腐蝕電化學(xué)課程思政的教學(xué)實(shí)踐

雷 冰 馮志遠(yuǎn) 胡勝楠 劉 威 郭宏磊 孟國(guó)哲

(中山大學(xué) 化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院，廣東 珠海 519000)

課程思政建設(shè)是高校以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，以習(xí)近平總書記關(guān)于教育工作的重要論述為根本遵循，落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的重要手段[1]。中山大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院圍繞國(guó)家、區(qū)域發(fā)展需求和中山大學(xué)“德才兼?zhèn)洹㈩I(lǐng)袖氣質(zhì)、家國(guó)情懷”人才培養(yǎng)目標(biāo)，以海洋化工為學(xué)科特色，培養(yǎng)海洋特色化工高端人才，服務(wù)“海洋強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略。

海洋腐蝕防護(hù)是中大化工學(xué)院“海洋化工”學(xué)科的特色發(fā)展方向之一。腐蝕電化學(xué)是海洋腐蝕防護(hù)及相近專業(yè)的基礎(chǔ)理論課，是學(xué)生理解海洋腐蝕機(jī)理過(guò)程創(chuàng)新設(shè)計(jì)腐蝕防護(hù)方法的基礎(chǔ)支撐，發(fā)揮著由理論到工程、由基礎(chǔ)到專業(yè)的橋梁作用。對(duì)于腐蝕電化學(xué)這種相對(duì)枯燥的基礎(chǔ)理論課，如何在教學(xué)過(guò)程中融入思政元素，將思想政治教育與專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)融合，從而增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和社會(huì)責(zé)任感，實(shí)現(xiàn)立德樹(shù)人？中山大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院前期在腐蝕電化學(xué)課程思政建設(shè)方面進(jìn)行了探索，取得了一定成效。

1 講學(xué)科發(fā)展歷史，激發(fā)家國(guó)情懷

腐蝕電化學(xué)是電化學(xué)研究的重要方向之一，曹楚南先生在中國(guó)領(lǐng)導(dǎo)和開(kāi)拓了這個(gè)領(lǐng)域。20世紀(jì)五六十年代，中國(guó)的腐蝕科學(xué)研究從一片空白中起步，沒(méi)有現(xiàn)成的資料，曹楚南從翻譯國(guó)外著作開(kāi)始，結(jié)合國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求開(kāi)展理論研究。其時(shí)，石油、鋼鐵等重工業(yè)中的金屬腐蝕不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還頻頻引發(fā)安全生產(chǎn)事故。曹楚南等人“臨危受命”，對(duì)多次發(fā)生泄露、釀成爆炸事故的四川威遠(yuǎn)含硫氣田井下設(shè)備進(jìn)行了實(shí)地考察實(shí)驗(yàn)，提出緩蝕劑的“后效”概念，對(duì)油氣管道完成了有效防護(hù)。1979年6月，曹先生提議在中國(guó)開(kāi)拓腐蝕電化學(xué)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，并與武漢大學(xué)姚祿安教授經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間的充分醞釀和準(zhǔn)備后，于1981年7月在長(zhǎng)春應(yīng)用電化學(xué)研究所建立腐蝕電化學(xué)專業(yè)委員會(huì)，1985年，曹先生專著《腐蝕電化學(xué)原理》問(wèn)世，在我國(guó)首次建立了一套比較完整的腐蝕電化學(xué)理論體系并糾正了一些沿襲的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，使腐蝕電化學(xué)這一學(xué)術(shù)領(lǐng)域?yàn)閲?guó)內(nèi)外同行所承認(rèn)和重視。經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，我國(guó)的腐蝕電化學(xué)研究活躍世界前沿，成為世界腐蝕研究的重鎮(zhèn)。可以這樣說(shuō)，我國(guó)腐蝕電化學(xué)研究從無(wú)到有的發(fā)展，是老一輩科學(xué)家不斷耕耘、無(wú)私奉獻(xiàn)建立的，通過(guò)講述腐蝕電化學(xué)學(xué)科的發(fā)展歷程，激勵(lì)學(xué)生的自豪感，厚植愛(ài)國(guó)主義，激發(fā)青年學(xué)子繼續(xù)建設(shè)腐蝕電化學(xué)的熱情。隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，腐蝕成本與日俱增。2014年，我國(guó)全行業(yè)的腐蝕總成本為 21 278.2 億元，占國(guó)民生產(chǎn)總值(GDP)的3.34%，平均每人需要承擔(dān)的腐蝕成本1 555元[2]。我們?cè)诮榻B腐蝕電化學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生了解腐蝕學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀及需求，了解腐蝕對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要影響，有利于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)可，激發(fā)學(xué)子的家國(guó)情懷。

