表面工程技術(shù)在職業(yè)教育中應(yīng)用的探索和實(shí)踐

劉源 王鐵鋼 侯翔

【摘要】為滿足現(xiàn)代制造業(yè)對表面工程技術(shù)發(fā)展的需求，分析了在高職開展金屬表面處理技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的可行性，以電弧離子鍍沉積TiN涂層實(shí)驗(yàn)為例，結(jié)合項(xiàng)目化教學(xué)理念，介紹如何在高職院校開展表面工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)課。

【關(guān)鍵詞】表面工程技術(shù) 項(xiàng)目化教學(xué) 實(shí)驗(yàn)課程

【中圖分類號】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）16-0253-01

一、課程開展背景及意義

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的飛速發(fā)展，表面工程技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了重大影響。近年來國內(nèi)諸多高職院校都開通了表面處理工藝、金屬表面處理等相關(guān)課程，這些課程多以理論教學(xué)為主，缺乏相關(guān)實(shí)際的操作。因此，如何將表面工程技術(shù)的理論知識與實(shí)際操作相結(jié)合成為高職院校面臨的一個(gè)關(guān)鍵的問題。在高職院校開展表面工程技術(shù)類的實(shí)驗(yàn)課程不僅可以解決上述問題，還能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。本文結(jié)合金屬表面處理實(shí)驗(yàn)課特點(diǎn)，以課程中電弧離子鍍制備涂層實(shí)驗(yàn)為例，分析了該實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，探討了在高職院校教學(xué)中開設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)課的可行性[1-3]。

二、實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容

開展“金屬表面處理技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程旨在強(qiáng)化課堂教學(xué)的效果，是對課堂理論知識的補(bǔ)充和延伸，充分利用實(shí)驗(yàn)室資源，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中綜合運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)工藝、操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。

（一）實(shí)驗(yàn)原理

電弧離子鍍技術(shù)是物理氣相沉積技術(shù)的重要組成部分。電弧離子鍍技術(shù)的原理簡單來說就是在真空條件下把陰極靶材作為蒸發(fā)源，通過靶材與陽極殼體之間的弧光放電燒蝕靶材表面，使靶材中的離子蒸發(fā)，從而在空間中形成等離子體，對基體進(jìn)行沉積的過程。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：實(shí)驗(yàn)設(shè)備分為清洗設(shè)備、制備設(shè)備和測試設(shè)備。清洗設(shè)備為超聲波清洗機(jī)、磨拋機(jī)等；制備設(shè)備為電弧離子鍍膜機(jī)；測試設(shè)備為掃描電鏡、顯微硬度計(jì)、應(yīng)力儀、劃痕儀、高溫摩擦機(jī)等。

實(shí)驗(yàn)材料：實(shí)驗(yàn)材料主要分為樣品、清洗樣品所需要的試劑和靶材。樣品主要有304不銹鋼片、硬質(zhì)合金片及單晶硅片等；清洗材料有酒精、丙酮、超純水等；靶材為純金屬Ti靶。

（三）實(shí)驗(yàn)過程

電弧離子鍍制備TiN涂層這一實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備、涂層制備、涂層測試三個(gè)部分。

1.實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備階段主要包括對基體的拋光、清洗、烘干。

2.涂層制備：涂層制備階段包括樣品的裝夾、沉積壓強(qiáng)和沉積溫度的設(shè)定、輝光清洗和轟擊清洗、過渡層的制備、涂層制備等步驟。

3.涂層測試：制備得到的涂層需要進(jìn)行各種性能的觀測，主要分為顯微結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能三個(gè)方面的測試。

三、實(shí)驗(yàn)課程的組織與開展

按照“項(xiàng)目化教學(xué)”的理念，在高職開展金屬表面處理技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程以項(xiàng)目為載體，以任務(wù)目標(biāo)為驅(qū)動(dòng)，以理論知識為基礎(chǔ)，使學(xué)生在完成目標(biāo)的過程中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。其中項(xiàng)目來源于課程大綱和課程內(nèi)容，每一個(gè)項(xiàng)目都包含一項(xiàng)具體的學(xué)習(xí)任務(wù)或者多項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，在教學(xué)過程中倡導(dǎo)將教師“做中教”與學(xué)生“做中學(xué)”“學(xué)中做”相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)課程開展過程中的“教學(xué)做”有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

（一）項(xiàng)目任務(wù)目標(biāo)的確定

根據(jù)上文提及的電弧離子鍍制備涂層的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以把電弧離子鍍制備TiN涂層這一課題項(xiàng)目分為三個(gè)子項(xiàng)目，即樣品的準(zhǔn)備、涂層的制備和涂層的測試。這三個(gè)子項(xiàng)目又分別包含其中若干子任務(wù)。

（二）項(xiàng)目的分組及實(shí)施

根據(jù)上文確定的項(xiàng)目任務(wù)目標(biāo)，相對應(yīng)的將學(xué)生分為三組。每組根據(jù)組內(nèi)學(xué)生的自身情況合理分配不同的子任務(wù)，確保每個(gè)成員都參與其中且分工明確。在實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目的實(shí)施過程中應(yīng)確保學(xué)生的主體地位，所有的教學(xué)活動(dòng)都是圍繞學(xué)生開展的，學(xué)生在指導(dǎo)教師的幫助下制定實(shí)驗(yàn)方案，通過演示與講授相結(jié)合的方式傳授給學(xué)生使用設(shè)備的方法，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

（三）項(xiàng)目化課程學(xué)生評價(jià)

為了更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新意識，應(yīng)建立一個(gè)科學(xué)的、準(zhǔn)確的學(xué)生成績考核評價(jià)體系。整個(gè)體系要遵循評價(jià)主體多元化、評價(jià)顯示多樣化、評價(jià)指標(biāo)定量化原則，注重形成性考核和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，具體來說本實(shí)驗(yàn)課程成績考核評價(jià)體系主要包括形成性評價(jià)和創(chuàng)新能力評價(jià)兩部分。其中形成性評價(jià)由學(xué)生自我評價(jià)、小組評價(jià)和教師評價(jià)三個(gè)方面構(gòu)成，小組評價(jià)又分為組內(nèi)評價(jià)和組間評價(jià)。

結(jié)語

本文依據(jù)項(xiàng)目化的教育理念，以電弧離子鍍制備TiN涂層為項(xiàng)目載體，探索了高職開展表面工程技術(shù)類實(shí)驗(yàn)課程的開展方式，從而促進(jìn)表面工程技術(shù)類實(shí)驗(yàn)課程在高職院校中廣泛開展，推動(dòng)表面工程技術(shù)與職業(yè)技術(shù)教育的深度融合。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁金昌.實(shí)踐導(dǎo)向的高職教育課程改革與創(chuàng)新[J].高等工程教育研究，2015（01）：119-124.

[2]張瑩琪，趙曉紅，李冰等.表面處理課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2015（01）：70-71.

[3]萬春鋒.淺談《表面處理技術(shù)》課程的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].職業(yè)教育研究，2013（09）：90.

作者簡介：

劉源，男，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2016級碩士研究生。

王鐵鋼，男，副教授，博士；研究方向：硬質(zhì)薄膜與刀具涂層技術(shù)。

侯翔，女，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2017級碩士研究生。