课程思政在材料物理课程中的融合与应用

2022-03-24齐锦刚赵作福刘伟东

辽宁工业大学学报(社会科学版) 2022年5期

齐锦刚，赵作福，刘伟东，王冰，商剑

课程思政在材料物理课程中的融合与应用

齐锦刚，赵作福，刘伟东，王冰，商剑

(辽宁工业大学材料科学与工程学院，辽宁锦州 121001)

采用“课程思政+”的教学培养模式将专业理论课程与“课程思政”相结合，旨在将思政元素融入专业课程的教学全过程，实现“三全育人”的关键环节。本文以辽宁工业大学研究生课程中材料物理课程建设为切入点，从梳理教学内容、调整教学方法、挖掘思政元素等方面进行研究。通过对此课程的教学改革，实现思政元素在材料物理课程中的有机融入，为研究生教学开展课程思政改革提供借鉴和参考。

课程思政；材料物理；课程体系

课程思政作为一种新的教学理念和培养模式，是对传统思政教育在观念上的一种突破，构建了一种“三全育人”的新格局。课程思政是把隐性教育的专业课程与显性教育的思想政治理论课教育相结合，是把“立德树人”作为高等教育的根本任务，形成同向同行、协同效应[1-3]。从2014年“全国高等学校党的建设工作会议”到2016年“全国高校思想政治工作会议”，按照习近平总书记强调的高校思想政治工作关系“三个培养人”根本问题，告诫大家要办好中国特色的社会主义大学，就要坚持把“立德树人”作为中心环节，就要用好课堂教学这个主渠道，把思政工作贯穿高等教育全过程，真正实现“三全育人”[4-5]。2017年和2020年教育部先后印发的《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》和《高等学校课程思政建设指导纲要》，对高校课程思政建设的工作部署及对“一个核心、三个重点和四个统一”进行了全面的阐述和解读，推动了课程思政在专业理论课程中的教学改革，加大了课程思政元素在专业理论课程中的梳理和挖掘，使其真正融入应用型本科专业理论课程的教学环节，实现课程思政教育理念与专业课程理论知识体系的有机统一。这势必要求教育工作者充分结合专业课教学内容、课程特点、思维方法和价值理念等深入挖掘课程思政元素，将其有机融入课程教学，在全面提高人才培养能力的过程中强化课程思政和专业思政，达到“立德树人”的教学成效[6]。这就要求高校教师必须深刻领会教师的根本职责，充分理解“师者，所以传道、授业、解惑也”之内涵。

一、材料物理课程思政建设的必要性

材料物理课程是介于物理学和材料学之间的一门交叉学科，是辽宁工业大学（以下简称我校）材料科学与工程学院硕士研究生的一门专业必修课。该课程从物理学角度出发，涵盖了各种材料的电学、磁学、光学、热学、介电、力学性能、微观本质和应用。通过材料物理课程的讲授，旨在让材料学科研究生在科学研究过程中把材料的微观结构和宏观性质联系起来，在物质的不同层次、不同尺度、不同维度上来研究，阐明材料中的规律和转变过程。因此，本课程无论从大国工匠的精神引领、家国情怀的具体体现，还是从辩证法中领悟科学的思维方法等多角度、多维度都可以提炼出思政元素，有效地开展课程思政教学的融合和应用。同时，当前思政元素在材料物理课程教学体系中的有机融合尚处在摸索阶段，如何在辩证中求统一，在变化中求主导，如何实现育人与育才的双向联动，如何将知识传授与价值引领有机结合，达到“传道”与“授业”并重统一，是当前应用型本科院校人才培养亟待解决的问题。因此，本文以材料的磁性能为切入点，从磁性材料的发展史、磁性材料的制备、充磁与退磁、磁化机制与理论、磁性材料的回收与再利用等方面进行课程思政元素的融合，为学生以后的科研和实践工作打好坚实的基础。

二、材料物理课程思政元素的挖掘与融合

“天大行动”对“新工科”的人才知识体系和核心素养进行了明确，从工科专业新结构的构建、工程人才知识体系的更新以及工程教育方式与手段的创新，都无不体现了教育培养模式与学生家国情怀、思想意识的强化。思维方式、创新能力和工匠精神的培养的深度融合，也为高等教育应用型培养模式的改革提出了新的目标和方向[7]。因此，材料物理课程体系与课程思政的深度融合应从实际出发，立足于多渠道、多角度地挖掘课程思政元素与理论课程的融合与应用，在现有教学模式基础上多元化地融入课程思政元素，以增加课程的教学设计和提高学生的意识认知为目标，把爱国主义教育、社会责任意识、大国工匠精神、持续发展理念、辩证的科学思维方法等融入材料物理的教学内容中，使之与现有的教学内容和教学大纲有机结合，来增加学生学习的主动性和积极性。

