工程教育認(rèn)證背景下《表面工程》課程改革探索

侯彩鳳 郭麗娟 房冉冉

關(guān)鍵詞：表面工程;表面技術(shù);工程教育認(rèn)證;課程改革

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際上通用的工程教育類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量保障法寶，它秉承以學(xué)生為中心的教育理念，提出以成果為導(dǎo)向的教育取向，通過持續(xù)改進(jìn)的質(zhì)量文化，確保工科專業(yè)畢業(yè)生在畢業(yè)達(dá)到該行業(yè)認(rèn)可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。取得經(jīng)認(rèn)證合格的專業(yè)的畢業(yè)文憑就拿到了進(jìn)入國際就業(yè)市場(chǎng)的“入場(chǎng)券”，對(duì)于高校提高學(xué)生就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量具有重要意義。《表面工程》課程是材料類、材料工程類專業(yè)重要的理論課程之一，大多作為專業(yè)選修課程設(shè)置，對(duì)畢業(yè)生實(shí)際工程專業(yè)能力的培養(yǎng)、學(xué)生職業(yè)生涯規(guī)劃等有著重要影響。基于此，本文結(jié)合中國石油大學(xué)勝利學(xué)院材料成型及控制工程的專業(yè)背景，初步探索工程教育認(rèn)證要求下，表面工程學(xué)課程教學(xué)改革的突破點(diǎn)。

一、整合優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容。重點(diǎn)突出有的放矢

《表面工程》課程涵蓋了表面淬火、熱擴(kuò)滲、電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂等在內(nèi)的十余種表面技術(shù)，種類繁多，但大多數(shù)普通高校課程開設(shè)學(xué)時(shí)有限，若全面展開均勻發(fā)力，每種表面技術(shù)只能蜻蜓點(diǎn)水，淺嘗輒止。課堂容易衍變成學(xué)生懈怠、被動(dòng)接受，教師趕進(jìn)度、“自導(dǎo)自演”。因此整合教學(xué)內(nèi)容，明確教學(xué)重點(diǎn)尤為重要。

（一）結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，確定教學(xué)重點(diǎn)

《表面工程》是屬于理論性很強(qiáng)的一門課程，老舊的“填鴨式”教學(xué)方法課堂效率雖高，但學(xué)生易產(chǎn)生疲勞，課堂后半部分易走神。通過調(diào)查往屆學(xué)生的學(xué)習(xí)情況發(fā)現(xiàn)，大多學(xué)生只能記住幾個(gè)表面技術(shù)名稱，而對(duì)其原理、設(shè)備、實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)等基礎(chǔ)知識(shí)含糊其詞，不明所以。而《表面工程》課程面向的是材料成型及控制專業(yè)大三學(xué)生，本專業(yè)培養(yǎng)的是能夠在材料成型及控制領(lǐng)域，尤其是石油石化機(jī)械裝備領(lǐng)域，完成按照生產(chǎn)實(shí)際要求完成相關(guān)成型工藝、設(shè)備設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究等工作。因此大部分學(xué)生專業(yè)知識(shí)背景為金屬材料，故選擇表面熱處理和化學(xué)熱處理、電鍍與化學(xué)鍍、熱噴涂技術(shù)、高能束表面改性、轉(zhuǎn)化膜與著色技術(shù)為重點(diǎn)，進(jìn)行深入講解。課堂教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生就業(yè)領(lǐng)域密切相關(guān)，學(xué)生能夠從課堂上提前了解畢業(yè)后所從事行業(yè)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，因此可以大大提高課堂“抬頭率”，有效提高聽課效果。

（二）結(jié)合學(xué)校背景與教師科研方向，確定教學(xué)重點(diǎn)

中國石油大學(xué)勝利學(xué)院地處黃河三角洲、中國重要的石油基地山東省東營市，石油石化行業(yè)特色鮮明。學(xué)生就業(yè)領(lǐng)域、教師科研方向也主要集中在石油石化、機(jī)械裝備、能源開發(fā)等行業(yè)。這些行業(yè)急需先進(jìn)的耐磨減摩材料、耐蝕防腐材料、耐高溫材料等，因此《表面工程》教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)確定時(shí)要側(cè)重于金屬材料表面的耐磨減摩涂層、耐蝕防腐材料涂層等防護(hù)和功能性涂層的設(shè)計(jì)、制備、性能檢測(cè)等。

（三）結(jié)合行業(yè)前沿發(fā)展，確定教學(xué)重點(diǎn)

