材料腐蚀与防护原理课程思政建设探索

宋鹏 郑必举 黄太红 孙鸿雁

摘  要：实施课程思政教学改革是实现立德树人的重要途径和保障，是新时代高等院校课程改革的重要方向。该文以材料腐蚀与防护原理课程为基础，充分融合专业课程知识和思政教学要求，从专业基础知识点充分挖掘思政元素，创新教学方法，把基础腐蚀实验与日常现象相结合，辩证分析腐蚀的两面性，即合理的金属腐蚀也可以成为金属防护的外衣，培养学生利用辩证唯物主义思维思考问题、分析问题的能力。同时科学融入具体的专业课程教学过程中，还将腐蚀与防护的基本知识点学以致用，提高课程的教学和育人效果，进一步提升学生思维创新能力与发展潜力。

关键字：课程思政；材料腐蚀与防护；涂层；教学改革；辩证思维

中图分类号：G641        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）25-0058-04

Abstract： The implementation of course reform of ideological and political education is an important way and guarantee to realize moral education， and is an important direction of course reform in the new era of higher education institutions. Based on the course Material Corrosion and Protection， this paper fully integrates the knowledge of professional courses and the requirements of ideological and political education， fully explores the elements of ideological and political from the basic knowledge of the profession， innovates the teaching methods， combinesthe basic corrosion experiments with daily phenomena. This paper dialectically analyzes the two sides of corrosion， that is， reasonable metal corrosion can also become a coat of metal protection， and cultivates students' ability to think and analyze problems using dialectical materialist thinking. At the same time， science is integrated into the teaching process of specific professional courses， and the basic knowledge of corrosion and protection will be applied to improve the teaching and educating effect of the course， further enhance the students' thinking innovation ability and development potential.

Keywords： course education; Material Corrosion and Protection; coatings; teaching reform; dialectical thinking

课程思政通过润物细无声的方式将思政与专业课有机结合，从而潜移默化提高学生的思想觉悟，为学生树立科学的三观，以进一步促进正确的政治思想态度形成，增强学生们的政治素质。当前我国产业快速转型升级，行业分工日益细分，技术创新需求日益强烈，材料腐蚀与防护原理慕课建设紧跟课程思政建设的需求，积极地把材料腐蚀与防护技术的知识点和科研成果融入课堂教学中去，系统地传递优秀文化传统和经济环保理念，提高毕业生的综合素质。材料腐蚀与防护技术是先进材料发展和應用的重要基础和保障，而思政教育具有较强的时代性，必须与社会实践教育结合进行立德树人教育。例如，把电化学腐蚀中的析氢腐蚀和吸氧腐蚀同人类社会发展目标联系起来，体现文化“多样性”的选择。坚持以课程思政引领专业创新，树立材料腐蚀与防护技术是社会安全和持续发展的基础，认真学习和开发先进防护技术，为全面控制和利用腐蚀奠定坚实思想和理论基础。

一  课程中的思政元素

本课程充分凝练课程特色，紧紧围绕金属材料腐蚀与防护主题，以思想政治引领课程教学，培养科学的创新精神，激发学生的家国情怀。材料腐蚀与防护技术是先进材料发展和应用的重要基础和保障。材料腐蚀与防护原理课程涉及材料科学、表面防护技术、电化学等相关知识，且目前为止，关于腐蚀的研究已不只是材料科学与技术的重点研究对象，腐蚀与防护的研究在大多数领域都已涉及，展现出蓬勃的发展趋势。因此，把这门课程的教学内容和思政教育相结合，根据学生思想成长情况，在讲授好专业理论的同时开展相关课程思政内容，引导学生立足本专业，将追求专业进步和追求思想进步紧密结合，引导学生提高思想政治素养，旨在培养腐蚀与防护方向的专业人才，以专业知识和技能为国家建设不断提供正能量。

关于材料腐蚀与防护原理课程的改革，立德树人，以学生为中心、结合优秀科研成果积极引导和开拓学生的视野，坚持发挥学生自由性、主动性的前提下展开教学。从课程支撑毕业要求达成的分项指标点体系出发，确立课程教学目标，将课程教学与思政育人相结合，相辅相成，加强理论课与实践课的联动，课程考核方式向多样化转变、考核内容向注重综合能力考核转变、成绩评定向综合性转变，形成可评价的合理综合考核机制，建立课堂教育与创新教育于一体的人才培养模式，充分体现持续改进的工程教育认证思想[1-2]。

