《材料复合原理》课程融入思政元素的探索*

2023-01-24洪珍谢小林薛名山

智库时代 2022年44期

洪珍谢小林薛名山

（南昌航空大学材料科学与工程学院）

在高校专业课中实施课程思政建设，是高等教育实现全员全程全方位育人的重要组成部分。[1]课程思政建设也是实现“立德树人”根本任务的重要途径。[2-3]将思政建设引入专业课的教学实践中，在复合材料学科知识中有效融入课程思政元素与学校学科专长，使思政教育与专业教育协同共振。《材料复合原理》课程是复合材料与工程专业的核心课程，课程内容包含材料复合理论、复合材料界面理论和复合材料性能复合规律等。[4]该课程理论性、应用性很强，具有鲜明的航空特色和工科背景，其中蕴含着丰富的思政育人元素。在课程内容和教学过程中，融入思政育人元素和相关案例，丰富课程思政内容，有利于重点培育学生的爱国精神和学习热情。

一、思政元素的融入

提炼《材料复合原理》课程中的思政元素，并在专业教学中有效融入思政元素，将思想政治教育与专业教育有机融合，激发学生的专业自豪感，增强学生的职业责任感，引导学生树立航空报国和科学报国的理想，引导学生积极参与国家重点建设，培养学生的行业报国精神和团队精神，引导学生形成正确的世界观、人生观和价值观。

（一）增强专业自信，培养爱国精神

讲复合材料的历史时，利用中国古代复合材料历史悠久，增强学生的复合材料专业自信和中国文化自信，有利于学生学习的积极性的提高。例如，万里长城千年不倒，源于中国古代的建筑工人发明糯米汤和砂浆制备的有机-无机复合胶粘剂；闻名中外的中国漆器历史悠久，基于漆和麻纤维的完美复合；曾侯乙墓出土的战国时期的戈戟长而韧，源于其木质芯材和缠绕的复合结构。这些都是历史上伟大的技术创新。培养学生热爱复合材料专业的初心。

弘扬爱国精神和艰苦奋斗作风有利于学生担负起时代赋予的光荣使命。[5]以科学家和企业家的光辉事迹弘扬爱国精神和艰苦奋斗作风，激励学生不畏艰难、勇于探索的精神，引导学生将爱国精神转化为使命和担当。例如，在讲碳纤维表面处理时，由碳纤维在国防安全和国民经济中的战略地位，引入“师昌绪院士倡导并参与中国高强碳纤维的研发应用，突破碳纤维核心技术”的事迹。在讲树脂的改性时，引入“陈祥宝院士多年来专注热爱复合材料事业，成功开发低温固化高性能复合材料来解决复合材料成本过高的问题，以及研制了满足航空应用要求的高韧性环氧、高韧性双马树脂基复合材料达到国际先进水平”的事迹。在讲解碳/碳复合材料时，融入“黄伯云院士研发高性能碳/碳航空刹车材料，确保我国航空航天战略安全”的事迹。在讲玻璃纤维表面处理时，从浸润剂对玻璃纤维生产和应用的重要作用，融入“中国西安友基公司的任川荣总经理带领团队历经十余年的艰苦努力，研发出几十款具有国际先进水平的浸润剂配方”的案例。在讲树脂基复合材料时，引入“武汉理工大学的优秀校友民营企业家艰苦创业并在母校设立助学金奖学金”的故事。融入歼-15舰载机沈飞总指挥“航空报国英模”罗阳同志的先进事迹，引导航空学生坚定“让青春在建设航空强国的火热实践中绽放光芒的决心”，攻坚克难、勇攀高峰、顽强拼搏、永不懈怠。

复合材料特别是碳纤维增强树脂基复合材料，具有轻质高强的优点，这不仅有助于减轻飞机重量，还能提高飞机的总体性能。因此，复合材料用量是衡量飞机先进性的一个重要指标。通过介绍复合材料在军用机、民用客机、无人机等飞机上的应用比例，增强学生的航空热情和职业责任感，引导学生树立复合材料相关航空报国和科学报国的理想，充分发挥“大国工匠精神”。以热膨胀系数小的碳/碳复合材料在卫星上的应用，激发学生复合材料专业自豪感，积极参与航空航天研发和国防重点建设，提升自主创新能力。从国际空间站禁止中国加入，到中国航天人独立自主，自力更生，取得了伟大成就，激励学生学习载人航天精神，投身航天等重点行业的爱国情怀。从材料复合理论、复合材料界面状态解析等方面，激励学生认真学习、广泛讨论、积极实践，启发学生研究和创新意识，让学生认识到牢固掌握专业课程知识，是今后航空报国科学强国的基础。

