工程教育認證背景下《表面工程》課程改革探索

侯彩鳳 郭麗娟 房冉冉

關鍵詞：表面工程;表面技術;工程教育認證;課程改革

工程教育專業認證是國際上通用的工程教育類專業教學質量保障法寶，它秉承以學生為中心的教育理念，提出以成果為導向的教育取向，通過持續改進的質量文化，確保工科專業畢業生在畢業達到該行業認可的既定質量標準要求。取得經認證合格的專業的畢業文憑就拿到了進入國際就業市場的“入場券”，對于高校提高學生就業率和就業質量具有重要意義?！侗砻婀こ獭氛n程是材料類、材料工程類專業重要的理論課程之一，大多作為專業選修課程設置，對畢業生實際工程專業能力的培養、學生職業生涯規劃等有著重要影響?；诖?，本文結合中國石油大學勝利學院材料成型及控制工程的專業背景，初步探索工程教育認證要求下，表面工程學課程教學改革的突破點。

一、整合優化理論教學內容。重點突出有的放矢

《表面工程》課程涵蓋了表面淬火、熱擴滲、電鍍、化學鍍、熱噴涂等在內的十余種表面技術，種類繁多，但大多數普通高校課程開設學時有限，若全面展開均勻發力，每種表面技術只能蜻蜓點水，淺嘗輒止。課堂容易衍變成學生懈怠、被動接受，教師趕進度、“自導自演”。因此整合教學內容，明確教學重點尤為重要。

（一）結合專業培養目標，確定教學重點

《表面工程》是屬于理論性很強的一門課程，老舊的“填鴨式”教學方法課堂效率雖高，但學生易產生疲勞，課堂后半部分易走神。通過調查往屆學生的學習情況發現，大多學生只能記住幾個表面技術名稱，而對其原理、設備、實現方法的優缺點等基礎知識含糊其詞，不明所以。而《表面工程》課程面向的是材料成型及控制專業大三學生，本專業培養的是能夠在材料成型及控制領域，尤其是石油石化機械裝備領域，完成按照生產實際要求完成相關成型工藝、設備設計和應用研究等工作。因此大部分學生專業知識背景為金屬材料，故選擇表面熱處理和化學熱處理、電鍍與化學鍍、熱噴涂技術、高能束表面改性、轉化膜與著色技術為重點，進行深入講解。課堂教學內容與學生就業領域密切相關，學生能夠從課堂上提前了解畢業后所從事行業的基礎理論知識，因此可以大大提高課堂“抬頭率”，有效提高聽課效果。

（二）結合學校背景與教師科研方向，確定教學重點

中國石油大學勝利學院地處黃河三角洲、中國重要的石油基地山東省東營市，石油石化行業特色鮮明。學生就業領域、教師科研方向也主要集中在石油石化、機械裝備、能源開發等行業。這些行業急需先進的耐磨減摩材料、耐蝕防腐材料、耐高溫材料等，因此《表面工程》教學內容重點確定時要側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和功能性涂層的設計、制備、性能檢測等。

（三）結合行業前沿發展，確定教學重點

《表面工程》教學中關于表面技術的定義、特點、優缺點、適用條件和場合等理論內容較多，學生反映接受起來毫無頭緒，概念空洞乏味。因此教學過程要與實際結合，將空洞的理論知識落實到實實在在的日常生活、行業應用前沿。通過結合工廠生產、設備、國際先進技術等視頻、圖片音像資料，將抽象的理論知識化為具體的、可見的內容。拓寬學生學科前沿知識，了解行業發展趨勢，意識到本專業技術可以對經濟社會、科學研究的巨大推動作用，可以為學生擇業就業、升學深造提供參考意見。

二、改善實驗教學模式，切實提高學生專業素養

《表面工程》課程在本校材料成型及控制工程專業中設置共48學時，其中42個理論學時、6個實驗學時。在6個學時內，學生們要完成三個實驗，即感應熔覆金屬涂層的制備、電鍍金屬涂層的制備及涂層表面質量檢測。感應熔覆金屬涂層的制備包括試樣預處理、漿料配置及冷涂覆、感應熔覆;電鍍金屬涂層制備包括陰陽極預處理、電鍍液配置、電鍍;涂層表面質量檢測包括外觀形貌觀察、表面和截面金相組織觀察、厚度測試、硬度測試、結合力測試。因此，時間緊任務重，加之實驗設備、場地等限制，造成實驗過程大多流于形式，多為教師演示型，學生動手操作的機會較少。因此，基于工程教育認證要求，改變實驗模式迫在眉睫。

