高校工科专业课程思政教学建设方法路径探究——以“无机材料现代测试方法”课程中X射线衍射分析为例

金效齐,吴中,熊明文,葛金龙,焦宇鸿,王秋芹

(蚌埠学院 材料与化学工程学院,安徽 蚌埠 233030)

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上指出:“要用好课堂教学这个主渠道,思想政治理论课要坚持在改进中加强,提升思想政治教育亲和力和针对性,满足学生成长发展需求和期待,其他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”.[1]习近平总书记在党的十九大报告中再次强调:“建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程,必须把教育事业放在优先位置,要全面贯彻党的教育方针,落实立德树人根本任务”.高校是培养国家所需人才的重要基地,学校不仅具有传播文化知识、培养学生专业能力的责任,更肩负立德树人的重任,培养出为社会主义服务的合格接班人.2017年在全国高校会议上提出了“以学习贯彻全国高校思想政治工作会议精神,坚持在改进中加强高校思想政治理论课”,这就要求高校应建立“三位一体”的课程思政教育体系,以思政理论课为核心,这是一种显性教育.另外,以综合素养课为支撑,最后以专业教育为辐射,也就是专业“课程思政”,这是一种隐性教育,也是目前在实施课程思政比较难的地方,如何在专业课中融入课程思政教育,以一种“润物细无声”的方式展开课程思政,是值得我们思考的问题.

无机材料现代测试方法为无机非金属材料工程专业的核心课程,近年来无机非金属材料工程专业积极进行工程认证申请,本课程在“以学生为中心,产出为导向”OBE教学理念的指导下,教学方法不断改进,教学内容不断扩展,并充分结合现代信息化技术,教学手段呈现多元化;结合无机非金属材料工程专业特点,该课程在教学实践中进行了课程思政教学改革尝试,将教学内容中所蕴含的思政元素融入到课堂教学中,对学生进行思政教育,但经过实践我们发现仍存在一些问题,例如:教师辛苦挖掘出来的课程思政元素,不能与教学内容有机融合,造成思政元素和教学内容相互脱节,没有起到“盐融入水中”的效果;有些课程思政元素与教学内容相互融入,但靠单一的教学方式和手段,也并未给学生留下深刻的影响;另外,课程思政教学实施后,如何评价实施后的效果也成为专业课程思政教学改革中的难点,上述问题最终导致专业课程思政教学改革效果不够理想.

为了解决上述问题,进一步提高专业课程思政的教学效果,教师在实践中要不断进行教学反思,积极探究专业课程思政实施的有效途径,我们经过不断的探索、思考、设计及优化,总结课程思政实施路径如图1所示:第一,教师明确该专业课程的教学目标,针对课程教学内容中所包含的思政元素内容,进一步明确课程思政教学目标;第二,提炼思政元素,根据教学内容进行思政元素的挖掘,并将相关和相近的思政元素进行整合、凝练和相互关联;第三,精心进行教学设计,教师应结合专业课程内容考虑如何实现专业课程教学目标的达成,针对该教学目标展开教学设计,选择合适的教学方法,注重相关教学环节的把握;第四,创新课堂教学评价手段,分析评价结果,反馈教学目标达成的有效性,并客观反馈意见,从而促进教学目标的达成.总之,实施专业课程思政的有效路径,教师应以教学内容为本,将制定教学目标、提炼思政元素、教学设计和课程教学评价有序实施,形成闭环,最终实现立德树人的根本任务.