《表面工程》教學(xué)中關(guān)于表面技術(shù)的定義、特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)、適用條件和場(chǎng)合等理論內(nèi)容較多，學(xué)生反映接受起來毫無頭緒，概念空洞乏味。因此教學(xué)過程要與實(shí)際結(jié)合，將空洞的理論知識(shí)落實(shí)到實(shí)實(shí)在在的日常生活、行業(yè)應(yīng)用前沿。通過結(jié)合工廠生產(chǎn)、設(shè)備、國際先進(jìn)技術(shù)等視頻、圖片音像資料，將抽象的理論知識(shí)化為具體的、可見的內(nèi)容。拓寬學(xué)生學(xué)科前沿知識(shí)，了解行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，意識(shí)到本專業(yè)技術(shù)可以對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)、科學(xué)研究的巨大推動(dòng)作用，可以為學(xué)生擇業(yè)就業(yè)、升學(xué)深造提供參考意見。

二、改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，切實(shí)提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)

《表面工程》課程在本校材料成型及控制工程專業(yè)中設(shè)置共48學(xué)時(shí)，其中42個(gè)理論學(xué)時(shí)、6個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。在6個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)，學(xué)生們要完成三個(gè)實(shí)驗(yàn)，即感應(yīng)熔覆金屬涂層的制備、電鍍金屬涂層的制備及涂層表面質(zhì)量檢測(cè)。感應(yīng)熔覆金屬涂層的制備包括試樣預(yù)處理、漿料配置及冷涂覆、感應(yīng)熔覆;電鍍金屬涂層制備包括陰陽極預(yù)處理、電鍍液配置、電鍍;涂層表面質(zhì)量檢測(cè)包括外觀形貌觀察、表面和截面金相組織觀察、厚度測(cè)試、硬度測(cè)試、結(jié)合力測(cè)試。因此，時(shí)間緊任務(wù)重，加之實(shí)驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)地等限制，造成實(shí)驗(yàn)過程大多流于形式，多為教師演示型，學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)較少。因此，基于工程教育認(rèn)證要求，改變實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ狡仍诿冀蕖?/p>

（一）變“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)”為“綜合探究性實(shí)驗(yàn)”

以往的實(shí)驗(yàn)課程多為基礎(chǔ)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，或者是涂層的制備，目的是讓學(xué)生掌握某種表面技術(shù)的預(yù)處理、涂層制備、涂層檢測(cè)技術(shù)和方法等工藝流程。但隨著社會(huì)發(fā)展，就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，對(duì)畢業(yè)生專業(yè)能力的要求越來越高。因此傳統(tǒng)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)不能再滿足要求，需要進(jìn)行改革，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性解決實(shí)際問題的能力。將日常生活生產(chǎn)中遇到的實(shí)際問題作為項(xiàng)目課題給出，學(xué)生通過理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和查閱文獻(xiàn)，確定實(shí)驗(yàn)方案和流程，進(jìn)而提高學(xué)生創(chuàng)造性解決問題的能力。

（二）變“教師主導(dǎo)”為“學(xué)生主導(dǎo)”

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，教師給出實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，學(xué)生按照要求和步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，教師主導(dǎo)，學(xué)生被動(dòng)式操作，不利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和科研思維邏輯的培養(yǎng)。因此要變教師主導(dǎo)為學(xué)生主導(dǎo)，教師作為督促、引導(dǎo)和解難的角色參與其中。

課程開始時(shí)，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件和學(xué)科前沿知識(shí)給出實(shí)驗(yàn)課題，如抽油桿耐磨防腐課題，包括熱浸鍍鋁、復(fù)合鍍鎳基涂層制備、感應(yīng)熔覆鈷基合金涂層制備。學(xué)生自愿選題分組，通過理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和文獻(xiàn)閱讀，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和流程，進(jìn)行答辯匯報(bào)。答辯通過后，學(xué)生組內(nèi)分工與合作，完成所需儀器設(shè)備、試劑、材料等準(zhǔn)備工作，進(jìn)行試樣預(yù)處理、涂層制備、涂層性能檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論，最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

通過實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ礁母?，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)會(huì)了文獻(xiàn)查閱、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)分工與協(xié)作、答辯匯報(bào)PPT制作、專業(yè)技能操作等，不僅提高了科研思維、動(dòng)手操作能力，還鍛煉了口語表達(dá)能力、人際交往能力、組織協(xié)調(diào)能力等，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和就業(yè)擇業(yè)提供了一定基礎(chǔ)。

