课程思政元素融入《SPS烧结技术导论》本科课程建设的探索

2021-01-03窦允辰孟秋风徐家跃

科教导刊·电子版 2021年12期

窦允辰杜永孟秋风徐家跃

（上海应用技术大学上海 201418）

1 课程基本情况

上海应用技术大学材料科学与工程学院专业课程《SPS烧结技术导论》是面向材料类本科生开设的专业选修课程，安排在大四的第一学期，共32学时。本课程主要讲述SPS（放电等离子烧结）装置和工艺特点、特殊的烧结机理、国内外发展状况，以及SPS在功能梯度材料、复合材料、高致密度陶瓷、生物材料、超细或纳米晶WC-Co硬质材料、镁合金等新材料制备方面的应用及优势。通过本课程的学习，使学生们学习和掌握放电等离子烧结技术的基本原理和工艺特点，掌握制备工艺和材料结构、性能之间的内在关系，了解该技术在先进材料制备和研究上的优势以及国内外发展状况，培养学生分析、解决实际生产问题的能力和实验技能。

放电等离子烧结（SPS）是具有升温速度快、烧结时间短、所制得的材料致密度高、外加压力和烧结气氛可控等特点的一种材料制备的新技术，由于其独特的技术优势，越来越受到国内外的广泛重视。SPS主要是利用外加脉冲强电流形成的电场清洁粉末颗粒表面氧化物和吸附的气体，净化材料，活化粉末表面，提高粉末表面的扩散能力，再在较低机械压力下利用强电流短时加热粉体进行烧结致密。其消耗的电能仅为传统烧结工艺（无压烧结、热压烧结、热等静压）的1/5～1/3。因此，SPS技术具有热压、热等静压技术无法比拟的优点：（1）烧结温度低（比热压烧结和热等静压低200～300℃）、烧结时间短（只需3～10min，而热压烧结和热等静压需要120～300min）、单件能耗低；（2）烧结机理特殊，赋予材料新的结构与性能；（3）烧结体密度高，晶粒细小，是一种近净成形技术；（4）操作简单。由于其独特的优势，国际上日本、美国、欧洲、韩国、俄罗斯等装备了1000多台SPS设备，国内经过近20年的发展，也装备了近100台SPS设备，将其用于制备各种先进材料，如梯度功能材料、热电材料、高性能陶瓷材料等，新材料研究和开发取得了显著进展。

本课程领衔主讲教师是上海市海外名师 Jacques Guilluame Noudem教授。J.G.诺登教授是法国卡昂大学全职教授，知名材料科学家，长期从事超导陶瓷、热电材料等新材料研究，特别擅长SPS方法快速制备大尺寸陶瓷材料。他是较早开展SPS制备MgB2超导体、BiTeSe热电材料等块体的科学家，相关论文发表在Scripta Materialia、Adv.Funct.Mat、Appl.Phy.Lett.等国际知名刊物上，引起国际同行广泛关注，多次受邀在国际会议上做大会报告，并担任国际会议分会主席。他还是一位活跃的材料科学家，与世界各国同行建立了良好的合作关系，其中包括日本物质材料研究所、欧盟国家的大学和研究机构、中国的西北工业大学和上海交通大学等。课程另一位主讲教师是窦允辰博士，讲师，主要研究方向是热电材料，擅长利用SPS技术制备各种块体材料，并分析工艺与结构、性能之间的内在关系。窦博士在教育教学工作中认真负责，注重因材施教，获得了较好的教学质量和优异的教学评价。

SPS烧结技术导论课程传统的授课方式是以教师教授为主，抑制了学生的想象力和创新力，不利于学生创造性思维和独立自主学习能力的提高。为满足新时代人才发展的需求，授课教师对本课程的教学方法和手段进行了革新和改进，在课堂上实施“课程思政”，多采用启发式、互动式、混合式教学。让学生成为课程教学的主体，将传统的“以教师讲授为主”转向“以学生主动学习为主”，激发学生的学习兴趣。譬如课堂教学中所用的PPT，可以多配图和动画视频，而不只是枯燥乏味的文字描述。图文并茂，才能更加生动的表达知识的深层含义，也能更加吸引学生课堂注意力，学生能够更加直观的去掌握课程内容。又例如在讲授SPS技术在热电功能材料的应用这一章节，让学生分组调研并讨论国内外的研究进展，并重点讨论中国科学家在其中的杰出贡献，激发学生们的家国情怀和为中华民族的强盛而奋发学习的热情。

2 课程目标

本课程教学目的是使学生掌握SPS的工艺特点、装置和特殊的烧结机理，了解国内外发展状况，以及SPS在功能梯度材料、热电材料、复合材料、高致密度陶瓷、生物材料、超导材料、镁合金等新材料制备方面的应用及优势。培养学生分析、解决实际生产问题的能力和实验技能；激发学生们的家国情怀和为中华民族的强盛而奋发学习和工作的热情；为学生从事材料行业的生产和科学研究工作打下必要的理论基础。

