課程思政全方位融入“高分子物理”課程的策略研究

劉夢竹,董 薇,姚姍姍,陳 杰,蔣 巍,王永鵬

(1.吉林化工學院 材料科學與工程學院,吉林 吉林 132022;2.吉林化工學院 碳纖維材料研究院,吉林 吉林 132022)

“課程思政”的早期概念最初是2004年中央出臺的關于進一步加強和改進未成年人思想道德建設和大學生思想政治教育工作的文件中提出的,是上海最早開啟學校思想政治教育(德育)課程改革的探索之路。經過三個階段的探索,逐步形成了現在的“課程思政”理念。在2016年12月的全國高校思想政治工作會議上,習近平就明確指出:“要堅持把立德樹人作為中心環節,把思想政治工作貫穿教育教學全過程,實現全程育人、全方位育人”[1]。也就是說,加強高校思想政治教育工作,必須從高等教育“育人”本質的要求出發?！坝恕毕取坝隆弊⒅丶訌妼W生的三觀教育,傳承和創新中華優秀傳統文化,積極引導當代學生樹立正確的國家觀、民族觀、歷史觀、文化觀。高校是人才培養基地,也是學生由學校走向社會的中間體,學生在高校接受的思想政治教育極其重要[2]。因此,高校應把握好課堂教學在育人過程中的主陣地作用,把思想教育貫穿于教育的全過程,教師應深入發掘各類課程的思政元素,發揮育人功能。

理工科專業課理論知識專業性較強,似乎與思想政治教育相距甚遠。怎樣將看起來枯燥的理論課與具體的、耐人尋味的思想政治教育聯系起來,怎樣將課堂教學變得有趣、使思想政治教育元素深刻記憶在學生的腦海里,怎樣將思想政治教育做到“潤物細無聲”,一直是高校教師們重點研究的問題。例如,華北理工大學的侯桂香[3]在“高分子材料”課程中將課程思政的理念作為引導,采用形象化教學方法,將專業知識與“團結奮進、勇于擔當、立志成才、民族自信、綠色發展”等思想觀念相聯系,將德育滲透到課程學習的各個單元。新疆大學劉芳菲[4]等人以高分子化學課程中的“自由基聚合”一課作為教學設計案例,從Ziegler-Natta催化劑的發展史出發,講述相關科學家的故事,激發學生對科學的興趣,培養認真細致的工作能力。南昌航空大學的肖慧萍[5]等人通過嵌入式案例教學開展突出行業特色的“課程思政”研究,以“高分子化學”教學實踐為例,在教學過程中引入名人詩詞培養學生的人文素質與專業自豪感,結合時事熱點培養學生的創新精神與“航空報國”理念,達到如鹽入水的效果。南京郵電大學孫鵬飛[6-7]等人對高分子物理的課程思政教育進行了深入探討,提出了“四位一體”的教學方式和形象化的教學方法。作為專業教師,本文作者前幾年也對類似的專業課進行了課程思政元素的挖掘[8],將科學思維、辯證思維、人文關懷和愛國主義情懷合理融入教學過程,充分發揮了課程的德育功能,并取得了一定成效。上述研究為思政元素的挖掘與實施提供了思路,但大多僅僅針對課程的設計或單獨對教學方法的改進,不夠全面。同時,課程思政本身也應跟隨時事熱點常改常新,因此,對課程思政的創新研究仍然非常重要。

