材料科學基礎課程思政設計與實踐

何鑫 禹庭 張弛 宋偉東 何江波

摘 ?要：材料科學基礎是五邑大學材料科學與工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，為響應各類課程與思政理論課同向同行，形成協(xié)同效應的課程思政建設的時代號召，本課程充分利用課堂教學的主戰(zhàn)場，教學團隊深入挖掘課程中的思政元素，從課程目標設計、課程教學團隊建設、教學模式和課程考核方式改革等方面有機融入課程思政元素，并給出了具體的案例，期望本課程的成功經(jīng)驗能為其他專業(yè)課的課程思政建設提供借鑒。

關鍵詞：課程思政建設;材料科學基礎;專業(yè)基礎課;案例

中圖分類號：G641 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）33-0161-05

Abstract： Fundamentals of Materials science is one of the most important specialized course for students majoring in Materials Science and Engineering in Wuyi University. In response to the era call of ideological and political construction， all courses and ideological and political theory courses should reform simultaneously. Classroom teaching is the main battlefield for the course where our teaching team deeply explores the ideological and political elements. The ideological and political elements of the course are integrated into the course objective design， course teaching team construction， teaching mode and course assessment reformation. It is expected that the successful reforming experience of this course can work as an example for the ideological and political construction of other specialized courses.

Keywords： course ideological and political construction; Fundamentals of Materials Science; specialized courses; case-based teaching

2014年，習近平總書記在第二十三次全國高等學校黨的建設工作會議上明確提出，高等學校要堅持立德樹人，把培育和踐行社會主義核心價值觀融入教書育人全過程。在2016年12月全國高校思想政治工作會議上的講話中，習近平總書記再次強調，把思想政治工作貫穿教育教學全過程。自此課程思政逐步走入全國高等學校的專業(yè)教學課堂。2020年5月28日教育部印發(fā)的《高等學校課程思政建設指導綱要》（以下簡稱“綱要”）更是進一步明確了課程思政在落實立德樹人根本任務中的重要價值引領作用，并且為每門課程的思政建設都指明了方向——必須將價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體、不可割裂。全面推進課程思政建設，就是要寓價值觀引導于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀、價值觀。

五邑大學順勢在2021年印發(fā)《關于加快建設和完善高水平人才培養(yǎng)體系的若干意見》，提出要著力強化各類課程價值引領功能，把課程思政要求落實到每一門課程教學中。立足課程教學目標，充分挖掘課程自身蘊含的思想政治教育元素，研究探索如何通過“揉”“融”相結合，將思想政治教育貫穿教育教學全過程，發(fā)揮課程思政在構建高水平人才培養(yǎng)體系中的重要作用。專業(yè)基礎課是大學生進入專業(yè)學習的第一課，承載著大學生世界觀、人生觀和價值觀形成的重要導向作用，影響著學生在未來對待工作的態(tài)度，乃至影響對待整個國家和社會的態(tài)度，對學生科學思維訓練和人文素養(yǎng)提升也具有重要影響[1-2]。材料科學基礎作為五邑大學省級重點學科中材料科學與工程專業(yè)最重要的專業(yè)基礎課，是學生進入材料研究世界的開端，對于引導學生愛國、愛校和愛專業(yè)，樹立正確的價值觀至關重要[3-5]。因此，為響應習近平總書記提出“守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應”的號召，本課程教學團隊通過梳理教學內容，重構知識體系，提煉課程中蘊含的文化內涵、價值理念和思政元素，并在將課程思政建設中有機融入課程目標設計、課程教學團隊建設、教學模式和課程考核方式改革等教學過程方面做了有益的嘗試。

一、課程目標設計

材料、信息與能源作為當代社會物質文明的三大支柱，人類文明的進步與材料的發(fā)展是密不可分的。材料科學基礎是材料科學與工程專業(yè)本科生的基礎課程，是后續(xù)各門材料類專業(yè)課程的理論基礎課，授課對象是二年級本科生，開課時間為第一學期。表1為課程大綱中設計的課程目標，體現(xiàn)了價值引領知識傳授和能力培養(yǎng)，促進學生樹立正確的價值觀和人生規(guī)劃，增強“四個意識”，堅定“四個自信”。

