腐蝕電化學課程思政的教學實踐

雷 冰 馮志遠 胡勝楠 劉 威 郭宏磊 孟國哲

(中山大學 化學工程與技術學院，廣東 珠海 519000)

課程思政建設是高校以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，以習近平總書記關于教育工作的重要論述為根本遵循，落實立德樹人根本任務的重要手段[1]。中山大學化學工程與技術學院圍繞國家、區域發展需求和中山大學“德才兼備、領袖氣質、家國情懷”人才培養目標，以海洋化工為學科特色，培養海洋特色化工高端人才，服務“海洋強國”戰略。

海洋腐蝕防護是中大化工學院“海洋化工”學科的特色發展方向之一。腐蝕電化學是海洋腐蝕防護及相近專業的基礎理論課，是學生理解海洋腐蝕機理過程創新設計腐蝕防護方法的基礎支撐，發揮著由理論到工程、由基礎到專業的橋梁作用。對于腐蝕電化學這種相對枯燥的基礎理論課，如何在教學過程中融入思政元素，將思想政治教育與專業知識學習融合，從而增強學生的創新精神、實踐能力和社會責任感，實現立德樹人？中山大學化學工程與技術學院前期在腐蝕電化學課程思政建設方面進行了探索，取得了一定成效。

1 講學科發展歷史，激發家國情懷

腐蝕電化學是電化學研究的重要方向之一，曹楚南先生在中國領導和開拓了這個領域。20世紀五六十年代，中國的腐蝕科學研究從一片空白中起步，沒有現成的資料，曹楚南從翻譯國外著作開始，結合國家經濟建設需求開展理論研究。其時，石油、鋼鐵等重工業中的金屬腐蝕不僅造成巨大的經濟損失，還頻頻引發安全生產事故。曹楚南等人“臨危受命”，對多次發生泄露、釀成爆炸事故的四川威遠含硫氣田井下設備進行了實地考察實驗，提出緩蝕劑的“后效”概念，對油氣管道完成了有效防護。1979年6月，曹先生提議在中國開拓腐蝕電化學學術領域的基礎研究，并與武漢大學姚祿安教授經過一年多時間的充分醞釀和準備后，于1981年7月在長春應用電化學研究所建立腐蝕電化學專業委員會，1985年，曹先生專著《腐蝕電化學原理》問世，在我國首次建立了一套比較完整的腐蝕電化學理論體系并糾正了一些沿襲的錯誤觀點，使腐蝕電化學這一學術領域為國內外同行所承認和重視。經過近40年的發展，我國的腐蝕電化學研究活躍世界前沿，成為世界腐蝕研究的重鎮。可以這樣說，我國腐蝕電化學研究從無到有的發展，是老一輩科學家不斷耕耘、無私奉獻建立的，通過講述腐蝕電化學學科的發展歷程，激勵學生的自豪感，厚植愛國主義，激發青年學子繼續建設腐蝕電化學的熱情。隨著現代工業的快速發展，腐蝕成本與日俱增。2014年，我國全行業的腐蝕總成本為 21 278.2 億元，占國民生產總值(GDP)的3.34%，平均每人需要承擔的腐蝕成本1 555元[2]。我們在介紹腐蝕電化學時，引導學生了解腐蝕學科的發展現狀及需求，了解腐蝕對國民經濟的重要影響，有利于增強學生對專業的認可，激發學子的家國情懷。

曹楚南先生曾在《院士自述》中寫道：“其實，治學要用笨功夫是大家都知道的道理，只是我對于這個道理，是通過學習中的成功與失敗和工作中的摸索， 比較晚才切身領悟到的。”這種“學然后知不足”的精神是后輩學子的精神財富，激勵學生踏實治學，終身學習，為國家做實事。

這部分采用教師課堂講述、討論互動的方式，通過歷史圖片、視頻等資料對學生進行思政教育，旨在激發愛國主義情懷。

2 講實際工程實例，厚植工匠精神

腐蝕電化學是一門理論與實際工程聯系緊密的課程，單純的理論灌輸往往達不到良好的效果，需要與實際的腐蝕案例相結合。課程的目標不僅僅是讓學生理解腐蝕基本理論，更重要的是如何利用這些理論解決實際工程中的腐蝕防護問題，培養工匠精神。課程從以下方面進行了嘗試。

