材料选择与设计课程思政的教学实践与探索

彭成信 杨光智

（上海理工大学，上海 200093）

2020 年6 月,教育部在《高等学校课程思政建设指导纲要》中提出，要将思想政治教育贯穿人才培养全过程，全面推进高校课程思政建设，帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观。课程思政建设内容要紧紧围绕坚定学生理想信念，以爱党、爱国、爱社会主义、爱人民、爱集体为主线，同时围绕制度认同、家国情怀、文化素养、法治意识、道德修养等重点来优化课程思政内容，并结合中国特色社会主义的中国梦教育、社会主义核心价值观教育、民主与法治教育、劳动教育、心理健康教育、中华优秀传统文化教育等，构建全员全过程全方位育人大格局。[1]

材料选择与设计作为材料科学工程学科实践类核心课程，课程教学的目的是使学生在掌握材料科学基础、材料工程基础及材料选择和工艺设计等相关知识的基础上，根据实际工程应用中对产品的需求和对材料性质数据分析，学会合理应用所学知识进行材料选择与产品设计，培养学生掌握材料学基础理论与工程实际应用相结合的能力。本课程主要是通过实际应用中的案例分析和实践操作实现掌握材料选择与设计学科知识的目的，因此，需要梳理课程内容，深入挖掘专业课程中的思政育人元素，分析不同课程教学内容和思政元素的关联性，并结合学生的学习规律，进行思政元素相关教学模式的案例设计。将思想政治教育以润物细无声的方式融于材料选择与设计案例教学的过程中，同时采用多种教学方法，以实现知识传授与价值引领相融合的效果。[2-3]

一、材料选择与设计的教学内容及蕴含的思政育人元素

材料选择与设计是材料科学与工程专业核心实践类课程，主要面向材料学科本科学生。在前期学习“材料科学基础”“材料力学”等课程的基础上，根据材料的基本要素和设计准则，如材料的性质(力学、热学、电学、光学、磁学等)、材料选择与设计的基本原则、材料工艺的优化原则、材料选择多目标权衡策略等。课程主要依托实际产品案例进行多维度、多角度、多目标的选择和实践，并同实际产品设计深度融合，为产品高效设计提供最佳解决方案，是现代工业设计中的重要组成部分。[4]

本课程具有丰富的材料设计实践案例，同时也蕴含丰富的思政教育素材，具备进行思想政治教育的先决条件。在材料选择与设计的前期教学中，利用案例素材，包括“环保型饮料容器”“港珠澳大桥桥梁”“中国大飞机工程”“中国火星探测车”等相关材料的选择与设计等引入课堂学习和讨论中，通过背景讲解可以充分调动学生的学习积极性，在潜移默化中将思想政治育人同材料选择与设计课程进行有机结合，积累了丰富的思想政治教育经验，学生在感受思想政治教育的同时，利用需要学习的材料进行选择，在选择的过程中提高学生分析问题和解决问题的能力，并获得高性能、高效率、经济环保、可持续型产品。同时，案例设计过程中也加强了学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神、科技报国的家国情怀、投身祖国建设的雄心大志。

二、材料选择与设计中典型思政育人案例设计

（一）加强生态文明建设，关注可持续发展

在材料选择与设计课程的《材料与环境》章节中，涉及生态环保产品内容设计，可以将生态产品设计作为思想政治教育的载体。所涉及的教学案例为环保型饮料容器。学生通过生活实践和网络资源收集常见的各种饮料容器，利用材料选择的基本原则，结合材料选择与设计软件CES（Cambridge Engineering Selector）EduPack 进行构思和优化。在整个教学过程中，应适当引导学生进行思考：人类社会进入21世纪，一些国家为了提升自身的竞争力，在发展经济的同时，忽视了对环境的保护和合理开发，造成了诸多的环境问题，致使保护环境成为人类发展的重要问题。在资源有限的前提下，人类既要发展经济，又要保护环境，这二者能否兼顾？教师以此提出思考要点：提倡可持续的材料选择与设计，将环境作为经济成本的一个部分，在材料选择设计的源头上进行有效管理，降低材料成本，避免过分依赖自然资源，使得经济可持续发展。另外，追求“绿色环保、经济、可持续性”材料选择与设计理念，在注重产品的可持续性选择与设计的同时，积极倡导使用后绿色可降解及循环利用等，缓解环境压力，让人类发展与环境和谐共存，力求经济、社会、环境等方面协调与发展，并考虑伦理、道德及法律问题，进行垃圾分类推广，培养学生学思结合、知行合一的发展精神。

（二）大国工匠精神与专业责任感

大国工匠精神的引入让学生认识到职业的魅力，增强对“干一行、爱一行、精一行”的认同感，更有利于提升学生的专业素养和职业道德。在《材料选择的基本原则》章节中，涉及桥梁设计的案例，教师引导学生学习设计满足性能要求且保障安全的桥梁为思政教育载体。涉及的案例为“港珠澳大桥”的主梁柱材料选择。学生通过所学习的材料选择课程的基本要求，通过设定的满足机械力学性能要求列出材料选择的属性条件，代入CES EduPack 软件并在材料数据库进行选择和优化。在教学过程中，通过之前桥梁设计事故讲述：1940 年建于美国华盛顿州的塔科马海峡大桥，由于桥梁的设计没有考虑到抗风扭转机械性能要求，致使穿过大桥的气流由于边界层分离形成涡流，连续性的旋涡会对被绕的桥梁产生周期性浸染力，这种浸染力和大桥振动的频率接近时，风能与桥梁本身产生同频共振，最终使钢梁坍塌断裂。这些由于设计疏忽而导致的质量与安全隐患等问题，给国家和社会造成严重的危害，能够很好地启发学生培养自身认真负责和专业追求，心怀工匠精神，精益求精、严谨务实，抵制有悖于科学精神和职业道德的做法和行为。[5]