（一）  从涂层制备工艺引出的物质统一性原理

涂层制备工艺主要有等离子喷涂技术、液相等离子喷、电子束物理气相沉积、激光重熔或熔敷、自蔓延高温合成法（SHS）、电泳沉积等方法。目前应用最广泛的是等离子喷涂（大气等离子喷涂、低压等离子喷涂技术）、电子束物理气相沉积等方法。其中，等离子喷涂最早应用于热障涂层的制备，主要是把金属或陶瓷粉末送入高温的等离子体火焰中，通过高速等离子体火焰射流，以较高速度飞向工件表面，以机械结合的状态黏附于基体表面。同时，近年来发展起来的电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术主要是电子束技术与物理气相技术结合的产物，该技术制备涂层的主要原理是在真空状态下利用高能电子束加热并气化陶瓷源，陶瓷蒸汽在磁场作用下，以原子或分子为单位的方式沉积到基体工件表面上而最终形成具有柱状组织结构的涂层。上述是目前制备功能涂层的重要技术，在航空航天、化工、冶金和机械等主要行业具有广泛的应用。利用上述制备工艺技术制备的涂层，在实际服役中面临的涂层脱落，这是限制涂层使用的主要矛盾。针对上述涂层剥落与应用的问题，提出了梯度结构涂层的相关概念，从而在涂层结构和成分两个方面实现了黏结层与陶瓷层间的连续梯度过渡，就进一步消除了金属层与陶瓷层之间的尖锐界面，利用金属弥散分布来提高涂层的黏结强度。制备的原始涂层经过后续高温处理后，各元素会以层状结构分布的黏结层与陶瓷层之间的微观界面处互相扩散，形成一个扩散区，消除了二者间的内界面。另外，通过EB-PVD制备的涂层组织为典型的柱晶状组织形态，它的分布形式是垂直于基体表面，二者界面结合方式属于冶金结合，且柱状晶结构提高了涂层在高温下的应变承受能力，继而改善了涂层的抗热疲劳性，有利于提高涂层的抗热冲击性能，但是柱状晶生长方向的组织一般都是致密分布的，导致该涂层结构的热导率高于大气等离子喷涂的层片状结构涂层，降低涂层抗热疲劳性能，这是关于该技术特点的辩证统一原理，如图1所示。无论是等离子喷涂还是电子束气相物理气相沉积都体现出了世界物质统一性原理，同样体现了涂层材料和结构的普遍多样性，这属于世界的多样性；千差万别的事物又有其共性，就等离子技术和电子束物理气象沉积技术而言，二者都是为了制备一定厚度的涂层，改善材料在高溫下的服役寿命，这在一定程度上体现了世界的统一性。无论采用的是何种方法，一切从实际出发，归根结底的目的就是为了在基体材料表面制备涂层，以提高材料的高温抗氧化性，延长其服役寿命。

在实践中要发挥主观能动性，尊重、认识和利用规律，涂层材料在服役后面临的失效问题是客观规律，认真学习和运用科学基础知识，通过客观分析比较失效样品的微观组织结构，找到其失效的主要矛盾点，为再次制备涂层使用合适的方法奠定一定的基础理论知识，最终制备得到所需要的涂层，是材料腐蚀与防护原理运用的重要指导思想，是物质统一性原理在实际生活中的生动体现，是想问题和办事情的出发点和立足点[3]。在推进中国特色伟大实践过程中，要从我国的基本国情出发，认识到我国是一个社会主义大国，人口多、底子薄，生产力水平低。因此，我国处于并将长期处于社会主义初级阶段。同时也要看到我国的主要矛盾已转变为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾[4]。技术的发展水平与经济社会发展阶段存在相关性，高新技术的发展要立足实际需求，积极发展先进涂层，提高腐蚀与防护水平，促进经济社会绿色健康发展。

（二）  从涂层结构引出辩证法的对立统一规律

由于核能工业、船舶工业等特殊领域的日益发展，导致对高温结构材料性能方面的要求变得越来越苛刻，一方面，不仅要求材料本身具有良好的高温力学性能；另一方面，还要求材料的高温抗氧化性能和抗热腐蚀性能良好。合金化技术和表面涂层保护技术是目前改善材料高温性能的两种主要途径。通过合金化技术对制备的涂层性能的影响有利也有弊，其虽能在一定程度上提高合金的高温抗氧化性，但也存在降低合金的力学性能的弊端[5]，如图2所示。这一现象符合对立统一规律，其揭示了事物普遍联系的根本内容和变化发展的动力。

随着技术的快速发展，对材料服役温度也日益趋高，目前合金基体材料已经不能满足要求，在基体材料表面制备功能涂层已经成为必然选择。一般的涂层结构主要包含双层结构或多层复合结构，其中双层结构相对简单，但是双层结构涂层也存在弊端，即涂层会由于金属和陶瓷热物理性质相差较大而导致涂层在服役过程中容易在二者界面处发生脱落失效，降低涂层服役寿命。多层结构涂层相对于双层结构涂层的抗氧化性较好，但涂层在高温下的抗热震性能改善不大，且多层复合结构涂层的制备工艺复杂，重复性、可靠性较低，不宜广泛采用。所以，上述技术发展体现了对立统一规律，揭示了事物发展的源泉和动力。辩证法是认知事物的内部矛盾的方法，既看到事物的统一面，也要看到对立面，这样才能看清材料表面技术发展的主要矛盾，从而推动技术的发展[6]。

