材料腐蝕與防護原理課程思政建設探索

宋鵬 鄭必舉 黃太紅 孫鴻雁

摘? 要：實施課程思政教學改革是實現立德樹人的重要途徑和保障，是新時代高等院校課程改革的重要方向。該文以材料腐蝕與防護原理課程為基礎，充分融合專業課程知識和思政教學要求，從專業基礎知識點充分挖掘思政元素，創新教學方法，把基礎腐蝕實驗與日?，F象相結合，辯證分析腐蝕的兩面性，即合理的金屬腐蝕也可以成為金屬防護的外衣，培養學生利用辯證唯物主義思維思考問題、分析問題的能力。同時科學融入具體的專業課程教學過程中，還將腐蝕與防護的基本知識點學以致用，提高課程的教學和育人效果，進一步提升學生思維創新能力與發展潛力。

關鍵字：課程思政；材料腐蝕與防護；涂層；教學改革；辯證思維

中圖分類號：G641? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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

課程思政通過潤物細無聲的方式將思政與專業課有機結合，從而潛移默化提高學生的思想覺悟，為學生樹立科學的三觀，以進一步促進正確的政治思想態度形成，增強學生們的政治素質。當前我國產業快速轉型升級，行業分工日益細分，技術創新需求日益強烈，材料腐蝕與防護原理慕課建設緊跟課程思政建設的需求，積極地把材料腐蝕與防護技術的知識點和科研成果融入課堂教學中去，系統地傳遞優秀文化傳統和經濟環保理念，提高畢業生的綜合素質。材料腐蝕與防護技術是先進材料發展和應用的重要基礎和保障，而思政教育具有較強的時代性，必須與社會實踐教育結合進行立德樹人教育。例如，把電化學腐蝕中的析氫腐蝕和吸氧腐蝕同人類社會發展目標聯系起來，體現文化“多樣性”的選擇。堅持以課程思政引領專業創新，樹立材料腐蝕與防護技術是社會安全和持續發展的基礎，認真學習和開發先進防護技術，為全面控制和利用腐蝕奠定堅實思想和理論基礎。

一? 課程中的思政元素

本課程充分凝練課程特色，緊緊圍繞金屬材料腐蝕與防護主題，以思想政治引領課程教學，培養科學的創新精神，激發學生的家國情懷。材料腐蝕與防護技術是先進材料發展和應用的重要基礎和保障。材料腐蝕與防護原理課程涉及材料科學、表面防護技術、電化學等相關知識，且目前為止，關于腐蝕的研究已不只是材料科學與技術的重點研究對象，腐蝕與防護的研究在大多數領域都已涉及，展現出蓬勃的發展趨勢。因此，把這門課程的教學內容和思政教育相結合，根據學生思想成長情況，在講授好專業理論的同時開展相關課程思政內容，引導學生立足本專業，將追求專業進步和追求思想進步緊密結合，引導學生提高思想政治素養，旨在培養腐蝕與防護方向的專業人才，以專業知識和技能為國家建設不斷提供正能量。

關于材料腐蝕與防護原理課程的改革，立德樹人，以學生為中心、結合優秀科研成果積極引導和開拓學生的視野，堅持發揮學生自由性、主動性的前提下展開教學。從課程支撐畢業要求達成的分項指標點體系出發，確立課程教學目標，將課程教學與思政育人相結合，相輔相成，加強理論課與實踐課的聯動，課程考核方式向多樣化轉變、考核內容向注重綜合能力考核轉變、成績評定向綜合性轉變，形成可評價的合理綜合考核機制，建立課堂教育與創新教育于一體的人才培養模式，充分體現持續改進的工程教育認證思想[1-2]。

