焊接技术与工程专业的工程化学研究与改革探索

刘珍光 李平 欧阳春

在工程教育专业认证背景下，对焊接技术与工程专业的工程化学课程进行研究与改革探索，以期培养国际化的工程师。结合专业特色和学生实际，在教学内容选择、教学方法和教学方式上进行了改革探索。通过针对性选择教学内容，实践化教学方式和案例化教学启发，激发学生对工程化学的兴趣，提高教学质量。

随着“一带一路”和“丝绸之路”国家战略不断推进，我国高端装备制造业走出国门。我国急需能顺应国际发展趋势，获得国际认可的工程师，以增加我国高端装备在国际的话语权。工程教育专业认证是当今国际通行的工程教育质量保证制度，实现教育经历国际互认的重要媒介，也是当今国际通用性强、认可度高、培养结构体系完善的国际标准。我国于2016年6月正式成为《华盛顿协议》成员国，标志着我国获得工程教育认证专业的毕业生将在国际上获得互认。多种高端装备由金属材料构成，需焊接工艺进行连接。我校焊接技术与工程专业结合国家战略，基于工程教育专业认证要求，对本科生的课程体系进行了重构，工科专业的学生需掌握化学基础知识，以培养解决复杂工程问题思维方式。工程化学是一门综合多学科的工程应用性较强的课程，涉及化学学科中多门分支，如无机化学、有机化学、高分子化学、分析化学、物理化学、结构化学等，讲授内容多且涵盖广，如物质化学组成和聚集状态、物质结构和材料性质、化学反应基本原理、金属材料腐蚀和防护等。为服务于工程教育专业认证，该课程主要讲授基本化学知识，更注重将化学知识应用于工程实践中。在前期教学中发现，工科学生对化学基本知识理解较难，学习积极性不够;课程学时数少，教学内容多;学生很难将知识进行迁移并融会贯通。因此，在讲授工程化学知识中，如何将知识以通俗易懂的方式讲授给学生，培养学生们解决复杂工程问题思维方式，是需要改革和研究的内容。

1 基于专业特色，提高内容针对性

由于工程化学内容多，而分配的学时少，系统深入讲解全部内容势必将增加师生负担。因此，必须结合该专业面向的具体工程实践，选择性重点讲解部分内容。我校焊接技术专业毕业生多从事与船舶行业相关的工作，课程侧重讲解金属材料的基础知识及应用过程中的基本化学知识，如晶体金属键和金属材料、晶体缺陷和晶体材料、化学反应的方向和限度、金属材料腐蚀和防护措施等。在讲授物质化学组成章节时，重点阐述晶体的分类、晶体在服役过程中的演化及液体材料的基本性质，适当缩减生物大分子、气体等内容。在讲授化学反应基本规律中，重点讲授化学反应过程中的焓变、熵变、吉布斯函数变等内容，而对原电池和化学能源的讲授则较少。课题教学中同时引入最新的研究动态，结合非晶材料研究热点，引入非晶材料如何焊接的内容。

2 引入案例教学，增加学生积极性

化学知识是苦涩的理论，而工科学生关注将知识应用到实践中，为此，在授课中更多关注将化学理论与工程实践相结合，以激发学生们学习兴趣和积极性。例如，在讲解溶液的蒸气压、凝固点、沸点内容中，先抛出为什么下雪以后需要在高速公路上撒盐，而不是撒沙子增大摩擦力呢？引导学生们思考生活实例背后的化学知识。在讲解金属材料腐蚀和防护一章中，从生活中常见的钢铁材料生锈，而不锈钢在很长时间也不腐蚀，思考同样是钢铁材料，为什么不锈钢的耐蚀性很好？通过引入案例可有效活跃气氛，加深学生对知识理解和掌握。

3 运用模型及多媒体教学，提高学生体验感

焊接技术与工程专业主要面向金属材料的焊接过程，着重金属材料焊接中微观组织演变，涉及到多种金属材料晶体结构的变化，需要对金属常见晶体结构进行深入了解。而晶体结构多为三维立体结构，而点缺陷、线缺陷、面缺陷等内容对空间想象能力要求更高。为克服这一困难，在教学过程中通过球棍模型增强学生们对晶体的实物体验，制作flash程序，让学生们理解位错滑移、晶界移动等常见金属材料性质。在讲解金属材料常见性质中，在课堂上选取弹塑性好的橡皮条和刚度较好的钢铁材料，让同学们亲身体验塑性及强度概念。工科专业毕业生将来从事工程技术相关工作，引入模型可有效增強学生们对化学知识的体会。

4 总结与展望

工程化学作为我校焊接技术与工程专业的平台基础课程，设置目的是为学生解决复杂工程问题提供基本化学知识，培养理科严谨求实的思维方式，以期通过多学科交叉解决工程问题。作为授课教师，要为国家培养国际工程师为目标，不断提高自身的业务水平和科学素养，积极开展教学研究，不断提高教学水平和效果。

资助来源：江苏省品牌专业建设工程资助项目。

（作者单位：1江苏科技大学2扬州大学）