（三）  从涂层防护与失效引出量变质变规律

涂层材料发生失效剥落涉及因素众多，主要有材料热膨胀参数失配产生应力使涂层失效、由于相变引起涂层体积变化而使涂层失效、由于材料的化学反应导致涂层界面黏结性能下降而造成失效。涂层失效是经过一定的服役周期后才会发生，体现出量变是一个长期缓慢的过程，这个过程也反映了涂层的安全服役寿命；而质变过程是呈现一个短暂迅速的变化[7]，这是由于随着量变的不断发展积累，导致事物内部的主要矛盾形式发生改变，进一步才能导致事物发生质变。材料的腐蚀防护过程在某些方面也体现了事物从量变到质变转换的过程，同时也是热力学和动力学的体现。因此，充分理解量变与质变的相互作用过程对材料腐蚀与防护课程的理解和应用具有良好的促进作用。

在一切事物的发展过程中，其发展的共同点是基于量变开始的，在量变的积累程度没到质变起始点时，事物性质不会发生改变，因而就不可能实现事物的飞跃和发展[8-9]。那么在材料腐蚀与防护课程学习过程中就必须具有脚踏实地、埋头苦学、勇于探索的精神，从热力学和动力学基础理论知识出发，立足基本的高温氧化和电化学相关基本概念，学习、实践过程中举一反三，充分理解材料腐蚀的量变与质变过程，为改善防护材料的性能和延长材料服役寿命奠定坚实基础。

同理，材料腐蚀与防护体现的量变和质变过程，也能反映出人价值观变化的量变质变过程。在人的成长过程中，在金钱与权利面前会面临重重诱惑，在时间的积累下，如果没有坚定的立场，在人的潜意识里会形成一种比具体物质腐败更可怕的无形的思想腐败，相对于具体物质形态腐败而言的思想腐败是一种极具抽象性的、看不见摸不着的，是一种属于人的意识形态之中的内在腐败，这种腐败都是长期的量变引起的，具有隐蔽性、迷惑性、传染性等特点，这种思想腐败常常被人们忽视，其实它对社会及对人类自身发展本身具有极大危害。在高等院校教书育人的过程中，首先要从思想上立德树人，从思想上分析腐败的产生根源与危害，从而进一步防护腐败现象的产生。从思想上分析腐蚀的根源，这也体现在材料腐蚀与防护的课程教学中，抓住腐蚀与防护的源头，扼制住了思想腐败，也就等于切断了腐败之根[10]，如图3所示。

二  结束语

材料腐蚀现象是大部分金属材料存在的自然现象，其是由于材料自发的在一些自然环境、物理和生物等共同作用下产生了一定的破坏作用，腐蚀就像身体中具有隐藏性的慢性疾病，具有渐进性，但是其产生的危害往往出乎人的意料。就如在设备工作运营前期，人们易忽视处于“亚健康”状态中存在的微小腐蚀问题，但是当腐蚀进一步蔓延，直到发展到一定程度时，这将危及安全生产和设备寿命，若不及时进行腐蚀防护，产生的后果则会付出更加惨重的经济、时间、人力代价。对金属腐蚀与防护，相当于为金属材料穿上“防护衣”，为经济发展延续“生命力”。同理对于人才的培养，教师应当聚焦国家战略需求和世界科技前沿以及企业实际需求，从物质统一性原理、对立统一规律、量变质变规律出發，鼓励学生参与科研过程，把国家和个人担当相结合，研究与生产相联系，营造追求真理、实事求是的科学精神，激发学生兴趣，活跃学生思维。一切从实际出发，根据社会的需要出发，脚踏实地地学习并应用材料腐蚀与防护的知识点。当然，在学习应用材料腐蚀与防护时，应该与对立统一规律，事物是普遍联系并矛盾的，要具体问题具体分析，用辩证唯物主义思维思考问题，遇到问题要权衡利弊，寻求最优的解决办法。提及量变质变规律，可以在学习材料腐蚀与防护课程的过程中映射这个规律，前途是光明的，道路是曲折的。这是一个日积月累的过程，通过每天刻苦努力的学习，这属于量的积累，最终理解并掌握材料防护措施继而实现实际应用，这属于质的飞跃。通过课程思政这种重要创新方式，树立优秀的科研榜样、形成浓厚的科研氛围、营造积极向上的精神风貌、搭建良好的科研环境等渠道来培养学生的学习兴趣、创新精神和思辨习惯，用生动的思政案例和灵活的思政方法，在课程体系和教学体系中要充分凸显腐蚀控制技术对国家发展和环境治理的重要作用，在教材体系中充分融入国家重大工程和先进科研成果，完成专业知识与思政教育的交互融合，使学生在课堂教学中感受到“天下兴亡，匹夫有责”的民族使命感，达到“为党育人、为国育才”的使命，根据产业需求精准培养可用之才，为国家输送了以国家发展为己任的腐蚀学人才，是提高人才成长效率的有效途径。

参考文献：

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