎng)勵(lì)；畢業(yè)本科生一次平均就業(yè)率大于90%。畢業(yè)生綜合素質(zhì)高、工程實(shí)踐能力強(qiáng)，服務(wù)于國有大型企業(yè)，石油化工企業(yè)，化工、冶金、金屬材料類的研究所，設(shè)計(jì)院等，并迅速成長為技術(shù)骨干。

（四）賦予了教學(xué)團(tuán)隊(duì)新的教學(xué)活力，促進(jìn)了教師的發(fā)展和進(jìn)步

案例式教學(xué)要求教師對學(xué)科前沿和工程實(shí)踐有非常敏銳的感知能力，能夠把抽象的專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為形象的案例［7-8］。結(jié)合教師科研課題和企業(yè)需求，在大量案例的收集和設(shè)置過程中，有效提高了教師的科研能力、產(chǎn)研結(jié)合能力。同時(shí)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)構(gòu)建要求教師因時(shí)制宜、合理運(yùn)用教學(xué)方法，對教學(xué)內(nèi)容具有整合能力，善于將學(xué)科知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生易于接受理解的教學(xué)形式及表達(dá)方式，還需要準(zhǔn)確把握備課重點(diǎn)，根據(jù)學(xué)生訴求與存在的薄弱點(diǎn)來解決問題和難點(diǎn)。這些要求都促使教師必須提升教學(xué)和研究能力，才能不斷去改進(jìn)、完善和提升。同時(shí)，教師通過科學(xué)研究和指導(dǎo)競賽獲得的實(shí)踐成果，來提高自身的研創(chuàng)能力，并反哺教學(xué)，促進(jìn)教研能力的提高。

結(jié)語

“腐蝕防護(hù)技術(shù)”課程的案例教學(xué)改革切實(shí)提高了金屬材料工程專業(yè)學(xué)生的人才培養(yǎng)質(zhì)量，學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力不斷增強(qiáng)。以學(xué)生為中心的翻轉(zhuǎn)課堂案例討論深受學(xué)生歡迎，并能全面提高教師的教學(xué)研創(chuàng)能力，促進(jìn)教學(xué)進(jìn)步，可推廣至金屬材料工程其他專業(yè)課程建設(shè)中。