曹楚南先生曾在《院士自述》中寫道：“其實(shí)，治學(xué)要用笨功夫是大家都知道的道理，只是我對(duì)于這個(gè)道理，是通過(guò)學(xué)習(xí)中的成功與失敗和工作中的摸索， 比較晚才切身領(lǐng)悟到的?！边@種“學(xué)然后知不足”的精神是后輩學(xué)子的精神財(cái)富，激勵(lì)學(xué)生踏實(shí)治學(xué)，終身學(xué)習(xí)，為國(guó)家做實(shí)事。

這部分采用教師課堂講述、討論互動(dòng)的方式，通過(guò)歷史圖片、視頻等資料對(duì)學(xué)生進(jìn)行思政教育，旨在激發(fā)愛(ài)國(guó)主義情懷。

2 講實(shí)際工程實(shí)例，厚植工匠精神

腐蝕電化學(xué)是一門理論與實(shí)際工程聯(lián)系緊密的課程，單純的理論灌輸往往達(dá)不到良好的效果，需要與實(shí)際的腐蝕案例相結(jié)合。課程的目標(biāo)不僅僅是讓學(xué)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(shí)際工程中的腐蝕防護(hù)問(wèn)題，培養(yǎng)工匠精神。課程從以下方面進(jìn)行了嘗試。

2.1 講述腐蝕電化學(xué)在國(guó)家重大工程中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和愛(ài)國(guó)情懷

以毗鄰中山大學(xué)珠海校區(qū)的港珠澳大橋?yàn)槔v述我國(guó)科技工作者如何運(yùn)用腐蝕電化學(xué)的基本原理，創(chuàng)新設(shè)計(jì)陰極保護(hù)、重防腐涂層、腐蝕狀態(tài)監(jiān)測(cè)等多重腐蝕防護(hù)手段來(lái)保證大橋120年的使用壽命，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。事實(shí)上，這些腐蝕防護(hù)措施的作用機(jī)制均是基于腐蝕電化學(xué)原理。如，陰極保護(hù)(無(wú)論是外加電流陰極保護(hù)還是犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù))的基本原理都是電極在陰極極化狀態(tài)下，陽(yáng)極溶解過(guò)程受到抑制，從而降低腐蝕速率；重防腐涂層的作用機(jī)制是使金屬與腐蝕介質(zhì)隔開(kāi)，切斷電極表面電化學(xué)反應(yīng)所必須的離子導(dǎo)體環(huán)境，從而抑制腐蝕電化學(xué)發(fā)生；腐蝕狀態(tài)監(jiān)測(cè)(如氯離子監(jiān)測(cè)、鋼筋腐蝕電位監(jiān)測(cè)等)則是采集界面電化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)信息，從而對(duì)材料的腐蝕狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)講解腐蝕電化學(xué)基礎(chǔ)原理在國(guó)家重大工程中起到的作用，將書本上的原理與實(shí)際工程聯(lián)系起來(lái)，提倡學(xué)為所用。同時(shí)，通過(guò)這些偉大的國(guó)家工程激發(fā)學(xué)生民族自豪感和愛(ài)國(guó)熱情，厚植“四個(gè)自信”，鼓勵(lì)學(xué)生報(bào)效祖國(guó)。

2.2 講述重大腐蝕警示案例，培養(yǎng)工匠精神和職業(yè)素養(yǎng)

腐蝕是材料在環(huán)境作用下發(fā)生的破壞或失效，當(dāng)前，因腐蝕原因?qū)е碌闹卮蠊こ淌鹿蕰r(shí)有發(fā)生，其中既有防腐設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)脑?，也有維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)的原因。例如，2013年11月22號(hào)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(qū)域土壤鹽堿和地下水氯化物含量高，同時(shí)排水暗渠內(nèi)隨著潮汐變化海水倒灌，輸油管道長(zhǎng)期處于干濕交替的海水及鹽霧腐蝕環(huán)境，加之管道受到道路承重和振動(dòng)等因素影響，導(dǎo)致管道加速腐蝕減薄、破裂，造成原油泄漏，進(jìn)而引起爆炸。事實(shí)上，腐蝕是各個(gè)行業(yè)都普遍存在的問(wèn)題，如何控制腐蝕危害、降低腐蝕損失是腐蝕工程師肩負(fù)重大的家國(guó)使命。履行這一職責(zé)，不僅需要深厚的腐蝕電化學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，更需要嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)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(xué)課程教學(xué)過(guò)程中，我們通過(guò)講解腐蝕示警案例將工匠精神的種子埋入學(xué)生心中，鼓勵(lì)學(xué)生培養(yǎng)職業(yè)素養(yǎng)。