（二）塑造创新创业精神，培养节能环保安全意识

在课程思政教学过程中，注重培养科学素养、创新思维方法及追求科学和创新的意识和精神。通过国内外科研人员发现问题、解决问题的科研案例，引导学生去发现问题，通过已有知识来解决问题。将理论应用于实践，从而达到从专业基础知识用于创新解决实际的科研攻关问题。

通过树脂基复合材料成型加工技术的学习使学生理解“创新驱动发展战略”。科学技术越来越成为推动经济社会发展的主要力量，创新驱动是大势所趋。习近平总书记指出：“实施创新驱动发展战略，是加快转变经济发展方式、提高我国综合国力和国际竞争力的必然要求和战略举措。”通过介绍创新型国家建设成果丰硕，天宫、蛟龙、天眼、悟空、墨子、大飞机等重大科技成果，激发学生爱国热情和创新精神。

通过复合材料性能的主要影响因素以及增强体表面特性和复合材料界面结合对复合材料性能的影响的引入，激发学生对复合材料科研的兴趣，激发学生树立科学报国的理想。培养学生创新创业能力，并在课程教学过程中引导学生建立方法论，培养学生分析与解决实际问题的能力，教导学生培养良好的科学研究素养。培养学生理解个人成长与祖国前途命运和学校发展紧密相连，让学生更加明确学习的目的、肩负的使命以及国家的重托，培养学生的社会责任和文化自信。鼓励学生学好理论知识，将理论应用到实践中，做国家需要的研究。

在讲复合材料的物理和化学性能复合规律时，结合复合材料具有可设计性的特点，强调设计的重要性和灵活性，激发学生树立科学报国的理想。例如，通过导热能力不同的原材料的选择和组分的设计、材料结构设计、工艺和界面控制，调控复合材料的导热系数，能获得高导热和高绝热两类截然不同的制品，从而适应不同的应用需求，如载人航天、深海探测、5G电子等对材料的绝热、导热、散热提出了更高更苛刻的要求。通过复合材料可设计性的特点，激发学生的专业学习兴趣，帮助学生形成基于科学原理进行设计研究的综合能力，引导学生用自己所学专业知识来为国家的建设做贡献，与学生共同探讨材料人的中国梦，培养严谨敬业、艰苦奉献的社会主义建设者和接班人。

以碳纤维的液相氧化法会产生废液污染、部分复合材料成型方法的高能耗、复合材料废弃物的回收再利用等，强调“保护环境，人人有责”，应尽量选择能减少环境污染，减少能耗的方法。人类只有一个地球，各国共处一个世界，倡导“人类命运共同体”意识。帮助学生形成基于科学原理进行材料研究的综合能力，培养严谨敬业、艰苦奉献的社会主义建设者和接班人。在讲树脂基复合材料的破坏机理时，从材料脆性断裂以及复合材料在环境中逐渐破坏导致的人身安全问题，强调学生的职业责任感。告诫学生任何细小的问题都可能带来致命的灾难，让学生时刻铭记细节决定成败、责任重于泰山。

（三）领悟人生哲理，培养正确三观

在专业教学过程中，引导学生领悟人生哲理，有利于培养学生树立正确的世界观、人生观和价值观。在讲复合材料基体改性时，引入“平衡”的思想。基体材料的性能不能过强也不能过弱，中国的平衡、和谐、团结的哲学思想、心理状态是解决整个人类问题的关键。讲解树脂基复合材料性能时引入矛盾的观点，中国传统的矛盾观特别注重和谐统一，对于维持人与自然的和谐统一，争取不同民族和国家的和平共处，创造人际关系的和谐有序，构建社会主义和谐社会等都有启迪意义。在讲复合材料界面结合机理时，从复合材料的界面结合需要适宜，不能过强也不能过弱，教导学生为人处世的道理，做一个有觉悟的、有智慧、能够遵循天道规律的人。在讲复合效应时，以“材与材的复合”引申到“人与人的协作”，引导学生培养团队精神，树立集体荣誉感。材料与材料的复合，取长补短、刚柔相济、功能互补，通过不同的复合方法构成先进的复合材料。同样的，人与人之间通过良好的协作，彼此尊重、相互包容、合作共赢，形成强大的团队集体。

在讲复合材料界面破坏机理时，从内应力的存在是不利于复合材料性能发挥的，需要采取一定办法尽量减少或避免，联系到学生在学习生活中难免会遇到问题和困难，勉励学生应该乐观面对并予以解决。以原材料的选择会使复合材料出现不同的复合效应，引导学生选择好自己努力的方向，用正确的价值观引领学生的人生走向。利用不同的复合效应，复合材料具有可设计性。各种原材料都有各自的优缺点，组合上可能出现不同的复合结果。所以选择材料非常重要。例如，沙子是分散的颗粒材料，本身并不能作为结构材料承受外力；而水泥的强度并不高，但具有粘接作用，将两者复合在一起可以制备混凝土，用来建造高楼大厦。而对于人们日常生活中常用的大米和汽油，如何将它们结合在一起，实际上产生了基本无用的东西。引申到生活中选择和谁在一起的确很重要。通常，和勤奋的人在一起，不会懒惰。和积极的人在一起，不会消沉。和智者同行，会不同凡响。和什么样的人在一起，就会带来什么样的人生。在此引导学生正确的选择自己的人生方向。

