线上教学中课程思政元素发掘与教学设计——以“材料科学基础”课程为例

万祥龙，刘 银，丁国新，程国君，李孟婷，张 超

线上教学是网络时代催生的一种新的教学模式，与线下教学相比其优缺点明显，如何提高线上教学质量是当前教学研究的热点之一［1-2］.线上教学中师生虽不能像线下那样面对面交流，但线上教学内容具有回放功能，便于学生对课堂上没有深入理解的知识点进行复习巩固.对于课程思政内容的线上教学难度变大，教师们往往缺乏第一手的反馈信息，难以及时掌握课程思政内容的教学效果.同时，面对各种网络思潮，如果缺乏正确的价值观和判断力，自制力差的学生容易沉溺于网络，教学效果无法得到保证，学生正确的人生观和世界观也难以形成.因此，与线下教学相比，远程线上教学中更需要注意到这些现实存在的问题，通过课程思政教学设计，可以帮助学生树立正确的人生观和世界观.

本研究通过分析线上教学中存在的问题，有针对性地设计课程思政教学方案，通过培养学生的科学精神、爱国情怀、责任与担当和创新思维，促进学生人生观和世界观的形成.本研究以“材料科学基础”课程为例，分别从案例化、多元化、体系化、常态化和创新化等多角度对线上远程教学在工科学科中的课程思政元素进行发掘，发挥课程思政教学的设计作用，提高学生们线上学习的主动性和自律性，帮助学生树立正确的国家观、民族观、人生观和世界观［3］，成为国家坚定的建设者和接班人.

1 工科课程思政要求与线上思政建设目标

1.1 工科课程思政要求

工科的专业课程体系中，关于工程理论的内容较多，在课程中如何实现立德树人、多课程体系协同育人，避免完全上成了课程思政课，是工科专业课程思政教学需要解决的主要问题，因此需要进行立体多元化的教学设计，同时也要注意显隐的结合，让学生在教学中被无缝带入，达到润物细无声的目标.

1.2 线上教学中课程思政建设的教学目标

根据线上教学的特点，选择更多合适的科学理论发展和工程应用案例进行专门的教学设计，以达到以下的教学目的.

（1）政治认同与理论教学的有机结合.在工科课程教学中融入思政元素，与理论教学有机地结合需要进行专门的教学设计［4-6］.从教学大纲、教学计划和教学用PPT入手，尤其可以有效地运用包括了案例的视频、图片等直观资料，在教学中方便添加课程思政的内容，发掘案例背后的课程思政元素，通过显隐结合的方法，不刻意、不主动提示该部分为课程思政内容，从而达到将学生的工程理论学习与政治认同有机结合的目的.

（2）显性与隐性教学相结合的教学模式.在工科课程线上教学的背景下，结合网络视频宣传我国重大工程案例，把具有先进性和代表性的工程案例与课程理论知识相结合.通过引入实际案例背后的科学理论，引导学生对相关理论进行学习与讨论，传承工程中的工匠精神，激发学生的学习热情与爱国热情，实现了显性与隐性教学的结合.

（3）把学生的德育放到学生全面发展首位.在工科教学中，立德树人是排在首位的目标.在德育内容的选取上，要注意选择与学生的生活贴近、学生易接受的课程思政案例，如我国解放初期众多科技工作者回国报效祖国的事迹，科学家们放弃国外优越的生活条件，义无反顾地把所有的时间和精力投入到祖国的建设当中来，才有了我国的两弹一星，才让中华民族自信地屹立在世界面前.重视德育有利于加强学生素质拓展，提升育人成效，提升学生日后服务社会的能力.立德树人的另一个重点是加强教师自己修身立德、言传身教的能力［7］.通过教师榜样的模范作用，在给学生传授知识的同时加强德育教育，对学生的言行、价值观都具有决定性影响.因此，在线上课程的教学设计中需要有意识地展示这方面的内容，培养具有良好思想品德和有能力为社会主义建设贡献力量的人才.

