课程思政全方位融入“高分子物理”课程的策略研究

刘梦竹,董 薇,姚姗姗,陈 杰,蒋 巍,王永鹏

(1.吉林化工学院 材料科学与工程学院,吉林 吉林 132022;2.吉林化工学院 碳纤维材料研究院,吉林 吉林 132022)

“课程思政”的早期概念最初是2004年中央出台的关于进一步加强和改进未成年人思想道德建设和大学生思想政治教育工作的文件中提出的,是上海最早开启学校思想政治教育(德育)课程改革的探索之路。经过三个阶段的探索,逐步形成了现在的“课程思政”理念。在2016年12月的全国高校思想政治工作会议上,习近平就明确指出:“要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人”[1]。也就是说,加强高校思想政治教育工作,必须从高等教育“育人”本质的要求出发。“育人”先“育德”注重加强对学生的三观教育,传承和创新中华优秀传统文化,积极引导当代学生树立正确的国家观、民族观、历史观、文化观。高校是人才培养基地,也是学生由学校走向社会的中间体,学生在高校接受的思想政治教育极其重要[2]。因此,高校应把握好课堂教学在育人过程中的主阵地作用,把思想教育贯穿于教育的全过程,教师应深入发掘各类课程的思政元素,发挥育人功能。

理工科专业课理论知识专业性较强,似乎与思想政治教育相距甚远。怎样将看起来枯燥的理论课与具体的、耐人寻味的思想政治教育联系起来,怎样将课堂教学变得有趣、使思想政治教育元素深刻记忆在学生的脑海里,怎样将思想政治教育做到“润物细无声”,一直是高校教师们重点研究的问题。例如,华北理工大学的侯桂香[3]在“高分子材料”课程中将课程思政的理念作为引导,采用形象化教学方法,将专业知识与“团结奋进、勇于担当、立志成才、民族自信、绿色发展”等思想观念相联系,将德育渗透到课程学习的各个单元。新疆大学刘芳菲[4]等人以高分子化学课程中的“自由基聚合”一课作为教学设计案例,从Ziegler-Natta催化剂的发展史出发,讲述相关科学家的故事,激发学生对科学的兴趣,培养认真细致的工作能力。南昌航空大学的肖慧萍[5]等人通过嵌入式案例教学开展突出行业特色的“课程思政”研究,以“高分子化学”教学实践为例,在教学过程中引入名人诗词培养学生的人文素质与专业自豪感,结合时事热点培养学生的创新精神与“航空报国”理念,达到如盐入水的效果。南京邮电大学孙鹏飞[6-7]等人对高分子物理的课程思政教育进行了深入探讨,提出了“四位一体”的教学方式和形象化的教学方法。作为专业教师,本文作者前几年也对类似的专业课进行了课程思政元素的挖掘[8],将科学思维、辩证思维、人文关怀和爱国主义情怀合理融入教学过程,充分发挥了课程的德育功能,并取得了一定成效。上述研究为思政元素的挖掘与实施提供了思路,但大多仅仅针对课程的设计或单独对教学方法的改进,不够全面。同时,课程思政本身也应跟随时事热点常改常新,因此,对课程思政的创新研究仍然非常重要。

高分子物理是研究高分子化合物的结构与性能及其内在关系的一门主干课程。本课程通过对高分子物理中基本概念、基本原理的讲解,重点阐述高分子结构、分子运动、性能的内涵、规律及内在关联,使学生掌握高分子的多层次结构特性、高分子的分子运动特征及其与溶液性质、热力学性能、黏弹性和力学性能等宏观性能的关系,为理解和实施高分子材料的结构设计、性能预测以及改性、加工、应用奠定基础。该课程是材料科学与工程专业学生以物理化学、固体物理、材料物理等知识为基础掌握从事有关高分子材料方面研究所应该具有的基本知识,同时,为进一步学习复合材料、薄膜材料等后续专业课程奠定坚实的基础。目前广大学者对高分子物理课程的课程思政研究主要存在几个问题。一、课程教学过程中重点讲授专业知识,思政元素涉及较少;二、虽然引入了课程思政,但是思政元素挖掘得不够充分,没有达到德育的目的;三、思政教育的方法和经验不足,理论知识与思政元素结合得不够紧密,存在“生搬硬套”的现象;四课程思政只注重内容上的联系,忽略了教学模式的创新。从而难以有效构建专业课程与思政教育的美好格局。因此,如何在高分子物理的教学中开展正确、全面、渗透性的思政教育仍是具有挑战的课题。针对上述问题,基于“高分子物理”课程在理工科材料类专业的重要地位,本文结合高分子物理教学内容和课程特点,提出了全方位渗透“课程思政”的思想。从教学内容改革、教学模式创新、思政元素的挖掘三个方面,由内而外、由本质到表象,将思政元素全方位融入高分子物理课程教学中,为理工科类专业课程思政教学改革提供借鉴。

