融入思政元素的材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與案例設(shè)計(jì)

李承娣 陳梟

摘? 要：材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料相關(guān)專業(yè)本科生必修的專業(yè)課，也是大部分高?？佳袑I(yè)課的科目之一，該課程作為工科專業(yè)課，專業(yè)性較強(qiáng)。思政元素要與教學(xué)模式、評(píng)價(jià)模式改革相結(jié)合，以生動(dòng)的案例加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，同時(shí)正確引導(dǎo)學(xué)生的世界觀、人生觀、社會(huì)主義核心價(jià)值觀，使學(xué)生增強(qiáng)專業(yè)自豪感與社會(huì)責(zé)任感，樹立文化自信和工匠精神，培養(yǎng)其成為德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)社會(huì)主義棟梁之材。

關(guān)鍵詞：材料科學(xué)基礎(chǔ)；思政元素；教學(xué)改革；案例設(shè)計(jì)；工科專業(yè)課

中圖分類號(hào)：G641? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）02-0181-04

Abstract： Fundamentals of Materials Science is a required professional course for undergraduates majoring in materials related majors， and also one of the professional courses for postgraduate entrance examination in most universities. As an engineering professional course， this course is highly professional. Ideological elements should be combined with a reform of teaching mode， evaluation model， with vivid case to strengthen student's understanding of knowledge points， and correctly guide the students' world outlook， the outlook on life， the socialist core values. This causes the student to enhance the professional pride and sense of social responsibility， set up cultural spirit， confidence and craftsmen. This will train students to become high quality socialist pillars with both political integrity and ability.

Keywords： Fundamentals of Materials Science; ideological and political elements; teaching reform; case design; specialized course of engineering

自從《中國(guó)制造2025》發(fā)布以來(lái)，我國(guó)全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，2021年工信部等四部門更是發(fā)布了《智能制造試點(diǎn)示范行動(dòng)實(shí)施方案》，提出到2025年，建設(shè)一批技術(shù)水平高、示范作用顯著的智能制造示范工廠[1]。新材料的研發(fā)是智能制造中最為重要的一環(huán)，以特種金屬功能材料、高性能結(jié)果材料、先進(jìn)復(fù)合材料等為發(fā)展重點(diǎn)，加快研發(fā)先進(jìn)熔煉、凝固成型、氣相沉積、型材加工和高效合成等新材料制備關(guān)鍵技術(shù)和裝備，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和體系建設(shè)，突破產(chǎn)業(yè)化制備瓶頸。在新材料研發(fā)領(lǐng)域存在高素質(zhì)應(yīng)用型人才的缺口，近些年，大部分工科院校均開設(shè)材料相關(guān)的本科專業(yè)，更有科研水平較高的雙一流高校設(shè)有材料相關(guān)專業(yè)的碩士點(diǎn)、博士點(diǎn)。各大高校在培養(yǎng)學(xué)生時(shí)關(guān)注于專業(yè)課的發(fā)展，其中材料科學(xué)基礎(chǔ)課是材料專業(yè)學(xué)生必修的基礎(chǔ)型專業(yè)課，更是眾多高?？佳袑I(yè)課的必備科目，其重要性不言而喻。

2016年，習(xí)近平總書記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上發(fā)表了重要講話，在強(qiáng)調(diào)“思想政治理論課要堅(jiān)持在改進(jìn)中加強(qiáng)，提升思想政治教育親和力和針對(duì)性，滿足學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)展需求和期待”的同時(shí)，明確要求“其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)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(yīng)”[2]。之前，對(duì)于專業(yè)課的講授通常只關(guān)注于專業(yè)知識(shí)點(diǎn)，忽略了思政的教育，大部分專業(yè)課老師會(huì)覺(jué)得思政方面的知識(shí)得由馬克思理論等思政課程來(lái)講授。而思政課程的概念較為抽象，工科學(xué)生對(duì)其吸收力不足。另外在我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的大環(huán)境下，很多人看重個(gè)人能力的培養(yǎng)而忽視了道德品質(zhì)，造成了許多社會(huì)問(wèn)題。高收入群體甚至高管高官出現(xiàn)貪污腐敗，損害人民利益的事情層出不窮，在本科教育階段重視思政教育，培養(yǎng)學(xué)生具備高尚的道德情操是減少以上事件發(fā)生概率的重要策略。思政課程一般在大二前已經(jīng)講授過(guò)，學(xué)生上大三后主要課程為專業(yè)課，思政教育同樣不容忽視[3]。如今，我們要將思政元素融入到每一門工科專業(yè)課，需要對(duì)教學(xué)方式及教學(xué)內(nèi)容等方面進(jìn)行改革，如何融入思政元素是廣大教育工作者近些年討論的熱點(diǎn)[4-5]。本文從材料科學(xué)基礎(chǔ)工科專業(yè)課出發(fā)，將思政貫穿到整個(gè)課程中，探索融入思政元素的教學(xué)改革路徑以及案例設(shè)計(jì)，為培養(yǎng)具備愛國(guó)情懷、擁有正確價(jià)值觀的高素質(zhì)應(yīng)用型人才作出貢獻(xiàn)。

