思政元素融入材料类研究生课程的探索与实践

张梦雯，郭晓琴，关 莉

（郑州航空工业管理学院 材料学院，河南 郑州 450046）

加强研究生的思想道德建设是深入推进素质教育、全面提升研究生能力素养的必行之路［1］。研究生课程在指导学生沿着正确的研究方向，掌握科学的研究方法，培养创新思维、科研实践能力与综合素质方面的地位是非常重要的［2］。工科类研究生的专业课具有专业背景强、工程理念重的特点，如何发掘这类课所蕴含的思政元素，并将其恰如其分地融入专业知识学习中，使思想政治教育与专业知识相互交融，是每一门研究生专业课所要思考的问题。材料先进制备技术，是一门与实际工程密切相关的课程，将现实中工程事件、先进技术和人物案例等融入课堂中，可以丰富教学内容，更可以在潜移默化中让学生感受人类文明和文化传承，感受科技发展和科学精神，培养勇于担当和无私奉献的精神，落实立德树人的根本任务［3］。

一、课程整体设计

材料先进制备技术以应用和发展前景为导向，以合成与制备原理为理论基础，介绍现代材料制备技术的原理、方法与技术。在了解材料先进制备技术研究范畴和材料先进制备技术发展方向的基础上，重点针对单晶材料、薄膜材料、非晶态材料、纳米粉体材料、特种陶瓷材料的制备方法进行系统全面的介绍和深入浅出的讲解。同时介绍材料制备新技术，使学生能够了解材料制备全过程的主要工艺环节的技术进展和发展趋势。

在习近平新时代中国特色社会主义思想指导下，挖掘和提炼材料先进制备技术课程中的思政元素，通过国家航空航天工程中的先进制备技术案例激发学生的爱国主义情怀和民族自豪感，培养学生的创新意识；通过向先进制备技术发展案例中的人物学习，培养学生的职业责任感和工匠精神；通过对航空航天工程事件的剖析和案例对比，深化学生的责任意识和风险意识，强化学生的社会担当精神，牢固树立安全第一的可持续发展思想，坚持人与自然和谐共生的理念。在教学过程中，围绕郑州航空工业管理学院的办学定位，突出航空特色，培养学生的爱国主义情怀、创新意识、科学素养、人文精神以及工匠精神。

在教学方法设计上，仍然大力发挥将思政元素与知识点有机结合，通过教师课堂讲授，直接有效地实现思政教育。同时，也充分激发学生的主观能动性，在作业、论文中要求学生体现对思政元素的思考，引导学生做到学有所思，思有所用，逐步达到知行合一的目标。这样，思政融入教学全过程，不仅强调“教”，更体现“学”。

二、思政元素融入教学内容

本课程在介绍材料先进制备技术的同时，通过思政案例让学生感受人类文明和文化传承，感受科技发展和科学精神，提升学生综合能力。在教学方式上，灵活运用启发式、探究式、讨论式、案例式、项目式、线上线下相结合等多样化混合教学模式，引导学生主动参与，自主学习，独立思考，提高学生学习兴趣，培养学生理论联系实际、解决复杂工程问题的综合能力。具体思政元素在课程中的融合如下。

第一章《概述》课程思政点：灿烂的青铜文化。我国古代的青铜文明绚烂夺目，不仅以其奇特生动的造型、繁复华丽的纹饰体现出中华民族雄伟浑厚的气魄，而且以其精湛的铸造工艺、恰当的合金配比展现了中华儿女非凡惊人的智慧，这些融合当时文化、技艺于一身的精巧器物是我国古代文明高度发达的象征，是中华民族永远的骄傲。通过对典型青铜器铸造工艺的介绍和还原，使学生在掌握并运用材料制备专业知识的同时，体会我国传统制造的高超技术、艺术魅力及文化内涵，培养学生感受人类文明和文化传承，体会科技的发展，领悟科学精神。

第二章《单晶材料的制备》课程思政点：第一颗硅单晶诞生记。在丁守谦28岁那年，半导体技术在美国的很多领域都开始应用，并制出了世界上第一块集成电路；而他带着一群年轻的科研工作者，开始研制硅单晶。经过坚持不懈的努力，在新中国成立10周年之际，他们终于制成我国第一颗硅单晶！丁守谦和他的小组并没有停下脚步，开始了难度更高的硅单晶区熔、提纯工作。1960年秋，在一次次的反复改良和试验后，他们得到了一根纯度达到99.99999%的硅单晶，这也是我国第一根区熔高纯度的硅单晶，一举突破技术封锁，敲开了我国通往信息时代的大门。丁守谦见证着我国这60多年来半导体材料行业的飞速发展。通过我国第一颗硅单晶诞生的案例，鼓励学生投身于国家重大需求，迎难而上，创新思维，运用所学知识，投身于祖国发展大业。