二、課程教學團隊建設

專業(yè)課程是人才培養(yǎng)的主戰(zhàn)場，專業(yè)教師的素質和能力決定了高等教育與人才培養(yǎng)的水平和質量，因此打造優(yōu)質專業(yè)課程教學團隊是推進課程思政建設、提升人才培養(yǎng)質量的關鍵。課程思政強調所有的教師都有育人職責，鼓勵團隊合作。材料科學基礎課程組建了一支由應用物理與材料學院4位專業(yè)教師和1位馬克思主義學院思政課顧問教師組成的教學團隊，團隊成員具有學科背景互相支撐的優(yōu)勢。專業(yè)教師的科研背景與材料科學基礎課程教學內容匹配度高，且均為工作在科研一線的年輕教師，可將前沿的科研成果有機融入課堂教學內容，極大地擴充了教學內容的深度與廣度。思政課教師顧問為課程思政元素的提煉提供了有力的專業(yè)保障。課程教學團隊成員通過建設課程思政素材庫、線上教學資源等途徑豐富課程教學內容，通過共同備課、互相聽課、定期主題研討等多種交流形式不斷加強課程教學團隊建設。課程專業(yè)教師從自身的研究背景出發(fā)，將課程的基礎知識點延伸到前沿科研進展中，并與馬克思辯證唯物主義世界觀、愛國主義情懷、工匠精神、創(chuàng)新精神等思政元素有機融合，將專業(yè)知識傳授與價值引領有機結合起來，實現(xiàn)在知識傳授中升華學生的思想。

案例一：

主講教師：何鑫教授，研究方向為微納電極及器件。

知識點案例：晶體的塑性變形——晶體的塑性變形受晶體本身的特性和晶界以及位向的影響。金屬材料具有良好的塑性變形能力，可被加工成各種形狀的零件。

思政元素：創(chuàng)新、求實、奉獻的科學家精神——中科院金屬研究所盧柯院士2000年首次發(fā)現(xiàn)了納米金屬銅在室溫下具有超塑延展性而沒有加工硬化效應，延伸率高達5100%，他所提出的納米晶體制備新方法——非晶完全晶化法得到了國際同行的廣泛認可。在光輝生動的材料發(fā)展史介紹中，浸潤勇攀高峰、敢為人先的創(chuàng)新精神，灌注追求真理、嚴謹治學的求實精神，與融入淡泊名利、潛心研究的奉獻精神，鼓勵學生要利用創(chuàng)新的科學思維去看待傳統(tǒng)的材料研究，激發(fā)學生的專業(yè)自豪感、學科歸屬感與人生價值認同感。

案例二：

主講教師：張弛副教授，研究方向為電催化及儲能材料。

知識點案例：晶體缺陷——缺陷在材料領域中是一個中性詞，缺陷賦予了材料在多個領域應用中更多的可能性。如“電催化劑缺陷化學”是近年來電催化的研究熱點。缺陷可提升反應活性位點，從而提升材料電催化的效率。如空位的構建、異類原子的摻雜等，均對材料的催化性能有影響。

思政元素：辯證唯物主義理性思維——在不同的應用場景，缺陷對于材料性能有可能提升，也有可能阻礙，強調事物發(fā)展的條件性與發(fā)生作用的相對性，有助于引導學生從內容與形式、本質與現(xiàn)象、現(xiàn)實與可能等范疇認識事物，培養(yǎng)學生運用馬克思主義哲學辯證唯物主義觀點看待事物與分析問題，提升辯證的理性思維能力，增強思想政治素養(yǎng)與人生自信。

案例三：

主講教師：禹庭博士，研究方向為發(fā)光材料及器件。

知識點案例：固溶體——陶瓷材料中的固溶方式豐富多樣，包括離子的置換與間隙固溶、等價與異價代換等。稀土元素被稱為現(xiàn)代的“工業(yè)維生素”，而固溶體是稀土元素實現(xiàn)功能化的現(xiàn)實基礎，特別是對稀土發(fā)光材料的設計與性能優(yōu)化具有重要的指導意義。

思政元素：愛國情懷——稀土功能材料是高技術領域的核心材料，也是我國具有國際話語權的重要戰(zhàn)略資源。通過介紹我國稀土功能材料產(chǎn)業(yè)的背景與發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學生胸懷祖國、服務人民的愛國精神，鼓勵學生學好專業(yè)知識，積極參與技術創(chuàng)新，為推動稀土產(chǎn)業(yè)大踏步向前發(fā)展作出貢獻。

案例四：

主講教師：宋偉東博士，研究方向為光電材料及器件。

知識點案例：材料的凝固與氣相沉積——氮化鎵材料作為第三代半導體的典型代表，在發(fā)光、照明、顯示、電力電子領域具有重要應用。由于缺乏天然襯底材料，氮化鎵材料只能通過異質外延生長。因此，襯底的選擇對外延薄膜的晶體質量至關重要。