一? 材料科學(xué)基礎(chǔ)課程特點(diǎn)及融入思政元素的必要性

材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料專業(yè)本科生必修的基礎(chǔ)型專業(yè)課，一般開設(shè)在大三階段，是本科生面向自己專業(yè)方向的入門級(jí)課程，對(duì)于學(xué)生未來(lái)的職業(yè)生涯非常重要[6-7]。這門課程將系統(tǒng)全面地介紹材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，諸如固體材料的結(jié)合鍵、材料的結(jié)構(gòu)與性能、材料中的擴(kuò)散、材料的相變、材料的塑性變形與強(qiáng)化、材料的電子結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)、各類材料概論，以及材料科學(xué)研究方法等。該課程知識(shí)點(diǎn)較為基礎(chǔ)，涉及材料學(xué)知識(shí)較廣，能夠讓學(xué)生對(duì)自己所學(xué)專業(yè)有一定了解。教育人才不能只關(guān)注于專業(yè)知識(shí)的提升，也要重視綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。專業(yè)課是學(xué)生掌握本專業(yè)技能的重要渠道，用心程度較高，在課堂上慢慢滲透正確的人生觀、價(jià)值觀，幫助學(xué)生豐富精神世界，構(gòu)建良好的人生規(guī)劃與職業(yè)規(guī)劃宏圖。將思政元素融入到教學(xué)中，引領(lǐng)學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候提升專業(yè)自豪感，了解本專業(yè)與國(guó)之建設(shè)的關(guān)聯(lián)性，一方面激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，另一方面提升愛國(guó)情懷和為國(guó)奉獻(xiàn)的責(zé)任感。科教興邦離不開培育國(guó)之棟梁，而本科教育是國(guó)之棟梁的基石，高校有責(zé)任將學(xué)生培養(yǎng)成德才兼?zhèn)涞纳鐣?huì)主義接班人。在專業(yè)課領(lǐng)域融入思政元素是在潛移默化地立德樹人，幫助學(xué)生在成才的同時(shí)樹立正確的思想觀念，所學(xué)所用為早日實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)作出貢獻(xiàn)。

二? 融入思政元素的教學(xué)改革

（一）? 教學(xué)模式改革

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師在講臺(tái)上直接向?qū)W生講解知識(shí)點(diǎn)，課堂上布置作業(yè)，通過(guò)作業(yè)情況判斷學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受程度。當(dāng)課程思政的理念提出后，很多老師依然采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，只是在課堂上代入一些思政元素，這樣對(duì)學(xué)生的吸引力還是有所不足。本文秉承OBE教育理念，利用線上教學(xué)和課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，采用啟發(fā)式教學(xué)，結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用線上線下混合式教學(xué)，在教學(xué)過(guò)程中采用理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和案例綜合分析相結(jié)合的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果和認(rèn)知水平，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。在這種比較新穎的教學(xué)模式下再融入思政元素，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)和思政的接收力。具體情況如圖1所示。