二、课程思政的教学方法改革

第一，采用多元化教学方法，强化专业知识讲授与课程思政教育的融合。在课堂教学中，采用启发式教学法、案例分析教学法、课堂研讨法、实物演示法、创设情境法等多元化的教学方法，激发学生思考和感悟，层层深入推进课程思政建设。根据课程内容和授课进度，结合历史、时事等与专业课程相关的背景，适时提出复合材料与工程专业相关问题。教学方法上准备中国高铁、C919民用客机、嫦娥探月工程、航天载人飞船等案例，让学生对我国先进制造取得的成果发表感想，将家国情怀、民族自信、不畏艰难的思想深植于学生脑海中。

第二，应用信息化技术，创新教学手段，开展线上线下混合式学习。重视信息化技术在思政教学中的应用。在复合材料结构模型与结构设计、材料组分与微观结构、物理性能与化学性能复合规律等与复合材料有关原理的讲解中，采用研究路线图、结构模型、虚拟仿真动画和实验操作视频等信息化技术，加深学生对原理性和理论性知识的理解和掌握，并以复合材料理论和应用研究植根航空强国情怀。积极借助校网络教学平台、 “MOOC”“超星尔雅”、课程微信群等，将思政领域与专业领域的内在联系内容以微视频、短时评或者建模讨论的形式呈现，达到高效互动。同时，在校网络教学平台上，建立查看学生预习、讨论互动和课后作业等情况的通道，并设计网络学习激励制度。

第三，创新教学考核方式，增加“课程思政”的考核体系。课程考核成绩主要由课堂研讨、单元测试、实验方案设计、期末考试等多方面成绩组成。将课程思政考核指标纳入各个考核环节，如，参与线上线下思政活动的出勤率；参与课程思政讨论和发表看法的次数；撰写思政论文或报告等。期末试卷设置课程思政的考题，如，设置复合材料结构设计和许用应力相关的计算题，强调计算的准确性和规范性，考核学生的客观严谨分析能力和工程职业责任意识；设置优化复合材料结构性能和功能性能的综合分析题，要求从材料应用问题出发找到性能优化解决方案，考核学生的逻辑思维和创新思维能力。对于积极参与教师课题、学术竞赛、创新创业实践等课外活动的学生，可以适当增加其平时成绩，以激励更多的学生参与课外实践。

三、课程思政的实施效果

复合材料具有复合效应、可设计性、材料与结构的一致性等特点，这使得任何复合材料的使用都离不开“材料与结构的设计”和“设计与制备的统一”。学习该课程可以掌握材料复合相关原理以及复合材料设计基本方法。从复合材料工程问题出发，培养工程意识，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力，空间思维和设计表达的能力，综合应用和实践能力，建立了应用材料复合原理进行复合材料设计和制备的全局观。

在材料复合原理的学习和应用中，学生针对工匠精神以及复合材料设计过程中要求的严谨、一丝不苟有了更好的理解。在教学过程中不仅注重学生知识的普及，还注重培养学生的爱国情操。课堂互动高效，教学效果明显。相信学生对于复合材料的复合效应的知识在航空、交通、工业、国防等领域的应用能够有更为直观的认识与体验，进而激励学生在生活中也积极思考，从而能够科学地规划自己的行为，做出理性的抉择。给学生树立勇于拼搏、善于坚持、迎难而上、不畏艰难的正面典型。培养学生敬业核心价值观，理解理想信念的含义与作用、理想信念对学生成长成才的重要意义。同时增加复合材料学生的专业自信心和自豪感，激发学生学习科学文化知识的兴趣，从而更好地保卫和建设祖国。

整体上，材料复合原理课程达到了预期的专业教育和思政教育相融合的目的，起到了专业课程的思想育人作用。但课程思政教学中也存在一些不足：（1）由于课程学时较少，课程中涉及的思政内容不能太多。后期将对课程思政的关键点再进一步优化，形成“课内教导、课后应用、线上讨论”等多位一体教学方式，多方位进行思政学习和教育，提高育人效果。（2）虽然课程中涵盖部分航空育人思政教育，但是并没有突出航空院校的办校特色和复合材料的专业特色，后期将增加更多的航空特色思政元素，有效融入到专业课程教育中，重点培育学生的航空强国精神和工程素养。