融入思政元素的材料科學基礎課程教學改革與案例設計

李承娣 陳梟

摘? 要：材料科學基礎是材料相關專業本科生必修的專業課，也是大部分高?？佳袑I課的科目之一，該課程作為工科專業課，專業性較強。思政元素要與教學模式、評價模式改革相結合，以生動的案例加強學生對知識點的理解，同時正確引導學生的世界觀、人生觀、社會主義核心價值觀，使學生增強專業自豪感與社會責任感，樹立文化自信和工匠精神，培養其成為德才兼備的高素質社會主義棟梁之材。

關鍵詞：材料科學基礎；思政元素；教學改革；案例設計；工科專業課

中圖分類號：G641? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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《中國制造2025》發布以來，我國全面推進實施制造強國戰略，2021年工信部等四部門更是發布了《智能制造試點示范行動實施方案》，提出到2025年，建設一批技術水平高、示范作用顯著的智能制造示范工廠[1]。新材料的研發是智能制造中最為重要的一環，以特種金屬功能材料、高性能結果材料、先進復合材料等為發展重點，加快研發先進熔煉、凝固成型、氣相沉積、型材加工和高效合成等新材料制備關鍵技術和裝備，加強基礎研究和體系建設，突破產業化制備瓶頸。在新材料研發領域存在高素質應用型人才的缺口，近些年，大部分工科院校均開設材料相關的本科專業，更有科研水平較高的雙一流高校設有材料相關專業的碩士點、博士點。各大高校在培養學生時關注于專業課的發展，其中材料科學基礎課是材料專業學生必修的基礎型專業課，更是眾多高?？佳袑I課的必備科目，其重要性不言而喻。

2016年，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上發表了重要講話，在強調“思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待”的同時，明確要求“其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”[2]。之前，對于專業課的講授通常只關注于專業知識點，忽略了思政的教育，大部分專業課老師會覺得思政方面的知識得由馬克思理論等思政課程來講授。而思政課程的概念較為抽象，工科學生對其吸收力不足。另外在我國經濟迅猛發展的大環境下，很多人看重個人能力的培養而忽視了道德品質，造成了許多社會問題。高收入群體甚至高管高官出現貪污腐敗，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，培養學生具備高尚的道德情操是減少以上事件發生概率的重要策略。思政課程一般在大二前已經講授過，學生上大三后主要課程為專業課，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課，需要對教學方式及教學內容等方面進行改革，如何融入思政元素是廣大教育工作者近些年討論的熱點[4-5]。本文從材料科學基礎工科專業課出發，將思政貫穿到整個課程中，探索融入思政元素的教學改革路徑以及案例設計，為培養具備愛國情懷、擁有正確價值觀的高素質應用型人才作出貢獻。

一? 材料科學基礎課程特點及融入思政元素的必要性

材料科學基礎是材料專業本科生必修的基礎型專業課，一般開設在大三階段，是本科生面向自己專業方向的入門級課程，對于學生未來的職業生涯非常重要[6-7]。這門課程將系統全面地介紹材料科學的基礎理論知識，諸如固體材料的結合鍵、材料的結構與性能、材料中的擴散、材料的相變、材料的塑性變形與強化、材料的電子結構與物理性質、各類材料概論，以及材料科學研究方法等。該課程知識點較為基礎，涉及材料學知識較廣，能夠讓學生對自己所學專業有一定了解。教育人才不能只關注于專業知識的提升，也要重視綜合素質的培養。專業課是學生掌握本專業技能的重要渠道，用心程度較高，在課堂上慢慢滲透正確的人生觀、價值觀，幫助學生豐富精神世界，構建良好的人生規劃與職業規劃宏圖。將思政元素融入到教學中，引領學生在學習的時候提升專業自豪感，了解本專業與國之建設的關聯性，一方面激發學習熱情，另一方面提升愛國情懷和為國奉獻的責任感?？平膛d邦離不開培育國之棟梁，而本科教育是國之棟梁的基石，高校有責任將學生培養成德才兼備的社會主義接班人。在專業課領域融入思政元素是在潛移默化地立德樹人，幫助學生在成才的同時樹立正確的思想觀念，所學所用為早日實現中華民族偉大復興的中國夢作出貢獻。

