“材料结构表征”课程教学中融入思政教育的探索与思考*

2023-01-15马秋花左宏森魏凤春

广州化工 2022年14期

任瑛，马秋花，左宏森，魏凤春，彭进

(河南工业大学材料科学与工程学院，河南郑州 450001)

2020年5月28日，教育部印发的高等学校课程思政建设指导纲要中提出：培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的根本问题，立德树人成效是检验高校一切工作的根本标准。习近平总书记在谈治国理政中也指出：各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。因此，全面推进课程思政建设，帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观，是人才培养的应有之义，更是必备内容。

河南工业大学材料科学与工程学院开设的“材料结构表征”课程，是针对材料科学与工程专业本科生而开设的专业基础核心课。本课程围绕本校“扎根中原，立足行业，服务全国，面向世界”的办学定位和办学理念，以及学院专业人才培养要求，即培养应用型工程师或研究生继续深造提高，设置教学目标和教学内容。该课程在研究材料组成结构性能中占有很重要的地位，是材料科学工作者必须掌握的基本知识。这门课程的综合性和实践性很强，是培养学生深入理解材料结构与性能关系的重要课程，是成为工程技术专门人才的必要课程。

为了落实立德树人根本任务，针对《材料结构表征》这门课程，如何将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，是我们授课教师必须考虑的。那么围绕教育的根本问题“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”，《材料结构表征》课程设计思路是以“学生”为中心，设计教学内容、教学目标、教学策略以及教学评价。首先要思考学生学什么，培养学生什么能力，具备什么素养，学生如何学，在教学实施时如何引入思政？如何考核，最后以成果为导向持续改进教学，形成闭环。

本文主要通过该课程教学目标、教学设计以及教学评价三方面入手，深入发掘和提炼该课程所蕴含的思政元素，将思想政治教育和专业知识传授融合，达成立德树人的根本标准。

1 教学目标

《材料结构表征》作为专业技术基础课，在明确知识传授内容、能力课程教学提升目标的同时，也结合课程特点，确立了本课程的课程思政目标。该课程教学目标主要围绕知识、能力、素养三大目标，在此基础上，增加了高阶能力的培养，以及引入思政目标，在制定整个教学目标时体现高阶性，突出思政元素。如工程伦理、民族自豪感以及科学素养的培养和社会责任感等。

1.1 知识目标

能描述XRD、TEM、SEM、EPMA、FTIR、Raman、AES和XPS的基本原理；能描述各种检测仪器构造、样品的制备方法及其应用领域。

1.2 能力目标

(1)基本能力目标：具有能够根据材料研究的需要，选用合适的仪器设备和分析方法的能力。

(2)高阶能力目标：①能将材料结构表征熟练应用于材料专业的其它学科，能运用相关知识为复杂的工程问题提出解决方案的实践性创造性思维能力；②具有对检测结果进行准确、客观的科学分析，利用分析结果进行创新性的科学研究的能力。充分认清当前材料行业发展现状，客观分析国内外材料表征手段的利与弊，牢固树立担当意识，增强服务国家建设决心。

1.3 素养目标

(1)能够利用所学知识对社会上有关材料检测的案例进行分析、评价和预测；(2)充分认识到先进检测仪器设备对国家科技兴国的影响；(3)能够关注材料表征方法的新知识、新进展，开展自主学习；(4)能够对相关文献进行检索与阅读，并对所收集的文献和资料等学习资源进行归纳和总结；(5)牢固树立检测结果至上的意识，抵制数据造假的不端行为；(6)具有责任感，充分认识到材料结构表征对材料行业发展及国家发展的影响；(7)会运用辩证的眼光和唯物主义科学世界观分析、解决科学问题。

通过本课程的学习学生能够描述各种检测手段的基本原理和仪器设备的构造及应用领域；具备根据材料研究需要选择合适的分析测试方法的能力，包括对本专业工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性；能够将基本理论运用于复杂工程实际中，提出解决方案的实践性创造性思维能力，并对检测结果进行准确客观的科学分析，进行创新性的科学研究的能力；同时，牢固树立探求真理，事实说话，以事实为基础，杜绝造假等科学素养及工程伦理的意识。充分认识到先进检测仪器对国家对世界的影响，要具有社会责任感和民族自豪感等。