图1 专业课课程思政教学建设路径

1 明确课程思政教学目标

教师首先应明确该课程的教学目标,科学设计课程思政建设目标,无机材料现代测试方法课程主要介绍无机非金属材料现代分析技术的基本物理学原理及其在材料结构、组成分析中的应用,具体包括:X射线衍射学、电子显微学和热分析学的基本原理及在材料组织结构分析和应用,同时介绍相关仪器设备基本构造和仪器的操作方法等;因此该课程总体教学目标为:通过本课程学习使学生初步建立起材料测试分析方法的知识体系,包括物理学的基本概念和原理,并能够应用所学知识选择合适的分析测试分析方法,对材料的结构和组成进行正确科学的分析,加深对材料组成、结构、性能三者关系的理解,能够科学分析问题,并解决工程中复杂的实际问题,同时使学生在价值观、思想道德、专业素养、职业能力等方面得到一定程度的提升,表1中列举了X射线衍射分析内容的具体的教学目标及相应的课程思政教学目标.

表1 X射线衍射分析教学目标

2 思政元素的提炼挖掘思路

专业课程内容丰富,其中蕴含丰富的思政元素,而如何从中找到恰当的思政元素显得十分重要.首先,教师应正确理解课程思政的内涵,在此基础上结合专业课程自身特点进行归纳总结.一般课程思政元素主要包括以下几个方面:第一,国家层面,具体包括家国情怀,国家意识的培养,民族精神和时代精神,四个自信和社会主义核心价值观;第二,社会层面,主要包括社会道德,职业道德和精神,辨析社会问题能力,公民权利和义务,合作能力,正确的是非观,规划能力;第三,个人品格,包括道德情操个人道德、人文素养和正确的三观,健全的人格,思想、情感、态度、心理;第四,智力方面,包括正确的科学观,历史观,认识论和方法论,批判性思维、知识迁移能力、创新能力等.其次,将课程思政目标呈现在教学大纲中,密切结合专业课程的内容和特点挖掘课程思政元素,最后进行归纳总结,以下为我们总结的几种挖掘课程思政元素的思路:

(1)专业知识背景.教师要从知识的形成背景、来源、发展、现状和未来发展趋势等方面去挖掘,特别针对我国的科学家、重大工程和科学技术成果等,挖掘其中所蕴含的科学精神、爱国精神、创新精神、社会责任感,培养学生科学素养,锻炼学生思维能力,培养学生正确价值观和人生观.

(2) 专业知识重点与难点.教师应从每章节中的重点、难点和有利于锻炼学生科学思维方式和思维能力提升的知识点进行挖掘,要注重对该知识点的梳理,及时了解学生学习过程中的困惑,梳理知识体系,帮助学生解除学习困境,锻炼学生的思维能力,培养学生的逻辑思维能力、发散思维能力和创新思维能力,同时培养学生克服困难和勇于创新的精神.

(3) 知识之间的相关性.教师应注意每章节之间的关联性,将相关知识点进行整合,适当知识外延,建立系统的知识体系,防止学生知识碎片化,培养学生科学的思维方式和知识迁移能力.

(4) 教学实例.教师进行案例教学时应注意选择学科前沿性、热点问题进行讨论分析,案例要与学生的个人发展与国家发展、社会发展相结合,开拓学生视野,提高学习兴趣,增强学生民族自豪感和社会责任感,提升学生职业发展能力,提高学生服务国家和社会意识.

(5) 实践教学.教师可以从实践教学中进行挖掘思政元素,培养学生团队协作、探索与创新等能力.通过纠正学生在实验过程和实验报告中出现的问题,如数据处理不合理、篡改数据、单位问题及有效数字保留问题等,培养学生诚信做人的观念,实事求是的科学态度,并加强良好的职业道德、学术道德及学风的建设.

(6) 课后作业.教师重视课后作业中所蕴含的思政元素,作业题目的设计要严谨、合理,尽量与现实相结合、与热点相呼应,并且具有一定的挑战性,让学生从实践中主动思考问题,开发学生潜能,达到内化课堂所学知识,加深对专业和课程的认知.