（一）變“基礎性實驗”為“綜合探究性實驗”

以往的實驗課程多為基礎的驗證性實驗，或者是涂層的制備，目的是讓學生掌握某種表面技術的預處理、涂層制備、涂層檢測技術和方法等工藝流程。但隨著社會發展，就業競爭越來越激烈，對畢業生專業能力的要求越來越高。因此傳統的基礎性實驗不能再滿足要求，需要進行改革，加強學生的創新能力和創造性解決實際問題的能力。將日常生活生產中遇到的實際問題作為項目課題給出，學生通過理論知識的學習和查閱文獻，確定實驗方案和流程，進而提高學生創造性解決問題的能力。

（二）變“教師主導”為“學生主導”

傳統實驗教學模式中，教師給出實驗指導書，學生按照要求和步驟進行實驗操作，教師主導，學生被動式操作，不利于學生創新意識和科研思維邏輯的培養。因此要變教師主導為學生主導，教師作為督促、引導和解難的角色參與其中。

課程開始時，教師根據實驗室條件和學科前沿知識給出實驗課題，如抽油桿耐磨防腐課題，包括熱浸鍍鋁、復合鍍鎳基涂層制備、感應熔覆鈷基合金涂層制備。學生自愿選題分組，通過理論知識的學習和文獻閱讀，設計實驗方案和流程，進行答辯匯報。答辯通過后，學生組內分工與合作，完成所需儀器設備、試劑、材料等準備工作，進行試樣預處理、涂層制備、涂層性能檢測、實驗結果分析與討論，最后完成實驗報告。

通過實驗模式改革，學生在實驗過程中學會了文獻查閱、實驗方案設計、團隊分工與協作、答辯匯報PPT制作、專業技能操作等，不僅提高了科研思維、動手操作能力，還鍛煉了口語表達能力、人際交往能力、組織協調能力等，為畢業設計和就業擇業提供了一定基礎。

三、完善課程評價體系。持續改進追求卓越

以往教學評價以平時成績主要包括考勤、作業、實驗報告各占10%，考試成績70%進行學期末成績評定。該評價體系重點關注結果，忽視過程，不利于激發學生主動學習的積極性，最終評價結果對后期課程改進提供的參考價值不大，因此需進行以下改革。

（一）過程評價，激發學生積極性

教學平時成績中將考勤更改為學生個人展示評價。教師根據教學內容規劃，選擇部分內容進行課堂翻轉，把講臺交給學生。例如電鍍章節，教師主導講授電鍍的基本原理和工藝、常用的單金屬電鍍，將合金電鍍交給學生進行自學和課堂匯報交流。在電鍍基礎知識學習的基礎上，學生再查閱相關資料完成理論自學、幻燈片制作，老師隨機抽取學生進行課堂匯報，解答學生學習過程中遇到的疑難問題，最終所有學生上交自學筆記和幻燈片，課程結束前教師要把控全局，確保每位同學能夠進行課堂交流匯報，教師根據學生的自學資料、幻燈片、匯報過程展示等進行綜合性評價。這樣既可以加深學生對知識的理解和記憶，又可以鍛煉學生的組織規劃、表達能力，一舉兩得。

（二）團隊評價，培養學生團隊合作能力

根據改革后的實驗模式，學生根據自愿分組組成4～6個人的實驗組，教師給出團隊成績。團隊評價依據包括每組的文獻綜述、方案設計、實驗結果與分析進行整體團隊評價。組內成員根據承擔的分工進行總結，教師根據實驗過程中的交流、觀察、個人實驗總結報告給出個人成績。最終團隊成績加個人成績，即為學生實驗成績。該評價方式可以有效提高組員的責任感，激發學生積極性，提高團隊凝聚力。