這部分采用教師課堂講述、案例分析、討論互動(dòng)的方式，學(xué)生課下搜集相關(guān)案例并集中分析，旨在使學(xué)生認(rèn)識(shí)到腐蝕防護(hù)的巨大意義，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

3 講學(xué)科發(fā)展前沿，倡導(dǎo)職業(yè)規(guī)劃

學(xué)為所用是工科高等教育的重要特色，將學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向是目前“新工科”教育的共識(shí)，也是優(yōu)化腐蝕電化學(xué)課程教學(xué)的重要舉措[3]。以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)也表明，相對(duì)枯燥的理論知識(shí)很難持久的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。因此，我們?cè)诟g電化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，將國(guó)家戰(zhàn)略、學(xué)術(shù)研究、科技發(fā)展前沿成果引入課程，體現(xiàn)前沿性與時(shí)代性；同時(shí)，將腐蝕電化學(xué)課程學(xué)習(xí)與個(gè)人職業(yè)發(fā)展聯(lián)系起來(lái)，起到了良好的效果。

3.1 講國(guó)家戰(zhàn)略對(duì)腐蝕防護(hù)人才的需求，鼓勵(lì)將個(gè)人成長(zhǎng)與祖國(guó)需求聯(lián)系在一起，腳踏實(shí)地

“為黨育人、為國(guó)育才”是高等教育的使命。在這一思想指導(dǎo)下，我們根據(jù)腐蝕防護(hù)行業(yè)特點(diǎn)，圍繞海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略需求，科學(xué)設(shè)計(jì)腐蝕電化學(xué)的課程內(nèi)容，精準(zhǔn)培養(yǎng)海洋腐蝕防護(hù)高端人才。例如，課程針對(duì)南海島礁工程建設(shè)中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)需求，在電位-pH圖(Pourbaix圖)原理及用途章節(jié)，選擇性的介紹了混凝土內(nèi)部堿性環(huán)境對(duì)鋼筋保護(hù)的效果，講解混凝土碳化和環(huán)境氯離子侵蝕誘發(fā)鋼筋銹蝕的機(jī)理和電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，從界面電化學(xué)反應(yīng)的角度說(shuō)明混凝土中鋼筋銹蝕必須滿足的條件，進(jìn)而引出鋼筋混凝土的防護(hù)措施。通過(guò)這一手段，將課程的理論學(xué)習(xí)與實(shí)際工程需求緊密聯(lián)系起來(lái)，將腐蝕電化學(xué)課程置于國(guó)家海洋開(kāi)發(fā)的大背景下，以解決海洋工程裝備腐蝕防護(hù)問(wèn)題為應(yīng)用導(dǎo)向，深化學(xué)生對(duì)腐蝕電化學(xué)理論的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也對(duì)未來(lái)的職業(yè)有一定認(rèn)識(shí)，倡導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)為國(guó)家做實(shí)事。

3.2 講科學(xué)發(fā)展前沿，鼓勵(lì)創(chuàng)新精神，仰望星空

腐蝕是制約海洋工程裝備和材料安全、長(zhǎng)效服役的關(guān)鍵問(wèn)題之一，腐蝕控制是海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略不可或缺的一環(huán)。隨著技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)海洋裝備逐步向深海、遠(yuǎn)海、南海、極地等極端的、復(fù)雜的海洋環(huán)境拓展。隨著海洋環(huán)境載荷的復(fù)雜化，海工裝備面臨復(fù)雜應(yīng)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(guò)程也由單一的腐蝕電化學(xué)過(guò)程，向動(dòng)態(tài)多因素耦合過(guò)程發(fā)展，這種多因素耦合體系下的腐蝕過(guò)程是當(dāng)前腐蝕電化學(xué)的研究前沿。此外，腐蝕電化學(xué)作為腐蝕與防護(hù)研究中的核心基礎(chǔ)之一，現(xiàn)階段基于分子/原子層面的腐蝕研究仍任重而道遠(yuǎn)，這也是腐蝕學(xué)科的發(fā)展方向之一。在腐蝕電化學(xué)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)上，我們有意識(shí)地加入了這些學(xué)科研究前沿內(nèi)容，增強(qiáng)課程的研究性、創(chuàng)新性和綜合性，一方面可以開(kāi)拓學(xué)生視野，同時(shí)也會(huì)在一定程度上加大課程難度，增加了大學(xué)生的學(xué)習(xí)投入，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