三、完善課程評(píng)價(jià)體系。持續(xù)改進(jìn)追求卓越

以往教學(xué)評(píng)價(jià)以平時(shí)成績主要包括考勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告各占10%，考試成績70%進(jìn)行學(xué)期末成績?cè)u(píng)定。該評(píng)價(jià)體系重點(diǎn)關(guān)注結(jié)果，忽視過程，不利于激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，最終評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)后期課程改進(jìn)提供的參考價(jià)值不大，因此需進(jìn)行以下改革。

（一）過程評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生積極性

教學(xué)平時(shí)成績中將考勤更改為學(xué)生個(gè)人展示評(píng)價(jià)。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃，選擇部分內(nèi)容進(jìn)行課堂翻轉(zhuǎn)，把講臺(tái)交給學(xué)生。例如電鍍章節(jié)，教師主導(dǎo)講授電鍍的基本原理和工藝、常用的單金屬電鍍，將合金電鍍交給學(xué)生進(jìn)行自學(xué)和課堂匯報(bào)交流。在電鍍基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生再查閱相關(guān)資料完成理論自學(xué)、幻燈片制作，老師隨機(jī)抽取學(xué)生進(jìn)行課堂匯報(bào)，解答學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的疑難問題，最終所有學(xué)生上交自學(xué)筆記和幻燈片，課程結(jié)束前教師要把控全局，確保每位同學(xué)能夠進(jìn)行課堂交流匯報(bào)，教師根據(jù)學(xué)生的自學(xué)資料、幻燈片、匯報(bào)過程展示等進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。這樣既可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和記憶，又可以鍛煉學(xué)生的組織規(guī)劃、表達(dá)能力，一舉兩得。

（二）團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力

根據(jù)改革后的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，學(xué)生根據(jù)自愿分組組成4～6個(gè)人的實(shí)驗(yàn)組，教師給出團(tuán)隊(duì)成績。團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)依據(jù)包括每組的文獻(xiàn)綜述、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析進(jìn)行整體團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)。組內(nèi)成員根據(jù)承擔(dān)的分工進(jìn)行總結(jié)，教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中的交流、觀察、個(gè)人實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告給出個(gè)人成績。最終團(tuán)隊(duì)成績加個(gè)人成績，即為學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績。該評(píng)價(jià)方式可以有效提高組員的責(zé)任感，激發(fā)學(xué)生積極性，提高團(tuán)隊(duì)凝聚力。

四、依托課程。開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等科技活動(dòng)

《表面工程》是材料科學(xué)與工程中發(fā)展最迅猛的學(xué)科之一，表面工程技術(shù)即指通過改變?cè)诓牧媳砻娼M織、結(jié)構(gòu)、成分、應(yīng)力狀態(tài)或表面涂覆等手段，使材料表面獲得有別于內(nèi)部的特殊性能的技術(shù)。表面工程牽涉腐蝕科學(xué)、摩擦磨損學(xué)、材料力學(xué)、冶金學(xué)等多學(xué)科交叉，表面失效與防護(hù)也是本教研室教師的主要科研方向之一，因此依托課程，結(jié)合科研項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生參與參加一系列創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，是學(xué)生將理論化為實(shí)踐的重要形式之一。

（一）導(dǎo)師引導(dǎo)

依托《表面工程》課堂，介紹教師有關(guān)表面失效與防護(hù)科研項(xiàng)目，通過學(xué)生教師雙向選擇和隊(duì)長組隊(duì)模式組成實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)。學(xué)生利用課余實(shí)踐進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并申報(bào)參加科技活動(dòng)。近年來，教師帶領(lǐng)學(xué)生申請(qǐng)的校級(jí)一般科研項(xiàng)目有“抽油桿35CrMo熱浸鍍鋁工藝研究”“改性氧化石墨烯復(fù)合涂料的制備及其防腐性能研究”等，申請(qǐng)國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃有“納米一無機(jī)復(fù)合涂料的制備及其防腐性能研究”“基于鋅粉改性的新型復(fù)合涂料的制備及性能研究”“抽油桿35CrMo熱浸鍍鋁工藝研究”等。