（4）充分发挥多元化育人在网络课程中的作用.在工科课程教学中加入课程思政元素，需要充分发挥教学设计的作用，设计和建立多元化的育人模式.多元化育人需要注意学生在不同方面的能力培养，提高学生的综合素养.针对学生的不同能力培养要求进行针对性的设计，如对理工科的学生，人文素养培养也具有重要的地位，学生的管理、表达和辩论的能力也需要得到重视.在一些工科课程中可以开展案例辩论式教学，在案例辩论过程中理解理论，在辩论中促进了对学生思辨能力的培养，提高了学生的综合素质.

2 线上“材料科学基础”课程思政的背景

在工科材料类专业中，“材料科学基础”课程是一门举足轻重的基础课程，也是材料类学生考研的必考课程之一，在整个课程体系中具有衔接基础理论和专业课程的作用.一方面，从材料科学与工程的基础原理出发，渗透课程思政的因素，在帮助学生掌握基础理论的同时树立科学的发展观、人生观和价值观.另一方面，选择合适的课程思政案例，可以促进学生对材料科学与工程兴趣的产生，对后续的专业课程学习也具有积极的作用.

在课程教学设计中，注重探索和挖掘“材料科学基础”课程中的相关思政元素，遵循“价值引领、能力培养、知识传授”的理念［4］.分别从培养学生的科学精神、工匠精神、爱国主义精神三个角度出发，帮助学生树立科学发展史观［5］.同时，有利于塑造学生的担当意识、爱国情怀、职业道德和职业精神.

3 线上课程思政教学设计与建设方案

以“材料科学基础”课程为例，尝试从以下几个方面推进工科课程思政建设.

3.1 线上教学中课程思政元素发掘

在工科线上课程中开展课程思政教育要积极挖掘课程思政元素，并就相关元素进行深入的拓展，精心设计教学方案，考虑学生对课程思政元素的接受方式和能力，以达到预期的教学效果.

（1）工程案例与思政元素的结合.从重大工程案例出发，引出工程案例背后的理论知识，可以让学生更深刻地理解从理论到实践的差距与实现的路径.这种案例教学不仅不会让学生觉得理论是空洞的，而且能提高学生的学习兴趣，积极主动地思考和查询相关资料，有利于培养学生的科学精神.如选取港珠澳大桥建设作为工程案例，从特种材料应用的角度加以分析，一方面体现了我国新材料领域取得的新进展，另一方面在案例中能让学生学习到重大工程中一丝不苟的工匠精神.通过引导学生课后利用网络资源对相关案例进行深入的调查、分析和总结，有利于其在后续课程中对相关理论内容进一步地理解和思考，实现远程线上教学后的二次学习.

（2）线上课程思政元素多元化.线上课程思政的多元化教学主要从以下两个方面进行设计.首先是案例内容的多元化，从科学发展的历史规律角度、理论发展的曲折性方面选择适当的案例.如电子在单晶中衍射问题的发现是源于一次实验事故，不锈钢材料也是从一堆废弃的实验样品中发现的，这些案例都显示人类在认识材料的过程中是曲折的.由所发现材料的特殊性能再研究其背后的机理，然后把机理用于制备新材料的实践，用新的实践检验理论，这个过程体现了理论发展的曲折性以及自然科学中理论与实践相互促进的关系.其次是案例来源的多元化，从古今中外的案例、图书和档案等到当前的网络资料，由科学理论到工业上的实际应用，都表现出可用于课程思政案例资料来源的多元化.

（3）线上课程思政元素体系化.依据课程的教学内容，对相关的课程思政教学进行体系化设计.从能力培养、世界观和价值观的建立、对国家建设的担当和爱国情怀等角度进行系统化协同育人.通过分析不同部分教学内容之间的联系，对课程思政案例在不同章节中进行有针对性地选择和设计.如从人类对原子的认识到固体中原子的堆积方式，进一步得到相关的晶体常数和相关定律，再到后续的固态中的扩散、晶体的固态相变和相图，把每一步的课程思政案例教学内容系统化.同时，课程思政元素体系化也为全方位育人提供良好的素材.从不同的育人角度对学生不同能力的培养，是建立课程思政元素体系化的主要目标.