（一）从磁性材料的发展史入手，培养学生的爱国主义情怀和科技创新能力

自公元前1世纪，司马迁《史记》中描述黄帝作战用到的指南针，我国就开始了对磁性材料的认识，也是最早关注磁性材料的国家。在宋朝磁性材料在航海方面得到了广泛应用，指南针的应用改变了世界航海史。直到1600年，英国才出现关于磁石的著作。但在磁性材料的研发和应用上，1931-1933年日本发明并研发了第一代磁性和第二代磁性材料。1983年，美国通用汽车又研发了钕铁硼磁性材料，成为了30多年来磁性材料的主流。近年来，世界各国都在争相研发新一代磁性材料，如钐铁氮永磁、纳米复合稀土永磁等，但目前效果仍不理想，钕铁硼的地位仍占据主体地位。整个磁性材料的发展史可以让学生充分了解和认识在历史发展进程中，中国的科技认知成就，意在培养学生的爱国主义情怀。但也可以看出，在发展过程中，我国出现了空档期，被日本、美国赶超并研发了目前市场上的一、二、三代磁性材料，即便我国现在已成为全球最大的磁性材料的制造基地，但中国钕铁硼产品档次相对较低，附加值与日本企业相比差距较大。上述的对比分析，在激发学生的爱国主义热情的同时，也让学生充分认识我国目前某些科技领域仍存在的不足，需要培养学生个人的科技创新能力，为未来中国的科技发展贡献力量。

（二）从磁性材料的制备技术入手，培养学生的大国工匠精神

对所有使用者来说，一块小小的磁铁，看起来非常简单，其实它的生产加工过程是十分复杂和繁琐的。它需要经历“配料→熔炼→制粉→压型→烧结→检测→机械加工→表面处理→磁化→检验→包装”11个工艺步骤才能作为产品到达用户的手中，整个流程中的每个工艺都会影响磁铁的综合性能。从配料过程中的粉末尺寸要求、严格的成分配比、均匀的混料过程到熔炼过程中的氩气保护、温度控制、成分均匀控制；从压型过程中的尺寸精度、晶粒取向度方向的一致性到烧结过程中温度的精确控制；从检测过程中的半成品外观检测到机械加工过程中的精密度和粗糙度；从防腐电镀中对机械倒角工艺和时间要求的表面处理技术的应用到检查与包装过程中对磁性能、耐高温、耐腐蚀的测试性能指标，都尽显了材料制备过程中的大国工匠精神。通过思政元素在材料物理课程中的融入，不仅让学生学会了理论知识，也为学生培养工匠精神写下了重重的一笔。

（三）从材料的磁化过程入手，培养学生的辩证统一思想

材料的磁化过程可分为畴壁的可逆位移、不可逆磁化阶段、磁畴内磁矩的转动阶段和趋近饱和阶段四个阶段。在外加磁场的作用下，可以对烧结后的磁性材料进行充磁，致使磁性材料带有磁性。当外加磁场较小时，虽然实现了磁畴壁的移动，造成了样品的磁化，但随着外加磁场的撤销，磁畴壁又会退回原来状态，样品对外表现为磁中性；随着外加磁场的增加，磁畴壁发生了巴克豪森跳跃式的或者是磁畴结构的突变，才能使第一阶段的可逆过程变为不可逆；继续增加磁场强度造成磁畴磁矩的转动，使得磁化强度增加，直至达到高场顺磁过程，这才完成了材料的磁化过程。由此可以联想到辩证法中从量变到质变的飞跃，从事物的规律性变化到事物根本性质的变化，即事物的变化过程超出了度的界限。古人云：“应知学问难，在乎点滴勤。”司马迁15年著就《史记》，达尔文20年完成了《物种起源》，马克思40年成就了《资本论》。正如荀子在《劝学》中所说：“不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。”《老子》一书中：“合抱之木，生于毫末；九层之台，起于垒土；千里之行，始于足下。”对于学生而言，无论是学习过程和科研工作，还是后续工作中的经验积累和能力提升，都需要充分认识任何事情只能循序渐进、脚踏实地去完成，量变到一定程度才会发生质变。

