找准切入点探索复合材料学课程思政教学设计

王 珂 余灯广

（上海理工大学材料科学与工程学院 上海 200093）

习总书记在全国高校思想政治工作会议上，指出“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程”。为了适应新时代高等教育全方位育人的使命，材料科学与工程学科的专业课程思政应该围绕“知识目标”“能力目标”“素质目标”三位一体的课程目标，坚持以“知识传授与价值引领”相结合的原则为基础。让学生不仅要掌握相关的专业知识，更要具有正确的科技创新价值观，具备良好的职业操守、敬业精神、团结协作能力。目前，传统材料类专业课程教学的普遍情况是，“理论”课程在教室和课堂上，“实验”教学在实验室，“实际应用”则常常是发生在大学毕业后的科研或其它社会工作中的事情。无论教学形式或是教学具体内容上，专业课程教学常常具有一定的过时、离散，内在联系不足、不能与时俱进的情况。这样专业教学不利于学生能力尤其是创新实践能力的系统化培养，妨碍他们了解专业最前沿的状态。

世界发达国家的高校很早就意识到创新实践教育的重要性。美国自1947年哈佛大学开设第一门创业课程后，其高校创新创业教育体系日益成熟，表现出比较明显的特征和导向，重点鼓励跨学科和基于科技的创新教育，密切企业与大学之间的合作关系，集聚各类资源培养创新人才。伍斯特理工学院是美国历史最为悠久的三大理工学院之一，其办学理念认为高校应教会学生从事工程行业所需的创造性，必须要以项目为导向培养未来工程界的创新型人才。德国注重鼓励大学生创新，其高校很早就开展了创新创业教育，在大学设立专门的创新创业机构，开设专门的创新创业课程，组织创新创意大赛，形成了创新创业教育的“德国模式”，催生出洪堡大学、慕尼黑大学、慕尼黑工业大学等一批创新创业型大学，引领经济社会发展。

“复合材料学”是材料学科的一门专业重点课程。本课程的教学理念是使学生在了解复合材料的材料设计原理和性能控制因素的基础上，形成根据实际使用需要设计复合材料的创新思维。该课程思政设计正是针对上述情况进行一定的课堂教学改革，在“复合材料学”专业课程中开展混合式、探究式的教学方式，融合先进技术与前沿研究于教学中，有机地将课堂理论、课程实践和实际应用结合起来，以此为切入点不但能增进课堂互动效果、提高学生学习热情，而且有利于培养学生从事工程科技领域工作的方法素质和实践能力、树立正确的科技创新价值、科学精神和工匠精神。

“复合材料学”课程思政教学设计在原有课程结构基础上将课程分为五个教学模块，包括原有的三个模块：基础概念模块、结构特征与性能关系模块、复合材料制备模块，以及新增加的两个模块：案例分析模块，理论综合实践模块。每个模块在重新设计时既遵循专业逻辑性的同时，又能与核心价值观相结合，让授课既专业实用又有生命力，通过专业课程思政使学生更加明确认识，从更高的高度看待专业课的学习，使其变被动学习为主动学习，即通过融合创新使学生的学习更全面，将会极大的提高学生的学习主动积极性，提高学习效果。下面详细介绍一下五个新教学模块：

1 基础概念模块

这个模块的教学设计中，新加入了课程导入部分。通过对材料的演化历史概述让学生了解复合材料在整个材料体系中所处的位置。通过举例传统材料在一些领域的缺点，引入复合材料的发展，让学生了解复合材料与传统材料相比的主要优势。通过复合材料发展过程、现状与趋势让学生了解人们研究和推动复合材料发展的种种努力，通过介绍复合材料的各种应用之“最”，如复合材料已经应用到最先进的大飞机（A380、波音787等）、飞得最远的航天器、最尖端的武器、最快的交通工具、最轻的自行车、最流行的体育用品等等让学生打开眼界；同时要告诉学生，学习“复合材料”知识正当其时，选择“复合材料”专业正逢其时，激发学生对“复合材料”课程的兴趣，保持较高的学习积极性。

另外就是加强了复合材料主要应用领域介绍。随着复合材料的发展和研究的深入，以及复合工艺、原材料生产的发展，复合材料越来越多地进入到国计民生的各个领域，如：航空航天、交通、建筑、电子信息、医学、体育等，不断出现令人耳目一新的产品，让人感受到科技进步的魅力。在授课中，鼓励同学们寻找和发现我国在该技术领域前人所做的一些尝试和努力。我们国家有5000年的文明，应该是跟大自然打交道了很多年，很早就接触了复合材料或者复合材料的思维，在复合材料制作方面也有很多有用的知识需要了解。比如，建筑中砌墙用到的稻草和泥土，就是一种形式的复合材料原料。现在国家正在大力在航空、航天领域创新，开发属于我国民用的大飞机，如C919、C929，还有军用的大飞机，如运20、运30等，这些先进系统上有各种复合材料，还有新概念汽车等等。并在课后给同学们一些重要提示，让他们顺着这些提示进行深入了解。