教學(xué)方法采用線上自學(xué)、線下課堂教學(xué)、課后在線復(fù)習(xí)三種方法。

1）線上自學(xué)：課堂學(xué)習(xí)之前，教師提供給學(xué)生包含思政課程教學(xué)大綱、課前測(cè)試題、課程PPT及針對(duì)知識(shí)點(diǎn)的思政案例視頻等線上資源，讓學(xué)生提前對(duì)所講內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，對(duì)基本概念有個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，了解學(xué)習(xí)上主要的側(cè)重點(diǎn)，提前進(jìn)行自學(xué)，便于能夠在之后的課堂學(xué)習(xí)中與教師有更好的交流。

2）線下課堂教學(xué)：學(xué)生通過(guò)之前的自學(xué)，帶著興趣點(diǎn)積極地參與到課堂教學(xué)討論中，教師在回答學(xué)生問(wèn)題的同時(shí)給予思政方面的引導(dǎo)，在講授知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)引入思政元素的實(shí)際案例，開展針對(duì)性的授課。在課堂上注重師生互動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生站上講臺(tái)演示或解說(shuō)自己對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。根據(jù)授課內(nèi)容可在課上成立討論小組，分組辯論，證明觀點(diǎn)，之后教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，以此來(lái)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

3）課后在線復(fù)習(xí)：學(xué)生課后利用線上平臺(tái)可隨時(shí)進(jìn)行提問(wèn)，教師在線回答問(wèn)題，增強(qiáng)師生互動(dòng)性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最終在不受時(shí)間和空間的限制下，促進(jìn)學(xué)生在課后進(jìn)一步的復(fù)習(xí)和提升。

材料科學(xué)基礎(chǔ)專業(yè)課不光有理論教學(xué)內(nèi)容，還包括金相分析、材料測(cè)試方法等內(nèi)容相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課，整個(gè)教學(xué)過(guò)程可包含有理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)以及案例分析。在每個(gè)環(huán)節(jié)中融入思政元素，幫助學(xué)生樹立正確的人生觀、世界觀、社會(huì)主義核心價(jià)值觀，同時(shí)在講解材料學(xué)知識(shí)應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中時(shí)，輔助以方法論，鼓勵(lì)學(xué)生參加挑戰(zhàn)杯及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等活動(dòng)，以賽促學(xué)，提高學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐操作能力，在學(xué)生心中打造好工匠精神的烙印，努力培養(yǎng)學(xué)生成為具有理想信念、家國(guó)情懷的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

圖1? 教學(xué)模式改革示意圖

（二）? 評(píng)價(jià)模式改革

現(xiàn)有的課程評(píng)價(jià)模式主要是對(duì)教師教學(xué)方面的評(píng)價(jià)，包含學(xué)生對(duì)教師評(píng)價(jià)、教師自評(píng)、同行評(píng)價(jià)等。當(dāng)課程融入思政元素，為了及時(shí)了解學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)和對(duì)課程的了解程度，加入學(xué)生的自評(píng)、互評(píng)、師評(píng)環(huán)節(jié)，使師生評(píng)價(jià)形成閉環(huán)反饋，如圖2所示。學(xué)生在上課后進(jìn)行自評(píng)，根據(jù)自己對(duì)于課程知識(shí)點(diǎn)的理解進(jìn)行打分，并對(duì)同小組的學(xué)生之間互評(píng)，對(duì)于教師的講課方式和內(nèi)容給出評(píng)價(jià)意見，教師根據(jù)意見不斷調(diào)整授課方式。同時(shí)，教師也進(jìn)行自評(píng)，接收同行教師的評(píng)價(jià)，然后對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，及時(shí)掌握學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)和對(duì)課程的理解，可動(dòng)態(tài)修改教學(xué)案例，在薄弱處重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，并且能夠?qū)⑺颊厝诤显跁r(shí)事發(fā)展中，作為專業(yè)知識(shí)點(diǎn)案例進(jìn)行輸出。這種閉環(huán)反饋的評(píng)價(jià)模式能夠增加師生互動(dòng)性，對(duì)教學(xué)質(zhì)量提升有幫助，并且提高了學(xué)生對(duì)于課程的互動(dòng)性，師生互評(píng)，共同進(jìn)步。

