《金屬腐蝕與防護》課程教學改革與實踐

陳 武,梅 平,賴 璐 (長江大學化學與環(huán)境工程學院,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濟損失約占當年國民經濟生產總值的1.5%～4.2%,而我國近年來的年腐蝕損失約為5000億元,約占國民經濟生產總值的5%[1]。腐蝕除造成經濟損失外,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)生產和人們生活產生嚴重影響。但如果能普遍、正確地采用適當?shù)母g控制技術和方法,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習,可使學生掌握金屬腐蝕與防護的基礎知識和技術,培養(yǎng)一批掌握防腐技能的專業(yè)人才,對于保證國民經濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。當前,隨著我國國民經濟迅猛發(fā)展,很多工業(yè)生產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》的教學及科研工作的體會和認識,分析了教學中存在的問題及影響,對長江大學 《金屬腐蝕與防護》課程改革和實踐教學進行研究??長江大學教學研究項目 (JY2010021)。。

1 課程教學概況及存在的問題

1.1 課程教學概況

《金屬腐蝕與防護》是一門以物理化學為基礎,涉及材料科學、電化學、化學、金屬學、表面科學、無機非金屬材料、高分子材料、生物科學、工程力學、固體物理等學科的交叉性、綜合性學科。該課程多年來是長江大學應用化學、化學工程與工藝、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,很多同學通過該課程的學習,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,提高了學生的綜合能力,很多學生畢業(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、學生甚至是教學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,或對選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:首先是學生普遍不買教材,很多學生上該課程的主要目的就是拿學分,隨便應付了事,上課全憑主觀興趣,學習不夠專注。部分學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選修課有利于提高學生的綜合素質,對于選修課如何轉化為學生的素質,應采取怎樣的教學方法等更深層次更具體的問題卻缺乏思考,常常導致教學上缺少創(chuàng)新意識;教學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人學時數(shù)就乘系數(shù)。這種情況無論是任課教師還是學生的心理都不可避免地產生一種該課程不重要的誤解,對選修課的認識產生偏差,導致教師授課積極性和動力不足,學生學習也缺乏積極性和主動性。因此,導致課堂教學效果不盡人意,無法讓選修課收到應有的教學效果。

2)學時分配不盡合理 《金屬腐蝕與防護》課程教學學時數(shù)少,且不斷在調整,最早為32學時,后分別調整為24及現(xiàn)在的30學時,而 《金屬腐蝕與防護》課程信息量非常大,概念、原理、規(guī)律多,關系多,且內容抽象,有些微觀腐蝕機理不清楚,甚至有些內容和理論尚未有定論,因此學習難度較大。但由于學時數(shù)有限,為了完成既定的教學任務,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,導致學生只能被動地跟著老師走,根本不能主動學習,更談不上在課后認真看書、考慮問題了。

3)教學環(huán)節(jié)設置不匹配 目前長江大學的 《金屬腐蝕與防護》課程不僅理論學時少,而且沒有實驗教學環(huán)節(jié),學生沒有機會理論聯(lián)系實際,也沒有在教師指導下開展腐蝕與防護基礎實驗的機會,這就從根本上導致學生學習興趣不足、學過后印象不深、前學后忘的現(xiàn)象,更談不上動手能力和創(chuàng)新能力的鍛煉與培養(yǎng),這樣也就導致學生畢業(yè)后在工作之初,面對緩蝕劑評價、腐蝕測定、電化學保護設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選修課程目的是開拓學生知識面、培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維和初步科研能力而確定的。但總有部分學生卻因此對 《金屬腐蝕與防護》課程的學習很不認真,導致課堂學習氣氛不濃,教學效果不好。