第三章《薄膜材料的制备》课程思政点：表面工程为材料“赋能”。镀膜技术通俗来讲是在不改变物体本身特性的基础上，通过给材料“穿”上一件“外衣”，赋予其优越性能。中国科学院宁波材料技术与工程研究所汪爱英团队开发了碳基复合涂层技术，给企业带来了数亿元的经济效益。近年来，汪爱英团队让更多的科研成果从“书架”走上“货架”，如汽车发动机关键部件、缝纫机高速运转部件、高精密模具、轻合金表面强化防护等，更好地服务于产业发展。鼓励学生积极参与各类产学研实践活动，了解地方企业的生产痛点，学以致用，攻坚克难，为企业解决技术难题，为自己积累工作经验。

第四章《非晶材料的制备》课程思政点：大国之才——非晶合金。我国非晶态带材的批量生产制备过程，从最开始的喷嘴、冷却辊、冷却速率等参数的调试，在国家“八五”阶段艰苦技术攻关，实现了同步卷曲技术，直到“九五”阶段实现了非晶带材的批量生产，并且只需要3～4人就能实现全流水线的生产。让大家充分了解非晶带材制备过程中的关键技术，更能深刻感受到我国工程师不畏艰难、艰苦奋斗的职业精神和工匠精神。另外，非晶合金以其优异的软磁性能和高强硬度成为一种绿色高效和绿色节能的双绿色节能材料，在电网系统上被广泛应用，助力国家实现“碳中和”。

第五章《纳米粉体材料的制备》课程思政点：航天筑梦——“新材料之王”石墨烯。石墨烯以其独特的二维平面蜂窝状晶格结构，表现出优异的热稳定性能、力学性能、导电性能等特点。在航天热防护和热管理方面，石墨烯可以提高在各种气或热流动条件下热稳定性和机械完整性的极限，用于高超声速飞行器前缘的热保护系统、火箭喷管和固体发动机的内部绝缘以及导弹发射设施结构。通过讲述先进材料的应用，让学生体会技术革新、产品升级对行业和国家发展所起到的推进作用，使学生不但学习专业知识，也了解行业进展，关心国家政策和战略需求。

第六章《特种陶瓷材料的制备》课程思政点：嫦娥三号望远镜用碳化硅陶瓷。由上海硅酸盐所研制的高致密碳化硅特种陶瓷材料，因其质量轻、热导率高、面型稳定性好，可在-20 ℃至-40 ℃的温度下稳定工作，即使因热胀冷缩引起的变形也微乎其微的特点，在嫦娥三号月基光学望远镜中，主镜次镜和指向镜均采用该材料。通过该案例，一方面激发学生的民族自豪感，另一方面用精益求精的科学家精神鼓舞学生为我国科技事业贡献自己的力量。

第七章《材料制备新技术》课程思政点：像闪电一样迅速——先进闪烧技术。闪烧技术是近几年出现的一种新型电场辅助烧结方法，是一种通过对样品两端加电场，使样品迅速升温，同时发出亮光形成“flash”过程，从而在几秒内完成致密化。闪烧技术已较为广泛地应用在陶瓷界，但到目前为止，世界上仅有英国Lucideon集团可以实现大尺寸陶制品的生产。结合本校闪烧技术的研究，激励学生时刻关注本专业前沿发展，向身边的教师同学学习，不断提升自己的知识、技能和素质。

三、教学环节

（一）课堂思政

课堂是教学过程的主要环节，在课堂教学中，通过先进制备技术案例、工程事件、典型人物案例，采用图片、文字、视频、讨论等多种方式，将专业知识点和相应的思政元素结合起来，注重学生必备能力和素养的提升，培养学生科学思维方式，激发学生家国情怀和学科自信，让学生在完成课程学习的同时，提升思想认识和人格素养。