這部分采用教師課堂講述、討論互動(dòng)的方式，學(xué)生課下搜集學(xué)習(xí)前沿研究文獻(xiàn)，旨在增強(qiáng)學(xué)科認(rèn)同感。

4 創(chuàng)新教學(xué)方法，提高育人成效

大學(xué)階段是青年形成和確立世界觀、人生觀、價(jià)值觀的關(guān)鍵階段。在課程教學(xué)中，我們嘗試著將腐蝕電化學(xué)的理論知識(shí)將人文規(guī)律、日常生活和個(gè)人成長(zhǎng)之間建立聯(lián)系，讓工科理論知識(shí)“鮮活”起來(lái)，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高了課堂教學(xué)效果。

4.1 將自然科學(xué)知識(shí)與人文知識(shí)聯(lián)系起來(lái)

腐蝕是材料在環(huán)境作用下失效、劣化的過(guò)程，是材料從“有用”到“沒(méi)用”的過(guò)程。從熱力學(xué)角度，腐蝕是一個(gè)體系內(nèi)部能量耗散的自發(fā)過(guò)程，如果想要降低腐蝕過(guò)程，就必須要用外力增加體系穩(wěn)定性。材料的腐蝕過(guò)程對(duì)人的成長(zhǎng)成才過(guò)程有借鑒意義，例如，某些官員的腐敗，也是因?yàn)橛型獠凯h(huán)境的“糖衣炮彈”作用、自身思想不夠堅(jiān)定引起；如果同學(xué)不努力學(xué)習(xí)提高自己，自身的價(jià)值或內(nèi)部能量也會(huì)像材料腐蝕一樣慢慢耗散，最終被會(huì)現(xiàn)實(shí)慢慢“腐蝕”，必須要通過(guò)自身努力提升內(nèi)部?jī)r(jià)值，才能避免腐蝕的發(fā)生。通過(guò)將人的成長(zhǎng)成才規(guī)律與自然腐蝕過(guò)程聯(lián)系在一起，激勵(lì)學(xué)生努力奮斗，做一個(gè)有用的人，避免人生價(jià)值的“腐蝕”。

4.2 豐富學(xué)習(xí)模式，將腐蝕防護(hù)知識(shí)融入到日常生活

在教學(xué)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)了校園腐蝕現(xiàn)象“隨手拍”環(huán)節(jié)，要求學(xué)生針對(duì)身邊發(fā)現(xiàn)的某個(gè)腐蝕現(xiàn)象，從材料、環(huán)境等方面分析發(fā)生腐蝕的原因，思考改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，并分小組討論。此部分作為腐蝕電化學(xué)課程的平時(shí)作業(yè)堅(jiān)持下來(lái)，使學(xué)生能夠帶著現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題去學(xué)習(xí)，也能將所學(xué)的知識(shí)用起來(lái)解決實(shí)際的小問(wèn)題，起到了良好的效果。此外，教學(xué)環(huán)節(jié)中不局限。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)已經(jīng)明確提出“建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”的戰(zhàn)略目標(biāo)，材料腐蝕是海洋產(chǎn)業(yè)中不可避免的關(guān)鍵問(wèn)題，培養(yǎng)海洋腐蝕防護(hù)領(lǐng)域的專業(yè)人才、服務(wù)國(guó)家海洋戰(zhàn)略是高校不可推卸的責(zé)任。腐蝕電化學(xué)是海洋腐蝕防護(hù)學(xué)科的理論基礎(chǔ)，本文探索了如何在腐蝕電化學(xué)課程中挖掘思政元素，以國(guó)家產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，將中山大學(xué)“德才兼?zhèn)?、領(lǐng)袖氣質(zhì)、家國(guó)情懷”十二字人才培養(yǎng)方針有機(jī)融入到腐蝕電化學(xué)的課程教學(xué)中，在專業(yè)知識(shí)的講授過(guò)程中滲透愛(ài)國(guó)主義、人文素養(yǎng)、工匠精神，實(shí)現(xiàn)價(jià)值塑造、知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)的融合，培養(yǎng)海洋腐蝕防護(hù)領(lǐng)域“又紅又?！钡母叨巳瞬?，服務(wù)國(guó)家建設(shè)。