二? 融入思政元素的教學改革

（一）? 教學模式改革

傳統的教學模式是教師在講臺上直接向學生講解知識點，課堂上布置作業，通過作業情況判斷學生對知識的接受程度。當課程思政的理念提出后，很多老師依然采用傳統的教學模式，只是在課堂上代入一些思政元素，這樣對學生的吸引力還是有所不足。本文秉承OBE教育理念，利用線上教學和課堂教學的優勢互補，采用啟發式教學，結合學生實際情況和工程實踐經驗，采用線上線下混合式教學，在教學過程中采用理論教學、實踐教學和案例綜合分析相結合的教學方式，激發學生學習興趣，提高學生學習效果和認知水平，培養學生的綜合素養。在這種比較新穎的教學模式下再融入思政元素，增強學生對專業知識和思政的接收力。具體情況如圖1所示。

教學方法采用線上自學、線下課堂教學、課后在線復習三種方法。

1）線上自學：課堂學習之前，教師提供給學生包含思政課程教學大綱、課前測試題、課程PPT及針對知識點的思政案例視頻等線上資源，讓學生提前對所講內容進行預習，對基本概念有個初步的認識，了解學習上主要的側重點，提前進行自學，便于能夠在之后的課堂學習中與教師有更好的交流。

2）線下課堂教學：學生通過之前的自學，帶著興趣點積極地參與到課堂教學討論中，教師在回答學生問題的同時給予思政方面的引導，在講授知識點的同時引入思政元素的實際案例，開展針對性的授課。在課堂上注重師生互動，鼓勵學生站上講臺演示或解說自己對知識點的理解。根據授課內容可在課上成立討論小組，分組辯論，證明觀點，之后教師進行點評，以此來加強學生對知識點的理解。

3）課后在線復習：學生課后利用線上平臺可隨時進行提問，教師在線回答問題，增強師生互動性，提高學生的學習興趣，最終在不受時間和空間的限制下，促進學生在課后進一步的復習和提升。

材料科學基礎專業課不光有理論教學內容，還包括金相分析、材料測試方法等內容相關的實驗課，整個教學過程可包含有理論教學、實踐教學以及案例分析。在每個環節中融入思政元素，幫助學生樹立正確的人生觀、世界觀、社會主義核心價值觀，同時在講解材料學知識應用在實際生產中時，輔助以方法論，鼓勵學生參加挑戰杯及創新創業大賽等活動，以賽促學，提高學生動手能力和實踐操作能力，在學生心中打造好工匠精神的烙印，努力培養學生成為具有理想信念、家國情懷的高素質應用型人才。

圖1? 教學模式改革示意圖

（二）? 評價模式改革

現有的課程評價模式主要是對教師教學方面的評價，包含學生對教師評價、教師自評、同行評價等。當課程融入思政元素，為了及時了解學生的思想動態和對課程的了解程度，加入學生的自評、互評、師評環節，使師生評價形成閉環反饋，如圖2所示。學生在上課后進行自評，根據自己對于課程知識點的理解進行打分，并對同小組的學生之間互評，對于教師的講課方式和內容給出評價意見，教師根據意見不斷調整授課方式。同時，教師也進行自評，接收同行教師的評價，然后對學生進行點評，及時掌握學生的思想動態和對課程的理解，可動態修改教學案例，在薄弱處重點強調，并且能夠將思政元素融合在時事發展中，作為專業知識點案例進行輸出。這種閉環反饋的評價模式能夠增加師生互動性，對教學質量提升有幫助，并且提高了學生對于課程的互動性，師生互評，共同進步。

圖2? 評價模式改革

（三）? 考核方式改革

教學模式改革后，課程的考核方式也要相應改革，總成績也結合線上線下的平時表現、實驗和作業結果、期末考試組合而成，采用百分制評定，評分細則見表1。平時表現和期末考試各占分數的50%，其中平時表現分為過程性學習成績和自主性學習成績。過程性學習成績占平時表現的30%，其中包含課堂出勤（60%）和線上自學（40%）。自主性學習成績占平時表現的70%，其中實驗成績占60%，線上作業及討論占40%，材料科學基礎課包含了理論教學內容和實驗內容，實驗的過程是讓學生更好地理解理論是如何應用到實踐中的，實驗成績主要依據實驗報告內容進行評價，評價標準見表2。設計性實驗還需要學生進行小組協作、合作完成后提交，形成報告后再進行PPT展示，通過自評、互評和師評確定各組的成績。教師在考核學生的學習成績的同時要關注學生對思政元素的接收情況，尤其是小組展示環節，可讓學生自由發揮，暢所欲言，用所學的知識點擴展到生產應用背景，并暢想未來的從業方向，教師在此過程中了解學生的思想動態，及時給予指導性意見，引導學生走向正確的思想道路。