（四）从居里点温度的确定，培养学生在辩证法中寻找对立统一的规律

磁性从宏观来看是材料特性的一个现象表征，从本质来看是物质微观结构变化而引起的特性体现。无论是物质的原子结构组成变化，还是原子的相互作用、键合情况的改变，都是研究磁性材料内部结构的重要方法之一[8]。材料磁性能的有无是铁磁性或亚铁磁性物质与顺磁性物质的转变过程，这一变化过程的决定因素与该材料的居里温度直接相关，微观角度反映出材料的晶体结构发生了变化。电饭锅之所以能把米饭煮熟，究其原因就是把一块居里点温度为103 ℃的磁性材料安置在电饭锅底部的巧妙设计。从居里点温度确定的启示，研究出了人们日常生活中煮饭的电饭煲。电源给电饭锅加热，导致锅底磁性材料金属点阵热运动加剧，由此影响了磁畴磁矩的有序排列。当电饭煲内温度达到100 ℃，势必造成电饭煲内水变成水蒸气直至消失。继续加热电饭煲内的温度继续升高，当温度到达大约103 ℃（居里点温度）时，破坏了锅底磁性材料磁畴磁矩的整齐排列，磁畴被瓦解，变为顺磁物质，与磁畴相联系的一系列铁磁性质全部消失，相应的铁磁物质的磁导率转化为顺磁物质的磁导率。由于磁铁失去了对这块居里点温度为103 ℃磁性材料的吸力作用，进而就停止了对电饭煲的加热作用[9]。在居里点温度以上，高温作用引起磁性材料内部原子的剧烈运动，出现了混乱无序排列的原子磁矩，铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，它确定了磁性器件工作的上限温度。超过居里温度，磁芯的电感量会减小直至消失，电路无法正常工作[10]。

在当今资源匮乏的情况下，通过对材料居里点温度的确定，可以实现材料回收再利用，达到节约资源的目的。案例分析可以培养学生的可持续发展理念，培养学生透过现象看本质的能力。另外，通过居里点温度结合材料的充磁与退磁的应用案例，可以培养学生在辩证法中寻找对立统一的规律，所有事情的过程和结果都不是一成不变的，激励学生立足于现在，积极努力改变现状，为未来的人生做合理的规划。

三、结束语

课程思政不仅是新型育人模式下教育教学理念的发展与演化，也是高等教育研究生阶段人才培养的责任和义务。作为新时代的高校教师，不仅要掌握“授业”之技，还要领悟“传道”之术。高校教师应将教书与育人作为人才培养的两大根本任务，充分发挥课堂教学的效能。以典型案例为切入点，将图片、视频等思政元素的信息素材引入材料物理课堂中，真正实现活跃课堂气氛、增强教学趣味性、激发学生科技强国热情、提升课程思政教学效果，培养学生树立正确的道德观、价值观、发展观，增强学生的专业意识和社会责任感。将启发式提问和反向思维模式等教学方法运用到材料物理课堂之中，激发学生的好奇心和求知欲，培养学生的探索精神，帮助学生建立起科学精神和基本的科学素养。以“培养什么人，怎么培养人，为谁培养人”作为问题导向，深入挖掘大国工匠的精益求精和创新意识的思政元素，将课程思政与理论课程教学有机融合，寓隐性教育于理论教学的全过程，充分做到同向同行，更快更好地实现立德树人的教育目的。

[1] 张现磊, 律静. 应用型本科院校金工实习课程思政研究[J]. 现代交际, 2020(11): 153-154.

[2] 金晓怡, 张航, 杭鲁滨. “新工科”背景下《机械设计》课程思政教学建设[J]. 教育教学论坛, 2019(42): 34-35.

[3] 张东亮, 洪妍. “课程思政”实施中的问题及对策探究[J]. 辽宁师专学报(社会科学版), 2021(1): 59-61.

[4] 鞠鹏. 全国高校思想政治工作会议[EB/OL]. (2016-12- 08) [2021-05-20]. http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201612/t20161208_291306.html.

[5] 习近平. 在全国高校思想政治工作会议上强调: 把思想政治工作贯穿教育教学全过程, 开创我国高等教育事业发展新局面[N]. 人民日报, 2016-12-09 (01).

[6] 教育部. 《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL]. (2020-05-28) [2020-10-02]. http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_5517606.html.

[7] 佚名.“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[J]. 高等工程教育研究, 2017(2): 24-25.

[8] 孔祥华, 杨穆, 王帅. 材料物理基础[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2010: 102-116.

[9] 蒋兴良, 范松海, 孙才新, 等. 低居里点铁磁材料在输电线路防冰中应用前景分析[J]. 南方电网技术, 2008, 2(2): 18-22.

[10] 王守德, 刘福田, 芦令超, 等. 高居里点压电陶瓷材料研究进展[J].山东陶瓷, 2004, 27(4): 14-17.

10.15916/j.issn1674-327x.2022.05.030

G643.1