2 教学设计

本课程旨在打造成“金课”，以“两性一度”的原则建设课程。在课程目标中体现高阶性，在教学内容及方式上体现创新性，在教学策略及教学评价中体现挑战度。

2.1 教学内容模块化

本课程教学内容比较繁杂，具有理论知识多、概念术语多、课程内容多且所涉及的交叉学科也多的特点。需重新修订教学大纲，教学内容与教学目标匹配，突出思政及应用。以物理信号为基础将教学内容分为三大模块：X射线，电子和光，涵盖了原本10章的内容。每一大模块以原理、设备和应用分成三小模块。其中材料结构表征手段的原理是难点，重点是应用。因此将教学内容模块化方便学生理解。同时，从检测设备和表征手段应用中都可以挖掘思政元素。

2.2 教学方式多样化

本课程采用线上线下混合式教学，改变传统的线下教学模式。首先在整个教学过程中引入智能教育，线上采用云课堂和慕课的形式，线下利用智慧教室授课，以及通过微信、雨课堂等软件进行教学反馈，提高互动性。采用信息化教学可以提高教学效果；其次，教学方法的转变，课堂教学方法从传统的灌输式、填鸭式，转变为启发式、探究式、讨论式和案例式；最后，教学主体的转变，课堂教学主体从传统的教师主体，转变为以学生为主体。

在课堂教学讲授的过程中，以“目标导向”为基本原则，强化案例课堂教学，开展课堂讨论教学模式[1]。先从案例出发引出理论知识，如工程案例、科研案例和社会热点等，改变传统的理论知识先入为主的教学，并且在应用过程中，融入思政元素，注重立德育人。

(1)引入工程案例传达思政观点

工程案例中涉及很多伦理问题，以前在工科课堂中很少有人提及，或者并未普及。随着“中国制造2025战略”的推进和我国经济建设的快速发展，工程实践中的伦理问题日渐突出。在新工科理念下，开展工程伦理教育是高等院校培养未来工程师的共同方向，从伦理学的角度规范和衡量工程师的行为，应用案例教学将工程教育拉回实践，开辟工程伦理课程教学实践新路径，符合新工科人才培养趋势[2-3]。

在材料结构表征课程中，引入具有工程背景的教学案例，对本专业培养“应用型”工程师至关重要，符合本专业培养目标。例如关于电子显微分析技术的学习，一引入工程案例“泰坦尼克号”事件，因该事件曾被搬上银幕广为人知，教学过程中更易引起学生共识，达到课程思政的教学效果。利用电子显微分析技术揭秘了“泰坦尼克号”沉没的原因，通过成分分析手段发现铆钉含有大量的杂质，让学生思考一个小小的铆钉质量不过关，导致1500多人失去生命，对此有何看法以及对自己价值观的影响？通过该案例引导学生具有正确的价值观，帮助学生认识到工作严谨的重要性，学会多角度分析思考问题的重要性，培养学生具有工程伦理的意识。

(2)引入科研案例传达思政观点

加强科教融合，引入案例，提升学生科技创新能力培养，学生创新能力培养体现到课堂教学的现实应用之中，教师把最新科研成果融入到专业教学中，增加了课堂理论的实用性。针对重难点进行课堂讨论和课堂讲授，以案例为引导，融入思政元素。

首先，充分利用图书馆资源，科技文献的查阅，传达思政观点。例如通过查阅文献引入科研实例，学习如何利用各种检测手段分析材料的结构。用反向思维，先了解各种检测手段如何应用，从应用中分析其原理。针对目前论文抄袭及造假问题等学术不端行为，让学生思考诚信问题，如何用所学的知识去辨别数据分析的真假，抵制学术造假。对检测结果进行准确客观的科学分析，培养学生的科学素养。