一、教学内容改革

教学大纲是体现教学内容的基本教学资料。首先应对教学大纲进行修改。传统的教学大纲主要强调的是学生通过该课程的学习应掌握的知识与应达到的水平,即较侧重能力目标。课程内容主要包括书本中的重、难点内容及范围。没有体现德育目标、情感目标,也没有联系到我国高分子发展及现阶段形势。因此,有必要对原有教学大纲进行改革,应兼顾知识传授、能力培养和价值引领,将三者有机融合,以新时代“全人”的人才需求为着眼点,以社会主义核心价值观为引领,在教学目标中加入德育目标、情感目标,将思想教育融入高分子物理课程教学大纲,形成新型育人理念。其次应对教学内容稍作调整。突出高分子物理在我国及世界现代经济发展、生产、环境保护、资源利用等领域发挥的作用。结合教师的科研情况,加入除教材理论内容外的实际事例,如高分子隐身材料、吸波高分子材料、飞机及航天用高分子材料、高强度纤维、高分子污水处理剂的研发情况、应用情况、生产情况及目前遇到的瓶颈、需要迫切解决的问题等;加入科学前沿,使学生在掌握专业知识的同时,拓宽知识视野,激发科学探索的热情;增加我国高分子领域专家和科研院所的世界级成果和贡献,激发学生的社会责任感和爱国主义情操。随着社会和科技的不断进步,有些过于陈旧的教学内容已不适合当代社会的发展,教学内容应当适时更新,这样才能培养出目标明确、社会责任感强烈的青年人才。

二、教学模式创新

高分子物理是研究高分子材料结构与性能关系的一门课程,是高分子材料领域最重要的课程之一。一方面,它理论性强,涉及的公式推导、数学推导较多;另一方面,它能够根据结构设计对高分子材料的性能进行预测,与实际生产密不可分。因此,在教学过程中,可以采用形象化、案例式等教学方法。形象化,就是将枯燥难懂的理论类比学生身边的事物,用实际形象将抽象的理论知识具体化,使学生理解更加深刻。以公民、家庭、市、省和国家对应于高分子物理中结构单元、链接、链段、主链和晶区等概念,引导学生形象化理解高分子物理知识体系,引入小家与大家的关系,激发学生的爱国主义情操。案例式,就是将高分子材料设计、生产和应用过程中的具体实例作为引导案例,以学生为主体,以作业或讨论等形式将其布置下去鼓励学生思考、创新,比如目前国内生产的二元乙丙橡胶黏度指数改进剂在低温时易析出,影响润滑油的使用性能,而进口的则不会,应该在结构设计或生产过程中做出哪些改变解决这样的问题。以此引导学生坚定爱国主义信念,培养社会责任感,树立正确的世界观、价值观。通过团队协作,使学生学会与人相处、与他人合作。通过理论联系实际,实现高分子物理课的育人目标。