2 结构特征与性能关系模块

这个模块具有较强的理论性，特别是“复合材料力学性能与结构”部分，表现在抽象概念多、公式多、计算繁琐。这部分课程对学生的数学功底、力学功底要求较高，对于学生来说，在知识的理解、消化上会存在一定的困难。一些学生看到这部分课程中较多数学推导和计算，就有一种发蒙的感觉，进而对这部分课程的学习产生畏难情绪。为了解决这部分课程难学、枯燥的问题，将启发式教学方法引入到“复合材料力学与结构”课程的教学中，促成“以教为主”向“以学为主”的转变，在课堂教学中增加一些师生、生生互动等，激发学生的兴趣和学习主动性，从而加强学生对课程内容和知识体系的理解。例如由教师先给出前提条件或力学分析的模型，根据难易程度提出问题或设定目标，由学生尝试分析、计算、推导、解答。即将起始条件和要达到的目标告诉学生，中间的探索过程由学生自己尝试来完成。

3 复合材料制备模块

这个板块除了用最通俗易懂的语言，把复杂的复合材料成型工艺、设备和成型基本原理讲清楚，同时通过对我国在复合材料领域突飞猛进的制备技术展示，进一步引发同学们对现实问题的思考，帮助学生深刻地理解和掌握复合材料制备工艺理论的内涵。更重要的要在课程中加入在实际应用中如何选择成型工艺的思考环节。这个环节可以由教师，也可以由学生在各个思考环节上不断地提出疑问，进行讨论，最终得出正确的结论，促进学生对所学知识进行“意义建构”。除了得到正确的结论之外，教师还应该提醒学生体会在思维方法上得到的拓展，唤起同学们对专业知识探知的欲望。

4 案例分析模块

这个新开设的模块，将以一些复合材料的研究热点和最新进展为案例,介绍复合材料的设计原理、结构分析与性能评价方式。例如授课中通过举例航空航天领域所用树脂基复合材料研制和制备过程中的典型事例，突出典型事例、典型人的创新精神和敬业精神。让同学们领悟职业和爱岗敬业精神，在工作中应积极发挥主观创新能动性。

5 理论综合实践模块

这个新模块加入了课程设计环节，设计内容主要针对现实生活中出现的材料工程问题，运用复合材料学原理、科学方法设计材料，制定实验方法和生产方案，评估产品性能。设计题目由学生根据周围观察的产品/制品材料发现的问题提出想法，自己选择。教学方式是让学生自己组织材料，编排内容并上台做报告，由其他同学进行质疑和讨论，教师在台下作点评并把握进度。学生上台做演讲是一个收集材料、分析、归纳、总结、获得完整知识，并且还要将这些知识表达出来的过程。

在经过前面四个模块的启发式教学之后，学生已经逐渐地适应了自主学习，掌握了一定的思维方法和技巧。理论综合实践模块的课程设计环节，虽然并不是在完全未知的领域里进行科学探索，但对学生而言是一个新的领域，同样也具有探索未知的挑战。在完成了这一求知过程后，学生会有一种表达的愿望，希望自己所采用的方法、经历的过程和获得的结果能够得到他人的认可。而其他同学的疑问和讨论，进一步加深了学生对知识的理解，拓宽了思维的广度和深度。学生在设计中，可以进一步体会、消化、吸收课程内容，并加以整理完善。这种专题化课程设计教学模式贴近现实、关联热点问题，满足学生的求知欲望，培养学生的创新能力；同时也唤起学生的学习兴趣，能让学生对于整个复合材料课程相关知识点进行融会贯通。

复合材料学课程设计在多个教学环节中采用多样性的教学手段，主要包括：（1）情景导入法，通过对材料的演化历史概述让学生了解复合材料在整个材料体系中所处的位置，通过复合材料发展过程、现状与趋势让学生了解人们研究和推动复合材料发展的种种努力，通过介绍复合材料的各种应用之“最”，让学生打开眼界，激发学生对“复合材料”课程的兴趣。（2）混合式教学方式，融合先进技术和前沿研究于教学中，有机地将课堂理论、课程实践和实际应用结合起来。通过对我国在复合材料领域当前的技术展示，进一步引发同学们对现实问题的思考，帮助学生深刻地理解和掌握复合材料制备工艺理论的内涵，拓宽思政-专业课教学的深度和广度。（3）启发式教学，通过设定材料结构-性能-应用的情境、学生之间的协作、师生和生生之间的讨论，促进学生对所学知识进行“意义建构”，促进学生不断改善知识结构、提高思想认识和能力水平。