高分子物理是研究高分子化合物的結構與性能及其內在關系的一門主干課程。本課程通過對高分子物理中基本概念、基本原理的講解,重點闡述高分子結構、分子運動、性能的內涵、規律及內在關聯,使學生掌握高分子的多層次結構特性、高分子的分子運動特征及其與溶液性質、熱力學性能、黏彈性和力學性能等宏觀性能的關系,為理解和實施高分子材料的結構設計、性能預測以及改性、加工、應用奠定基礎。該課程是材料科學與工程專業學生以物理化學、固體物理、材料物理等知識為基礎掌握從事有關高分子材料方面研究所應該具有的基本知識,同時,為進一步學習復合材料、薄膜材料等后續專業課程奠定堅實的基礎。目前廣大學者對高分子物理課程的課程思政研究主要存在幾個問題。一、課程教學過程中重點講授專業知識,思政元素涉及較少;二、雖然引入了課程思政,但是思政元素挖掘得不夠充分,沒有達到德育的目的;三、思政教育的方法和經驗不足,理論知識與思政元素結合得不夠緊密,存在“生搬硬套”的現象;四課程思政只注重內容上的聯系,忽略了教學模式的創新。從而難以有效構建專業課程與思政教育的美好格局。因此,如何在高分子物理的教學中開展正確、全面、滲透性的思政教育仍是具有挑戰的課題。針對上述問題,基于“高分子物理”課程在理工科材料類專業的重要地位,本文結合高分子物理教學內容和課程特點,提出了全方位滲透“課程思政”的思想。從教學內容改革、教學模式創新、思政元素的挖掘三個方面,由內而外、由本質到表象,將思政元素全方位融入高分子物理課程教學中,為理工科類專業課程思政教學改革提供借鑒。

一、教學內容改革

教學大綱是體現教學內容的基本教學資料。首先應對教學大綱進行修改。傳統的教學大綱主要強調的是學生通過該課程的學習應掌握的知識與應達到的水平,即較側重能力目標。課程內容主要包括書本中的重、難點內容及范圍。沒有體現德育目標、情感目標,也沒有聯系到我國高分子發展及現階段形勢。因此,有必要對原有教學大綱進行改革,應兼顧知識傳授、能力培養和價值引領,將三者有機融合,以新時代“全人”的人才需求為著眼點,以社會主義核心價值觀為引領,在教學目標中加入德育目標、情感目標,將思想教育融入高分子物理課程教學大綱,形成新型育人理念。其次應對教學內容稍作調整。突出高分子物理在我國及世界現代經濟發展、生產、環境保護、資源利用等領域發揮的作用。結合教師的科研情況,加入除教材理論內容外的實際事例,如高分子隱身材料、吸波高分子材料、飛機及航天用高分子材料、高強度纖維、高分子污水處理劑的研發情況、應用情況、生產情況及目前遇到的瓶頸、需要迫切解決的問題等;加入科學前沿,使學生在掌握專業知識的同時,拓寬知識視野,激發科學探索的熱情;增加我國高分子領域專家和科研院所的世界級成果和貢獻,激發學生的社會責任感和愛國主義情操。隨著社會和科技的不斷進步,有些過于陳舊的教學內容已不適合當代社會的發展,教學內容應當適時更新,這樣才能培養出目標明確、社會責任感強烈的青年人才。

二、教學模式創新

高分子物理是研究高分子材料結構與性能關系的一門課程,是高分子材料領域最重要的課程之一。一方面,它理論性強,涉及的公式推導、數學推導較多;另一方面,它能夠根據結構設計對高分子材料的性能進行預測,與實際生產密不可分。因此,在教學過程中,可以采用形象化、案例式等教學方法。形象化,就是將枯燥難懂的理論類比學生身邊的事物,用實際形象將抽象的理論知識具體化,使學生理解更加深刻。以公民、家庭、市、省和國家對應于高分子物理中結構單元、鏈接、鏈段、主鏈和晶區等概念,引導學生形象化理解高分子物理知識體系,引入小家與大家的關系,激發學生的愛國主義情操。案例式,就是將高分子材料設計、生產和應用過程中的具體實例作為引導案例,以學生為主體,以作業或討論等形式將其布置下去鼓勵學生思考、創新,比如目前國內生產的二元乙丙橡膠黏度指數改進劑在低溫時易析出,影響潤滑油的使用性能,而進口的則不會,應該在結構設計或生產過程中做出哪些改變解決這樣的問題。以此引導學生堅定愛國主義信念,培養社會責任感,樹立正確的世界觀、價值觀。通過團隊協作,使學生學會與人相處、與他人合作。通過理論聯系實際,實現高分子物理課的育人目標。