四、依托課程。開展創新創業等科技活動

《表面工程》是材料科學與工程中發展最迅猛的學科之一，表面工程技術即指通過改變在材料表面組織、結構、成分、應力狀態或表面涂覆等手段，使材料表面獲得有別于內部的特殊性能的技術。表面工程牽涉腐蝕科學、摩擦磨損學、材料力學、冶金學等多學科交叉，表面失效與防護也是本教研室教師的主要科研方向之一，因此依托課程，結合科研項目，指導學生參與參加一系列創新創業項目，是學生將理論化為實踐的重要形式之一。

（一）導師引導

依托《表面工程》課堂，介紹教師有關表面失效與防護科研項目，通過學生教師雙向選擇和隊長組隊模式組成實驗團隊。學生利用課余實踐進行相關實驗，并申報參加科技活動。近年來，教師帶領學生申請的校級一般科研項目有“抽油桿35CrMo熱浸鍍鋁工藝研究”“改性氧化石墨烯復合涂料的制備及其防腐性能研究”等，申請國家級大學生創新創業訓練計劃有“納米一無機復合涂料的制備及其防腐性能研究”“基于鋅粉改性的新型復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）企業共建

在實驗實踐基礎上，實行“走出去”方式，積極開展與企業科研訓練合作，培養學生的實踐能力，切實提高知識的應用。通過“協同育人”“實地實習”等方式展開與企業的合作教學，實現學校教學貼近實際，企業生產引入新技術的雙重目的?！皡f同育人”即企業選派優秀工程師、技術人員、技工大師定期進課堂，開展表面工程，如表面滲鍍、電鍍、氣相沉積等表面技術相關的知識講座、技能培訓等，與教師課堂理論知識互相補充，完善學生的知識體系?！皩嵉貙嵙暋?，進行完每一章節理論知識授課后，如完成電弧噴涂課本知識學習后，帶領學生前往油田設備機械制造相關企業，實地參觀參與油罐、輸油管道的電弧噴涂防腐涂層制備產線，了解工廠實際生產，加深理解。

（三）學生團隊建設

學生團隊組建初期，首先通過大三學生、教師雙向選擇的模式組成初步實驗團隊，大三學生專業理論知識、專業技能較為扎實，且經過大一大二兩學年鍛煉，組織協調能力、統籌規劃能力較強，因此大三學生作為主力隊員，并選出隊長。由隊長負責組建完善團隊結構并對團隊成員進行合理分工。隊長組建團隊時，要求必須包含大一、大二學生至少1人，整個團隊4～5人。通過參與實驗項目，大一、大二學生實驗技能、補充專業知識、提高團隊協調能力等均得到鍛煉，這樣大三學生畢業之后，原先的大一大二學生成為經驗豐富的主力隊員，再帶領組建新的隊員，這樣可以保證整個團隊的傳承性和項目的延續性，有利于實驗項目的進行和研究內容的深層次挖掘。

五、思政教育進課堂，提高學生專業素養和責任意識

以鋼鐵為主的金屬機械結構、零部件是支撐社會生活、生產的主要材料，但磨損嚴重、易腐蝕造成重大安全隱患。拿腐蝕為例，據中國工程院于2015年啟動的“我國腐蝕狀況及控制戰略研究”咨詢項目結果顯示，2014年，我國全行業腐蝕總成本為21278.2億元，占國內生產總值（GDP）的3.34%，平均每人需要承擔的腐蝕成本1555元。材料失效不僅是經濟問題，更是安全問題。作為表面失效防護的第一線，表面工程在減少安全事故、降低經濟損失等方面有著舉足輕重的地位。

教學過程中，要適時引入實例，讓學生了解表面工程技術在工業社會和經濟中的關鍵性，提高學生的責任意識，敢于擔當，對自己設計的涂層壽命、可靠性負責，把握安全第一原則;進行表面技術設計時，要時刻把握技術發展趨勢，積極開發和改善“綠色”技術，如改善電鍍技術從重污染技術向輕污染、基本無污染的方向發展，改善電鍍向節約能源、節約用水和節能減排方向發展等。

六、結語

總之，《表面工程》是一門很新的邊緣交叉學科，傳統理論教學和實驗教學均存在較多弊端。工程教育認證背景下的課程改革目前取得一定效果，但還需要從教學內容優化、實驗實踐教學條件改善、產學研結合、校企合作等多方面人手，進而為提高學生的專業技能與素養，質量安全意識，發現、分析與解決問題的能力保駕護航。