（一）? 從涂層制備工藝引出的物質統一性原理

涂層制備工藝主要有等離子噴涂技術、液相等離子噴、電子束物理氣相沉積、激光重熔或熔敷、自蔓延高溫合成法（SHS）、電泳沉積等方法。目前應用最廣泛的是等離子噴涂（大氣等離子噴涂、低壓等離子噴涂技術）、電子束物理氣相沉積等方法。其中，等離子噴涂最早應用于熱障涂層的制備，主要是把金屬或陶瓷粉末送入高溫的等離子體火焰中，通過高速等離子體火焰射流，以較高速度飛向工件表面，以機械結合的狀態黏附于基體表面。同時，近年來發展起來的電子束物理氣相沉積（EB-PVD）技術主要是電子束技術與物理氣相技術結合的產物，該技術制備涂層的主要原理是在真空狀態下利用高能電子束加熱并氣化陶瓷源，陶瓷蒸汽在磁場作用下，以原子或分子為單位的方式沉積到基體工件表面上而最終形成具有柱狀組織結構的涂層。上述是目前制備功能涂層的重要技術，在航空航天、化工、冶金和機械等主要行業具有廣泛的應用。利用上述制備工藝技術制備的涂層，在實際服役中面臨的涂層脫落，這是限制涂層使用的主要矛盾。針對上述涂層剝落與應用的問題，提出了梯度結構涂層的相關概念，從而在涂層結構和成分兩個方面實現了黏結層與陶瓷層間的連續梯度過渡，就進一步消除了金屬層與陶瓷層之間的尖銳界面，利用金屬彌散分布來提高涂層的黏結強度。制備的原始涂層經過后續高溫處理后，各元素會以層狀結構分布的黏結層與陶瓷層之間的微觀界面處互相擴散，形成一個擴散區，消除了二者間的內界面。另外，通過EB-PVD制備的涂層組織為典型的柱晶狀組織形態，它的分布形式是垂直于基體表面，二者界面結合方式屬于冶金結合，且柱狀晶結構提高了涂層在高溫下的應變承受能力，繼而改善了涂層的抗熱疲勞性，有利于提高涂層的抗熱沖擊性能，但是柱狀晶生長方向的組織一般都是致密分布的，導致該涂層結構的熱導率高于大氣等離子噴涂的層片狀結構涂層，降低涂層抗熱疲勞性能，這是關于該技術特點的辯證統一原理，如圖1所示。無論是等離子噴涂還是電子束氣相物理氣相沉積都體現出了世界物質統一性原理，同樣體現了涂層材料和結構的普遍多樣性，這屬于世界的多樣性；千差萬別的事物又有其共性，就等離子技術和電子束物理氣象沉積技術而言，二者都是為了制備一定厚度的涂層，改善材料在高溫下的服役壽命，這在一定程度上體現了世界的統一性。無論采用的是何種方法，一切從實際出發，歸根結底的目的就是為了在基體材料表面制備涂層，以提高材料的高溫抗氧化性，延長其服役壽命。

在實踐中要發揮主觀能動性，尊重、認識和利用規律，涂層材料在服役后面臨的失效問題是客觀規律，認真學習和運用科學基礎知識，通過客觀分析比較失效樣品的微觀組織結構，找到其失效的主要矛盾點，為再次制備涂層使用合適的方法奠定一定的基礎理論知識，最終制備得到所需要的涂層，是材料腐蝕與防護原理運用的重要指導思想，是物質統一性原理在實際生活中的生動體現，是想問題和辦事情的出發點和立足點[3]。在推進中國特色偉大實踐過程中，要從我國的基本國情出發，認識到我國是一個社會主義大國，人口多、底子薄，生產力水平低。因此，我國處于并將長期處于社會主義初級階段。同時也要看到我國的主要矛盾已轉變為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分發展之間的矛盾[4]。技術的發展水平與經濟社會發展階段存在相關性，高新技術的發展要立足實際需求，積極發展先進涂層，提高腐蝕與防護水平，促進經濟社會綠色健康發展。

（二）? 從涂層結構引出辯證法的對立統一規律

由于核能工業、船舶工業等特殊領域的日益發展，導致對高溫結構材料性能方面的要求變得越來越苛刻，一方面，不僅要求材料本身具有良好的高溫力學性能；另一方面，還要求材料的高溫抗氧化性能和抗熱腐蝕性能良好。合金化技術和表面涂層保護技術是目前改善材料高溫性能的兩種主要途徑。通過合金化技術對制備的涂層性能的影響有利也有弊，其雖能在一定程度上提高合金的高溫抗氧化性，但也存在降低合金的力學性能的弊端[5]，如圖2所示。這一現象符合對立統一規律，其揭示了事物普遍聯系的根本內容和變化發展的動力。

隨著技術的快速發展，對材料服役溫度也日益趨高，目前合金基體材料已經不能滿足要求，在基體材料表面制備功能涂層已經成為必然選擇。一般的涂層結構主要包含雙層結構或多層復合結構，其中雙層結構相對簡單，但是雙層結構涂層也存在弊端，即涂層會由于金屬和陶瓷熱物理性質相差較大而導致涂層在服役過程中容易在二者界面處發生脫落失效，降低涂層服役壽命。多層結構涂層相對于雙層結構涂層的抗氧化性較好，但涂層在高溫下的抗熱震性能改善不大，且多層復合結構涂層的制備工藝復雜，重復性、可靠性較低，不宜廣泛采用。所以，上述技術發展體現了對立統一規律，揭示了事物發展的源泉和動力。辯證法是認知事物的內部矛盾的方法，既看到事物的統一面，也要看到對立面，這樣才能看清材料表面技術發展的主要矛盾，從而推動技術的發展[6]。