2 教學改革

2.1 重新認識 《金屬腐蝕與防護》課程教學的重要性

柯偉院士指出,政府和社會各界應該像關注醫(yī)學、環(huán)境科學一樣關注腐蝕問題,腐蝕控制的問題應引起社會的高度重視[2]。從1962年12月國家科委、中國科學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和教學單位,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)模經濟建設,防腐蝕正在形成一門新興的產業(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域的比例很大,但他們多數(shù)是臨時工、農民工,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技術水平的提高及防腐蝕新技術的推廣應用?？聜ピ菏款I導的課題組建議國家科技部、教育部和國家經貿委聯(lián)合發(fā)文,要求大學工程教育中包含必要的腐蝕基礎知識,要求工程建設與企業(yè)領導參加腐蝕與防護科技知識培訓,對有關工程技術人員要通過培訓、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理論與實踐教育的重要性。學校教學主管部門、教師、學生應該重新認識并重視該課程教學,根據(jù)長江大學油氣開發(fā)和石油化工的背景,結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,加強油氣田和石油化工腐蝕與防護內容,把該課程建設成具有長江大學特色的課程,注重培養(yǎng)學生職業(yè)能力,引導學生參加腐蝕工程師技術資格認證考試,為油氣田和石油化工生產提供急需的專業(yè)防腐人才,同時也可以擴寬學生的就業(yè)面和就業(yè)率。

2.2 理論教學改革

1)及時更新教材 目前學生普遍使用的較經典的教材如 《金屬腐蝕理論及應用》最早出版在1984年,2002年雖經再版,但其內容沒有變化。目前有關 《金屬腐蝕與防護》新教材盡管每年都有出版,但內容大多類似,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)和應用,工程材料不再局限于鋼鐵材料,因此腐蝕與防護的教學也要與時俱進。在教學中,要么使用最新教材,以教材內容為主線,結合學生專業(yè)特點補充最新的知識,要么根據(jù)腐蝕學科最新研究進展和研究成果自編教學講義,以保證將該學科的基礎知識和最新成果傳授給學生。

2)建立具有長江大學特色的 《金屬腐蝕與防護》課程體系 在 《金屬腐蝕與防護》教學中要結合油田生產、石油環(huán)保、煉油中常用的設備的腐蝕與防護問題進行講授,讓學生了解生產工藝、設備結構和工作環(huán)境及設備腐蝕特點。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的介紹,并引入一些典型腐蝕與防護實例,不僅使學生認識到學習腐蝕與防護的意義,更知道學這門課程與今后工作之間的關系,充分激發(fā)學生的學習欲望和學習興趣。同時也有利于把該課程建設成具有長江大學特色的油氣田和石油化工腐蝕與防護的課程,使該課程的教學更具實用性和針對性。

3)多種手段并用教學 《金屬腐蝕與防護》課程學習難度較大,教師在課堂要講清概念、理論及教材中圖、表的含義,同時還要引導學生自學,閱讀教材。教學中還要幫助學生理清知識結構和前后關系、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、極化與防腐技術的關系等,使學生牢固地掌握腐蝕與防護的基礎知識。為了提高課堂教學質量,調動學生學習的興趣,要多種教學手段并用,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形式。讓學生觀看有關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,便于學生更加直觀區(qū)分各種腐蝕形態(tài),讓學生對現(xiàn)場腐蝕防護技術留下深刻印象,使課堂教學效果大大提高。

4)結合科研教學 長江大學在油氣田腐蝕與防護技術方面承擔過多項國家863、中石油創(chuàng)新基金、湖北省自然科學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 “油氣田緩蝕技術研究及應用”獲2005年湖北省科技進步一等獎,同時還有2項關于緩蝕劑的國家發(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相結合,教學中以油氣田開發(fā)、含油污水處理和石油化工生產中發(fā)生的腐蝕實例作為教學中的重要資料,以實際腐蝕失效樣品為教具,將科學研究的經驗、教訓、成果引入課堂教學,既可豐富教學內容、突出課程特色,又可激發(fā)學生學習興趣,培養(yǎng)學生研究和創(chuàng)新能力,使學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)結合就業(yè)和資格認證教學 在教學中可將教學目的與學生的職業(yè)能力、防腐蝕工程師技術資格認證考試直接結合,既可提高學生學習的積極性和主動性,又可為我國工農業(yè)生產及國防建設,尤其是為油氣田和石油化工生產提供急需的專業(yè)防腐人才,同時也可以擴寬學生的就業(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 《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)選修課程鍛煉學生自主創(chuàng)新能力的作用,同時也激發(fā)了學生的學習興趣。

2.3 增加實踐教學內容

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

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

[2]柯偉.中國工業(yè)與自然環(huán)境腐蝕調查的進展 [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)與經濟,2008,18(9):182.

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

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