思政元素：工匠精神和協(xié)同創(chuàng)新精神——日美等國分別壟斷了藍寶石襯底和碳化硅襯底的氮化鎵外延技術。在此情況下，我國江風益院士領導的團隊創(chuàng)造性發(fā)展了一條新的技術路線——硅襯底氮化鎵技術，并應用到LED照明領域，改變了日美等國壟斷LED照明核心技術的局面，改寫了世界LED歷史。以驚心動魄的“卡脖子”技術超越史實，凸顯材料學者們執(zhí)著專注、精益求精、一絲不茍、追求卓越的工匠精神，強化集智攻關、團結協(xié)作的協(xié)同創(chuàng)新精神。

三、教學模式改革

材料科學基礎作為材料科學與工程專業(yè)最為重要的理論基礎課，其內容廣而深，學習難度較大;傳統(tǒng)的教師講授、學生被動接受的教學模式無法讓學生真正理解和運用理論知識，學生的課堂學習興趣度較低且知識掌握不牢。針對這一問題，本教學團隊在課程思政建設的背景下，在課堂中引入案例式教學模式，以問題為知識點的切入點，將課堂的主動權交給學生，引導學生主動去思考，注重啟發(fā)式教學，引導學生主動獲得知識，提升學生解決實際問題、自主學習和創(chuàng)新實踐的能力。采用“拋出問題——傳授知識——培養(yǎng)能力——融入思政元素”的教學革新模式，使得學生在知識點的講解過程中不僅加入討論，且通過案例的結合，對知識點的理解更為深刻，同時融入的思政元素能啟發(fā)學生對人生的思考。

案例五：

拋出問題：請大家觀察一下身邊有哪些材料？

傳授知識：緒論——材料是人類用于制造物品、器件、構件、機器或其他產(chǎn)品的物質。從物理化學屬性來分，可分為金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料。

培養(yǎng)能力：引導學生發(fā)現(xiàn)教室內的材料種類，如水泥、玻璃、陶瓷、纖維、塑料、皮革、橡膠等，加深對材料的認識和理解能力。

思政元素：結合不銹鋼的發(fā)展史案例引導學生學習不銹鋼強韌不屈的精神，理解科學探索是不斷試錯與確證的過程，鞏固必然與偶然相統(tǒng)一、現(xiàn)實與可能相統(tǒng)一的辯證思維方法。

案例六：

拋出問題：鋼鐵是如何煉成的？

傳授知識：鐵碳相圖——碳含量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響。通過視頻展示鋼鐵在高鐵中的應用。

培養(yǎng)能力：引導學生深刻理解材料科學中微觀組織結構與材料宏觀性能之間的內在聯(lián)系。

思政元素：從物質微觀結構量變與宏觀性質質變的關系角度，揭示唯物辯證法的量變引起質變規(guī)律，提升學生對自然辯證法的認識，進一步鞏固學生對唯物辯證法的理解與應用，堅定“四個自信”。

案例七：

拋出問題：為什么古人通過咬金子的方式判斷金子真假？

傳授知識：固溶強化——與純金屬相比，固溶體的強度和硬度升高，塑性和韌性降低的現(xiàn)象。純金和白金的力學特性不同;純鐵和鋼的性能比較。

培養(yǎng)能力：引導學生思考從生活經(jīng)驗思考背后蘊含的科學原理。

思政元素：揭示古語“水至清則無魚”的材料學新解：純金屬的硬度和強度不如帶有一定雜質的金屬。結合屠呦呦青蒿素的發(fā)現(xiàn)過程，引導學生思考傳統(tǒng)文化對現(xiàn)代科技創(chuàng)新的啟示，鞏固學生求真務實的科學精神，提升學生創(chuàng)新意識，堅定文化自信。

案例八：

拋出問題：晶體結構的不同如何對材料性能形成影響？

傳授知識：同素異形體——由同樣的單一化學元素組成，因排列方式不同，而具有不同性質的單質。碳材料具有多種同素異形體，例如金剛石和石墨在硬度、熔點、導電性等物理性能上差異很大。

培養(yǎng)能力：引導學生比較金剛石和石墨在物理性能及應用上的不同，分析其結構與性能之間的關系，培養(yǎng)學生分析問題和總結規(guī)律的能力。

思政元素：延伸到2010年諾貝爾物理學獎獲得者關于石墨烯的發(fā)現(xiàn)，加強學生從內容與形式相統(tǒng)一、質與量相統(tǒng)一的辯證思維角度理解事物的內在結構及其體現(xiàn)的相應特征，引導學生理解創(chuàng)新精神和探索科學的精神，提升學生產(chǎn)生新思想、發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造新事物的創(chuàng)造力。