（三）? 從涂層防護與失效引出量變質變規律

涂層材料發生失效剝落涉及因素眾多，主要有材料熱膨脹參數失配產生應力使涂層失效、由于相變引起涂層體積變化而使涂層失效、由于材料的化學反應導致涂層界面黏結性能下降而造成失效。涂層失效是經過一定的服役周期后才會發生，體現出量變是一個長期緩慢的過程，這個過程也反映了涂層的安全服役壽命；而質變過程是呈現一個短暫迅速的變化[7]，這是由于隨著量變的不斷發展積累，導致事物內部的主要矛盾形式發生改變，進一步才能導致事物發生質變。材料的腐蝕防護過程在某些方面也體現了事物從量變到質變轉換的過程，同時也是熱力學和動力學的體現。因此，充分理解量變與質變的相互作用過程對材料腐蝕與防護課程的理解和應用具有良好的促進作用。

在一切事物的發展過程中，其發展的共同點是基于量變開始的，在量變的積累程度沒到質變起始點時，事物性質不會發生改變，因而就不可能實現事物的飛躍和發展[8-9]。那么在材料腐蝕與防護課程學習過程中就必須具有腳踏實地、埋頭苦學、勇于探索的精神，從熱力學和動力學基礎理論知識出發，立足基本的高溫氧化和電化學相關基本概念，學習、實踐過程中舉一反三，充分理解材料腐蝕的量變與質變過程，為改善防護材料的性能和延長材料服役壽命奠定堅實基礎。

同理，材料腐蝕與防護體現的量變和質變過程，也能反映出人價值觀變化的量變質變過程。在人的成長過程中，在金錢與權利面前會面臨重重誘惑，在時間的積累下，如果沒有堅定的立場，在人的潛意識里會形成一種比具體物質腐敗更可怕的無形的思想腐敗，相對于具體物質形態腐敗而言的思想腐敗是一種極具抽象性的、看不見摸不著的，是一種屬于人的意識形態之中的內在腐敗，這種腐敗都是長期的量變引起的，具有隱蔽性、迷惑性、傳染性等特點，這種思想腐敗常常被人們忽視，其實它對社會及對人類自身發展本身具有極大危害。在高等院校教書育人的過程中，首先要從思想上立德樹人，從思想上分析腐敗的產生根源與危害，從而進一步防護腐敗現象的產生。從思想上分析腐蝕的根源，這也體現在材料腐蝕與防護的課程教學中，抓住腐蝕與防護的源頭，扼制住了思想腐敗，也就等于切斷了腐敗之根[10]，如圖3所示。

二? 結束語

材料腐蝕現象是大部分金屬材料存在的自然現象，其是由于材料自發的在一些自然環境、物理和生物等共同作用下產生了一定的破壞作用，腐蝕就像身體中具有隱藏性的慢性疾病，具有漸進性，但是其產生的危害往往出乎人的意料。就如在設備工作運營前期，人們易忽視處于“亞健康”狀態中存在的微小腐蝕問題，但是當腐蝕進一步蔓延，直到發展到一定程度時，這將危及安全生產和設備壽命，若不及時進行腐蝕防護，產生的后果則會付出更加慘重的經濟、時間、人力代價。對金屬腐蝕與防護，相當于為金屬材料穿上“防護衣”，為經濟發展延續“生命力”。同理對于人才的培養，教師應當聚焦國家戰略需求和世界科技前沿以及企業實際需求，從物質統一性原理、對立統一規律、量變質變規律出發，鼓勵學生參與科研過程，把國家和個人擔當相結合，研究與生產相聯系，營造追求真理、實事求是的科學精神，激發學生興趣，活躍學生思維。一切從實際出發，根據社會的需要出發，腳踏實地地學習并應用材料腐蝕與防護的知識點。當然，在學習應用材料腐蝕與防護時，應該與對立統一規律，事物是普遍聯系并矛盾的，要具體問題具體分析，用辯證唯物主義思維思考問題，遇到問題要權衡利弊，尋求最優的解決辦法。提及量變質變規律，可以在學習材料腐蝕與防護課程的過程中映射這個規律，前途是光明的，道路是曲折的。這是一個日積月累的過程，通過每天刻苦努力的學習，這屬于量的積累，最終理解并掌握材料防護措施繼而實現實際應用，這屬于質的飛躍。通過課程思政這種重要創新方式，樹立優秀的科研榜樣、形成濃厚的科研氛圍、營造積極向上的精神風貌、搭建良好的科研環境等渠道來培養學生的學習興趣、創新精神和思辨習慣，用生動的思政案例和靈活的思政方法，在課程體系和教學體系中要充分凸顯腐蝕控制技術對國家發展和環境治理的重要作用，在教材體系中充分融入國家重大工程和先進科研成果，完成專業知識與思政教育的交互融合，使學生在課堂教學中感受到“天下興亡，匹夫有責”的民族使命感，達到“為黨育人、為國育才”的使命，根據產業需求精準培養可用之才，為國家輸送了以國家發展為己任的腐蝕學人才，是提高人才成長效率的有效途徑。

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