圖2? 評(píng)價(jià)模式改革

（三）? 考核方式改革

教學(xué)模式改革后，課程的考核方式也要相應(yīng)改革，總成績(jī)也結(jié)合線上線下的平時(shí)表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)和作業(yè)結(jié)果、期末考試組合而成，采用百分制評(píng)定，評(píng)分細(xì)則見表1。平時(shí)表現(xiàn)和期末考試各占分?jǐn)?shù)的50%，其中平時(shí)表現(xiàn)分為過(guò)程性學(xué)習(xí)成績(jī)和自主性學(xué)習(xí)成績(jī)。過(guò)程性學(xué)習(xí)成績(jī)占平時(shí)表現(xiàn)的30%，其中包含課堂出勤（60%）和線上自學(xué)（40%）。自主性學(xué)習(xí)成績(jī)占平時(shí)表現(xiàn)的70%，其中實(shí)驗(yàn)成績(jī)占60%，線上作業(yè)及討論占40%，材料科學(xué)基礎(chǔ)課包含了理論教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)的過(guò)程是讓學(xué)生更好地理解理論是如何應(yīng)用到實(shí)踐中的，實(shí)驗(yàn)成績(jī)主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)還需要學(xué)生進(jìn)行小組協(xié)作、合作完成后提交，形成報(bào)告后再進(jìn)行PPT展示，通過(guò)自評(píng)、互評(píng)和師評(píng)確定各組的成績(jī)。教師在考核學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)的同時(shí)要關(guān)注學(xué)生對(duì)思政元素的接收情況，尤其是小組展示環(huán)節(jié)，可讓學(xué)生自由發(fā)揮，暢所欲言，用所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)擴(kuò)展到生產(chǎn)應(yīng)用背景，并暢想未來(lái)的從業(yè)方向，教師在此過(guò)程中了解學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)，及時(shí)給予指導(dǎo)性意見，引導(dǎo)學(xué)生走向正確的思想道路。

三? 融入思政元素的案例設(shè)計(jì)

將思政元素融入到材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的每一章中，實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程思政教育全部滲透的目標(biāo)。

第一章：導(dǎo)論。作為材料專業(yè)學(xué)生的第一課，要讓學(xué)生了解材料科學(xué)的基本概念，在人類發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中材料所貢獻(xiàn)的力量，了解材料制備與加工工藝對(duì)材料性能的影響，掌握材料科學(xué)四要素及其相互關(guān)系。在本章內(nèi)容中，由古至今介紹材料知識(shí)點(diǎn)對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)，從古時(shí)候的冶金、鑄劍、青銅器的表面加工，結(jié)合現(xiàn)代材料分析方法講授為什么名劍能夠“削鐵如泥”，在地下塵封百年而不朽；而我國(guó)現(xiàn)代航空航天以及海洋極地等領(lǐng)域的發(fā)展離不開材料專業(yè)工作者的支持，神舟飛船可上九天攬?jiān)?，蛟龍?zhí)柹詈撍上挛逖笞谨M，新型戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)和“遼寧艦”“山東艦”“福建艦”航母正式亮相都標(biāo)志著我國(guó)綜合國(guó)力和競(jìng)爭(zhēng)力的提升。學(xué)生在歷史和時(shí)事中提升對(duì)材料專業(yè)的認(rèn)知，增強(qiáng)職業(yè)榮譽(yù)感，將會(huì)努力成為投身社會(huì)主義建設(shè)的國(guó)之棟梁。

第二章：材料中的晶體結(jié)構(gòu)。在講授原子結(jié)合鍵、配位數(shù)和致密度等概念的時(shí)候引入團(tuán)結(jié)就是力量的概念，不管是自然界的組織構(gòu)成還是人類社會(huì)，需要集合集體的力量才能做成事情，每一個(gè)原子都在發(fā)揮作用，就像我們每一個(gè)人都是生活的主角。講述跟原子級(jí)別相關(guān)的科研實(shí)例，材料專業(yè)的科研工作者發(fā)表在國(guó)際期刊的重要成果，激發(fā)學(xué)生對(duì)科研創(chuàng)新工作的向往。

第三章：晶體缺陷。晶體缺陷存在于材料中是很普遍的現(xiàn)象，就像“人無(wú)完人”，正視缺陷，研究其產(chǎn)生的機(jī)理才會(huì)進(jìn)步，結(jié)合講述我國(guó)科學(xué)研究先驅(qū)在金屬和氧化物晶體中缺陷的組態(tài)和起源上的研究對(duì)晶體微結(jié)構(gòu)化的貢獻(xiàn)實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科研的鉆研精神和面對(duì)問(wèn)題迎難而上的勇氣與精神。