四、課程考核方式改革

本課程的考核方式探索了多樣化的形式：（1）利用云班課的平臺，上傳課程資料、思政元素案例以供學生參考，并在線提交作業(yè)且進行評閱;（2）依托聯(lián)合其他高校共同建立的慕課資源在智慧樹網(wǎng)站上進行線上知識點學習，并進行線上小測試;（3）學生以分組的形式，對課程所涉及的科學或技術問題，通過查閱文獻提出解決方案和看法，并完成小組匯報;（4）期末的開放性考試。其中提供給小組匯報的開放性課題融入了大量的思政元素，其目的是培養(yǎng)學生的“四個自信”，增加對專業(yè)知識的理解，以及對高水平科技的追求。在這一過程中，學生從被動地接受思政教育轉變到主動地吸納思政教育，同時還能通過匯報展現(xiàn)集體主義精神和榮譽感。

案例九：

小組匯報課題：從材料學角度解析鑄劍。

展示內容節(jié)選：從鑄劍的材料選擇、材料加工工藝、材料微觀結構和劍體外觀設計幾個方面進行詳細匯報。以越王勾踐劍為例，介紹了其成分由銅和錫所組成，劍脊部分含錫較低，柔韌不易折斷。劍刃部分含錫較高，更堅硬鋒利。

思政元素：匯報通過延伸春秋戰(zhàn)國時期干將莫邪的名劍鑄造故事，提出材料加工工藝中溫度的重要性，引發(fā)對傳統(tǒng)文化中蘊含的豐富科學發(fā)現(xiàn)資源的思考，進一步提升對我國工匠工藝的反思，踐行執(zhí)著專注、追求卓越的工匠精神，提升科學發(fā)現(xiàn)與技術發(fā)明能力，堅定文化自信。

案例十：

小組匯報課題：論材料的強度和韌性。

展示內容節(jié)選：從強度和韌性的概念、影響因素、與材料性能之間的關系、生活中的實例、提高材料強度和韌性的方法與工藝進行詳細匯報。以碳纖維為例，碳纖維是含碳量在90%以上的高強度高模量纖維，強度高、韌性好，是制造航天航空等高技術器材的優(yōu)良材料，也是極其重要的軍事戰(zhàn)略材料。

思政元素：匯報通過延伸碳纖維的發(fā)展歷程，明確碳纖維在我國國防建設發(fā)展中的重要作用，激發(fā)愛國主義熱情，鞏固以人民安全為宗旨、軍事安全等為保障的總體國家安全觀，把事關國家安全利益的核心技術真正掌握在手中，助力“中國制造”，為實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢貢獻一份力量。

案例十一：

小組匯報課題：論如何“千錘百煉出好鋼”。

展示內容節(jié)選：依托寶鋼集團的企業(yè)宣傳片，從煉鋼的工藝、鋼鐵的微觀形貌、發(fā)展歷程、應用領域等方面進行詳細匯報。從古代傳統(tǒng)的鐵匠打鐵，到現(xiàn)代鋼鐵廠制造大型構件時對構件不斷錘打，提出工藝中所蘊含的材料學原理——細晶強化。材料的晶粒越細小，則其強度和硬度越高，塑性和韌性也越好。

思政元素：延伸思考個人的成長需要經(jīng)歷磨練，才能逐漸細化內心的“晶?！保兂梢粋€內心強大的人，激發(fā)對個人未來的積極規(guī)劃。同時，通過古今煉鋼工藝對比，提升對傳統(tǒng)文化的自信;通過寶鋼集團的發(fā)展歷程，展現(xiàn)新發(fā)展階段的要求：發(fā)展是第一要務，創(chuàng)新是第一動力，人才是第一資源;通過“千錘百煉出好鋼”的科學原理闡釋，加強對科學家精神與工匠精神的理解。

五、結束語

古今中外，普遍認為教育需要將個人價值與國家社會價值高度統(tǒng)一。課程思政的育人目標最終是要培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義接班人，應努力為黨和國家培養(yǎng)更多擔當民族復興大任的時代新人。作為高等學校的專業(yè)基礎課教師，我們應緊扣時代琴弦，不斷進行課程教學改革，嘗試將更多的課程思政元素有機融入教學全過程。課程思政建設一直在路上，我們將把成功的改革經(jīng)驗和課程思政融合案例推廣到更多的專業(yè)課堂教學中，期待最終實現(xiàn)潤物細無聲的育人境界。

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