根据上述6种思路并结合X射线衍射分析教学内容,表2分别列举了几个典型课程思政元素融入实例:

表2 典型课程思政元素融入实例

3 融入课程思政的教学设计

以往无机材料现代测试方法课程给学生的印象为内容枯燥、原理定律公式多、抽象晦涩难懂,学生普遍对该课程学习兴趣不高.学生基础知识薄弱,对其中的基本原理、定律、公式理解不够深入,仪器设备原理和结构不清楚,教学效果不佳.如何提高学生学习兴趣,使学生从被动接受变成主动学习,提高学生学习内驱力,在完成知识目标的同时水到渠成地达成能力目标和课程思政教学目标.这就要求教师针对上述问题,将教学内容与思政元素有机结合,对教学内容进行精心设计.本课程每章教学内容知识体系大致相近,一般由原理、仪器设备结构及其实践应用三部分组成.教师应紧密结合教学内容进行以下教学设计,整体上以引导学生自主学习为主,重点环节应加强学生参与度和体验性学习,关键环节教师应深入干预学生学习.

3.1 整体教学环节,采用启发式教学方法

启发式教学方法是指以学生为主体,通过教师的点拨,从问题或任务出发,从师生间、学生间的讨论,获得知识技能、情感目标.根据无机材料现代测试方法课程特点,课前,教师针对章节中一些基础的、简单的教学内容设计一些任务点,譬如,关于X射线性质部分,问题设计如下:① X射线与可见光相比哪个具有更高的能量?② 如何通过实验证明X射线具有波动性?③ X射线对人类有什么帮助?④ 宇宙中存在X射线吗,我们如何人工制造出X射线?让大部分学生通过观看视频、查阅资料就能够完成自主学习,由教师完成归纳总结,这样不仅可以提高教学效率,同时也增强了学生的学习兴趣和自信心,突出学生主体地位;课中,课堂教学中集中处理高阶性知识,重点应放在学生学习过程中的痛点、难理解性的问题,以问题为导向,向学生提出问题,让学生在教师的引导下解决问题,锻炼学生的思维能力并对问题中蕴含的思政元素进行正确的引导,必要时可以采取显性的教育方式,以达到教育和警示的作用;例如,关于X射线衍射方向部分,为帮助学生真正理解的布拉格方程的物理意义,带领学生重新领会布拉格方程创建过程,引导学生解决以下几个问题:① 布拉格中X射线衍射在实际晶体中是如何形成的?② 布拉格方程中X射线衍射的几何反射等同于光学反射吗?③ 原子散射波可以四面八方发射,为什么干涉后的衍射波必须与入射波呈镜面反射关系[2]?课后,布置一些开放性的、启发性强的作业和讨论题目,例如:①X射线除了利用X射线管产生,还有哪些其他方式?② 应用布拉格方程研究晶体结构时,为什么通常可将布拉格方程中的衍射级数n取1?③ 在晶体衍射现象中,为何引入倒易点阵概念,倒易晶格与正空间晶格对称性是否一致?

3.2 教学重点环节,加强学生参与度和体验性学习

对于教学中重点和难点部分,教师要精心教学设计,让学生真正参与到课堂中,从情感到心理自然而然接受.通过列举真实案例、与学生共同分析案例,从案例中剖析问题,培养学生专业素养和人文素养.例如,在食品安全检测领域,X射线衍射分析如何鉴定面粉中掺入滑石粉?在非金属矿物领域,利用X射线衍射分析如何鉴定玉石的真伪,对火星、月球上矿物成分的分析问题,在药物化学领域,利用X射线衍射分析鉴定名贵中药材冬虫夏草、三七和人参等.这些案例极大开拓了学生的视野,并使课堂中的抽象的理论社会化、生活化、情景化,提高了学生的感受度和体验性,案例分析过程中我们将课程思政融入案例分析与讨论,并将这些案例作适当的延伸,让学生真切了解X射线衍射在各领域的应用及课程内容知识价值所在,更重要的是提高学生食品安全意识、法制意识,弘扬中华文明瑰宝,提高学生民族自信心和民族自豪感,引导学生树立正确的价值观,通过案例教学的精心设计,可以做到在传播知识的同时进行“润物细无声”的价值引领,实现知识目标与课程思政目标同步达成.