（4）线上课程思政元素常态化.线上课程思政内容具有网络属性，容易被学生课后在网络搜索和查证，因此对课程思政材料的收集与含义的挖掘本身就需要一个正确的价值观.日常网络中正能量案例传递的价值观经得起网络上各种思潮的考验，而且正能量的素材更容易获得学生的认同.如我国当前遇到的芯片技术这一卡脖子问题，科学家们都能很好地掌握其原理，但真正的差距是从技术上实现芯片的制造技术.不论是光刻机的极紫外线光源还是光刻胶，都是材料科学发展的巅峰.这类案例可以很好地激发学生的责任与担当，通过有担当一代人的努力，冲破欧美对我国的技术封锁，解决卡脖子的技术不是遥不可及的.好的课程思政元素既需要贴近学生生活、贴近时代发展，更是一种可以时时深入人心、常态化的正能量教育.

（5）线上课程思政元素创新化.线上课程思政与工科教学内容的融合其本身就是一种创新，对课程思政元素的选择与教学设计也是巨大的挑战，最常用的方法是利用课程的内容在课程引入阶段提出与课程理论相关的创新性案例，激发学生对本章节内容的学习兴趣，同时也让学生觉得这样的教学不是一种说教.如在铁碳相图的教学中，从我国古代的干将莫邪和古印度的大马士革钢介绍入手，体现了古人高超的技艺和工匠精神.根据当前网络上能查到的大马士革钢的花纹图案，引导同学们思考结构与性能之间的关系，并在后续的铁碳相图的学习中主动寻找相似的结构，提高学生科学探究的主动性.通过与隐性课程思政元素的结合，效果明显优于简单地说教，常常会取得更好的教学效果.因此，教学设计需要一种新的思维，采用让学生能够接受的方式，用不同的表现形式让学生在创新的理念中学到新的思想，达到让学生对课程思政内容具有认同感的目标.

3.2 从培养学生角度进行教学设计

主要从培养学生层面出发，研究课程思政与课程理论的结合和学生对课程学习的效果.

（1）从培养学生的科学精神角度.在工科的课程思政体系中，科学精神是最重要的内容之一.从培养学生科学精神的角度出发，针对性地进行教学设计.例如从课程中的材料科学相关章节中引入近现代材料的发展史，通过从天然材料的发现到人工合成材料的发展过程，学习科学发展史中人类认识世界的科学精神和工匠精神，可以有效提高学生的人文素养.科学精神的培养在工科学科中具有天然的优势，要充分发挥这种优势带来的育人效果，引导学生学习和体会严谨、求实的科学精神，有利于学生正确人生观和价值观的树立.

（2）从培养学生的爱国情怀角度.在我国古代有很多领先全球的工科优势领域，如我国古代的四大发明推动了全人类的发展，丝绸、唐三彩、铸造、造船等技术也是各国竞相来我国学习的新技术、新工艺.对比古今，展示我国古代材料科技，可以明显增强学生们的自豪感和爱国情怀，如我国刚刚成功发射的空间站核心仓是由众多功能性材料制造，展示了当前我国材料制备的最高水平.这类案例的选择不仅有利于学生们文化认同感和自豪感的提高，还明显提升了学生们的爱国热情.

（3）从培养学生的责任与担当角度.在工科课程的相关理论中，很多理论都是由国外的科学家建立的，使我国近代在很多科技领域发展落后.针对这一问题，需要对比中外具体的技术应用，找出我国与国外材料科技差距所在，提出当代中国年轻人需要追逐并超越的具体目标，激发学生的责任与担当意识.当学生具备了科学精神和爱国热情后，特别需要通过一个具体的目标去落实，从而让这一代大学生的责任与担当不再是一个虚无的概念.如当前我国发动机工业中出现的材料技术问题，鼓励学生思考多领域材料的协同发展和合作，讨论如何从我做起，为我国新材料领域的发展贡献自己的力量，通过适合工科课程案例的选择，可以有效促进这一目标的达成.

（4）从培养学生的创新能力和创新思维角度.当学生具备了爱国、责任和担当的素质之后，他们会从内心激发出怎么做的激情，因此，创新能力与创新思维的培养成为学生们的迫切需求.