隨著科技的不斷進步,網絡課堂的地位越來越重要。尤其是近幾年的新冠疫情,使線上課堂逐漸趨于成熟?，F代教學模式也逐漸改為線上線下混合式。線上課堂的主陣地包括騰訊會議、企業微信會議、雨課堂、釘釘、學習通等。課堂教學可以通過線上的直播課進行,也可以通過任務點播放視頻的方式進行。學生可以在線進行課堂測試、討論、回答提問、交作業等,教師可以通過隨堂測試、作業等實時掌握學生的學習情況,有針對性進行知識補充,十分高效。教師可以利用網上課堂的便利性,將課程思政引入線上教學平臺。如講授高分子溶液理論時,設計預習環節,讓同學們自行查閱文獻、書籍、網絡資料等總結Flory在高分子溶液理論方面做出的杰出貢獻以及他的生平事跡,總結他勇于探索的科學精神。通過提交報告的方式,對學生的報告評分并計入平時成績。相同地,布置課后作業時,也不局限于專業知識,通過讓學生收集圖片、視頻、文字討論、總結與課程相關的時事熱點、前沿報道,潛移默化地提升學生的民族自豪感和愛國主義精神。

第二課堂也是一種有效推動課程思政的教學模式。學生獲取知識的方式不局限于課堂教學。課下的自主探索、科研實驗小組的積極參與,都會使學生獲取相關的學習素材。對于自主探索,學生可以根據自己的喜好自主規劃內容和節奏,并選擇適合的方式去呈現知識,教師再有針對性地進行補充指導,鼓勵學生間相互交流,從而幫助學生獲得科學思辨的能力?？蒲行〗M可以根據教師的、與高分子物理、高分子材料相關的科研課題進行開展,由學生自主設計實驗,探索高分子材料結構與性能的關系。通過思考與創新設計,加強學生獨立思考、分析問題、解決問題的能力,幫助學生建立科學思維,增強抗挫折能力,端正人生觀、價值觀。

為了進一步促進課程思政的實施成效,考核內容也需要進行一定的改進。學生的最終成績由期末考試成績和平時成績組成。平時成績這一部分的評分內容原來只包括作業、課堂提問、簽到三個模塊,其比例為60%、30%、10%,不利于豐富教學模式。應增加課堂練習、小組討論、第二課堂成績三個模塊,并適當調整比例,對于參加實驗小組并且有科研產出的同學,適當給予加分。

三、課程思政元素的挖掘

高分子物理課程核心內容的思政設計主要從培養科學思維、辯證思維、愛國主義情懷、人文情懷、性格養成等方面進行。

(一) 科學思維的培養

講授緒論中高分子發展過程、發光高分子前沿領域的發展時,將著名科學家的人生歷程與不懈怠的科學精神介紹給學生,列舉出國內外特別是我國科學家的事跡,例如:屠呦呦發現青蒿素和雙氫青蒿素、長春應化所的順丁橡膠合成等。通過典型的例子培養學生堅持不懈、勇于創新、勇于探究的精神,同時端正學習態度,激發學習動力,提高學習興趣。高分子鏈結構中,涉及到主鏈、側基和端基,可以從整體到局部的角度培養學生的科學思維。在高分子溶液熱力學理論、高分子聚集態結構的講解中,向同學們介紹科學家Flory的故事、液晶的發展和現狀,讓同學們意識到基礎科學研究的重要性,引申出創新的重要意義,開拓學生的創新研究思維,使同學深刻感知創新是實現中華民族偉大復興的重要手段。此外,講授結晶高聚物與玻璃態高聚物拉伸情況的聯系與區別、時溫等效原理、Boltzmann疊加原理時,可以通過實例讓同學們學習分析、聯系、推理、總結、歸納、的科學方法,培養科學思維。高分子的力學性質中,涉及到橡膠的基本知識,可通過目前國防和尖端技術中,對橡膠性能提出的高需求、高要求入手,引導學生進行探究與創新,樹立正確的人生態度與價值觀。