其次，可结合本专业超硬材料的特色，引入校企合作的科研案例，传达思政观点。例如石墨直接转化金刚石的研究课题，本学院王海阔博士与中南钻石股份有限公司合作实现了石墨无触媒直接转化合成大尺度透明纳米多晶金刚石。利用XRD检测金刚石是否成功合成，提高学生对本专业以及本课程的学习兴趣，增加学生信心。任何一项科研成果的背后都离不开科研人员的努力付出，热爱科学、探求真理，敢于挑战难题的科研精神。

最后，利用先进仪器检测设备的出现历程，弘扬老一辈科学家精神，传达思政观点。例如从传统的XRD延伸到X射线高压衍射，以及先进检测仪器X光源同步辐射的出现。而中国继法国、日本、美国后在2025年即将建成最新型高能同步辐射光源，这意味着中国科技的进步，培养学生的民族自豪感，同时在加快关键核心技术攻坚中我们要勇于担当。

(3)引入社会热点传达思政观点

在2020年初，新冠病毒感染的肺炎迅速蔓延，导致疫情扩散，举国上下众志成城，共同抗击疫情。科研人员通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)还原了新冠病毒的真实面貌，为我们后期的治疗和疫苗的研发做出了巨大贡献。思考疫情下我们大学生的责任与担当，作为“材料”研究者我们思考什么样的材料可以防病毒，什么样的材料可以对病毒进行标记和跟踪等等，培养学生的社会责任感。

总之，在教学过程中引入工程案例、科研案例以及社会热点，以案例的形式，采用启发，讨论和探究多种教学方式达到教学目标的要求。从科学创新、实事求是价值观的引领、透过现象看本质、增进民族自豪感等多角度提及思政元素在课程中的运用。

3 教学评价

在教学评价中，强调过程性考核，评价方式多元化。针对思政的教学目标重在构建政治认同，塑造正确的世界观、人生观、价值观，磨炼品性等，而不强调对思想政治教育知识性内容的机械记忆等[4]。

3.1 过程性考核评价

基于材料结构表征本课程的教学特点，主要由理论课和实验课两部分组成，以及后期的实践，其教学模式和教学空间多样化；强调理论联系实际，体现学以致用，实践出真知；要以“润物细无声”的教学方法，不拘形式，巧妙而灵活地将思政内容“基因式”地融于专业知识的教学之中。那就意外着课程思政是一种隐性教学，对其教学评价不能机械而生硬地对教学形式、教学内容进行限定，应当发挥教师的主观能动性[5]。因此，融于专业考核的思政考核评价是必要的。过程性考核中如课堂汇报、课后作业以及教学讨论等，都可将思政元素融于其中，设计兼具专业考核和思政考核的巧妙作业或考题，从中评价课程思政教学的有效性。

3.2 “感悟”评价

在平时教学中应当重在引发学生的思想共鸣和情感触动，从而实现思政元素的入脑入心，而不是思想政治教育知识的灌输。充分利用各种检测手段在社会事件中的作用以及科学家在分析仪器发展史中做出的贡献。因此，论述题或观后感等也可作为课程思政教学目标评价方式之一，并以“感悟”的质量和程度作为评价的重要标准和内容。

例如“材料表征技术是以材料的成分、微观形貌、结构、缺陷等为研究内容的现代分析方法，广泛应用于材料、冶金、生命科学和环境等各个领域。如：拉曼分析技术应用在大气环境雾霾颗粒PM2.5 的监测、光谱成像技术在芯片载体-晶圆表面污染物的检测、电子显微分析技术则在新冠病毒的研究中起了非常重要的作用。结合本课程的学习，浅谈材料结构表征技术在国际民生及科技发展中的意义。”这一论述题可考察学生对我国政府关注民生的理解，也考察了学生使用材料结构表征专业知识深入分析社会事件的能力。同时，也可利用一些课程思政的视频如与本课程相关的科学家生平，融入科学家精神。通过观看视频，写一篇观后感，结合事迹，浅谈科学精神和创新精神的重要性。