第四章：材料的相結(jié)構(gòu)與相圖。此章較為重要，其中涉及的鐵碳相圖更是材料考研專業(yè)課的必考內(nèi)容，教師會(huì)要求每個(gè)材料專業(yè)的學(xué)生必須把鐵碳相圖默背下來(lái)。在相圖的學(xué)習(xí)中了解熱處理工藝，根據(jù)碳含量的多少對(duì)于鋼鐵材料進(jìn)行分類介紹，從而延伸介紹世界鋼鐵材料的發(fā)展歷史、鋼鐵材料與國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)系、我國(guó)鋼鐵材料的發(fā)展現(xiàn)狀。向?qū)W生講述中國(guó)科學(xué)院院士、國(guó)際知名相圖研究專家金展鵬同志，我國(guó)高溫合金的奠基人、國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者，中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院資深院士、中國(guó)材料科學(xué)之父師昌緒等老一輩科學(xué)家的事跡。讓學(xué)生感受到前輩們對(duì)于祖國(guó)建設(shè)的貢獻(xiàn)，并把這種精神傳承下去。

第五章：材料的凝固與氣相沉積。此章講解的重點(diǎn)在于材料凝固過(guò)程、均勻形核和非均勻形核，此部分知識(shí)點(diǎn)也是期末考試及考研專業(yè)課的重點(diǎn)考核目標(biāo)。向?qū)W生介紹傳統(tǒng)鑄造所遇到的問(wèn)題及難題，以及當(dāng)今提出的綠色鑄造及智能制造的理念，拓寬學(xué)生的思維與眼界，發(fā)展其內(nèi)心對(duì)傳統(tǒng)文化的正確認(rèn)知，使其樹立文化自信和工匠精神。

第六章：擴(kuò)散與固態(tài)相變。讓學(xué)生掌握擴(kuò)散第一定律以及擴(kuò)散第二定律，理解固態(tài)相變中的形核及長(zhǎng)大，了解馬氏體相變。從古代鑄劍工藝引出馬氏體轉(zhuǎn)變研究的必要性，我國(guó)具備悠久的歷史，發(fā)現(xiàn)古人在生產(chǎn)一線多年經(jīng)驗(yàn)中提煉出材料學(xué)知識(shí)并有所應(yīng)用，這是我們要傳承的工匠精神。就像唯物辯證法所提到量變引起質(zhì)變，材料學(xué)的發(fā)展是離不開勞動(dòng)人民多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的。鼓勵(lì)學(xué)生未來(lái)多進(jìn)入生產(chǎn)一線學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)“形核-長(zhǎng)大”，最終成才。

第七章：材料的變形與斷裂。講授金屬變形過(guò)程、應(yīng)力-應(yīng)變曲線、塑性變形冷變形知識(shí)點(diǎn)。材料在變形中強(qiáng)化，由材料強(qiáng)韌化對(duì)其性能的顯著影響，聯(lián)想中華文明能夠成為四大文明之一并被延續(xù)至今，最重要的原因就是中華民族的勤奮和韌性，讓學(xué)生更加系統(tǒng)地了解中國(guó)傳統(tǒng)文化的博大精深，激發(fā)學(xué)生以?shī)^斗精神鑄就青春底色，以知識(shí)見識(shí)淬煉真本領(lǐng)。

四? 結(jié)束語(yǔ)

材料科學(xué)基礎(chǔ)這門課專業(yè)性較強(qiáng)，融入思政元素要與教學(xué)模式、評(píng)價(jià)模式改革等相結(jié)合。教師要秉承著立德樹人的原則，在講授專業(yè)知識(shí)的同時(shí)為學(xué)生輸入正確的世界觀、人生觀、社會(huì)主義核心價(jià)值觀，在每一章節(jié)的講授中以帶有思政元素的案例引入知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生增強(qiáng)專業(yè)自豪感與社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)其成為能力與思想道德全面發(fā)展的高素質(zhì)社會(huì)主義棟梁之材。

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