三? 融入思政元素的案例設計

將思政元素融入到材料科學基礎課程的每一章中，實現專業課程思政教育全部滲透的目標。

第一章：導論。作為材料專業學生的第一課，要讓學生了解材料科學的基本概念，在人類發展的歷史長河中材料所貢獻的力量，了解材料制備與加工工藝對材料性能的影響，掌握材料科學四要素及其相互關系。在本章內容中，由古至今介紹材料知識點對社會的貢獻，從古時候的冶金、鑄劍、青銅器的表面加工，結合現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；而我國現代航空航天以及海洋極地等領域的發展離不開材料專業工作者的支持，神舟飛船可上九天攬月，蛟龍號深海潛水可下五洋捉鱉，新型戰斗機的研發和“遼寧艦”“山東艦”“福建艦”航母正式亮相都標志著我國綜合國力和競爭力的提升。學生在歷史和時事中提升對材料專業的認知，增強職業榮譽感，將會努力成為投身社會主義建設的國之棟梁。

第二章：材料中的晶體結構。在講授原子結合鍵、配位數和致密度等概念的時候引入團結就是力量的概念，不管是自然界的組織構成還是人類社會，需要集合集體的力量才能做成事情，每一個原子都在發揮作用，就像我們每一個人都是生活的主角。講述跟原子級別相關的科研實例，材料專業的科研工作者發表在國際期刊的重要成果，激發學生對科研創新工作的向往。

第三章：晶體缺陷。晶體缺陷存在于材料中是很普遍的現象，就像“人無完人”，正視缺陷，研究其產生的機理才會進步，結合講述我國科學研究先驅在金屬和氧化物晶體中缺陷的組態和起源上的研究對晶體微結構化的貢獻實例，培養學生對科研的鉆研精神和面對問題迎難而上的勇氣與精神。

第四章：材料的相結構與相圖。此章較為重要，其中涉及的鐵碳相圖更是材料考研專業課的必考內容，教師會要求每個材料專業的學生必須把鐵碳相圖默背下來。在相圖的學習中了解熱處理工藝，根據碳含量的多少對于鋼鐵材料進行分類介紹，從而延伸介紹世界鋼鐵材料的發展歷史、鋼鐵材料與國家競爭力的關系、我國鋼鐵材料的發展現狀。向學生講述中國科學院院士、國際知名相圖研究專家金展鵬同志，我國高溫合金的奠基人、國家最高科學技術獎獲得者，中國科學院、中國工程院資深院士、中國材料科學之父師昌緒等老一輩科學家的事跡。讓學生感受到前輩們對于祖國建設的貢獻，并把這種精神傳承下去。

第五章：材料的凝固與氣相沉積。此章講解的重點在于材料凝固過程、均勻形核和非均勻形核，此部分知識點也是期末考試及考研專業課的重點考核目標。向學生介紹傳統鑄造所遇到的問題及難題，以及當今提出的綠色鑄造及智能制造的理念，拓寬學生的思維與眼界，發展其內心對傳統文化的正確認知，使其樹立文化自信和工匠精神。

第六章：擴散與固態相變。讓學生掌握擴散第一定律以及擴散第二定律，理解固態相變中的形核及長大，了解馬氏體相變。從古代鑄劍工藝引出馬氏體轉變研究的必要性，我國具備悠久的歷史，發現古人在生產一線多年經驗中提煉出材料學知識并有所應用，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變，材料學的發展是離不開勞動人民多年的生產經驗的。鼓勵學生未來多進入生產一線學習，積累經驗，實現“形核-長大”，最終成才。

第七章：材料的變形與斷裂。講授金屬變形過程、應力-應變曲線、塑性變形冷變形知識點。材料在變形中強化，由材料強韌化對其性能的顯著影響，聯想中華文明能夠成為四大文明之一并被延續至今，最重要的原因就是中華民族的勤奮和韌性，讓學生更加系統地了解中國傳統文化的博大精深，激發學生以奮斗精神鑄就青春底色，以知識見識淬煉真本領。

四? 結束語

材料科學基礎這門課專業性較強，融入思政元素要與教學模式、評價模式改革等相結合。教師要秉承著立德樹人的原則，在講授專業知識的同時為學生輸入正確的世界觀、人生觀、社會主義核心價值觀，在每一章節的講授中以帶有思政元素的案例引入知識點，使學生增強專業自豪感與社會責任感，培養其成為能力與思想道德全面發展的高素質社會主義棟梁之材。

參考文獻：

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