随着科技的不断进步,网络课堂的地位越来越重要。尤其是近几年的新冠疫情,使线上课堂逐渐趋于成熟。现代教学模式也逐渐改为线上线下混合式。线上课堂的主阵地包括腾讯会议、企业微信会议、雨课堂、钉钉、学习通等。课堂教学可以通过线上的直播课进行,也可以通过任务点播放视频的方式进行。学生可以在线进行课堂测试、讨论、回答提问、交作业等,教师可以通过随堂测试、作业等实时掌握学生的学习情况,有针对性进行知识补充,十分高效。教师可以利用网上课堂的便利性,将课程思政引入线上教学平台。如讲授高分子溶液理论时,设计预习环节,让同学们自行查阅文献、书籍、网络资料等总结Flory在高分子溶液理论方面做出的杰出贡献以及他的生平事迹,总结他勇于探索的科学精神。通过提交报告的方式,对学生的报告评分并计入平时成绩。相同地,布置课后作业时,也不局限于专业知识,通过让学生收集图片、视频、文字讨论、总结与课程相关的时事热点、前沿报道,潜移默化地提升学生的民族自豪感和爱国主义精神。

第二课堂也是一种有效推动课程思政的教学模式。学生获取知识的方式不局限于课堂教学。课下的自主探索、科研实验小组的积极参与,都会使学生获取相关的学习素材。对于自主探索,学生可以根据自己的喜好自主规划内容和节奏,并选择适合的方式去呈现知识,教师再有针对性地进行补充指导,鼓励学生间相互交流,从而帮助学生获得科学思辨的能力。科研小组可以根据教师的、与高分子物理、高分子材料相关的科研课题进行开展,由学生自主设计实验,探索高分子材料结构与性能的关系。通过思考与创新设计,加强学生独立思考、分析问题、解决问题的能力,帮助学生建立科学思维,增强抗挫折能力,端正人生观、价值观。

为了进一步促进课程思政的实施成效,考核内容也需要进行一定的改进。学生的最终成绩由期末考试成绩和平时成绩组成。平时成绩这一部分的评分内容原来只包括作业、课堂提问、签到三个模块,其比例为60%、30%、10%,不利于丰富教学模式。应增加课堂练习、小组讨论、第二课堂成绩三个模块,并适当调整比例,对于参加实验小组并且有科研产出的同学,适当给予加分。

三、课程思政元素的挖掘

高分子物理课程核心内容的思政设计主要从培养科学思维、辩证思维、爱国主义情怀、人文情怀、性格养成等方面进行。

(一) 科学思维的培养

讲授绪论中高分子发展过程、发光高分子前沿领域的发展时,将著名科学家的人生历程与不懈怠的科学精神介绍给学生,列举出国内外特别是我国科学家的事迹,例如:屠呦呦发现青蒿素和双氢青蒿素、长春应化所的顺丁橡胶合成等。通过典型的例子培养学生坚持不懈、勇于创新、勇于探究的精神,同时端正学习态度,激发学习动力,提高学习兴趣。高分子链结构中,涉及到主链、侧基和端基,可以从整体到局部的角度培养学生的科学思维。在高分子溶液热力学理论、高分子聚集态结构的讲解中,向同学们介绍科学家Flory的故事、液晶的发展和现状,让同学们意识到基础科学研究的重要性,引申出创新的重要意义,开拓学生的创新研究思维,使同学深刻感知创新是实现中华民族伟大复兴的重要手段。此外,讲授结晶高聚物与玻璃态高聚物拉伸情况的联系与区别、时温等效原理、Boltzmann叠加原理时,可以通过实例让同学们学习分析、联系、推理、总结、归纳、的科学方法,培养科学思维。高分子的力学性质中,涉及到橡胶的基本知识,可通过目前国防和尖端技术中,对橡胶性能提出的高需求、高要求入手,引导学生进行探究与创新,树立正确的人生态度与价值观。