（三）科学家精神与爱国情怀

在《材料与形状的组合选择》章节中可以引入我国材料科学家做出突出贡献的相关案例，不仅可以培养学生对学习知识的自信心，还可以提高学生的学习热情，激发学生的爱国主义情怀。所设计的教学案例为飞机发动机叶片材料选择。在教学中，学生利用材料和形状组合进行选择，推导考虑形状因子情况下的材料属性，根据给定的发动机叶片设计目标，利用CES EduPack 设计软件和材料性质数据库，进行材料选择和设计优化。在教学过程中，通过播放“两弹一星”科学家故事、“中国大飞机工程”和“中国探月工程”等视频，引导学生主动思考：面对当今世界复杂多变的发展格局，美国等西方国家对中国高技术领域的“卡脖子”封锁，在此背景下，如何亲自实践，研制出自己的发动机，摆脱核心领域长期被别人控制的局面？通过视频介绍，了解“商飞人”的感人事迹，培养学生践行社会主义核心价值观，激发学生弘扬“两弹一星”“载人航天”精神和“航空报国”精神。

（四）马克思主义哲学的辩证对立统一观

在材料选择与设计课程的《多重约束和冲突目标》章节中，涉及教学设计案例为火星登陆车保护外壳材料选择。学生利用材料选择的要求和基本原则，结合材料选择与设计软件CES EduPack 材料性质数据库，根据给定火星车外壳材料设计的多重约束条件和冲突目标，安排学生分析并以图文并茂的形式进行优化选择。结合具体案例，引导学生积极思考：产品设计中的各种材料选择的相互关联，最后形成一个不可分割、相互作用的有机统一整体，如何做到矛盾统一？引导学生思考在多重约束条件下，为达到高效设计目标进行合理取舍，充分理解矛盾论的对立统一，从而达到学以致用的教学目的。

三、材料选择与设计课程的思想政治育人方法

（一）有效利用线下课堂主阵地，借助案例教学法，融入思想政治育人元素

课堂是传授知识的主阵地，将思想政治育人元素融于专业教学，能够达到最直接、最明显的育人效果。以案例为依托的教学法需要在教学内容上深耕细挖，将思政育人的典型事例与专业内容深度衔接，否则容易出现生搬硬套和违和感。在教学过程中多采用启发式教学，引导学生积极思考，进一步调动学生的学习积极性，从而实现以学生为中心的思想政治育人模式。例如在分析发动机叶片设计案例时，需要引导学生充分了解我们国家在航空领域的背景和发展现状。我国基础科学研究起步较晚，导致金属材料研制无法满足现代发展需要特别是军用发动机叶片设计要求，这一短板必然会影响我们国家的安全和未来发展建设。但老一辈科学家发扬自力更生、艰苦奋斗的优良作风和矢志不渝的报国精神，在西方国家对我国高新技术领域封锁的条件下，他们不畏艰难，积极进取，最后研制出“两弹一星”大国重器，为国家的安全和发展保驾护航。通过这些真实而具体的案例，激发了学生对社会主义制度的信心，把个人理想融入国家发展大局，为国家发展建设贡献智慧和力量。此外，在教学过程中，尤其是案例的列举，可以采用各种表现形式，如结合PPT课程内容插入、通过视频实时播放、进行实物展示等，或者在适当章节引导学生进行相关案例互动与分析，通过学生的自主学习，提高学生的参与度和解决问题的能力。

（二）采用灵活多变的教学形式和教学方法

1.在课程教学过程中，利用多媒体、短视频、慕课、抖音等助学工具让学生进行自主学习，并结合教学内容精心设计教学案例，通过理论讲述、问题答疑、分组讨论等教学方式，在提高学生学习兴趣的同时，培养学生具有爱国情怀、法治意识、社会责任意识、文化自信等学子精神。

2.借助课件、影像资料，运用“互联网+课程思政”思维，比如利用超星学习通平台，以任务发布的形式实现课堂互动，全流程记录，实时答疑，以达到教学效果的及时反馈、评价，这样有助于进一步优化课程设计。

3.借助网络平台中庞大的思政育人资源，通过引导学生观看中国的大飞机工程、航天空间站、火星登陆情况、天眼纪录片等视频资料，或者通过专家讲座、现场参观体验、课堂讨论、口头报告、撰写作业等方式，或者通过参加材料学院创新创业大赛，展现思政结合的学习成果。采用灵活的授课形式与教学方法，使思政元素和专业课程有机融合，最后发现，课程的独特性和趣味性增强，思政内容的自然带入，达到了规定的育人效果。

四、结束语

专业课程教学是思政育人的主阵地和教学载体，而思政教学则是对专业课程内容的提炼和升华，二者是相辅相成、互为条件的。通过以案例教学为载体，采用灵活多变的教学形式和教学方法，将思政元素润物细无声地融于教学内容之中，使思想政治教育达到潜移默化的育人效果。虽然思政育人通过课堂形式展开，但其最终目标是将社会主义核心价值观根植在学生心目中，即使将来进入社会实践也能时时处处体会得到。通过课堂思政教学的价值观引领，可以有效补充理工类课程过于强调知识育人等方面的不足，从而培养适应国家未来发展战略需要的专业能力过硬、思想政治兼备的社会主义事业建设者和接班人。