《无机非金属材料工学》课程思政探索与思考

李丽华, 顾永军, 李新利, 于仁红

2020 年6 月, 教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》, 全面推进高校课程思政建设。 《纲要》提出, 课程思政建设要在所有高校、 所有学科专业全面推进, 围绕政治认同、 家国情怀、 文化素养、 宪法法治意识、 道德修养等重点优化课程思政内容供给, 提升教师开展课程思政建设的意识和能力, 系统进行中国特色社会主义和中国梦教育、 社会主义核心价值观教育、 法治教育、 劳动教育、 心理健康教育、 中华优秀传统文化教育, 坚定学生理想信念。 《无机非金属材料工学》作为无机非金属专业的一门主干课程, 如何实现与思政知识体系的有效对接, 形成课程思政的完善体系? 这是摆在本课程面前必须面对的教改问题。 此外, 由于课程思政是一个全新的教学理念,在制定本课程思政教学方案和组织相应教学活动的过程中, 该如何转变传统的教学思维, 以适配课程思政的教育教学发展大方向? 上述问题都有待深入探索。

1 课程内容介绍

《无机非金属材料工学》是学习无机非金属材料的原料特性、 工艺原理、 工艺流程、 工艺设备以及工艺相关内容的一门学科。 使学生全面掌握无机非金属材料(水泥、 陶瓷和玻璃等)的制备原理、 生产工艺过程中的共性及特点、 生产过程中的物理化学变化; 研究无机非金属材料性能影响因素, 使学生对无机非金属材料的性能、 生产过程和应用有较全面的了解; 熟悉当前工厂实际和技术发展水平, 了解新工艺、 新技术和新产品, 提高学生在无机非金属材料领域的竞争力以及在今后工作岗位上的适应能力和工作能力。

2 《无机非金属材料工学》专业课程目标的设计

针对目前工科专业课程教学重“术” 的掌握和运用, 轻“道” 的阐发与弘扬这一问题, 结合本课程学习特点, 在工程知识、 问题分析等技术性毕业能力要求的基础上, 将工程与社会、环境和可持续发展、 艺术、 探索精神等非技术性能力要求明确写入课程目标中, 同时将非技术层面职业素养的达成落实到具体的课程中[1]。 将“爱国敬业, 责任为重, 文学艺术” 等的思想理念融入专业教学中, 在课程教学大纲中进行明确[2-3], 固化于教学大纲中, 从而推进本专业《无机非金属材料工学》课程思政教育的发展。 让学生在掌握工艺、 性能及影响因素等知识的基础上, 体会到科学之美、 工程之美, 建立正确的人生观、 价值观和世界观, 在学习工科知识的基础上培养一定的学科自豪感、学科归宿感和国家责任感。

3 课程思政的意义

布鲁姆等人将教学目标分为认知、 情感和动作三个领域,每个领域的目标又是由低到高分成若干层次。 认知领域的目标包括知识、 领会、 应用、 分析、 综合和评价等六级水平。 其中分析综合评价为高层次思考, 如分析: 把复杂的整体材料分解为组成部分, 并理解各部分之间的联系的能力; 综合: 将所学知识的各部分重新组合, 形成一个新的知识整体; 评价: 对材料做价值判断的能力。

另外两个领域的层次: 情感领域(active domain)和动作技能领域。 情感领域的教学目标, 以克拉斯沃尔(Krathwohl DR)为首, 于1964 年提出, 分为5 个层次: 接受、 反映、 形成价值观念、 组织价值观念系统、 价值体系个性化。 动作技能领域(psychomotor domain): 布鲁姆在创立教育目标时仅意识到动作技能领域的存在, 未制定出具体目标层次。 1972 年Simpson EJ提出动作技能领域教学目标分7 个层次: 知觉、 定势、 指导下的反映、 机械动作、 复杂的外显反映、 适应、 创新。 情感领域中的3, 4, 5 和动作技能领域中5、 6、 7 均为课程中高层次思考的内容。 正是目前金课标准所提出的“两性一度”, 即高阶性、 创新性、 挑战度。 所谓“高阶性”, 就是知识能力素质的有机融合,是要培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。 所谓“创新性”, 是指课程内容要反映前沿性和时代性, 教学形式呈现先进性和互动性, 学习结果具有探究性和个性化。 所谓“挑战度”, 是指课程有一定难度, 需要跳一跳才能够得着, 老师备课和学生课下有较高要求。