首先，课程思政教学的思维本身就是一种科学的创新，通过引导学生用正确的立场、观点和方法去分析具体的问题，把学习、观察、实践与思考结合，在教学过程中培养学生的创新能力.在教学中采用新思维促进新思路的形成，以新思路推动新方法的建立，以新方法应对国际风云变幻的意识形态对学生们的影响，实现课程思政教学的改革与创新.

其次，在材料革新的案例中，精心设计教学新案例，选取贴近生活、贴近网络的案例.尤其是现代比较成功的功能材料案例，如用胶带撕出石墨烯，其不仅使用的是身边常见的非专业工具胶带，并且两位科学家还因此获得了诺贝尔奖.该方法可以充分利用线上教学的优势，选择的案例贴近学生的网络生活，贴近科技前沿，更容易被学生接受，同时也培养了学生不拘一格的创新思维.通过有意识地培养学生的创新思维，可以有效提高学生的创新能力.

3.3 从教学角度加强课程思政建设与保障

（1）线上教学案例库建设.通过对教学的不断总结和反思，把案例化、多元化、体系化和教学常态化结合，创新地把思政元素融入到教学大纲、授课计划和备课笔记等系列的教学档案中.通过显隐结合，对课程思政案例与思想认同、人格塑造、文化自信和国家意识等与课程理论匹配，用马克思主义的立场、观点和方法去教书育人，帮助学生建立起牢不可破的思想防线，能辨别错误的思潮和言论.依据不同案例在课程思政中的不同作用对案例进行分类，并建立相关教学内容课程思政案例库，便于在教学设计中进行选择.如对科学精神和工匠精神传承的案例、民族自豪感和爱国为主题的案例、科学发展史观的案例、培养学生责任与担当以及创新思维与能力培养的案例进行分类，根据相关理论教学内容可在不同章节进行调用.同时，在科技快速发展的时代，案例库要常建常新，不断把最新的、能与思政内容结合的案例加入库中，不断充实教学动态案例库，与时俱进，充分发挥好课程思政资料库的作用，保障课程思政的教学效果.

（2）师资队伍建设.发挥教师言传身教的主导作用，立德树人，发掘适合线上课程教学的特点和学生学习兴趣的课程思政元素.尤其是对学生网络上所接触到的思潮进行分析，把课内教学内容与课外思想影响结合起来设计教学方案，帮助学生辨识错误的网络思潮，树立正确的价值观，通过教师的有意识引导，让学生在学习理论的同时也能感受到教师认真严谨的科学态度.建立关心学生、与学生交心的新型师生关系，让课程走进学生的心里，高效发挥教师言传身教的作用.充分发挥教学团队的集体力量，共同讨论并制订教学大纲和教学计划，在实际教学中完成预期的教学目标.

通过有针对性地建设课程思政案例库、优化案例教学、加强建设课程思政师资队伍和培养学生创新思维，可以有效提高育人成效，提升学生服务社会能力.

4 线上课程思政的教学反思与总结

4.1 线上课程思政教学反思

线上教学一方面发挥了线上教学时学生对课程思政元素材料的可回放性的优势，合理选择素材，创新地总结和挖掘其背后的含义，让学生们具有认同感；另一方面要特别注意网络的特点，把学生及时从课程思政的拓展材料中拉回课堂中.在线下课堂教学中，教学节奏相对容易控制，而线上教学对学生的状态相对难以监督，因此如何做到收放自如是线上课程思政元素选择的一个重要标准，随时把学生带入课程思政元素的思考，也能把学生及时带回网上课堂.

4.2 线上课程思政教学总结

通过一个学期113名学生参与的线上课程思政教学尝试后，对教学效果进行了调查，从学生的反馈效果来看，98%以上的学生反响是积极的，也有学生课后私信老师，反映了学生对思政案例的积极思考.同时，从学生的课堂气氛和课后作业也能反映学生们的学习态度.当期的学生评教结果也非常满意，授课老师的课堂教学评分位列全校老师的1.1%（13名/1 178名），取得了良好的教学效果.

总的来说，较为薄弱的课程思政网络教学建设需要得到重视，线上课程思政教学更需要有针对性地进行设计，需要根据线上教学特点及时调整课程思政教学的方法，通过建立课程思政案例库和加强课程思政的师资队伍建设可以达到预期的教学目标.