以第三章《薄膜材料的制备》为例，在课堂讲授中，引入前沿科学：热障涂层。航空发动机是飞机的“心脏”，国之重器，作为提升燃气涡轮发动机服役温度最切实可行的技术，热障涂层已成为航空发动机、燃气轮机高压涡轮叶片等热端部件必不可少的热防护材料。通过展示热障涂层涡轮叶片及热障涂层系统的横截面图，让学生理解热障涂层的结构和作用。然后结合热障涂层的使用环境，发散思维，分析讨论其可能面临的失效原因，培养学生自主思考的能力。服役在发动机涡轮叶片等热端部件的热障涂层长时间处于近马赫数、2 000 K燃气的冲击，1万～5万转/分旋转离心力，疲劳、蠕变、腐蚀、颗粒冲蚀、氧化等并伴随化学反应的极端环境下，致使涂层以多种复杂的机制剥落失效。接着引导学生思考怎样的途径可以解决热障涂层目前面临的问题，学以致用，强化所学知识。涡轮叶片几何形状复杂且服役时涂层和界面的成分、微结构及性能都会演变。高温是热障涂层不可避免的服役环境，如何实现高温下涂层性能的表征，如何准确描述高温复杂环境的载荷条件，都是热障涂层破坏分析需要考虑的问题。最后介绍并鼓励学生探寻目前我国科研工作者在该领域做出的努力和最新研究进展。例如昆明理工大学采用超高温钽酸盐热障涂层将使用温度提高至1 400 ℃，且最高可达1 600 ℃，使我国热障涂层技术在国际上达到领先水平，未来将广泛应用于航空、航海等国民经济重要领域。通过这个案例，激励学生在本学科学习和研究过程中，精益求精，不放过任何细微的问题和现象，坚持不懈，为我国科研事业贡献自己的力量。

（二）作业思政

学生作业是检验学生学习效果的一种重要手段，研究生课程中有相当一部分是通过结课论文形式进行评价，因此，在课程作业和结课论文中，强调恪守学术道德和规范，展现严谨的治学态度和求真的科学精神，就更加水到渠成。另外，在作业和论文要求细则中强调与学科前沿发展、行业“卡脖子”问题、可持续发展政策和先进模范人物等结合起来，引导学生自己探索和挖掘本课程的思政元素，在无声无息中完成思政教学主体的转变。

在第二章《单晶材料的制备》平时作业中，同学们以第一颗人造金刚石的制备为例，介绍了人们对金刚石从认识到制备的全过程。早在1675年，英国科学家牛顿推断金刚石是可燃的。1694年意大利科学家用大凸透镜聚光烧毁金刚石。1772年，拉瓦锡实验发现金刚石与木炭一样燃烧时产生了二氧化碳，证明金刚石与木炭是同素异形体。1797年，英国化学家台南特通过金刚石和石墨燃烧释放出等量二氧化碳气体的事实，证明金刚石和石墨的化学组成相同。20世纪初，美国物理学家布里奇曼发明了超高压装置。1953年，瑞典斯德哥尔摩ASEA电气公司成功研制出第一颗人造金刚石。通用电气于1954年在实验中也得到了金刚石，于1995年首次发表了报道并申请专利，在1957年开始了金刚石的生产。通过人类对金刚石的认识的一步步加深到最终合成金刚石的过程，学生能深刻感受到任何成果都不是一蹴而就的，都是经过漫长而复杂的知识和技术的迭代，经过各个学科的科技工作者精诚合作，经过一代又一代的研究人员不懈努力才实现的。也感悟到在日常学习和科研过程中，不能被暂时的困难打倒，要多角度思考，不惧困难，独立自主攀登科研高峰。

四、思政建设成效

本课程考核评价基于成果导向的理念，建立过程性评价与期末大作业评价相结合的多元考核评价模式。过程性评价包含学生的自学、平时作业、案例分享、课堂讨论等，占总分的50%。期末大作业采用调研报告的方式，占总分的50%。过程性评价中的作业和案例，鼓励学生发挥主观能动性，挖掘材料先进制备技术中的工程案例、人物案例、技术案例等，并与大家分享讨论，将课程思政有机融入课堂。期末作业要求依据本课程讲授的先进材料制备技术，结合自己的科研课题，任选一种先进材料或制备技术，通过查阅文献，对比该材料多种制备技术的特点或介绍该技术在制备不同材料时的应用，并简要分析特定技术制备的特定材料的性能特点。结合我校的航空产业技术学科群的科学研究，丰富本课程的航空材料制备案例。通过课堂教学模式和考核评价的设计，充分融入思政元素并体现航空特色，学生反馈在学习专业知识的同时，培养了科学思维和创新意识，增强了职业责任感和家国情怀，提升了人文素养和综合能力。