做好课程思政, 才能有高质量的课程, 才能实现“两性一度”。 课程思政必须具有: (1)思想交流; (2)创新意识的思维碰撞; (3)积极进取的生活态度; (4)充分的文化自信; (5)坚定的历史担当相关元素。 因此, 充分挖掘《无机非金属材料工学》专业课程中的“德育元素”, 落实“课程思政” 理念, 是本课程实现高阶性、 创新性、 挑战度的关键所在。

4 充分挖掘专业课中的“德育” 元素, 落实“课程思政” 理念

课程思政的难点在于如何在专业知识的基础上挖掘“德育”元素, 深入挖掘专业知识中涉及的价值引领, 在教学设计上进行改革, 提出价值引领、 能力本位纲领, 基础课程融入哲学、 艺术、 环保等相关教育, 激发科学创新精神, 发扬精益求精的工匠精神, 构建与思政课程和人文课程有机联系的协同育人体系[3]。 本课程从以下4 方面进行课程思政。

4.1 民族自豪感

介绍水泥、 玻璃和陶瓷的发展史及主要应用领域, 讲述古陶瓷、 玻璃、 建筑胶凝材料等的应用。 中国是世界上几个历史悠久的文明古国之一, 对人类社会的进步与发展做出了许多重大贡献。 在陶瓷技术与艺术上所取得的成就, 尤其具有特殊重要意义。 在中国, 制陶技艺的产生可追溯到纪元前4500 年至前2500 年的时代, 可以说, 中国发展史中的一个重要组成部分是陶瓷发展史, 中国人在科学技术上的成果以及对美的追求与塑造, 在许多方面都是通过陶瓷制作来体现的, 通过此部分内容可传达中华民族的优秀文化成果, 培养学生的国情观念。

4.2 文学与艺术

明代李时珍《本草纲目》: “玻璃, 本作颇黎。 颇黎国名也。其莹如水, 其坚如玉, 故名水玉。 与水精同名。” 通过玻璃的介绍可以引入工科以外相关古文的学习, 增强学生文学修养, 体验古文之美; 通过陶瓷和玻璃艺术品体验工科产品的艺术之美。

中国是世界上最早生产瓷器的国家, 一万年以前就有陶器生产, 早在三千多年前的商代就开始烧制原始青瓷, 元明清时期更加繁荣昌盛。 清代不仅创烧了珐琅彩、 粉彩等品种, 还是颜色釉发展的鼎盛时期。 举例: (1)青花釉里红圣主得贤臣颂文笔筒, 外壁青花书馆阁体小楷《圣主得贤臣颂》文, 字体工整, 笔法精细。 (2)唐代陆龟蒙写的《秘色越器》: 九秋风露越窑开, 夺得千峰翠色来。 好向中宵盛沆瀣, 共嵇中散斗遗杯。 意思是秋天的晨风中, 露水沾衣, 透过风露可见出窑后的成千上万的越窑陶瓷器堆放在山坡上, 沟壑间, 如千峰叠嶂, 其色似青如黛, 与周围的山峰融为一体, 夺得千峰万山之翠色。 口朝上堆放的那些瓷器, 到夜半时会盛载一些露水, 如同嵇中散留下的斗酒时还残存浊酒的杯子。 此处将陶瓷工艺与中国古代艺术、 文学有机结合起来, 让学生感受该课程的学科归宿感及自豪感, 增加课程的趣味性。