2.1 講述腐蝕電化學在國家重大工程中的應用，激發學生的民族自豪感和愛國情懷

以毗鄰中山大學珠海校區的港珠澳大橋為例，講述我國科技工作者如何運用腐蝕電化學的基本原理，創新設計陰極保護、重防腐涂層、腐蝕狀態監測等多重腐蝕防護手段來保證大橋120年的使用壽命，達到國際領先水平。事實上，這些腐蝕防護措施的作用機制均是基于腐蝕電化學原理。如，陰極保護(無論是外加電流陰極保護還是犧牲陽極陰極保護)的基本原理都是電極在陰極極化狀態下，陽極溶解過程受到抑制，從而降低腐蝕速率；重防腐涂層的作用機制是使金屬與腐蝕介質隔開，切斷電極表面電化學反應所必須的離子導體環境，從而抑制腐蝕電化學發生；腐蝕狀態監測(如氯離子監測、鋼筋腐蝕電位監測等)則是采集界面電化學反應的熱力學和動力學信息，從而對材料的腐蝕狀態進行評估。通過講解腐蝕電化學基礎原理在國家重大工程中起到的作用，將書本上的原理與實際工程聯系起來，提倡學為所用。同時，通過這些偉大的國家工程激發學生民族自豪感和愛國熱情，厚植“四個自信”，鼓勵學生報效祖國。

2.2 講述重大腐蝕警示案例，培養工匠精神和職業素養

腐蝕是材料在環境作用下發生的破壞或失效，當前，因腐蝕原因導致的重大工程事故時有發生，其中既有防腐設計不當的原因，也有維護保養不及時的原因。例如，2013年11月22號青島輸油管道爆炸事故，其直接原因是由于輸油管道所處區域土壤鹽堿和地下水氯化物含量高，同時排水暗渠內隨著潮汐變化海水倒灌，輸油管道長期處于干濕交替的海水及鹽霧腐蝕環境，加之管道受到道路承重和振動等因素影響，導致管道加速腐蝕減薄、破裂，造成原油泄漏，進而引起爆炸。事實上，腐蝕是各個行業都普遍存在的問題，如何控制腐蝕危害、降低腐蝕損失是腐蝕工程師肩負重大的家國使命。履行這一職責，不僅需要深厚的腐蝕電化學基礎理論知識，更需要嚴謹、求實的工匠精神。這種追求“至善”的工匠精神是高校工科教育需要重視的，在腐蝕電化學課程教學過程中，我們通過講解腐蝕示警案例將工匠精神的種子埋入學生心中，鼓勵學生培養職業素養。

這部分采用教師課堂講述、案例分析、討論互動的方式，學生課下搜集相關案例并集中分析，旨在使學生認識到腐蝕防護的巨大意義，增強社會責任感。

3 講學科發展前沿，倡導職業規劃

學為所用是工科高等教育的重要特色，將學科導向轉變為產業需求導向是目前“新工科”教育的共識，也是優化腐蝕電化學課程教學的重要舉措[3]。以往的教學經驗也表明，相對枯燥的理論知識很難持久的激發學生學習熱情。因此，我們在腐蝕電化學課程教學內容設計上，將國家戰略、學術研究、科技發展前沿成果引入課程，體現前沿性與時代性；同時，將腐蝕電化學課程學習與個人職業發展聯系起來，起到了良好的效果。

3.1 講國家戰略對腐蝕防護人才的需求，鼓勵將個人成長與祖國需求聯系在一起，腳踏實地

“為黨育人、為國育才”是高等教育的使命。在這一思想指導下，我們根據腐蝕防護行業特點，圍繞海洋強國戰略需求，科學設計腐蝕電化學的課程內容，精準培養海洋腐蝕防護高端人才。例如，課程針對南海島礁工程建設中鋼筋混凝土結構的腐蝕防護需求，在電位-pH圖(Pourbaix圖)原理及用途章節，選擇性的介紹了混凝土內部堿性環境對鋼筋保護的效果，講解混凝土碳化和環境氯離子侵蝕誘發鋼筋銹蝕的機理和電化學反應過程，從界面電化學反應的角度說明混凝土中鋼筋銹蝕必須滿足的條件，進而引出鋼筋混凝土的防護措施。通過這一手段，將課程的理論學習與實際工程需求緊密聯系起來，將腐蝕電化學課程置于國家海洋開發的大背景下，以解決海洋工程裝備腐蝕防護問題為應用導向，深化學生對腐蝕電化學理論的認識，激發學生的學習興趣，也對未來的職業有一定認識，倡導學生運用所學為國家做實事。