(二) 辯證思維的培養

講高分子鏈的柔性、聚合物的力學性質時,可以從結構決定性質的角度入手,如:柔性的根本原因是構象,拉伸性能實際強度與理論強度之間的巨大差距是由結構決定等,讓學生思考產生性質的本質原因,提出“透過現象看本質”的哲學觀點,即事物的本質存在于現象之中,離開事物的現象就無法認識事物的本質。事物現象和本質的統一提供了科學認識的可能性,培養學生的辯證思維能力。講授單體和聚合物性能的區別時,可以通過校友努力學習積累成立上市公司的例子說明,量變達到質變,激勵學生們積極進取。講授分子量時,通過分子量大力學性能好,但分子量大到某種程度時,其熔融狀態的流動性能很差,給加工成型造成困難這一事實,體現出結構與性能間的既對立又統一的關系,即矛盾對立統一的規律,強調辯證思維意識。講授模量與柔量、銀紋的優缺點時,通過銀紋的優點與缺點,引導學生要看到事物的兩面性,辯證分析問題,從而引申出人生感悟如:遇到困難、挫折、焦慮不安,甚至悲觀失望時,換個角度思考問題可能會有不同感受。

(三) 愛國主義情懷的培養

在緒論中介紹高分子領域的院士,引申到錢姓望族的家訓“利在一身勿謀之,利在天下必謀之”[9]。舉例以西方研究者命名的基本理論和方程。例如Flory晶格理論、Huggins參數、WLF方程、Arrhenius方程等,但很少看到以中國人命名的理論和方程。這一方面可以結合我國近現代史來解釋科技發展落后的原因;詳細介紹高分子材料發展“卡脖子”的關鍵技術難題,如在吸波高分子、高強高分子、超高分子量聚合物等領域,國外對我國形成技術封鎖;講解高分子聚合物的力學性質時,以橡膠樣條為實物,我國橡膠研發生產的成就與目前的困境;通過以上實例,提高學生學習專業知識的緊迫感、激發學生對本專業的熱愛、樹立強烈的社會責任感。在講授發光高分子前沿領域的發展時,主要介紹我國科學家的成就,增強學生的民族自豪感,增強學生追求美好中國夢的信心。

(四) 人文情懷的培養

人文情懷即是將自然科學與人類生活聯系起來。將高分子物理教學與人文情懷緊密結合,將有助于啟發學生的科學興趣,激發科學學習動力,同時有助于學生增強自信,修身養德。在講授廢棄塑料和橡膠的后處理、環境污水處理的高分子功能膜、可降解塑料的研發、水溶性高分子的開發時,可以融入綠色發展理念,即習近平倡導的“綠水青山就是金山銀山”的理念。高分子溶液中溶劑的選擇應遵循相似相溶、溶解度相近的溶劑使用原則,可以引申出道德、安全、健康、文化、環境等因素的影響,堅持綠色可持續發展。在講授結晶聚合物的結晶結構與性能時,可以結合時事熱點如“景區插隊”現象、“野生動物園私自下車”事件等,講述規則排列對性能的影響,通過這些事例可以使學生增強是非觀念,樹立規則意識。

(五) 性格培養

在高分子鏈結構的教學過程中,通過交聯高分子、影響鏈柔性的結構因素,培養學生包容友愛的品格以及團結、協作的意識。舉例說明,單體的機械強度和韌性很低,沒有任何使用價值。然而把它們聚合成高分子材料后,其機械強度卻可以和木材水泥甚至鋼鐵相比,其韌性和彈性不亞于棉、毛和天然橡膠。從大粒子溶液確定溶質分子量的步驟可以引申出踏實做事,過程缺一不可的重要性。講授聚合物應力-應變曲線、材料形變的三個類型、應變的滯后現象時,重點講授應力-應變曲線中每條線的意義及其對應的力學性質,從五種力學性質對應的曲線中引申出堅韌品格對人命運的重要性,引導學生性格塑造應摒棄軟弱、堅韌不拔。由材料形變的三個類型引申出個人對待壓力的心態,引導學生應養成堅韌不拔、不怕困難的性格。

四、結束語

“高分子物理”是材料學專業重要的專業課之一。通過立體化的全方位思政元素的融入和滲透,可以達到在傳授知識的同時“潤物無聲”地進行價值引領和思政教育。幫助學生樹立正確的價值觀、人生觀,培養科學思維、辯證思維、愛國主義情懷、人文情懷及良好的性格。雖然能夠取得一定成效,但高分子物理的課程思政建設仍是一個長期過程,還將不斷探索教學模式、改進教學方法、完善教學設計,提高自身的思政意識與思政素養,進一步探索出培養合格建設者和接班人的思政教育模式。