4.3 国际视野及科学实践

通过绪论的对玻璃结构探索, 研究人员为了观察微观原子的真实运动情况, 利用较大的胶体微粒模拟原子, 并用高倍显微镜进行观察玻璃的结构, 英国、 澳大利亚及日本的科学家联合研究发现, 玻璃无法成为固体的原因在于玻璃冷却时所形成的特殊的原子结构。 相关论文将在线发表于《自然—材料学》,通过学习, 使学生对本专业和本课程兴趣大增, 增强科学实践精神。

4.4 健康环保和绿色发展

随着经济的发展和人民生活水平的提高, 垃圾问题日益突出。 目前, 许多城市, 上万个大型以上乡镇, 存在着垃圾污染急待解决问题。 目前, 水泥窑协同处置是比较理想的生活垃圾处理方式。 水泥窑协同处置生活垃圾可以污染物扩散得到控制。垃圾焚烧温度高, 热解气体入回转窑, 减少能耗; 利用水泥窑的高温, 吸纳分解垃圾有害成分; 气体停留时间长, 二恶英能完全被吸纳; 水泥窑的回转窑内是碱性气氛, 可有效地抑制酸性物质的排放, 使得SO2、 Cl 等可以合成盐的形态固定下来, 可减少或避免产生二恶英的现象; 垃圾中的绝大部分重金属离子随物料固化在熟料中, 避免了重金属二次污染。 另外, 垃圾焚烧炉灰渣直接进入回转窑作为水泥原料混合加以利用, 不外排, 垃圾热值作为燃料使用, 低温余热可以用来发电、 烘干脱水。

通过案例给学生讲述粉尘污染, 有害气体污染等对企业生产和人们健康的危害, 既吸引学生注意到了行业中污染问题,也提升了学生的绿色环保意识。 通过介绍水泥行业如何降低能耗和防止污染的案例, 拓展了学生对绿色发展理念的理解, 提高了学生的节约和绿色环保意识。

5 教学方法改革

长久以来, 教师在课堂中是话语主导者, 也是理论灌输者。教师在教育信息资源中处于占有地位。 单一的教师讲授、 设计粗糙的话题讨论、 缺乏足够吸引力的视频教学已经不能满足日益发展的学生的需求。

采用“大班授课+小组讨论” 作为一种新型教学模式, 以“探究问题、 启迪思维、 互动、 双向交流” 为主要特征, 激发学生自主学习的积极性和主动性, 提高学生的课堂参与度, 加强学生主观体验。 可以选择某种材料, 让学生设计工艺流程, 分组进行不同工艺段的设计, 并进行分组讨论。 利用计算机网络传播的方式元素多种多样, 文字、 画面、 色彩、 声音、 图像、 动静等等, 这多种元素可于本课程思政教学课堂巧妙结合, 在很大程度上增加了学生感官领域, 使多种感官共同协调接收信息,既可以增强同学们课外信息的积累, 也可以增加同学们互动、相互合作的意识[4-5]。

借用雨课堂等平台, 对课堂内容进行提前预习, 课上进行课堂测试, 让多媒体充分发挥专业教学中的作用。 课后发送课程思政方面的资料, 引出论题, 让学生在讨论区进行讨论。 比如, 水泥行业执行的环保相关政策和措施与人类可持续发展之间的关系; 玻璃行业中新技术、 新工艺的发展历程中做出重大贡献的企业或重要人物, 是如何将实现技术的更新, 技术人员在行业发展中应该具备什么素质等。

6 完善课程评价体系

改善以考试为主的评价体系, 以学生为中心, 完善过程评价体系。 增加学生参与讨论, 参与设计, 课外学习等相关环节的评价标准。 比如, 设计作业讨论环节可增加PPT 制作、 学生口头表达、 积极发言的分值, 并增加工艺环节中课程思政内容分值。 课后课程思政资料讨论区对环保、 职业道德等素质相关的评价标准。

7 结 语

总而言之, 《无机非金属材料工学》课程思政从课程教学目标设置、 课程思政元素挖掘、 教学活动和考核方式四个方面探索, 组织具有针对性的教学过程, 让思政元素渗透到本专业课程中, 逐渐建构切实可行的《无机非金属材料工学》课程思政体系。