(二) 辩证思维的培养

讲高分子链的柔性、聚合物的力学性质时,可以从结构决定性质的角度入手,如:柔性的根本原因是构象,拉伸性能实际强度与理论强度之间的巨大差距是由结构决定等,让学生思考产生性质的本质原因,提出“透过现象看本质”的哲学观点,即事物的本质存在于现象之中,离开事物的现象就无法认识事物的本质。事物现象和本质的统一提供了科学认识的可能性,培养学生的辩证思维能力。讲授单体和聚合物性能的区别时,可以通过校友努力学习积累成立上市公司的例子说明,量变达到质变,激励学生们积极进取。讲授分子量时,通过分子量大力学性能好,但分子量大到某种程度时,其熔融状态的流动性能很差,给加工成型造成困难这一事实,体现出结构与性能间的既对立又统一的关系,即矛盾对立统一的规律,强调辩证思维意识。讲授模量与柔量、银纹的优缺点时,通过银纹的优点与缺点,引导学生要看到事物的两面性,辩证分析问题,从而引申出人生感悟如:遇到困难、挫折、焦虑不安,甚至悲观失望时,换个角度思考问题可能会有不同感受。

(三) 爱国主义情怀的培养

在绪论中介绍高分子领域的院士,引申到钱姓望族的家训“利在一身勿谋之,利在天下必谋之”[9]。举例以西方研究者命名的基本理论和方程。例如Flory晶格理论、Huggins参数、WLF方程、Arrhenius方程等,但很少看到以中国人命名的理论和方程。这一方面可以结合我国近现代史来解释科技发展落后的原因;详细介绍高分子材料发展“卡脖子”的关键技术难题,如在吸波高分子、高强高分子、超高分子量聚合物等领域,国外对我国形成技术封锁;讲解高分子聚合物的力学性质时,以橡胶样条为实物,我国橡胶研发生产的成就与目前的困境;通过以上实例,提高学生学习专业知识的紧迫感、激发学生对本专业的热爱、树立强烈的社会责任感。在讲授发光高分子前沿领域的发展时,主要介绍我国科学家的成就,增强学生的民族自豪感,增强学生追求美好中国梦的信心。

(四) 人文情怀的培养

人文情怀即是将自然科学与人类生活联系起来。将高分子物理教学与人文情怀紧密结合,将有助于启发学生的科学兴趣,激发科学学习动力,同时有助于学生增强自信,修身养德。在讲授废弃塑料和橡胶的后处理、环境污水处理的高分子功能膜、可降解塑料的研发、水溶性高分子的开发时,可以融入绿色发展理念,即习近平倡导的“绿水青山就是金山银山”的理念。高分子溶液中溶剂的选择应遵循相似相溶、溶解度相近的溶剂使用原则,可以引申出道德、安全、健康、文化、环境等因素的影响,坚持绿色可持续发展。在讲授结晶聚合物的结晶结构与性能时,可以结合时事热点如“景区插队”现象、“野生动物园私自下车”事件等,讲述规则排列对性能的影响,通过这些事例可以使学生增强是非观念,树立规则意识。

(五) 性格培养

在高分子链结构的教学过程中,通过交联高分子、影响链柔性的结构因素,培养学生包容友爱的品格以及团结、协作的意识。举例说明,单体的机械强度和韧性很低,没有任何使用价值。然而把它们聚合成高分子材料后,其机械强度却可以和木材水泥甚至钢铁相比,其韧性和弹性不亚于棉、毛和天然橡胶。从大粒子溶液确定溶质分子量的步骤可以引申出踏实做事,过程缺一不可的重要性。讲授聚合物应力-应变曲线、材料形变的三个类型、应变的滞后现象时,重点讲授应力-应变曲线中每条线的意义及其对应的力学性质,从五种力学性质对应的曲线中引申出坚韧品格对人命运的重要性,引导学生性格塑造应摒弃软弱、坚韧不拔。由材料形变的三个类型引申出个人对待压力的心态,引导学生应养成坚韧不拔、不怕困难的性格。

四、结束语

“高分子物理”是材料学专业重要的专业课之一。通过立体化的全方位思政元素的融入和渗透,可以达到在传授知识的同时“润物无声”地进行价值引领和思政教育。帮助学生树立正确的价值观、人生观,培养科学思维、辩证思维、爱国主义情怀、人文情怀及良好的性格。虽然能够取得一定成效,但高分子物理的课程思政建设仍是一个长期过程,还将不断探索教学模式、改进教学方法、完善教学设计,提高自身的思政意识与思政素养,进一步探索出培养合格建设者和接班人的思政教育模式。