3.3 关键教学环节,教师深入干预引导

教师的引导非常关键,一般可以结合专业课程的特点进行引导,通过情景创设和社会实践等环节让学生去完成一定的课程任务,通过学生完成情况去引导学生,也可以进行更深层次更为宽泛的价值引导.譬如,在进行X射线衍射粉体样品物相定性分析实验过程中,我们发现有很多学生在制备样品过程中很随意、不认真,并没有意识到衍射数据的质量、准确性和可靠性和样品制备过程紧密相关,为此教师列举出由于样品制备方式不恰当,导致实验结果错误的反面案例,让学生对这些案例进行分组讨论,查阅资料、组内讨论分析,使学生深刻的认识到样品制备方式不恰当,造成衍射峰位产生偏差、计算晶面间距的错误,最终会导致工作人员在进行物相分析时发生错误或误判的严重后果.为了达到课程思政改革的目的,紧密联系专业特点,课后让学生查阅一些关于建筑材料水泥、玻璃质量不合格导致工程问题并所引发重大事故的资料.教师通过案例教学模式,让学生对案例进行分析、讨论、资料查阅、发现问题、归纳总结,提高学生学习的参与度和体验感,使学生自觉地接受课程思政教育,提高学生专业素养,培养学生一丝不苟、注重细节和认真负责的专业精神,从案例中领会失之毫厘谬之千里的道理及工作中要精益求精的“工匠精神”.

4 融合课程思政的课堂评价

通过密切观察学生的学习过程、收集学生学习情况的反馈,详细了解学生对教学的反映情况,利用这些信息重新调节教学重点、方式、方法,从而有效提高学生的学习效率和效果.以往传统的课程评价方式比较单一,侧重累计性评价,课堂评价主要依靠考勤、作业、期中和期末考试来实现,这种考核方式主要反映学生知识目标的达成情况,具有一定的滞后性和不全面性,同时对课程思政目标达成情况也不能有效评价.为了实现知识、能力目标和课程思政目标达成的同步性,课堂评价除了保留传统考核形式外,还可以增加形式更为多样的过程性的考核,如:社会热点案例分析、科学前沿调查报告、学习反馈报告、小组讨论与互评和日常道德相关民意测试等,这些评价方式以非标准答案形式、匿名形式、甚至是非积分形式呈现,让学生以最真实的状态反馈其对问题分析时所表现出的情感、态度和价值观情况,通过反馈信息教师可以获取学生学习内容、数量及效果、思想道德、价值取向等有用反馈信息,使老师在对学生课堂评价后重新调整教学设计,帮助学生纠正在知识和思想等方面的错误和不足,从而既实现培养学生学科知识和技能的目的,同时也达到实施课程思政教育的目标.

总之,专业课程思政实施过程要始终坚持以知识传授与价值领引相结合,教师要紧紧围绕课程的教学内容展开,根据教学大纲,确定明确具体的课程思政教育目标;从专业知识背景、专业知识重点和难点、专业知识的相关性、教学实例、实践教学和课后作业等多角度深入展开课程思政元素的挖掘,并对教学过程精心设计,不断更新教学理念,以启发式教学方法带动课程思政教育的实施,对教学中的重点和难点部分加强学生的参与度和体验性,对教学的关键环节教师进行深度干预引导;对课堂评价方式进行改革,采取多元化、过程性考核和传统累积性考核相结合的方式,考核要体现课程思政目标达成情况,教师通过收集有效信息及时调整教学重点、方法和手段,促进教学目标的达成.按照以上实施路径对材料现代测试方法课程进行教学改革,可以在一定程度上解决课程思政教育在该课程中难以实施及实施效果差的问题,对其他专业课程也有一定的借鉴作用,对学生的全面发展、完善课程体系和改进教学方法和提高专业课程建设水平均有一定的促进作用.