（二）企業(yè)共建

在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐基礎(chǔ)上，實(shí)行“走出去”方式，積極開展與企業(yè)科研訓(xùn)練合作，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，切實(shí)提高知識(shí)的應(yīng)用。通過“協(xié)同育人”“實(shí)地實(shí)習(xí)”等方式展開與企業(yè)的合作教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校教學(xué)貼近實(shí)際，企業(yè)生產(chǎn)引入新技術(shù)的雙重目的?！皡f(xié)同育人”即企業(yè)選派優(yōu)秀工程師、技術(shù)人員、技工大師定期進(jìn)課堂，開展表面工程，如表面滲鍍、電鍍、氣相沉積等表面技術(shù)相關(guān)的知識(shí)講座、技能培訓(xùn)等，與教師課堂理論知識(shí)互相補(bǔ)充，完善學(xué)生的知識(shí)體系。“實(shí)地實(shí)習(xí)”，進(jìn)行完每一章節(jié)理論知識(shí)授課后，如完成電弧噴涂課本知識(shí)學(xué)習(xí)后，帶領(lǐng)學(xué)生前往油田設(shè)備機(jī)械制造相關(guān)企業(yè)，實(shí)地參觀參與油罐、輸油管道的電弧噴涂防腐涂層制備產(chǎn)線，了解工廠實(shí)際生產(chǎn)，加深理解。

（三）學(xué)生團(tuán)隊(duì)建設(shè)

學(xué)生團(tuán)隊(duì)組建初期，首先通過大三學(xué)生、教師雙向選擇的模式組成初步實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，大三學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)、專業(yè)技能較為扎實(shí)，且經(jīng)過大一大二兩學(xué)年鍛煉，組織協(xié)調(diào)能力、統(tǒng)籌規(guī)劃能力較強(qiáng)，因此大三學(xué)生作為主力隊(duì)員，并選出隊(duì)長。由隊(duì)長負(fù)責(zé)組建完善團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)并對(duì)團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行合理分工。隊(duì)長組建團(tuán)隊(duì)時(shí)，要求必須包含大一、大二學(xué)生至少1人，整個(gè)團(tuán)隊(duì)4～5人。通過參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，大一、大二學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、補(bǔ)充專業(yè)知識(shí)、提高團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)能力等均得到鍛煉，這樣大三學(xué)生畢業(yè)之后，原先的大一大二學(xué)生成為經(jīng)驗(yàn)豐富的主力隊(duì)員，再帶領(lǐng)組建新的隊(duì)員，這樣可以保證整個(gè)團(tuán)隊(duì)的傳承性和項(xiàng)目的延續(xù)性，有利于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的進(jìn)行和研究內(nèi)容的深層次挖掘。

五、思政教育進(jìn)課堂，提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和責(zé)任意識(shí)

以鋼鐵為主的金屬機(jī)械結(jié)構(gòu)、零部件是支撐社會(huì)生活、生產(chǎn)的主要材料，但磨損嚴(yán)重、易腐蝕造成重大安全隱患。拿腐蝕為例，據(jù)中國工程院于2015年啟動(dòng)的“我國腐蝕狀況及控制戰(zhàn)略研究”咨詢項(xiàng)目結(jié)果顯示，2014年，我國全行業(yè)腐蝕總成本為21278.2億元，占國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的3.34%，平均每人需要承擔(dān)的腐蝕成本1555元。材料失效不僅是經(jīng)濟(jì)問題，更是安全問題。作為表面失效防護(hù)的第一線，表面工程在減少安全事故、降低經(jīng)濟(jì)損失等方面有著舉足輕重的地位。

教學(xué)過程中，要適時(shí)引入實(shí)例，讓學(xué)生了解表面工程技術(shù)在工業(yè)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵性，提高學(xué)生的責(zé)任意識(shí)，敢于擔(dān)當(dāng)，對(duì)自己設(shè)計(jì)的涂層壽命、可靠性負(fù)責(zé)，把握安全第一原則;進(jìn)行表面技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，要時(shí)刻把握技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，積極開發(fā)和改善“綠色”技術(shù)，如改善電鍍技術(shù)從重污染技術(shù)向輕污染、基本無污染的方向發(fā)展，改善電鍍向節(jié)約能源、節(jié)約用水和節(jié)能減排方向發(fā)展等。

六、結(jié)語

總之，《表面工程》是一門很新的邊緣交叉學(xué)科，傳統(tǒng)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)均存在較多弊端。工程教育認(rèn)證背景下的課程改革目前取得一定效果，但還需要從教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)條件改善、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、校企合作等多方面人手，進(jìn)而為提高學(xué)生的專業(yè)技能與素養(yǎng)，質(zhì)量安全意識(shí)，發(fā)現(xiàn)、分析與解決問題的能力保駕護(hù)航。