3 《SPS烧结技术导论》思政课程体系构建

3.1 将教书育人贯穿于专业教学的全过程

在专业教学中同样肩负着培养大学生社会主义核心价值观的重任。无论是课堂教学还是实验课程、实践环节等都存在教书育人的问题。教师在专业知识的讲授中不仅介绍最新科技成果以拓宽学生的视野，而且接合中国科学家使用SPS技术制备各种先进材料中取得的突出成绩形象地描述中国的快速发展历程，增强学生的民族自豪感和自信心。如讲解SPS技术在高致密度、细晶粒陶瓷的制备和研究的过程中，不仅讲解机理、工艺、工艺对性能的影响、国内外研究进展等，同时更深入讲解中国科研机构如清华大学、上海硅酸盐研究所的相关科研人员在此研究方向上取得的重要成就，增强了学生的爱国热情和职业责任感。正确认识远大抱负和脚踏实地，珍惜韶华、脚踏实地，把远大抱负落实到实际行动中，落实到中华民族伟大复兴的不懈奋斗中，让勤奋学习成为青春飞扬的动力，让增长本领成为青春搏击的能量。

3.2 将以学生为中心的理念贯穿教学全过程

以学生为中心的教学，就是从学生真正掌握知识、提高能力入手的教学。课堂教学，注重的不是教师把知识讲给学生，而是从学生的角度出发，让学生真正掌握。教师不仅讲授知识点，同时要启发学生掌握将知识融会贯通的能力。团队教师在研讨教学方法时，比较了国内外教学方法的差别，国外的教学更注重以学生为中心，使学生真正掌握，持久记忆；国内授课时教师讲授时间长，基本上满堂灌，学生很难真正入脑并记住。针对这一问题，采用了课堂上把所学的知识点连贯起来，把制备工艺与先进材料的性能研究结合起来，如利用SPS技术制备梯度功能材料，从梯度功能材料的基本特点和应用前景到制备工艺的选择和优化，请学生考虑用到了哪些学过的知识，这样学生不断开动脑筋，思考问题，课上预留出可以供学生提问题的时间，进行交流。以学生为中心的课堂教学，明显提升了学生的积极性，课后主动参与教师的科研课题的学生越来越多。

3.3 将传授基础知识同国家意识相结合

《SPS烧结技术导论》主要介绍SPS的工艺特点、装置、烧结机理以及其在各种先进材料制备中的应用和发展状况。通过学习，使学生了解SPS烧结技术在材料制备领域的地位和作用，以及烧结机理、技术优势等有关基础知识。我们在以往教学内容注重知识点的基础上，接合我院专业分类和研究方向，扩展了SPS技术在先进材料的制备上的应用的相关内容，如利用SPS技术制备纳米材料、高性能陶瓷材料、热电材料、镁合金、磁性材料等的优势和研究进展等，使学生了解最新科学技术前沿，讲解国内技术应用于发展与美国、日本等国家的差别。作为材料专业的本科学生就要有时代紧迫感和责任感，学好专业知识，学好专业本领和技能，志存高远，将来为我们国家在先进材料的制备和研究等方面取得市场竞争的优势做出贡献。

3.4 强化过程考核，加入思政元素，改进考核模式

考核既可以对学生真正的知识水平与能力进行客观检验，又可以为课程的学习起到一定的导向作用。但是传统考核模式基本上都是“期末一张卷”，考核的重点是结果，目的是检查学生学得怎么样，主要检测的是学生对专业知识的接受程度。目标很明确，但同时弊端也很明显。这种模式考查不了学生的学习过程，教师不能通过试卷考试了解学生的学习态度和学习状态。而且，在现实中，很多学生都是在考试前对教师给出的考试大纲用一周的时间进行死记硬背，以便应付考试，这样学生考完即忘，最后还抱怨没学到什么东西。因此，本课程要改变这种传统的考核方法，关注学生的学习动态和学习态度，强化过程考核。

4 预期目标

对照课程思政建设要点，把SPS烧结技术导论课程思政建设不断推向深入，突出强调学生在教学中的中心地位，转变教育理念，把对学生知识的给予转变为培养学生的学习能力、创新能力、实践操作能力，激发学生的爱家爱国热情，渗透家国情怀。以往此课程考核方式为考察，考核标准占比分为出勤（10%）、Presentation（20%）和研究报告（70%）。重点考核演讲技巧、文献调研和整理能力以及写作技巧。进行课程思政试点后，将重新设计评分体系，抽取原有指标体系中的相关得分并单独设置一块核心课程思政要素得分，即出勤得分（10%）、Presentation得分（20%）、课程思政要素（20%）、研究报告（50%）。核心课程思政要素的评分依据是演讲和研究报告中的思政内容，其得分率取决于学生的学习态度、科学精神、国家意识和国际视野。