3.2 講科學發展前沿，鼓勵創新精神，仰望星空

腐蝕是制約海洋工程裝備和材料安全、長效服役的關鍵問題之一，腐蝕控制是海洋強國戰略不可或缺的一環。隨著技術的發展，我國海洋裝備逐步向深海、遠海、南海、極地等極端的、復雜的海洋環境拓展。隨著海洋環境載荷的復雜化，海工裝備面臨復雜應力載荷、流體沖刷、高溫氧化、微生物腐蝕、宏觀生物污損等海洋多因素作用，材料的海洋腐蝕過程也由單一的腐蝕電化學過程，向動態多因素耦合過程發展，這種多因素耦合體系下的腐蝕過程是當前腐蝕電化學的研究前沿。此外，腐蝕電化學作為腐蝕與防護研究中的核心基礎之一，現階段基于分子/原子層面的腐蝕研究仍任重而道遠，這也是腐蝕學科的發展方向之一。在腐蝕電化學課程內容設計上，我們有意識地加入了這些學科研究前沿內容，增強課程的研究性、創新性和綜合性，一方面可以開拓學生視野，同時也會在一定程度上加大課程難度，增加了大學生的學習投入，有利于學生綜合素質的提高。

這部分采用教師課堂講述、討論互動的方式，學生課下搜集學習前沿研究文獻，旨在增強學科認同感。

4 創新教學方法，提高育人成效

大學階段是青年形成和確立世界觀、人生觀、價值觀的關鍵階段。在課程教學中，我們嘗試著將腐蝕電化學的理論知識將人文規律、日常生活和個人成長之間建立聯系，讓工科理論知識“鮮活”起來，加深了學生對理論知識的理解，提高了課堂教學效果。

4.1 將自然科學知識與人文知識聯系起來

腐蝕是材料在環境作用下失效、劣化的過程，是材料從“有用”到“沒用”的過程。從熱力學角度，腐蝕是一個體系內部能量耗散的自發過程，如果想要降低腐蝕過程，就必須要用外力增加體系穩定性。材料的腐蝕過程對人的成長成才過程有借鑒意義，例如，某些官員的腐敗，也是因為有外部環境的“糖衣炮彈”作用、自身思想不夠堅定引起；如果同學不努力學習提高自己，自身的價值或內部能量也會像材料腐蝕一樣慢慢耗散，最終被會現實慢慢“腐蝕”，必須要通過自身努力提升內部價值，才能避免腐蝕的發生。通過將人的成長成才規律與自然腐蝕過程聯系在一起，激勵學生努力奮斗，做一個有用的人，避免人生價值的“腐蝕”。

4.2 豐富學習模式，將腐蝕防護知識融入到日常生活

在教學環節中，設計了校園腐蝕現象“隨手拍”環節，要求學生針對身邊發現的某個腐蝕現象，從材料、環境等方面分析發生腐蝕的原因，思考改進設計方法，并分小組討論。此部分作為腐蝕電化學課程的平時作業堅持下來，使學生能夠帶著現實的問題去學習，也能將所學的知識用起來解決實際的小問題，起到了良好的效果。此外，教學環節中不局限。

5 結語

我國已經明確提出“建設海洋強國”的戰略目標，材料腐蝕是海洋產業中不可避免的關鍵問題，培養海洋腐蝕防護領域的專業人才、服務國家海洋戰略是高校不可推卸的責任。腐蝕電化學是海洋腐蝕防護學科的理論基礎，本文探索了如何在腐蝕電化學課程中挖掘思政元素，以國家產業需求為導向，將中山大學“德才兼備、領袖氣質、家國情懷”十二字人才培養方針有機融入到腐蝕電化學的課程教學中，在專業知識的講授過程中滲透愛國主義、人文素養、工匠精神，實現價值塑造、知識傳授和能力培養的融合，培養海洋腐蝕防護領域“又紅又專”的高端人才，服務國家建設。